TW202403075A - 製程腔室、半導體製程設備及製程方法 - Google Patents

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Abstract

一種製程腔室、半導體製程設備及製程方法，該製程腔室包括：腔體，腔體內沿腔體的內壁周向環繞設置有環形的内襯組件，内襯組件的內環側設有可升降的沉積阻擋環，腔體內設有用於承載待加工基片且可升降的基座；内襯組件上設有貫穿內襯組件側壁的第一開孔；沉積阻擋環上設有貫穿沉積阻擋環側壁的第二開孔；腔體上設有與第一開孔相對的加熱燈組件；當沉積阻擋環位於第一位置時，第二開孔與第一開孔相互錯開；當沉積阻擋環位於第二位置時，第二開孔與第一開孔至少部分重疊，且第二位置高於第一位置。

Description

製程腔室、半導體製程設備及製程方法
本發明涉及半導體製程設備領域，更具體地，涉及一種製程腔室、半導體製程設備及製程方法。
積體電路晶片製備的後道工序中，採用物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）中的磁控濺射形成金屬互連是最為關鍵的技術，在經由光刻技術形成的溝槽、通孔中通過PVD沉積上金屬導線，將電晶體相互連接起來形成所需要的電路。一道完整金屬互連工序通常由：阻擋層/籽晶層沉積、銅電鍍、化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP)構成。但隨著晶片特徵尺寸的縮小，通孔與溝槽的開口都將減小，而深寬比則增大，給阻擋層/籽晶層的沉積都帶來很大的困難。
研究表明，回流製程是一種可以形成可靠的銅互連層的技術。先在低溫下沉積一層銅籽晶層，然後對基片進行加熱。在高溫（通常在300°C以上）的作用下，銅的表面移動性和晶粒團聚力都得到增強，在擴散作用和毛細管力下，表面銅原子發生遷移，所沉積的銅被吸入深孔底部，自下而上實現填充。這便完成了銅回流的一個迴圈。深孔尺寸越小，毛細管力越強，從而填充效果越好。如此循環往復，直至將深孔填充完整。
現有的銅回流設備中使用的基座為低溫靜電卡盤（Electrostatic Chuck，ESC），在執行製程時，需要在ESC上施加直流電壓，通過靜電作用將基片吸附住，並在進行沉積製程的同時，在ESC與基片之間通入氣體（背吹氣體），以將基片的熱量通過氣體傳遞給ESC，實現冷卻基片的作用。
在進行銅回流製程之前，首先關閉向ESC上施加的直流電壓，等待ESC與基片之間的吸附力消散，此過程稱為脫附。然後將ESC下降，並且使頂針上升，將基片升至比沉積製程位更高的位置。通過將ESC下降與基片上升，可以拉大基片與ESC之間的距離，獲得加熱燈管對基片的照射空間。當基片升至高位後，開始進行銅回流製程，即向加熱燈管上施加一個很高的功率，將能量輻照至基片背面，使基片升溫。當基片在高溫下完成回流製程後，重新將ESC上升，頂針下降，使基片落至ESC表面。然後重新向ESC施加直流電壓，將基片吸附住，並通以背吹氣體冷卻，隨後進行第二次沉積製程。當完成沉積製程後，再次進行上述脫附過程，將頂針上升，以將基片自ESC頂起，將基片傳出腔室。
在該製程流程中，基片存在兩次吸附-脫附-頂起的過程。當基片背面的材質不為矽時，如二氧化矽或氮化矽等導電差的絕緣材料時，會導致基片電荷釋放不完全，殘餘的電荷產生吸引力，導致脫附不完全，進而導致基片與ESC之間有殘餘的吸力，在基片被頂針頂起時，會導致基片偏移。在某些情況下殘餘的吸力過大時，會導致頂針把基片頂碎的情況。
本發明的目的是提出一種製程腔室、半導體製程設備及製程方法，解決銅回流製程流程中因待加工基片多次吸附-脫附與加熱造成的基片偏移、變形、碎片等問題。
第一方面，本發明提出一種用於半導體製程設備的製程腔室，包括：腔體，該腔體內沿該腔體的內壁周向環繞設置有環形的內襯組件，該內襯組件的內環側設有可升降的沉積阻擋環，該腔體內設有用於承載待加工基片且可升降的基座；該內襯組件上設有貫穿該內襯組件側壁的第一開孔；該沉積阻擋環上設有貫穿該沉積阻擋環側壁的第二開孔；該腔體上設有與該第一開孔相對的加熱燈組件；當該沉積阻擋環位於第一位置時，該第二開孔與該第一開孔相互錯開；當該沉積阻擋環位於第二位置時，該第二開孔與該第一開孔至少部分重疊，且該第二位置高於該第一位置。
可選地，該第一開孔為多個，且沿該內襯組件的周向間隔分佈；該第二開孔的數量與該第一開孔的數量相同，當該沉積阻擋環位於該第一位置時，各該第二開孔與各該第一開孔一一對應地相互錯開；當該沉積阻擋環位於該第二位置時，各該第二開孔與各該第一開孔一一對應地至少部分重疊；該加熱燈組件的數量與該第一開孔的數量相同，且各該加熱燈組件與各該第一開孔一一對應地相對。
可選地，當該基座位於第一製程位時，該沉積阻擋環位於該第一位置，且由該內襯組件支撐；在該基座自該第一製程位上升至第二製程位時，該基座能夠帶動該沉積阻擋環上升至該第二位置。
可選地，該內襯組件在內環側形成有環形臺階；該沉積阻擋環的頂部和底部分別設有第一搭接件和第二搭接件，當該沉積阻擋環位於第一位置時，該沉積阻擋環通過該第一搭接件搭接在該環形臺階上；在該基座自該第一製程位上升至該第二製程位時，該基座能夠通過該第二搭接件托起該沉積阻擋環。
可選地，該內襯組件包括下內襯，該下內襯包括同軸設置的第一圓筒側壁和第二圓筒側壁，該第二圓筒側壁位於該第一圓筒側壁的下方，其中，該第一圓筒側壁與該腔體的側壁連接；該第二圓筒側壁的內徑小於該第一圓筒側壁的內徑，且該第一圓筒側壁的底部與該第二圓筒側壁的頂部之間連接形成有該環形臺階；多個該第一開孔設置於該第二圓筒側壁上。
可選地，該腔體的側壁頂部設有腔體支撐件，該第一圓筒側壁的頂部設有橫向延伸的第一環形折邊，該第一圓筒側壁通過該第一環形折邊搭接在該腔體支撐件上。
可選地，該第一搭接件為自該沉積阻擋環的頂部向外側橫向延伸的第二環形折邊。
可選地，該第二圓筒側壁的底部設有沿背離該腔體內壁方向延伸的第三環形折邊，該第三環形折邊的末端具有向上延伸的環形凸邊；該第二搭接件包括橫向設置的環形板，該環形板的下表面設有與該環形凸邊搭接配合的環形凹槽。
可選地，該加熱燈組件包括環形反射件和環形加熱燈管，該環形反射件沿該腔體的周向環繞設置於該腔體內壁上，該環形反射件的內側壁為朝向該腔體中心的弧形反射面；該環形加熱燈管通過多個支撐件設置於該弧形反射面上。
可選地，該第一圓筒側壁與該第二圓筒側壁一體成型，且該第一圓筒側壁的底部與該第二圓筒側壁的頂部之間彎折形成該環形臺階；或者，該第一圓筒側壁和該第二圓筒側壁為分立部件，其中，該第一圓筒側壁的底部與該第二圓筒側壁的頂部分別設有兩個相互配合的橫向延伸的搭接部，兩個該搭接部形成該環形臺階。
可選地，該沉積阻擋環與該第二搭接件一體成型；或者，該沉積阻擋環和該第二搭接件為分立部件，其中，該沉積阻擋環的底部設有與該第二搭接件的外緣相配合的臺階狀搭接部。
可選地，該第一開孔和該第二開孔均為條形的通孔，相鄰的兩個該第一開孔以及相鄰的兩個該第二開孔之間的間隔均大於等於10mm，且小於等於30mm。
第二方面，本發明提出一種半導體製程設備，包括第一方面所述的製程腔室。
第三方面，本發明提出一種利用第二方面所述的半導體製程設備進行的製程方法，該製程方法包括：控制承載有待加工基片的基座上升至第一製程位，並使該沉積阻擋環下降至該第一位置；向該基座與該待加工基片之間通入背吹氣體，並對該待加工基片進行第一次沉積製程；完成該第一次沉積製程後，停止向該基座與該待加工基片之間通入背吹氣體；控制該基座上升至第二製程位，並使該沉積阻擋環上升至該第二位置，通過該加熱燈組件對該基片進行輻照加熱，進行回流製程；完成該回流製程後，控制該基座下降至該第一製程位，並使該沉積阻擋環下降至該第一位置，再次向該基座與該基片之間通入背吹氣體，並對該基片進行第二次沉積製程；完成該第二次沉積製程後，停止向該基座與該基片之間通入背吹氣體。
本發明的有益效果在於：
本發明的製程腔室通過在内襯組件和沉積阻擋環的側壁上分別設置第一開孔和第二開孔，並在腔體上設置與第一開孔相對的加熱燈組件，當沉積阻擋環位於第一位置時，第二開孔與第一開孔相互錯開，此時對位於第一製程位的基座上的待加工基片進行沉積製程可以保證沉積製程過程中的反應物不會沉積到腔室內壁上，當沉積阻擋環位於高於上述第一位置的第二位置時，第二開孔與第一開孔至少部分重疊，此時加熱燈組件的光可以通過第一開孔和第二開孔照射到位於第二製程位的基座上的待加工基片，對基片進行加熱，以完成銅回流製程。相較于現有技術，本發明在進行沉積的第一製程位和進行銅回流的第二製程位切換過程中，不需要進行靜電脫附讓待加工基片離開基座，因此可以有效避免頂針頂起基片帶來的滑片風險，以及基片升降帶來的位置漂移的問題，也能防止多次吸附-脫附造成的殘留吸力，進而消除滑片與碎片的風險。
本發明的裝置具有其它的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用於解釋本發明的特定原理。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
現有的銅回流製程中，由於基片存在吸附-脫附-頂起-加熱-落下-吸附-脫附-頂起的過程。在這個流程中，基片具有兩次吸附-脫附-頂起的過程。當基片背面的材質不為矽時，如二氧化矽或氮化矽等絕緣材料時，會存在脫附不完全的問題。脫附不完全會導致基片與靜電卡盤（ESC）之間有殘餘的吸力，在基片被頂針頂起時，會導致基片偏移。在某些情況下殘餘的吸力過大時，會導致頂針把基片頂碎的情況。
而在另外一種情況下，基片內有比較大的應力，在加熱之後，基片會發生彎曲變形（比如高低差超過1mm以上），同樣會導致基片偏移。即使不偏移也會導致基片落下之後，因為與ESC接觸面小，造成無法再次吸附的問題。
同樣，在整個流程中，有兩次吸附的過程，也會大大提高ESC殘餘吸力造成基片偏移/碎片，基片較大的偏移量會導致在基片傳出腔室時出現被機械手撞碎、隔離閥夾碎等問題。
本發明的製程腔室、半導體製程設備及製程方法能夠解決銅回流製程流程中因為基片多次進行吸附-脫附與加熱造成的基片偏移、變形、碎片等問題。
下面將參照附圖更詳細地描述本發明。雖然附圖中顯示了本發明的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本發明更加透徹和完整，並且能夠將本發明的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。
實施例1
圖1示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室的縱向剖面結構圖。
如圖1所示，一種製程腔室，包括：
腔體，腔體內沿腔體的內壁周向環繞設置有環形的内襯組件，内襯組件的內環側設有可升降的沉積阻擋環214，腔體內設有用於承載待加工基片且可升降的基座202；
内襯組件上貫穿内襯組件側壁的第一開孔213；沉積阻擋環214上設有貫穿沉積阻擋環214側壁的第二開孔215；腔體上設有與第一開孔213相對的加熱燈組件；
當沉積阻擋環214位於第一位置時，第二開孔215與第一開孔213相互錯開；當沉積阻擋環214位於第二位置時，第二開孔215與第一開孔213至少部分重疊，且上述第二位置高於第一位置。
在一些實施例中，為了實現在圓周方向上對待加工基片的均勻加熱，從而提高製程均勻性，第一開孔213為多個，且沿內襯組件的周向間隔分佈；第二開孔215的數量與第一開孔213的數量相同，當沉積阻擋環214位於上述第一位置時，各第二開孔215與各第一開孔213一一對應地相互錯開；當沉積阻擋環214位於上述第二位置時，各第二開孔215與各第一開孔213一一對應地至少部分重疊；加熱燈組件的數量與第一開孔213的數量相同，且各加熱燈組件與各第一開孔213一一對應地相對。
當基座202上升至第一製程位時，通過使沉積阻擋環214位於上述第一位置，可以使第二開孔215與第一開孔213相互錯開；當基座202上升至第二製程位時，通過使沉積阻擋環214位於上述第二位置，可以使第二開孔215與第一開孔213至少部分重疊。在一些實施例中，當基座202位於第一製程位時，沉積阻擋環214位於上述第一位置，且由內襯組件支撐；在基座202自第一製程位上升至第二製程位時，基座202能夠帶動沉積阻擋環214上升至上述第二位置。也就是說，可以借助基座202的上升運動來帶動沉積阻擋環214自第一位置上升至第二位置，並在基座202作下降運動時，沉積阻擋環214可以在基座202的帶動下返回上述第一位置時，由内襯組件支撐，從而可以實現沉積阻擋環214在第一位置與第二位置之間切換，而無需為沉積阻擋環214單獨配置動力源，簡化了設備結構，降低了設備成本。但是，本發明實施例並不局限於此，在實際應用中，也可以為沉積阻擋環214單獨配置動力源，用於獨立地控制沉積阻擋環214在第一位置與第二位置之間切換，在這種情況下，當基座202上升至第一製程位時，可以相應的控制沉積阻擋環214移動至第一位置；當基座202上升至第二製程位時，可以相應的控制沉積阻擋環214移動至第二位置。
優選地，本實施例中當基座202上升至第二製程位，且沉積阻擋環214位於第二位置時，第二開孔215與第一開孔213在高度上完全重疊，且第一開孔213和與之相對設置的加熱燈光組件均位於基座202頂部上方，加熱燈光元件發出的光可以通過第一開孔213和第二開孔215照射到位於基座202上的基片的上表面對基片進行加熱。
本實施例中，腔體包括下腔體201和上腔體203；下腔體201包括底壁和環形側壁；基座202包括靜電卡盤，靜電卡盤的下方設有貫穿下腔體201底壁的升降機構，用於驅動靜電卡盤升降，以使其能夠在第一製程位與第二製程位之間切換。上腔體203呈圓筒狀，上腔體203與下腔體201同軸設置；上腔體203的頂部設有陶瓷環204，陶瓷環204上用於放置靶材205，靶材205能夠封閉下腔體201和上腔體203圍成的空腔。在實際應用中，還可以採用其他結構的腔體，另外，基座202也可以採用機械卡盤或者其他卡盤，本發明實施例對此沒有特別的限制。
在一些實施例中，內襯組件在內環側形成有環形臺階217a；沉積阻擋環214的頂部和底部分別設有第一搭接件218a和第二搭接件218b，當沉積阻擋環214位於第一位置（如圖1所示的位置）時，沉積阻擋環214通過第一搭接件218a搭接在環形臺階217a上；在基座202自第一製程位上升至第二製程位時，基座202能夠通過第二搭接件218b托起沉積阻擋環214，以帶動其上升至第二位置（如圖5所示的位置）。在基座202自第二製程位下降時，沉積阻擋環214在下降過程中通過第一搭接件218a重新搭接在環形臺階217a上，此時沉積阻擋環214由內襯組件支撐，不隨基座202繼續下降。
在一些實施例中，上述第一搭接件218a可以為自沉積阻擋環214的頂部向外側橫向延伸的第二環形折邊，沉積阻擋環214通過該第二環形折邊搭接在環形臺階217a上。
本實施例中，內襯組件包括上內襯210和下內襯212；上內襯210設置於腔體的內側頂部，下內襯212設置於上內襯210的下方。在實際應用中，内襯組件還可以採用一個內襯，在這種情況下，內襯可以被設置為完全遮擋上腔體203的側壁內側；或者，上內襯210和下內襯212連接形成一體式結構，或者可以採用其他內襯結構，本發明實施例對此沒有特別的限制。
在一些實施例中，下內襯212包括同軸設置的第一圓筒側壁216和第二圓筒側壁217，第二圓筒側壁217位於第一圓筒側壁216的下方，其中，第一圓筒側壁216與腔體的側壁連接。具體的連接方式例如為，腔體的側壁頂部設有腔體支撐件，該腔體支撐件例如包括在上腔體203頂部形成的第一環形臺階203a；第一圓筒側壁216的頂部設有橫向延伸的第一環形折邊216a，第一圓筒側壁216通過第一環形折邊216a搭接在腔體支撐件（即，第一環形臺階203a）上。可選的，該腔體支撐件還包括設置在第一環形臺階203a上的上內襯支撐環211，上內襯210設置於上內襯支撐環211上。在實際應用中，第一圓筒側壁216與腔體的側壁還可以採用其他連接方式，本發明實施例對此沒有特別的限制。
在一些實施例中，第二圓筒217側壁的內徑小於第一圓筒側壁216的內徑，且第一圓筒側壁216的底部與第二圓筒側壁217的頂部之間連接形成有上述環形臺階217a；多個第一開孔213設置於第二圓筒217側壁上。
在一些實施例中，第一圓筒側壁216與第二圓筒側壁217一體成型。在這種情況下，第一圓筒側壁216的底部與第二圓筒側壁217的頂部之間彎折形成上述環形臺階217a。
在一些實施例中，沉積阻擋環214與第二搭接件218b一體成型。
在一些實施例中，上內襯210的內緣底部設置有向下延伸的環形側壁210a，該環形側壁210a的外徑小於第一圓筒側壁216的內徑，且環形側壁210a的下端延伸至第一環形折邊216a的下方，該環形側壁210a能夠遮擋上內襯210與內襯支撐環211以及內襯支撐環211與下內襯212之間的縫隙。
在一些實施例中，上內襯210頂部的外緣設有第二環形臺階210b，第二環形臺階210b的上表面與上腔體203的頂部齊平，陶瓷環204設置於上腔體203的頂部和第二環形臺階210b上，即，第二環形臺階210b和上腔體203的頂部共同支撐陶瓷環204。
在一些實施例中，第二圓筒側壁217的底部設有沿背離腔體內壁方向延伸的第三環形折邊217b，該第三環形折邊217b的末端具有向上延伸的環形凸邊217c；上述第二搭接件218b包括橫向設置的環形板218b1，該環形板218b1的下表面設有與環形凸邊217c搭接配合的環形凹槽218b2。在沉積阻擋環214由內襯組件支撐時，環形凹槽218b2與環形凸邊217c搭接配合，從而可以提高支撐沉積阻擋環214的穩定性，同時還可以對沉積阻擋環214起到限位作用。
本實施例中，基座202的頂部邊緣還設有與環形板218b1內緣搭接配合的第三環形臺階202a。
如圖1和圖3所示，本實施例中，加熱燈組件包括環形反射件223和環形加熱燈管220，環形反射件223沿腔體的周向環繞設置於腔體內壁上，環形反射件223的內側壁為朝向腔體中心的弧形反射面；
環形加熱燈管220通過多個支撐件221設置於弧形反射面上。
具體地，環形反射件223為環繞腔室中心軸的一個元件，材質為鋁或不銹鋼，具有面向腔室中心的凹陷的弧度，在其內表面加工時，進行鏡面拋光，得到高的反射率，以起到反射環形加熱燈管220光線的作用，將其發出的光反射至製程腔室中心的位置。
環形加熱燈管220為環繞腔室中心軸的一圈環形燈管，環形加熱燈管220的功率優選為5kW-40kW，環形加熱燈管220具有第一供電端401和第二供電端402，供電線222穿透上腔體203的側壁與第一供電端401和第二供電端402連接，為環形加熱燈管220提供電能。
如圖2所示，本實施例中，第一開孔213和第二開孔215均為長條矩形的通孔，相鄰的兩個第一開孔213以及相鄰的兩個第二開孔215之間的間隔均大於等於10mm，且小於等於30mm。
具體地，下內襯212和沉積阻擋環214兩個部件採用相同的開孔方式，在一示例中，下內襯212或沉積阻擋環214的側壁上沿周向一圈可以挖有4個長條矩形開孔。開孔的高度至少為20毫米，優選為40毫米。在環繞腔室的方向上需要盡可能多的挖出一圈空隙，以便於加熱燈管的光線可以通過，相鄰開孔之間僅保留較窄的寬度間隔作為上下兩部分的連接橋樑。為保證部件有足夠的強度，位於相鄰開孔間隔區域的連接部分至少要有3個，也可以為4個、5個、6個等。連接部分的寬度至少需要有10mm，優選為30mm，以保證足夠的強度。第一開孔213和第二開孔215在豎直方向上，可以重疊，也可以互相錯開。由於相鄰開孔的間隔連接部分足夠窄，而燈管為環繞型的，在連接部分兩側的燈管部分仍有光線能照射到基片。燈光照到基片上的面積足夠大，基片被加熱時，其內部也會有熱傳導的過程，可使基片整體升到高溫。
在其他實施例中，如圖6所示，第一圓筒側壁216和第二圓筒側壁217也可以為分立部件，其中，第一圓筒側壁216的底部與第二圓筒側壁217的頂部分別設有兩個相互配合的橫向延伸的搭接部，兩個搭接部形成環形臺階217a。具體地，第一圓筒側壁216底部的搭接部為沿背離腔體內壁方向橫向延伸的第四環形折邊216b；第二圓筒側壁217頂部的搭接部為沿朝向腔體內壁方向橫向延伸的第五環形折邊217d，在一種實施方式中，第二圓筒側壁217可以通過第五環形折邊217d搭接於第四環形折邊216b上，此時第二搭接件218b搭接在第五環形折邊217d上，從而實現對沉積阻擋環214的支撐。在另一種實施方式中，如圖6所示，第二圓筒側壁217也可以通過第五環形折邊217d搭接於環形反射件223的頂部，第一圓筒側壁216的第四環形折邊216b疊置於第五環形折邊217d上方，此時第二搭接件218b搭接在第四環形折邊216b上，從而實現對沉積阻擋環214的支撐。
如圖7所示，沉積阻擋環214和第二搭接件218b也可以為分立部件，其中，沉積阻擋環214的底部設有與第二搭接件218b的外緣相配合的臺階狀搭接部214a。
需說明的是本實施例的製程腔室還包括與現有銅回流製程腔室中相同的射頻系統以及背吹氣體管路等系統部件。
本實施例的製程腔室的工作原理為：
如圖4所示，基座202上升至第一製程位（沉積製程位），此時沉積阻止環214位於第一位置，且被基座202支撐住。此時下內襯212上的第一開孔213與沉積阻止環214上的第二開孔215在高度上是互相錯開的，進行沉積製程時可以保證靶材205上沉積下來的薄膜不會沉積到腔室壁上。而在進行回流製程時，如圖5所示，基座202繼續上升至第二製程位（回流製程位），其帶動沉積阻止環214上升至第二位置，此時下內襯212上的第一開孔213與沉積阻止環214上的第二開孔215在高度上基本對齊。使得環形加熱燈管220發射的燈光在環形反射件223的作用下，可以穿透第一開孔213和第二開孔215照射到基座202上的基片上，從而對基片進行輻照加熱，實現回流製程。
實施例2
本實施例提供一種半導體製程設備，該設備包括實施例1的製程腔室。
該半導體設備由於採用實施例1的製程腔室，能夠有效避免回流製程流程中因基片多次進行吸附-脫附與加熱造成的基片偏移、變形、碎片等問題。
實施例3
如圖8所示，一種利用實施例2的半導體製程設備進行的製程方法，該方法包括：
S1：控制承載有待加工基片的基座202上升至第一製程位，並使沉積阻擋環214下降至第一位置；
S2：向基座202與待加工基片之間通入背吹氣體，對待加工基片進行第一沉積製程；
S3：完成第一次沉積製程後，停止向基座202與待加工基片之間通入背吹氣體；
S4：控制基座202上升至第二製程位，並使沉積阻擋環214上升至第二位置，通過加熱燈組件對基片進行輻照加熱，進行回流製程；
S5：完成回流製程後，控制基座202下降至第一製程位，並使沉積阻擋環214下降至上述第一位置，再次向基座202與基片之間通入背吹氣體，並對基片進行第二次沉積製程；
S6：完成第二次沉積製程後，停止向基座202與基片之間通入背吹氣體。
以銅回流製程為例，如圖9所示，本實施例的方法具體包括：
S101：將基片傳片至腔室；
S102：控制基座202先升至第一製程位（此時沉積阻擋環214下降至第一位置）；
S103：控制基座202上的靜電卡盤靜電吸附基片，並向靜電卡盤與基片之間通入背吹氣體；
S104：開始第一次的銅薄膜沉積製程。此時由於基片與靜電卡盤之間有背吹氣體傳熱，沉積過程中基片可以保持在低溫。S105：第一次沉積製程結束後，關掉背吹氣體，此時仍控制靜電卡盤保留靜電吸附的電壓，使得基片仍被緊密的吸附在靜電卡盤表面。由於關掉背吹氣體，此時基片與靜電卡盤之間幾乎不發生熱傳導，靜電卡盤對基片幾乎沒有冷卻作用。
S106：控制基座202上升至第二製程位（此時沉積阻擋環214上升至第二位置）；
S107：通過加熱燈組件對基片進行輻照加熱，進行銅回流製程；
當基座202帶動沉積阻擋環214上升至第二製程位時，沉積阻擋環214上的第二開孔215與下內襯217上的第一開孔213在高度上至少部分重疊，環形加熱燈200的光可以通過第一開孔213和第二開孔215照射到基片上，對基片進行加熱。優選地，環形加熱燈的光此時能夠從照射到基片的上表面進行加熱，完成銅回流製程。
S108：完成銅回流製程後，再次向基座202與基片之間通入背吹氣體對基片進行冷卻。
S109：控制基座202下降至第一製程位元（其中步驟S108和步驟S109的順序可以互換）（此時沉積阻擋環214下降至第一位置）。
S110：進行第二次銅薄膜沉積製程；
S111：完成第二次沉積製程後，停止向基座202與基片之間通入背吹氣體.
S112：控制基座202停止靜電吸附基片完成脫附（de-chuck）。
S113：最後將基片傳出腔室，完成銅回流製程。
本實施例的製程方法，採用實施例2的銅回流製程設備，由於環形加熱燈管220的光線能夠透過第一開孔213和第二開孔215照射到基片表面（例如從基座202以及基片的上方向下照射），因此製程過程中不需要讓基片離開基座202，也不需要脫附的步驟，因此可以避免脫附導致的殘留吸力，以及頂針頂起基片帶來的滑片風險在回流製程過程中，無需使基片離開基座，可以有效防止基片升降帶來的位置漂移的問題，也能防止多次吸附-脫附造成的殘留吸力，進而消除滑片與碎片的風險。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
201:下腔體 202:基座 202a:第三環形臺階 203:上腔體 203a:第一環形臺階 204:陶瓷環 205:靶材 210:上內襯 210a:環形側壁 210b:第二環形臺階 211:內襯支撐環 212:下內襯 213:第一開孔 214:沉積阻擋環 214a:臺階狀搭接部 215:第二開孔 216:第一圓筒側壁 216a:第一環形折邊 216b:第四環形折邊 217:第二圓筒側壁 217a:環形臺階 217b:第三環形折邊 217c:環形凸邊 217d:第五環形折邊 218a:第一搭接件 218b:第二搭接件 218b1:環形板 218b2:環形凹槽 220:環形加熱燈管 221:支撐件 222:供電線 223:環形反射件 401:第一供電端 402:第二供電端
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室的縱向剖面結構圖。 圖2示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室中下內襯的第二圓筒側壁上的第一開孔以及沉積阻擋環上第二開孔的示意圖。 圖3示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室中環形加熱燈管的俯視圖。 圖4示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室中基座在第一製程位的示意圖。 圖5示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室中基座在第二製程位的示意圖。 圖6示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室的另一種下內襯的結構示意圖。 圖7示出了根據本發明實施例1的一種製程腔室另一種沉積阻擋環的結構示意圖。 圖8示出了根據本發明實施例3的一種製程方法的步驟圖。 圖9示出了根據本發明實施例3的一種銅回流製程方法的步驟流程圖。
201:下腔體
202:基座
202a:第三環形臺階
203:上腔體
203a:第一環形臺階
204:陶瓷環
205:靶材
210:上內襯
210a:環形側壁
210b:第二環形臺階
211:內襯支撐環
212:下內襯
213:第一開孔
214:沉積阻擋環
215:第二開孔
216:第一圓筒側壁
216a:第一環形折邊
217:第二圓筒側壁
217a:環形臺階
217b:第三環形折邊
217c:環形凸邊
218a:第一搭接件
218b:第二搭接件
218b1:環形板
218b2:環形凹槽
220:環形加熱燈管
221:支撐件
222:供電線
223:環形反射件

Claims (14)

  1. 一種用於半導體製程設備的製程腔室，其中，包括： 一腔體，該腔體內沿該腔體的內壁周向環繞設置有環形的一內襯組件，該內襯組件的內環側設有可升降的一沉積阻擋環，該腔體內設有用於承載一待加工基片且可升降的一基座； 該內襯組件上設有貫穿該內襯組件側壁的一第一開孔；該沉積阻擋環上設有貫穿該沉積阻擋環側壁的一第二開孔；該腔體上設有與該第一開孔相對的一加熱燈組件； 當該沉積阻擋環位於一第一位置時，該第二開孔與該第一開孔相互錯開；當該沉積阻擋環位於一第二位置時，該第二開孔與該第一開孔至少部分重疊，且該第二位置高於該第一位置。
  2. 如請求項1所述的製程腔室，其中，該第一開孔為多個，且沿該內襯組件的周向間隔分佈；該第二開孔的數量與該第一開孔的數量相同，當該沉積阻擋環位於該第一位置時，各該第二開孔與各該第一開孔一一對應地相互錯開；當該沉積阻擋環位於該第二位置時，各該第二開孔與各該第一開孔一一對應地至少部分重疊； 該加熱燈組件的數量與該第一開孔的數量相同，且各該加熱燈組件與各該第一開孔一一對應地相對。
  3. 如請求項1或2所述的製程腔室，其中，當該基座位於一第一製程位時，該沉積阻擋環位於該第一位置，且由該內襯組件支撐； 在該基座自該第一製程位上升至一第二製程位時，該基座能夠帶動該沉積阻擋環上升至該第二位置。
  4. 如請求項3所述的製程腔室，其中，該內襯組件在內環側形成有一環形臺階； 該沉積阻擋環的頂部和底部分別設有一第一搭接件和一第二搭接件，當該沉積阻擋環位於一第一位置時，該沉積阻擋環通過該第一搭接件搭接在該環形臺階上； 在該基座自該第一製程位上升至該第二製程位時，該基座能夠通過該第二搭接件托起該沉積阻擋環。
  5. 如請求項4所述的製程腔室，其中，該內襯組件包括一下內襯， 該下內襯包括同軸設置的一第一圓筒側壁和一第二圓筒側壁，該第二圓筒側壁位於該第一圓筒側壁的下方，其中，該第一圓筒側壁與該腔體的側壁連接； 該第二圓筒側壁的內徑小於該第一圓筒側壁的內徑，且該第一圓筒側壁的底部與該第二圓筒側壁的頂部之間連接形成有該環形臺階；多個該第一開孔設置於該第二圓筒側壁上。
  6. 如請求項5所述的製程腔室，其中，該腔體的側壁頂部設有一腔體支撐件，該第一圓筒側壁的頂部設有橫向延伸的一第一環形折邊，該第一圓筒側壁通過該第一環形折邊搭接在該腔體支撐件上。
  7. 如請求項4所述的製程腔室，其中，該第一搭接件為自該沉積阻擋環的頂部向外側橫向延伸的一第二環形折邊。
  8. 如請求項5所述的製程腔室，其中，該第二圓筒側壁的底部設有沿背離該腔體內壁方向延伸的一第三環形折邊，該第三環形折邊的末端具有向上延伸的一環形凸邊； 該第二搭接件包括橫向設置的一環形板，該環形板的下表面設有與該環形凸邊搭接配合的一環形凹槽。
  9. 如請求項1所述的製程腔室，其中，該加熱燈組件包括一環形反射件和一環形加熱燈管，該環形反射件沿該腔體的周向環繞設置於該腔體內壁上，該環形反射件的內側壁為朝向該腔體中心的一弧形反射面； 該環形加熱燈管通過多個支撐件設置於該弧形反射面上。
  10. 如請求項5所述的製程腔室，其中，該第一圓筒側壁與該第二圓筒側壁一體成型，且該第一圓筒側壁的底部與該第二圓筒側壁的頂部之間彎折形成該環形臺階； 或者，該第一圓筒側壁和該第二圓筒側壁為一分立部件，其中，該第一圓筒側壁的底部與該第二圓筒側壁的頂部分別設有兩個相互配合的橫向延伸的一搭接部，兩個該搭接部形成該環形臺階。
  11. 如請求項4或8所述的製程腔室，其中，該沉積阻擋環與該第二搭接件一體成型； 或者，該沉積阻擋環和該第二搭接件為分立部件，其中，該沉積阻擋環的底部設有與該第二搭接件的外緣相配合的臺階狀搭接部。
  12. 如請求項1所述的製程腔室，其中，該第一開孔和該第二開孔均為條形的通孔，相鄰的兩個該第一開孔以及相鄰的兩個該第二開孔之間的間隔均大於等於10mm，且小於等於30mm。
  13. 一種半導體製程設備，其中，包括請求項1-12任一項所述的製程腔室。
  14. 一種利用請求項13所述的半導體製程設備進行的製程方法，其中，該製程方法包括： 控制承載有一待加工基片的一基座上升至一第一製程位，並使該沉積阻擋環下降至該第一位置； 向該基座與該待加工基片之間通入一背吹氣體，並對該待加工基片進行一第一次沉積製程； 完成該第一次沉積製程後，停止向該基座與該待加工基片之間通入該背吹氣體； 控制該基座上升至一第二製程位，並使該沉積阻擋環上升至該第二位置，通過該加熱燈組件對該基片進行輻照加熱，進行一回流製程； 完成該回流製程後，控制該基座下降至該第一製程位，並使該沉積阻擋環下降至該第一位置，再次向該基座與該基片之間通入該背吹氣體，並對該基片進行一第二次沉積製程； 完成該第二次沉積製程後，停止向該基座與該基片之間通入該背吹氣體。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8926806B2 (en) * 2012-01-23 2015-01-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Shielding design for metal gap fill
CN104752274B (zh) * 2013-12-29 2017-12-19 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺腔室以及半导体加工设备
WO2019070382A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Applied Materials, Inc. INFRARED LAMP RADIATION PROFILE CONTROL BY DESIGNING AND POSITIONING LAMP FILAMENT
US10818839B2 (en) * 2018-03-15 2020-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of fabricating semiconductor devices
CN114446760B (zh) * 2022-01-26 2024-02-27 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺腔室及半导体工艺设备
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