[发明专利]工艺腔室以及半导体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种工艺腔室以及半导体加工设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)的基本原理是：在真空条件下，使金属、金属合金或化合物蒸发，并沉积在基体表面上，以形成具有特殊功能的薄膜。物理气相沉积的主要方法有：真空蒸镀、等离子体溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜以及分子束外延等。其中，等离子体溅射镀膜是目前最具代表性和应用最广泛的物理气相沉积技术。在利用等离子体溅射技术对半导体晶片进行沉积(镀膜)工艺时，所采用的工艺腔室通常为真空环境，并向工艺腔室内提供工艺气体且激发其形成等离子体，等离子体轰击靶材，溅射出的靶材材料沉积在晶片表面上，从而形成工艺所需的薄膜。

工艺腔室作为薄膜制备的“工厂”是PVD设备的核心，传输、去气、预清洗等的其他系统均为工艺腔室服务。图1为现有的一种PVD设备的整机示意图。如图1所示，PVD设备包括两个装卸台(Load Port)1、一个前端腔室(EMEF)2、两个装卸腔室(Load Lork)3、一个传输腔室(TM)4、一个去气腔室(Degas)5、一个预清洗腔室(Preclean)6和两个工艺腔室(PM)7。该PVD设备的工作流程为：前端腔室2中的机械手(图中未示出)将装卸台1上的晶片传输至装卸腔室3中；传输腔室4中的机械手(Scara Robot)8将装卸腔室3中的晶片传输至去气腔室5中去除晶片的水汽；去气后的晶片再由机械手8传输至预清洗腔室6中进行清洗，以去除其表面的氧化物等的残留物；清洗后的晶片再由机械手8依次传输至两个工艺腔室71和72中进行溅射镀膜；完成镀膜后的晶片再由机械手8送回装卸腔室3， 并由前端腔室2中的机械手送回装卸台1上，从而完成整个工作流程。

上述PVD设备在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，在上述PVD设备中，单个工艺腔室(71或72)单次仅能够对晶片进行一道工序，即，单次仅能在晶片上沉积一种膜层。若要同时进行两道以上的工序，则需要通过增加工艺腔室的数量来实现，而为了实现所有工艺腔室与传输腔室之间的对接，就必须要重新设计传输腔室的结构，以使其传输口的数量和工艺腔室的数量相适配，以及使其周围的空间能够容纳各个工艺腔室，从而造成制造成本增加。

其二，由于多个工艺腔室是相互独立的，且呈放射状排布在传输腔室的周围，这种排布方式占地空间较大，且在工艺腔室的数量较多时尤为明显，从而增大了PVD设备的整体体积。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种工艺腔室以及半导体加工设备，其单个工艺腔室可以同时进行两道以上的工序，从而不仅工艺腔室的结构紧凑、占地空间小，而且无需重新设计传输腔室的结构，从而可以降低设备的制造成本。

为实现本发明的目的而提供一种工艺腔室，包括至少两个反应舱、相互独立的至少两套进气系统和晶片传输装置，其中，所述至少两个反应舱设置在所述工艺腔室的内部，且沿其周向均匀分布，每个反应舱内构成独立的工艺环境；所述进气系统一一对应地向所述反应舱输送工艺气体；所述晶片传输装置用于将晶片传输至所述反应舱内。

其中，所述晶片传输装置包括旋转基盘、升降基座和顶针装置，其中所述旋转基盘设置在所述至少两个反应舱的下方，且在所述旋转基盘上设置有多个用于承载晶片的承载位，所述多个承载位沿所述旋转基盘的周向均匀分布，所述旋转基盘通过作旋转运动，而使各个反应舱的下方均对应一个所述承载位，在所述旋转基盘上，且位于每个承载位所在位置处设置有通孔；所述升降基座一一对应地设置在所述 反应舱的下方；每个升降基座通过作升降运动，而贯穿与之相对应的承载位，并上升至相应的所述反应舱内封闭所述反应舱或者下降至所述旋转基盘下方；在所述工艺腔室的侧壁上设置有传片口，用以供晶片移入或移出所述工艺腔室；所述顶针装置设置在所述工艺腔室内与所述传片口相对的位置处；所述顶针装置通过作升降运动，而使其顶端贯穿所述承载位，并到达高于或低于所述旋转基盘的位置。

优选的，所述承载位的数量与所述反应舱的数量相等，或是所述反应舱数量的整数倍。

其中，所述晶片传输装置包括机械手和升降基座，其中所述升降基座的数量与所述反应舱的数量相对应，所述升降基座一一对应地设置在所述反应舱的下方；每个升降基座能够上升至相应的所述反应舱内封闭所述反应舱，或者移出与之相对应的所述反应舱；所述机械手用于将晶片传递至所述升降基座上。