專利名稱：一種磁控濺射設備及其工藝方法
技術領域：
本發明涉及微電子加工技術領域，具體地，涉及一種磁控濺射設備及其工藝方法。
背景技術：
磁控濺射是在高真空度的反應腔室內激發出等離子體，然后利用等離子體中的正離子轟擊靶材，以濺射出靶材原子，并使靶材原子沉積在硅片等被加工工件上。在實際應用中，由于靶材的純度較高，很容易在其表面形成一層氧化物，這層氧化物會對磁控濺射的沉積工藝造成不良影響。因此，在實施沉積工藝之前需要將靶材表面的氧化物去除。濺射方法是目前去除靶材表面的氧化物的常用方法。在去除氧化物的過程中，被去除的氧化物由于重力作用容易掉落在位于靶材下方的用以承載被加工工件的靜電卡盤的表面上，這將對后續的沉積工藝造成不良影響。為此，在去除氧化物時，需要采用遮擋盤將靜電卡盤遮擋；在將氧化物去除后，再將遮擋盤移開。圖1為現有的磁控濺射設備的俯視圖。請參閱圖1，磁控濺射設備包括裝卸腔室
1、反應腔室3以及傳輸腔室2。其中，裝卸腔室I用以裝載、卸載以及存放被加工工件；反應腔室3用以實施濺射工藝；傳輸腔室2內設有機械手，其用以在裝卸腔室I和反應腔室3之間傳輸被加工工件。圖2為現有的磁控濺射設備中反應腔室的結構示意圖。請參閱圖2，在反應腔室3內的上方設置有金屬靶材301，在反應腔室3內的下方且與金屬靶材301相對的位置處設有用以承載被加工工件的靜電卡盤302。在靜電卡盤302的底部設有支撐針315，其通過支撐針聯桿316與支撐針電機317連接，在支撐針電機317的驅動下，支撐針315的頂端可高出靜電卡盤302的上表面或低于靜電卡盤302的下表面。在緊鄰靜電卡盤302的側面設有用于遮擋靜電卡盤的遮擋單元，其包括遮擋盤`311、用于承載遮擋盤311的遮擋托盤312、遮擋電機314以及連接遮擋托盤312和遮擋電機314的遮擋聯桿313。在遮擋電機314的驅動下，遮擋托盤312可將遮擋盤311旋轉至靜電卡盤302的上方或移開靜電卡盤302的上方。而且，為了避免遮擋盤311影響沉積工藝，在反應腔室3的側壁上設有與反應腔室3連通的用于放置遮擋盤311的輔助腔室31。在去除金屬靶材301表面的氧化物后，遮擋盤311隨遮擋托盤312自靜電卡盤302的上方旋轉至輔助腔室31位置。在現有的磁控濺射設備中，遮擋單元設置在反應腔室3內，由于體積較大，需要占據較大的空間，這不僅增加了反應腔室3的體積，而且增加了反應腔室3的復雜性，從而導致磁控濺射設備制造成本以及運行成本的增加。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種磁控濺射設備及其工藝方法，其通過機械手將設置于反應腔室外的遮擋盤如傳輸待加工工件般傳輸至反應腔室內的靜電卡盤上方，以避免靜電卡盤受到污染。為實現本發明的目的而提供一種磁控濺射設備，包括裝卸腔室、反應腔室以及傳輸腔室，所述裝卸腔室用于裝卸被加工工件，在所述反應腔室內設有用以支撐被加工工件的靜電卡盤，在所述傳輸腔室內設有用以在所述裝卸腔室和所述反應腔室之間傳輸所述被加工工件的機械手，其中，用于遮擋所述靜電卡盤表面的遮擋盤放置在所述反應腔室外，當需要遮擋所述靜電卡盤表面時，所述遮擋盤通過所述機械手被傳輸至所述靜電卡盤的上方，當不需要遮擋所述靜電卡盤表面時，再通過所述機械手將所述遮擋盤從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外。其中，所述遮擋盤放置在所述裝卸腔室內，所述遮擋盤通過所述機械手自所述裝卸腔室被傳輸至所述靜電卡盤的 上方，或者自所述靜電卡盤的上方被傳輸至所述裝卸腔室。其中，在所述裝卸腔室內設置有用以盛放所述被加工工件和所述遮擋盤的承載裝置，所述承載裝置包括載板和支撐所述載板的支架，所述支架豎直設置，所述載板固定在所述支架上并與所述支架垂直，所述被加工工件和所述遮擋盤放置在所述載板的上表面。其中，所述承載裝置包括多個載板，所述多個載板沿所述支架的長度方向間隔設置在所述支架上。其中，所述載板為兩根板材，所述兩根板材分離設置，并且兩根所述板材的上表面在同一水平面。其中，包括用于升降所述承載裝置的承載裝置升降機構，所述承載裝置升降機構包括底座、承載裝置動力源以及連接所述底座和所述承載裝置動力源的聯桿，所述承載裝置設置在所述底座上，在所述承載裝置動力源的驅動下，所述承載裝置隨所述底座在所述裝卸腔室的豎直方向上下移動。其中,所述動力源為電動缸或氣動缸。本發明還提供一種采用本發明提供的上述磁控濺射設備的工藝方法，其中，所述方法，包括:當需要遮擋所述靜電卡盤表面時，位于傳輸腔室內用以在裝卸腔室和反應腔室之間傳輸被加工工件的機械手將設置于反應腔室外的遮擋盤傳輸至反應腔室內的靜電卡盤的上方，當不需要遮擋所述靜電卡盤表面時，再通過所述機械手將所述遮擋盤從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外。本發明具有下述有益效果:本發明提供的磁控濺射設備，其將用于遮擋靜電卡盤表面的遮擋盤放置在反應腔室外，并借助機械手將遮擋盤傳輸至反應腔室內的靜電卡盤上方或從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外，這樣在反應腔室內就無需專門設置用于放置遮擋盤的輔助腔室，從而減小了反應腔室的體積，簡化了磁控濺射設備的結構，更重要地是，可以縮短反應腔室的抽真空時間，從而提高生產效率，降低生產成本。除此之外，借助機械手來傳輸遮擋盤還可以省去用以移動遮擋盤的遮擋電機和遮擋聯桿，從而可以降低磁控濺射設備的制造成本。本發明還提供了一種工藝方法，其采用的上述磁控濺射設備將用于遮擋靜電卡盤表面的遮擋盤放置在反應腔室外，并借助機械手將遮擋盤傳輸至反應腔室內的靜電卡盤上方或從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外，這樣在反應腔室內就無需專門設置用于放置遮擋盤的輔助腔室，從而減小了反應腔室的體積，簡化了磁控濺射設備的結構，更重要地是，可以縮短反應腔室的抽真空時間，從而提高生產效率，降低生產成本。除此之外，借助機械手來傳輸遮擋盤還可以省去用以移動遮擋盤的遮擋電機和遮擋聯桿，從而可以降低磁控派射設備的制造成本。
圖1為現有的磁控濺射設備的俯視圖；圖2為現有的磁控濺射設備中反應腔室的結構示意圖；圖3為本發明提供的磁控濺射設備的俯視圖；圖4為本發明提供的磁控濺射設備中反應腔室的結構示意圖；圖5a為本發明實施例一磁控濺射設備中裝卸腔室的剖面圖；以及圖5b為沿圖5a中A-A線的剖面圖。
具體實施例方式為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的磁控濺射設備及其工藝方法進行詳細描述。圖3為本發明提供的磁控濺射設備的俯視圖。請參閱圖3，磁控濺射設備包括裝卸腔室1、傳輸腔室2以及反應腔室3。其中，裝卸腔室I用于裝、卸載被加工工件，如裝載待放入磁控濺射設備的未加工的被加工工件或者卸載自磁控濺射設備取出的已加工的被加工工件。在傳輸腔室2內設有用于傳輸被加工工件的機械手(圖中未不出)，借助機械手能夠將未加工的被加工工件自裝卸腔室I傳輸至反應腔室3，或者，將已加工的被加工工件自反應腔室3傳輸至裝卸腔室I。反應腔室3用于加工被加工工件，如刻蝕或沉積薄膜。圖4為本發明提供的磁控濺射設備中反應腔室的結構示意圖。請參閱圖4，在反應腔室3內的上方設置有金屬靶材301，在反應腔室3內的下方且與金屬靶材301相對的位置處設有用以承載被加工工件4的靜電卡盤302。在反應腔室3的室壁上設有與傳輸腔室2連通的第一閘板閥61。在進行沉積工藝時，機械手將被加工工件4自裝卸腔室I傳輸至反應腔室3內的靜電卡盤302上，或自靜電卡盤302傳輸至裝卸腔室I內。實施例一圖5a為本發明實施例一的磁控濺射設備中裝卸腔室的剖面圖。圖5b為沿圖5a中A-A線的剖面圖。請一并參閱圖5a和圖5b，在裝卸腔室I內設有用于盛放被加工工件4和遮擋盤311的承載裝置以及用以調節承載裝置高低的承載裝置升降機構。在裝卸腔室I的室壁上設有與傳輸腔室2連通的第二閘板閥62。承載裝置包括四副載板和用以支撐載板的支架51，其中，支架51豎直設置，四副載板沿支架51的長度方向(即，沿豎直方向)彼此間隔地固定在支架51上，并且載板與支架51垂直。每副載板包括彼此分離設置的兩根板材52，即，兩根板材52之間具有一定的間隔，并且兩根板材52的上表面在同一水平面上，被加工工件4或遮擋盤311放置在板材52的上表面。本實施例是將遮擋盤311放置于裝卸腔室I內，并借助機械手實現遮擋盤311的傳輸，如將遮擋盤311自裝 卸腔室I傳輸至反應腔室3內的靜電卡盤302的上方，或自靜電卡盤302傳輸至裝卸腔室I內。顯然，機械手傳輸遮擋盤311的方式與被加工工件4的傳輸方式相同。這樣，無需在反應腔室3內設置用于放置遮擋盤311的輔助腔室，從而減小了反應腔室的體積，簡化了磁控濺射設備的結構。更重要地是，反應腔室體積的縮小可以縮短反應腔室的抽真空時間，從而可以提高生產效率，降低生產成本。除此之外，相對于現有技術而言，通過機械手來傳輸遮擋盤可以省去用以移動遮擋盤的遮擋電機和遮擋聯桿，從而降低磁控濺射設備的制造成本。承載裝置升降機構包括底座53、承載裝置動力源55以及連接底座53和承載裝置動力源55的聯桿54。其中，承載裝置設置在底座53上。承載裝置動力源55可以為電動缸或氣動缸等驅動裝置。在進行沉積工藝或進行去除金屬靶材301的氧化物的過程中，承載裝置在承載裝置動力源55的驅動下沿裝卸腔室I的豎直方向上下移動，以使相應載板的高度與機械手的高度相適配，從而使機械手能夠順利地取放被加工工件4和/或遮擋盤311。如圖4所示，在本實施例中，在反應腔室3內且位于靜電卡盤302的下方還設有用以支撐遮擋盤311的遮擋盤支撐單元，遮擋盤支撐單元包括支撐針315、支撐針升降動力源317以及連接支撐針315和支撐針升降動力源317的支撐針聯桿316。其中，支撐針升降動力源317為電動缸或氣動缸等驅動裝置。支撐針315在支撐針動力源317的驅動下，其頂端可高出靜電卡盤302的上 表面或低于靜電卡盤302的下表面。使用時，支撐針315的頂端上升至高出靜電卡盤302的上表面的位置，然后遮擋盤311放置于支撐針315的頂端，從而將遮擋盤311設置在靜電卡盤302的上方，這樣可以避免遮擋盤311污染靜電卡盤302的上表面。需要說明的是，本實施例中，承載裝置包括四副載板，但在實際應用中并不局限于此。載板的數量可以為任意數量，只要能夠在裝載腔室內放置遮擋盤，即能夠實現本發明的目的。另外，本實施例中，每副載板包括兩根板材52，但在實際應用中，載板的結構并不局限于此。載板可以包括兩根以上板材，如三根、四根等，只要保證其中兩根板材之間的間距能夠便于機械手取放被加工工件或遮擋盤即可。而且，板材52的形狀可以是條狀、圓弧狀等結構。實施例二本實施例是將遮擋盤311放置在傳輸腔室2內，即在傳輸腔室2內設置用于盛放遮擋盤311的承載裝置以及用以調節承載裝置高低的承載裝置升降機構。該承載裝置和承載裝置升降機構的結構特征與第一實施例相同，在此不再贅述。在本實施例中，遮擋盤311放置于傳輸腔室2內，并借助機械手實現遮擋盤311的傳輸，如將遮擋盤311自傳輸腔室2傳輸至反應腔室3內的靜電卡盤302的上方，或自靜電卡盤302傳輸至傳輸腔室2內。將遮擋盤311放置在傳輸腔室2內，同樣避免了在反應腔室3內設置用于放置遮擋盤311的輔助腔室，從而減小了反應腔室的體積，簡化了磁控濺射設備的結構。更重要地是，反應腔室體積的縮小可以縮短反應腔室的抽真空時間，從而可以提高生產效率，降低生產成本。而且，通過機械手來傳輸遮擋盤可以省去用以移動遮擋盤的遮擋電機和遮擋聯桿，從而降低磁控派射設備的制造成本。除此之外，第二實施例的其它特征與第一實施例相同，這里不再贅述。需要說明的是，放置遮擋盤311的位置并不局限于第一實施例和第二實施例所述的技術方案，在實際應用中，只要是將遮擋盤311放置在反應腔室3之外且能夠借助機械手來傳輸遮擋盤311的任何位置，均能夠達到本發明的目的。
綜上所述，本實施例提供的上述磁控濺射設備，其通過將用于遮擋靜電卡盤表面的遮擋盤放置在反應腔室外，并借助機械手傳輸遮擋盤，這樣在反應腔室內就無需專門設置用于放置遮擋盤的輔助腔室，從而減小了反應腔室的體積，簡化了磁控濺射設備的結構，更重要地是，可以縮短反應腔室的抽真空時間，從而提高生產效率，降低生產成本。除此之夕卜，借助機械手來傳輸遮擋盤還可以省去用以移動遮擋盤的遮擋電機和遮擋聯桿，從而可以降低磁控濺射設備的制造成本。本實施例提供一種上述實施例的磁控濺射設備的工藝方法，當需要遮擋靜電卡盤表面時，遮擋盤通過機械手被傳輸至靜電卡盤的上方；當不需要遮擋靜電卡盤表面時，再通過機械手將遮擋盤從靜電卡盤的上方傳輸至裝卸腔室內。請一并參閱圖3、圖4和圖5，磁控濺射設備的工藝方法的具體步驟如下:步驟1，將用于遮擋靜電卡盤302表面的遮擋盤311放置于裝卸腔室I內的承載裝置上；步驟2，開啟位于裝卸腔室I室壁的第二閘板閥62，同時承載裝置動力源55驅動承載裝置沿裝卸腔室I的豎直方向 向上或向下移動，以使相應的承載有遮擋盤311的承載板的高度與機械手的高度相適配；步驟3，機械手通過第二閘板閥62進入裝卸腔室I內取出相應位置的遮擋盤311 ;步驟4，機械手進入傳輸腔室2，關閉第二閘板閥62，并開啟第一閘板閥61 ；步驟5，裝載有遮擋盤311的機械手通過第一閘板閥61進入反應腔室3內并將遮擋盤311放置于靜電卡盤302的上方；步驟6，空載的機械手返回傳輸腔室2中，并關閉第一閘板閥61 ；步驟7，開始對靶材進行去氧化工藝；步驟8，待去氧化工藝完成后，開啟第一閘板閥61，機械手通過第一閘板閥61進入反應腔室3內并取出遮擋盤311 ；步驟9，關閉第一閘板閥61，開啟第二閘板閥62 ；步驟10，裝載有遮擋盤311的機械手通過第二閘板閥62進入裝卸腔室I內并將遮擋盤311放回相應的承載板上。本發明提供的工藝方法，其采用的本發明提供的磁控濺射設備將用于遮擋靜電卡盤表面的遮擋盤放置在反應腔室外，并采用與機械手將待加工工件傳輸至反應腔室內的靜電卡盤上方近似相同的方法來將遮擋盤傳輸至反應腔室內的靜電卡盤上方，這樣在反應腔室內就無需專門設置用于放置遮擋盤的輔助腔室，從而減小了反應腔室的體積，簡化了磁控濺射設備的結構，更重要地是，可以縮短反應腔室的抽真空時間，從而提高生產效率，降低生產成本。除此之外，借助機械手來傳輸遮擋盤還可以省去用以移動遮擋盤的遮擋電機和遮擋聯桿，從而可以降低磁控濺射設備的制造成本。可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種磁控濺射設備，包括裝卸腔室、反應腔室以及傳輸腔室，所述裝卸腔室用于裝卸被加工工件，在所述反應腔室內設有用以支撐被加工工件的靜電卡盤，在所述傳輸腔室內設有用以在所述裝卸腔室和所述反應腔室之間傳輸所述被加工工件的機械手，其特征在于，用于遮擋所述靜電卡盤表面的遮擋盤放置在所述反應腔室外，當需要遮擋所述靜電卡盤表面時，所述遮擋盤通過所述機械手被傳輸至所述靜電卡盤的上方，當不需要遮擋所述靜電卡盤表面時，再通過所述機械手將所述遮擋盤從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外。
2.根據權利要求1所述的磁控濺射設備，其特征在于，所述遮擋盤放置在所述裝卸腔室內，所述遮擋盤通過所述機械手自所述裝卸腔室被傳輸至所述靜電卡盤的上方，或者自所述靜電卡盤的上方被傳輸至所述裝卸腔室。
3.根據權利要求2所述的磁控濺射設備，其特征在于，在所述裝卸腔室內設置有用以盛放所述被加工工件和所述遮擋盤的承載裝置，所述承載裝置包括載板和支撐所述載板的支架，所述支架豎直設置，所述載板固定在所述支架上并與所述支架垂直，所述被加工工件和所述遮擋盤放置在所述載板的上表面。
4.根據權利要求3所述的磁控濺射設備，其特征在于，所述承載裝置包括多個載板，所述多個載板沿所述支架的長度方向間隔設置在所述支架上。
5.根據權利要求3所述的磁控濺射設備，其特征在于，所述載板為兩根板材，所述兩根板材分離設置，并且兩根所述板材的上表面在同一水平面。
6.根據權利要求3所述的磁控濺射設備，其特征在于，包括用于升降所述承載裝置的承載裝置升降機構，所述承載裝置升降機構包括底座、承載裝置動力源以及連接所述底座和所述承載裝置動力源的聯桿，所述承載裝置設置在所述底座上，在所述承載裝置動力源的驅動下，所述承載裝置隨所述底座在所述裝卸腔室的豎直方向上下移動。
7.根據權利要求6所述的磁控濺射設備，其特征在于，所述承載裝置動力源為電動缸或氣動缸。
8.一種采用權利要求1-7任意一項所述的磁控濺射設備的工藝方法，其特征在于，所述方法，包括: 當需要遮擋所述靜電卡盤表面時，位于傳輸腔室內用以在裝卸腔室和反應腔室之間傳輸被加工工件的機械手將設置于反應腔室外的遮擋盤傳輸至反應腔室內的靜電卡盤的上方，當不需要遮擋所述靜電卡盤表面時，再通過所述機械手將所述遮擋盤從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外。
全文摘要
本發明提供一種磁控濺射設備及其工藝方法，磁控濺射設備包括裝卸腔室、反應腔室以及傳輸腔室，所述裝卸腔室用于裝卸被加工工件，在所述反應腔室內設有用以支撐被加工工件的靜電卡盤，在所述傳輸腔室內設有用以在所述裝卸腔室和所述反應腔室之間傳輸所述被加工工件的機械手，其中，用于遮擋所述靜電卡盤表面的遮擋盤放置在所述反應腔室外，當需要遮擋所述靜電卡盤表面時，所述遮擋盤通過所述機械手被傳輸至所述靜電卡盤的上方，當不需要遮擋所述靜電卡盤表面時，再通過所述機械手將所述遮擋盤從所述靜電卡盤的上方傳輸至所述反應腔室外。這不僅可以減小反應腔室的體積，簡化磁控濺射設備的結構，而且還可以降低磁控濺射設備的制造成本。
文檔編號C23C14/50GK103173730SQ20111043965
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者夏威, 王厚工, 宗令蓓, 竇潤江, 陳春偉 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司