[发明专利]物理气相沉积设备及物理气相沉积工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，特别涉及一种物理气相沉积装置及利用该装置的物理气相沉积工艺。

背景技术

铜互连物理气相沉积工艺主要包括四个工艺过程：1）去气；2）预清洗；3）Ta(N)沉积；4）Cu沉积。对于去气工艺过程，主要是在去气腔内将基片加热至一定温度，以去除基片上吸附的水蒸气以及其它易挥发杂质，实际去气过程中，对去气工艺加热的均匀性要求很高，如果加热不均匀，可能会导致基片部分区域残留易挥发杂质，影响后续工艺，局部温度不均匀甚至还可能损坏基片。

图7是现有技术中的物理气相沉积的剖面图。7’为加热灯泡安装座，它安装在灯泡安装板1’上，安装板1’上有冷却水管路5’，反射板2’上有圆孔，灯泡可以穿过，灯泡安装板1’与反射板2’紧贴在一起，以此实现反射板2’的冷却，防止其温度过高。反射板2”下表面做光滑处理进行光反射’。10’为基片4’的支撑针，11’为基片传输进口。3’为腔室屏蔽件，其中有冷却水路，用以防止加热灯使用时腔室壁过热，其间会嵌入一较厚石英窗9’，用以将腔室与外界隔离’，透过石英窗9’进行照射，灯泡6’的供电由外部直接供给灯泡安装座7’。由灯泡6’加热基片4’。

图8是现有技术中的物理气相沉积设备的俯视图，从图8中可以看出，反应腔室的侧壁上的基片传输口11’会导致从反应腔室的内壁面反射到基片4’上的热量不均匀，造成基片4’温度分布不均匀，影响基片4’的后续工艺。换言之，由于在腔室侧壁开设有一传输口，因此腔室的结构不是完全对称的，所以具有开口一侧的腔室壁反射到基片上的光要小于没有开口那一侧的腔室壁反射到基片上的光，这样就造成了腔室内壁反射到基片上的热量不相等，进而导致基片周向的加热均匀性不好。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能够提高基片加热均匀性的物理气相沉积装置。

本发明的另一个目的在于提出一种利用上述物理气相沉积装置进行的物理气相沉积工艺。

根据本发明第一方面的物理气相沉积装置，包括一反应腔室，所述反应腔室包括：介质窗，所述介质窗位于所述反应腔室内，将所述反应腔室隔离成上部腔室和下部腔室，所述介质窗具有透光性且密封所述下部腔室；基片支撑部件，所述基片支撑部件位于所述下部腔室内；加热部件，所述加热部件设在所述上部腔室的顶壁，用于加热所述待加工基片；基片传输口，所述基片传输口位于所述下部腔室的侧壁上，用于将加工完的基片从所述下部腔室传出或将待加工的基片传入所述下部腔室；和加热约束桶，所述加热约束桶位于所述下部腔室内且能够通过升降机构在所述下部腔室内升降。

根据本发明实施例的物理气相沉积装置，通过设置加热约束桶，使加热约束桶的内壁面反射给基片的热量均匀，解决了基片加热不均匀的问题，提高了基片温度分布的均匀性，促进基片表面水蒸气和其它易挥发性杂质的挥发，从而大大提高了物理气相沉积装置的去气效果。

在本发明的一些实施例中，所述加热约束桶的中心轴线通过待加工基片的圆心。

在本发明的一些实施例中，所述中心轴线垂直通过所述待加工基片的圆心。

这种结构的设计使得加热约束桶的内壁面到基片边缘的距离沿基片的中心对称，从而使加热约束桶4的内壁面反射给基片的热量更加均匀。

在本发明的一些实施例中，所述升降机构设在所述下部腔室外部且穿过所述下部腔室的底壁与所述加热约束桶相连。

在本发明的一些实施例中，所述升降机构包括电机和由所述电机驱动的丝杠传动机构。

在本发明的一些实施例中，所述加热约束桶为底端封闭的圆筒，所述加热约束桶的底壁上设有通孔，所述基片支撑部件穿过所述通孔。

在本发明的一些实施例中，所述加热约束桶由不锈钢或耐高温材料制成。

在本发明的一些实施例中，所述加热部件为加热灯。

在本发明的一些实施例中，所述加热灯由内环加热灯和外环加热灯组成。由此，可以更好地对基片进行加热，提高基片温度分布的径向均匀性。

在本发明的一些实施例中，所述内环加热灯和外环加热灯同圆心设置。

在本发明的一些实施例中，所述内环加热灯与所述外环加热灯分别沿周向均匀布置。

在本发明的一些实施例中，所述加热约束桶的内表面为镜反射面或漫反射面。

在本发明的一些实施例中，所述加热约束桶为不透光桶。

在本发明的一些实施例中，所述基片支撑部件包括支撑针。

在本发明的一些实施例中，所述支撑针为三个。