加熱腔室及等離子體加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的加熱腔室及等離子體加工設(shè)備，在其頂部設(shè)置有加熱單元，用以采用熱輻射的方式朝向加熱腔室的內(nèi)部輻射熱量；在加熱腔室的內(nèi)周壁上設(shè)置有傳片口，用以供被加工工件進(jìn)入或移出加熱腔室，該加熱腔室還包括承載裝置，該承載裝置包括升降單元和頂針裝置，其中，頂針裝置位于加熱腔室內(nèi)，用以支撐被加工工件；升降單元用于驅(qū)動頂針裝置上升或下降，以帶動置于頂針上的被加工工件上升至預(yù)設(shè)的位于傳片口上方的工藝位進(jìn)行工藝，或者下降至預(yù)設(shè)的對應(yīng)于傳片口的裝卸位進(jìn)行裝卸。本發(fā)明提供的加熱腔室，其可以均勻地加熱被加工工件，從而可以提高被加工工件的溫度均勻性，進(jìn)而可以提高工藝的均勻性。
【專利說明】加熱腔室及等離子體加工設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種加熱腔室及等離子體加工設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n,以下簡稱PVD)技術(shù)是微電子領(lǐng)域常用的加工技術(shù)，如，用于加工集成電路中的銅互連層。制作銅互連層主要包括去氣、預(yù)清洗、Ta (N)沉積以及Cu沉積等步驟，其中，去氣步驟是去除基片等被加工工件上的水蒸氣及其它易揮發(fā)性雜質(zhì)。在實(shí)施去氣步驟時，不僅需要將基片快速加熱至350°C左右，而且還要保證基片受熱均勻，否則會導(dǎo)致在基片的部分區(qū)域產(chǎn)生的易揮發(fā)雜質(zhì)去除不干凈，從而給后續(xù)工藝帶來不良影響，而且，嚴(yán)重的基片溫度不均甚至還會造成基片碎裂。
[0003]圖1為現(xiàn)有的PVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖1，PVD設(shè)備包括內(nèi)周壁為圓形的去氣腔室I，在去氣腔室I內(nèi)固定有多個支撐針2 (通常為3個)，用以承載基片3，并且，在去氣腔室I的內(nèi)周壁上設(shè)置有傳片口 la，以及用于開啟或關(guān)閉該傳片口 Ia的門閥(圖中未示出)，在裝卸基片3時，機(jī)械手經(jīng)由傳片口 Ia將待加工的基片傳送至去氣腔室I內(nèi)支撐針2的頂端，以及自支撐針2的頂端將已加工的基片移出去氣腔室I。而且，在去氣腔室I的頂部設(shè)置有上體罩5，且在上體罩5的內(nèi)部空間與去氣腔室I之間設(shè)置有石英窗7，該石英窗7將上體罩5的內(nèi)部空間和去氣腔室I隔離形成兩個獨(dú)立的封閉空間，且在工藝時，上體罩5的內(nèi)部空間為大氣環(huán)境,而去氣腔室I為真空環(huán)境。在上體罩5內(nèi)設(shè)置有多個加熱燈泡6，其通過輻射方式透過石英窗7對置于支撐針2的頂端的基片3進(jìn)行加熱。
[0004]上述PVD設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題，即:由于在去氣腔室I的內(nèi)周壁上設(shè)置有傳片口 la，這破壞了去氣腔室I的圓形內(nèi)周壁的對稱性，導(dǎo)致該內(nèi)周壁無法均勻地反射由加熱燈泡6輻射出的熱量，從而造成去氣腔室I內(nèi)的溫度分布不均勻，而且，由于加熱燈泡6輻射至傳片口 Ia處的大部分熱量很難反射至基片3上，這會導(dǎo)致基片3對應(yīng)于傳片口 Ia的區(qū)域所獲得的熱量與對應(yīng)于內(nèi)周壁的其他位置的區(qū)域所獲得的熱量存在差異，從而造成基片3的溫度不均勻，進(jìn)而降低了工藝的均勻性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種加熱腔室及等離子體加工設(shè)備，其可以均勻地加熱被加工工件，從而可以提高被加工工件的溫度均勻性，進(jìn)而可以提高工藝的均勻性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種加熱腔室，在其頂部設(shè)置有加熱單元，用以采用熱輻射的方式朝向所述加熱腔室的內(nèi)部輻射熱量；在所述加熱腔室的內(nèi)周壁上設(shè)置有傳片口，用以供被加工工件移入或移出所述加熱腔室，所述加熱腔室還包括承載裝置，所述承載裝置包括升降單元和頂針裝置，其中:所述頂針裝置位于所述加熱腔室內(nèi)，用以支撐被加工工件；所述升降單元用于驅(qū)動所述頂針裝置上升或下降，以帶動置于所述頂針裝置上的被加工工件上升至位于所述傳片口上方的工藝位進(jìn)行工藝，或者下降至對應(yīng)于所述傳片口的裝卸位進(jìn)行裝卸。
[0007]其中，所述升降單元包括傳動組件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，其中:所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源用于向所述傳動組件提供旋轉(zhuǎn)動力；所述傳動組件用于將由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源提供的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換為升降直線運(yùn)動，并傳遞給所述頂針裝置，以使所述頂針裝置上升或下降。
[0008]其中，所述傳動組件包括絲杠絲母組件或齒輪齒條組件。
[0009]其中，所述升降單元，包括:直線驅(qū)動源，用于驅(qū)動所述頂針裝置上升或下降。
[0010]其中，所述直線驅(qū)動源包括直線氣缸、直線電機(jī)或直線液壓缸。
[0011]其中，所述頂針裝置，包括:環(huán)形支架和至少三個頂針，其中:所述至少三個頂針，用以支撐被加工工件；所述環(huán)形支架水平設(shè)置在所述加熱腔室內(nèi)，且位于所述至少三個頂針的下方，并且所述至少三個頂針的底端固定在所述環(huán)形支架上，且沿所述環(huán)形支架的周向均勻分布；所述環(huán)形支架與所述升降單元連接，在所述升降單元的驅(qū)動下，所述環(huán)形支架帶動所述至少三個頂針同時上升或下降。
[0012]其中，在所述加熱腔室的底壁上設(shè)置有通孔，并且，所述升降單元包括連桿，其中:所述連桿的頂端與所述頂針裝置固定連接，所述連桿的底端穿過所述通孔，并延伸至所述加熱腔室的外部，且與所述傳動組件固定連接。
[0013]其中，在所述連桿上套制有波紋管，所述波紋管的頂端與所述加熱腔室的底壁密封連接，所述波紋管的底端與所述連桿密封連接，以在所述波紋管的內(nèi)部形成與所述通孔相連通的密封空間。
[0014]其中，所述加熱腔室在豎直方向上的高度為155?165mm。
[0015]其中，所述升降單元還包括支撐架，所述直線導(dǎo)軌安裝在所述支撐架上，所述支撐架固定在所述加熱腔室的底部，用以分別支撐所述傳動組件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源。
[0016]作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，包括加熱腔室和機(jī)械手，其中，該加熱腔室采用了本發(fā)明提供的上述加熱腔室。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明提供的加熱腔室，其通過借助升降單元驅(qū)動用于支撐被加工工件的頂針裝置上升或下降，可以帶動置于該頂針裝置上的被加工工件上升至預(yù)設(shè)的位于傳片口上方的工藝位進(jìn)行工藝，或者下降至預(yù)設(shè)的對應(yīng)于傳片口的裝卸位。由于對應(yīng)于工藝位置處的加熱腔室的內(nèi)周壁為對稱結(jié)構(gòu)，其在加熱時可以均勻地反射由加熱單元輻射出的熱量，因而通過將被加工工件上升至上述工藝位進(jìn)行工藝，可以避免傳片口對被加工工件的溫度產(chǎn)生的不良影響，而使被加工工件的溫度均勻，從而可以提高工藝的均勻性。此外，通過將被加工工件下降至上述裝卸位，可以實(shí)現(xiàn)對被加工工件的裝卸。
[0019]本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的加熱腔室，可以均勻地加熱被加工工件，從而可以提高被加工工件的溫度均勻性，進(jìn)而可以提高工藝的均勻性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有的PVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2A為本發(fā)明提供的加熱腔室在被加工工件處于裝卸位置時的剖視圖；
[0022]圖2B為本發(fā)明提供的加熱腔室在被加工工件處于工藝位置時的剖視圖；以及
[0023]圖3為本發(fā)明提供的加熱腔室的環(huán)形支架的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明提供的加熱腔室及等離子體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025]圖2A為本發(fā)明提供的加熱腔室在被加工工件處于裝卸位置時的剖視圖。圖2B為本發(fā)明提供的加熱腔室在被加工工件處于工藝位置時的剖視圖。圖3為本發(fā)明提供的加熱腔室的環(huán)形支架的俯視圖。請一并參閱圖2A、2B和圖3，在本實(shí)施例中，在加熱腔室20頂部設(shè)置有加熱單元，該加熱單元包括設(shè)置在加熱腔室20的頂部的上體罩22，以及位于上體罩22內(nèi)的加熱燈23，其中，在上體罩22的內(nèi)部空間221與加熱腔室20之間設(shè)置有石英窗39，石英窗39將上體罩22的內(nèi)部空間221和加熱腔室20隔離形成兩個獨(dú)立的封閉空間；且在工藝時，上體罩22的內(nèi)部空間221為大氣環(huán)境，而加熱腔室20為真空環(huán)境。加熱燈23用于采用熱輻射的方式朝向加熱腔室20的內(nèi)部輻射熱量，加熱燈23可以為鎢絲或鹵素等的紅外加熱燈，且加熱燈23的結(jié)構(gòu)可以為燈泡或任意形狀的燈管。而且，在加熱腔室20的內(nèi)周壁上設(shè)置有傳片口 201，用以供被加工工件21移入或移出加熱腔室20。
[0026]加熱腔室20還包括承載裝置，該承載裝置包括升降單元和頂針裝置，其中，頂針裝置位于加熱腔室20內(nèi)，用以支撐被加工工件；升降單元用于驅(qū)動頂針裝置上升或下降，以帶動置于該頂針裝置上的被加工工件21上升至位于傳片口 201上方的工藝位進(jìn)行工藝，或者下降至對應(yīng)于傳片口 201的裝卸位進(jìn)行裝卸。
[0027]下面對承載裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，頂針裝置包括三個頂針24和環(huán)形支架25，其中，三個頂針24用于支撐被加工工件21，容易理解，三個頂針24的頂端需相互平齊，以使被加工工件21能夠水平放置。環(huán)形支架25水平設(shè)置在加熱腔室20內(nèi)，且位于三個頂針24的下方，并且三個頂針24的底端固定在環(huán)形支架25上，且沿環(huán)形支架25的周向均勻分布，如圖3所示。
[0028]升降單元包括傳動組件29和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30，其中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30用于向傳動組件29提供旋轉(zhuǎn)動力，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30可以為旋轉(zhuǎn)電機(jī)或旋轉(zhuǎn)液壓泵等；傳動組件29用于將由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30提供的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換為升降直線運(yùn)動，并傳遞給頂針裝置，以使該頂針裝置上升或下降，傳動組件29可以采用諸如絲杠絲母組件或齒輪齒條組件等的能夠?qū)⑿D(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換為升降直線運(yùn)動的組件。
[0029]在本實(shí)施例中，采用下述連接方式連接傳動組件29和頂針裝置。具體地，升降單元還包括連桿26和支撐架28，其中，支撐架28固定在加熱腔室20的底部，用以分別支撐傳動組件29和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30。而且，在加熱腔室20的底壁上設(shè)置有通孔202，并且，連桿26的頂端與環(huán)形支架25固定連接,連桿26的底端穿過通孔202,并延伸至加熱腔室20的外部，且與傳動組件29固定連接。在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30的驅(qū)動下,傳動組件29將由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30提供的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換為升降直線運(yùn)動，并依次帶動連桿26、環(huán)形支架25和三個頂針24同時上升或下降，從而可以帶動置于頂針24上的被加工工件21上升至預(yù)設(shè)的位于傳片口201上方的工藝位(如圖2B所示被加工工件21的位置)，或者下降至預(yù)設(shè)的對應(yīng)于傳片口201的裝卸位(如圖2A所示被加工工件21的位置)。
[0030]優(yōu)選地，在連桿26上套制有波紋管27，波紋管27的頂端與加熱腔室20的底壁密封連接，波紋管27的底端與連桿26密封連接，以在波紋管27的內(nèi)部形成與通孔202相連通的密封空間，從而使加熱腔室20在加熱時能夠保持真空狀態(tài)。
[0031]由于環(huán)繞在上述工藝位周圍的加熱腔室20的內(nèi)周壁為對稱結(jié)構(gòu)，其在加熱時可以均勻地反射由加熱燈23輻射出的熱量，因而通過將被加工工件21上升至上述工藝位進(jìn)行工藝，可以避免傳片口 201對被加工工件21的溫度產(chǎn)生的不良影響，而使被加工工件21的溫度均勻，從而可以提高工藝的均勻性。此外，通過將被加工工件21下降至上述裝卸位，可以實(shí)現(xiàn)對被加工工件21的裝卸。
[0032]容易理解，上述工藝位決定了被加工工件21與加熱燈23之間的豎直間距，而該豎直間距決定了被加工工件的升溫速率，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同工藝對被加工工件的升溫速率的不同要求而對工藝位進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。此外，加熱腔室在豎直方向上的高度需要滿足以下條件，即:在保證工藝位滿足工藝對被加工工件的升溫速率的要求的前提下，使該工藝位能夠位于傳片口 201的上方，優(yōu)選地，加熱腔室在豎直方向上的高度為155 ?165mm0
[0033]需要說明的是，在本實(shí)施例中，升降單元包括傳動組件29和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以采用直線氣缸、直線電機(jī)或直線液壓缸等的直線驅(qū)動源代替?zhèn)鲃咏M件29和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30，從而無需將由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源30提供的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換為升降直線運(yùn)動就可以驅(qū)動三個頂針24同時上升或下降。
[0034]還需要說明的是，在本實(shí)施例中，頂針24的數(shù)量為三個，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，頂針的數(shù)量還可以為四個以上，且四個以上的頂針相對于環(huán)形支架25的周向均勻分布。
[0035]進(jìn)一步需要說明的是，雖然在本實(shí)施例中，環(huán)形支架25采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以采用其他結(jié)構(gòu)的支架代替環(huán)形支架，例如板狀、條狀等其他任意形狀的支架，只要該支架能夠在加熱腔室內(nèi)支撐至少三個頂針，并能夠同時帶動其作升降運(yùn)動即可，而不必限定支架的結(jié)構(gòu)。
[0036]作為另一個技術(shù)方案，本實(shí)施例還提供一種等離子體加工設(shè)備，包括加熱腔室和機(jī)械手，其中，加熱腔室采用了本實(shí)施例提供的上述加熱腔室；機(jī)械手用于在至少三個頂針的頂端位于裝卸位置時，將被加工工件運(yùn)送至加熱腔室內(nèi)，并將其放置于至少三個頂針的頂端上，以及將被加工工件自至少三個頂針的頂端移出加熱腔室。
[0037]下面針對采用了本實(shí)施例提供的上述等離子體加工設(shè)備對被加工工件進(jìn)行加熱的加熱方法進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，該加熱方法包括以下步驟:
[0038]SI，承載有被加工工件的機(jī)械手水平移入加熱腔室內(nèi)，且位于至少三個頂針的頂端上方；
[0039]S2，升降單元驅(qū)動至少三個頂針上升，直至至少三個頂針的頂端自機(jī)械手托起被加工工件；
[0040]S3，空載的機(jī)械手水平移出加熱腔室；
[0041]S4，升降單元驅(qū)動承載有被加工工件的至少三個頂針上升，直至被加工工件位于工藝位置；
[0042]S5，加熱燈加熱被加工工件至工藝所需的溫度；
[0043]S6，空載的機(jī)械手水平移入加熱腔室，且位于至少三個頂針的頂端下方；
[0044]S7，升降單元驅(qū)動至少三個頂針下降，直至被加工工件置于機(jī)械手上；
[0045]S8，承載有被加工工件的機(jī)械手水平移出加熱腔室。
[0046]由上可知，由于至少三個頂針可升降，這使得機(jī)械手僅需水平運(yùn)動，即，經(jīng)由傳片口水平移入加熱腔室內(nèi)，且位于至少三個頂針的頂端上方或下方，以及經(jīng)由傳片口水平移出加熱腔室，而無需進(jìn)行升降運(yùn)動，這可以簡化裝卸被加工工件的流程，從而可以提高裝卸速度，進(jìn)而可以提高工藝效率。
[0047]本實(shí)施例提供的等離子體加工設(shè)備，其通過采用本實(shí)施例提供的上述加熱腔室，可以均勻地加熱被加工工件，從而可以提高被加工工件的溫度均勻性，進(jìn)而可以提高工藝的均勻性。
[0048]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種加熱腔室，在其頂部設(shè)置有加熱單元，用以采用熱輻射的方式朝向所述加熱腔室的內(nèi)部輻射熱量；在所述加熱腔室的內(nèi)周壁上設(shè)置有傳片口，用以供被加工工件移入或移出所述加熱腔室，其特征在于，所述加熱腔室還包括承載裝置，所述承載裝置包括升降單元和頂針裝置，其中: 所述頂針裝置位于所述加熱腔室內(nèi)，用以支撐被加工工件； 所述升降單元用于驅(qū)動所述頂針裝置上升或下降，以帶動置于所述頂針裝置上的被加工工件上升至位于所述傳片口上方的工藝位進(jìn)行工藝，或者下降至對應(yīng)于所述傳片口的裝卸位進(jìn)行裝卸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱腔室，其特征在于，所述升降單元包括傳動組件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，其中: 所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源用于向所述傳動組件提供旋轉(zhuǎn)動力； 所述傳動組件用于將由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源提供的旋轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)換為升降直線運(yùn)動，并傳遞給所述頂針裝置，以使所述頂針裝置上升或下降。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱腔室，其特征在于，所述傳動組件包括絲杠絲母組件或齒輪齒條組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱腔室，其特征在于，所述升降單元，包括: 直線驅(qū)動源，用于驅(qū)動所述頂針裝置上升或下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱腔室，其特征在于，所述直線驅(qū)動源包括直線氣缸、直線電機(jī)或直線液壓缸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的加熱腔室，其特征在于，所述頂針裝置，包括:環(huán)形支架和至少三個頂針，其中: 所述至少三個頂針，用以支撐被加工工件； 所述環(huán)形支架水平設(shè)置在所述加熱腔室內(nèi)，且位于所述至少三個頂針的下方，并且所述至少三個頂針的底端固定在所述環(huán)形支架上，且沿所述環(huán)形支架的周向均勻分布； 所述環(huán)形支架與所述升降單元連接，在所述升降單元的驅(qū)動下，所述環(huán)形支架帶動所述至少三個頂針同時上升或下降。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱腔室，其特征在于，在所述加熱腔室的底壁上設(shè)置有通孔，并且，所述升降單元包括連桿，其中:所述連桿的頂端與所述頂針裝置固定連接，所述連桿的底端穿過所述通孔，并延伸至所述加熱腔室的外部，且與所述傳動組件固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱腔室，其特征在于，在所述連桿上套制有波紋管，所述波紋管的頂端與所述加熱腔室的底壁密封連接，所述波紋管的底端與所述連桿密封連接，以在所述波紋管的內(nèi)部形成與所述通孔相連通的密封空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱腔室，其特征在于，所述加熱腔室在豎直方向上的高度為 155 ?165mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱腔室，其特征在于，所述升降單元還包括支撐架，所述直線導(dǎo)軌安裝在所述支撐架上，所述支撐架固定在所述加熱腔室的底部，用以分別支撐所述傳動組件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源。
11.一種等離子體加工設(shè)備，包括加熱腔室和機(jī)械手，其特征在于，所述加熱腔室采用權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的加熱腔室。
【文檔編號】C23C14/22GK104233191SQ201310228234
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月8日
【發(fā)明者】武學(xué)偉 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司