工艺腔室以及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]物理气相沉积(Physical Vapor Deposit1n, 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。
[0003]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I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I上，从而完成整个工作流程。
[0004]上述PVD设备在实际应用中不可避免地存在以下问题:
[0005]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。
[0006]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】
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]优选的，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；所述晶片传输装置还包括顶针装置，所述顶针装置可作升降运动地设置在所述工艺腔室内与所述传片口相对的位置处；所述机械手用于在所述顶针装置与任意一个升降基座之间，以及在任意两个升降基座之间传递晶片。
[0013]优选的，在每个升降基座上还设置有晶片托架，所述晶片托架包括一个支撑环和至少三个支撑针，其中，所述支撑环环绕设置在所述升降基座的外围，且在所述升降基座作升降运动时相对其固定不动；所述至少三个支撑针固定在所述支撑环上，且沿所述升降基座的周向均匀分布，并且所述至少三个支撑针的顶端高度在所述升降基座处于预设的最低位置时，高于所述升降基座的上表面高度。
[0014]优选的，所述反应舱设置有匀流腔，所述匀流腔与所述进气系统连接，并且所述匀流腔具有多个出气口，且沿所述匀流腔的周向均匀分布，用以将所述匀流腔内的工艺气体输送至所述反应舱内。
[0015]优选的，在所述反应舱内还设置有衬环组件，所述衬环组件包括上环体和下环体，所述上环体位于所述下环体的内侧，且在二者之间具有环形间隙；在所述反应舱的侧壁内部形成有沿其周向环绕的环形通道，所述环形通道用作所述匀流腔；在所述反应舱的内侧壁上，且沿其周向均匀分布有多个用作所述出气口的径向通孔，所述径向通孔分别与所述环形通道和所述环形间隙连通。
[0016]优选的，各个所述升降基座同时上升至各个所述反应舱内；选择性地使其中至少一个所述反应舱工作；待各个工作的工艺舱均完成各自的工序之后，使各个所述升降基座同时下降至所述旋转基盘的下方。
[0017]优选的，所述晶片传输装置还包括归零传感器感应片、定位传感器感应片、归零传感器和定位传感器，其中，所述归零传感器感应片设置在所述旋转基盘的外周壁上，且位于与预设的原点位置相对应的位置处；所述归零传感器用于在所述旋转基盘旋转时，通过识别所述归零感应片而检测所述旋转基盘的原点位置；所述定位传感器感应片的数量与所述承载位的数量相对应，所述定位传感器感应片设置在所述旋转基盘的外周壁上，且位于与所述承载位一一对应的位置处；所述定位传感器用于在旋转基盘旋转时，通过识别各个定位传感器感应片而检测各个承载位的位置。
[0018]优选的，在所述反应舱内还设置有压环，所述压环用于在所述升降基座上升至所述反应舱内时，利用自身重力将晶片固定在所述升降基座上；并且，所述下环体还用于在所述升降基座移出所述反应舱时，支撑所述压环。
[0019]优选的，在所述反应舱的顶部设置有开盖机构，用于开启或关闭所述反应舱的顶部开口。
[0020]优选的，所述开盖机构包括上电极腔室，所述上电极腔室，包括:设置在所述上电极腔室的底部的靶材；设置在所述上电极腔室内，且位于所述靶材的上方的磁控管；以及用于驱动所述磁控管相对于所述靶材表面作旋转运动的磁控管驱动机构。
[0021]优选的，所述磁控管驱动机构包括:具有大同步带轮、小同步带轮和同步带的旋转传动机构；磁控管旋转电机，用于通过所述旋转传动机构驱动所述磁控管相对于所述靶材表面作旋转运动；换向减速机，用于降低所述磁控管旋转电机的转速。
[0022]优选的，所述晶片传输装置还包括升降驱动机构，所述升降驱动机构的数量与升降基座的数量相对应，用于一一对应地驱动所述升降基座作升降运动。
[0023]优选的，所述通孔的直径小于所述晶片的直径；或者，所述通孔的直径大于或等于所述晶片的直径，且在每个通孔内设置有支撑部，用以支撑位于所述通孔内的晶片。
[0024]优选的，所述晶片传输装置还包括旋转驱动机构，用于驱动所述旋转基盘作旋转运动；所述旋转驱动机构包括:磁流体轴承，其设置在所述工艺腔室内的中心位置处，并与所述旋转基盘连接；旋转电机，用于通过所述磁流体轴承驱动所述旋转基盘围绕所述工艺腔室的中心旋转。
[0025]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括:工艺腔室，用于对晶片进行加工；去气腔室，用于去除晶片上的水汽；预清洗腔室，用于去除晶片表面上的残余物；传输腔室，其分别与所述工艺腔室、所述去气腔室和所述预清洗腔室连接，且在其内部设置有机械手，用以将晶片分别传输至各个腔室内；所述工艺腔室采用了本发明提供的上述工艺腔室。
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