工藝腔室以及半導體加工設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體設備制造領域，具體地，涉及一種工藝腔室
[0002]以及半導體加工設備。
【背景技術】
[0003]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n, PVD)的基本原理是:在真空條件下，使金屬、金屬合金或化合物蒸發(fā)，并沉積在基體表面上，以形成具有特殊功能的薄膜。物理氣相沉積的主要方法有:真空蒸鍍、等離子體濺射鍍膜、電弧等離子體鍍膜、離子鍍膜以及分子束外延等。其中，等離子體濺射鍍膜是目前最具代表性和應用最廣泛的物理氣相沉積技術。在利用等離子體濺射技術對半導體晶片進行沉積(鍍膜)工藝時，所采用的工藝腔室通常為真空環(huán)境，并向工藝腔室內提供工藝氣體且激發(fā)其形成等離子體，等離子體轟擊靶材，濺射出的靶材材料沉積在晶片表面上，從而形成工藝所需的薄膜。
[0004]對于半導體晶片薄膜的制備來說，整個晶片表面薄膜的均勻性是工藝一個極其重要的指標，而與該指標密切相關的是半導體晶片上及其附近的電磁場、熱場及氣流場等的分布。因此，提高電磁場、熱場及氣流場的分布均勻性是提高工藝均勻性的重要手段之一。
[0005]圖1為現(xiàn)有的一種工藝腔室的側面剖視圖。圖2為圖1中I區(qū)域的正面放大圖。如圖1和圖2所示，工藝腔室包括腔體106、反應艙118、上電極腔體111、升降機構和頂針機構。其中，反應艙118位于腔體106的頂部，用以對晶片進行工藝；升降機構包括基座110、基座提升軸108和基座驅動源(圖中未示出)，其中，基座110用于承載晶片112，其通過基座提升軸108與基座驅動源連接，基座驅動源用于驅動基座提升軸108作升降直線運動，從而帶動基座110上升至反應艙118的內部或下降至腔體106的內部。此外，在腔體106頂壁的上表面上，且與反應艙118相對應的位置處設置有貫穿頂壁厚度的通孔，基座110通過該通孔進入反應艙118的內部。
[0006]而且，在反應艙118內還設置有襯環(huán)組件，該襯環(huán)組件包括下襯環(huán)116和上襯環(huán)117，上襯環(huán)117位于下襯環(huán)116的內側，且二者覆蓋反應艙118的整個側壁表面，用以防止該側壁上附著污染顆粒。而且，在反應艙118內還設置有壓環(huán)115，用于在基座110上升至反應艙118內的工藝位置時，利用自身重力將晶片112固定在基座110上；并且，在下襯環(huán)116的下端設置有彎曲部，該彎曲部自下襯環(huán)116的下端向內彎曲，并延伸至壓環(huán)115的底部，用以在基座110移出反應艙118時，支撐壓環(huán)115。
[0007]在腔體106的側壁上設置有傳片口 102，用以供晶片112移入或移出腔體106 ;頂針機構設置在腔體106內，其包括至少三個頂針105、頂針提升軸107和頂針驅動源(圖中未示出)，至少三個頂針105通過頂針提升軸107與頂針驅動源連接；頂針驅動源用于驅動頂針提升軸107作升降直線運動，從而帶動至少三個頂針105上升或下降，以配合機械手(用于向腔體106內傳輸晶片112)將晶片112傳遞至基座110上，或者自基座110移出腔體 106。
[0008]上電極腔體111設置在反應艙118的頂部，且在上電極腔體111與反應艙118之間設置有陶瓷環(huán)114，用以使二者電絕緣。而且，在上電極腔體111底壁下表面上設置有靶材113,且在上電極腔體111內設置有磁控管104以及用于驅動磁控管104相對于祀材113表面旋轉的磁控管驅動機構。此外，在腔體106的側壁上，且位于傳片口 102的下方設置有進氣口 103，用以向腔體106內輸送工藝氣體。工藝氣體的流向如圖1和圖2中的箭頭所不，工藝氣體自腔體106的一側向另一側擴散，直至充滿整個腔體106,在此過程中，一部分工藝氣體壓環(huán)115向上擴散，并經由壓環(huán)115與下襯環(huán)116的彎曲部之間的空隙流入反應艙118的內部，以在工藝過程中被激發(fā)形成等離子體。
[0009]上述工藝腔室在實際應用中不可避免地存在以下問題:
[0010]其一，由于工藝氣體是自腔體106的一側逐漸擴散至反應艙118的內部，這不僅導致工藝氣體到達工藝空間的速度較慢，而且由于工藝氣體在工藝腔室118內靠近進氣口一側的區(qū)域內的分布密度勢必大于遠離進氣口一側的區(qū)域內的分布密度，導致工藝氣體在反應艙118的內部分布不均勻，從而給工藝均勻性帶來不良影響。
[0011]其二，由于進入腔體106內的工藝氣體不能全部擴散至反應艙118的內部，并參與工藝過程，這使得很難控制參與工藝過程的工藝氣體的流量，從而給工藝結果帶來不良影響。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一，提出了一種工藝腔室以及半導體加工設備，其可以提高工藝氣體進入反應艙的速度、控制參與工藝過程的工藝氣體的流量的準確度，以及工藝氣體在反應艙內的分布均勻性。
[0013]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種工藝腔室，包括反應艙、進氣系統(tǒng)和晶片傳輸裝置，其中，所述反應艙設置在所述工藝腔室內，用以對晶片進行工藝；所述進氣系統(tǒng)用于向所述反應艙提供工藝氣體；所述晶片傳輸裝置用于將晶片傳輸至所述反應艙內，其中，在所述反應艙內設置有襯環(huán)組件，所述襯環(huán)組件的結構被設置為在其與所述反應艙的內側壁之間形成勻流腔，用以將來自所述進氣系統(tǒng)的工藝氣體通過所述勻流腔均勻地輸送至所述反應艙內。
[0014]優(yōu)選的，所述襯環(huán)組件包括上環(huán)體和下環(huán)體，所述上環(huán)體位于所述下環(huán)體的內側，且二者之間具有環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙與所述反應艙的內部連通；在所述上環(huán)體的外周壁上設置有上環(huán)形水平部，在所述下環(huán)體的外周壁上設置有下環(huán)形水平部，且在二者之間設置有環(huán)形豎直部，所述上環(huán)形水平部、下環(huán)形水平部、環(huán)形豎直部與所述反應艙的內側壁形成所述勻流腔；并且，在所述環(huán)形豎直部上均勻分布有多個徑向通孔，所述徑向通孔分別與所述勻流腔和所述環(huán)形間隙連通。
[0015]其中，所述反應艙的數(shù)量為一個。
[0016]優(yōu)選的，所述反應艙的數(shù)量為至少兩個，且沿所述工藝腔室的周向均勻分布，每個反應艙內構成獨立的工藝環(huán)境；所述進氣系統(tǒng)的數(shù)量與所述反應艙的數(shù)量相對應，且一一對應地向所述反應艙輸送工藝氣體。
[0017]優(yōu)選的，在所述反應艙的側壁內形成有進氣通道，所述進氣通道的進氣端與所述進氣系統(tǒng)連接，所述進氣通道的出氣端設置在所述反應艙的內側壁上，且與所述勻流腔連通。
[0018]優(yōu)選的，所述進氣通道的進氣端位于所述反應艙的頂部。
[0019]優(yōu)選的，所述徑向通孔的直徑的取值范圍在0.5?2mm。
[0020]優(yōu)選的，所述上環(huán)體、上環(huán)形水平部和環(huán)形豎直部采用一體成型的方式制作；所述下環(huán)體和所述下環(huán)形水平部采用一體成型的方式制作；或者，所述上環(huán)體和上環(huán)形水平部采用一體成型的方式制作；所述下環(huán)體、所述下環(huán)形水平部和環(huán)形豎直部采用一體成型的方式制作。
[0021]作為另一個技術方案，本發(fā)明還提供一種半導體加工設備，包括:工藝腔室，用于對晶片進行加工；去氣腔室，用于去除晶片上的水汽；預清洗腔室，用于去除晶片表面上的殘余物；傳輸腔室，其分別與所述工藝腔室、所述去氣腔室和所述預清洗腔室連接，且在其內部設置有機械手，用以將晶片分別傳輸至各個腔室內；其中，所述工藝腔室采用了本發(fā)明提供的上述工藝腔室。
[0022]其中，所述工藝腔室為多個。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明提供的工藝腔室，其在反應艙內設置襯環(huán)組件，該襯環(huán)組件利用其特定結構與反應艙的內側壁之間形成勻流腔，用以將來自進氣系統(tǒng)的工藝氣體均勻地輸送至反應艙內，這使得工藝氣體能夠通過該勻流腔直接進入反應艙，從而不僅可以提高工藝氣體進入反應艙的速度，而且不存在自進氣系統(tǒng)輸出的工藝氣體不能全部到達反應艙內的問題，從而可以更準確地控制參與工藝過程的工藝氣體的流量，進而有利于工藝結果。同時，本發(fā)明提供的工藝腔室無需在反應艙額外設置勻流裝置，從而不僅無需對現(xiàn)有腔室結構進行改造，而且還可以簡化腔室結構，進而可以降低工藝腔室的制造成本。此外，借助勻流腔，可以