反應(yīng)腔室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔室。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n，以下簡稱PVD)技術(shù)是微電子領(lǐng)域常用的加工技術(shù)，如，用于采用磁控濺射的方法在襯底上沉積AlN (氮化鋁)薄膜，該方法具有反應(yīng)溫度低、成膜易控制、膜結(jié)構(gòu)致密等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)施工藝時(shí)，需要對襯底進(jìn)行加熱，同時(shí)精確控制襯底溫度，這是因?yàn)?襯底溫度會(huì)影響AlN薄膜的成核和生長，若襯底溫度低于目標(biāo)溫度時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)沉積物原子迀移率低、新生核不易聚集的問題，從而造成沉積的AlN薄膜的晶粒細(xì)小；若襯底溫度高于目標(biāo)溫度，雖然沉積物原子擴(kuò)散充分、薄膜晶體生長完整，但是沉積的AlN薄膜的晶?？赡艽执?。
[0003]圖1為現(xiàn)有的一種PVD設(shè)備的剖視圖。如圖1所示，PVD設(shè)備包括反應(yīng)腔室10，在反應(yīng)腔室10的頂部設(shè)置有靶材11，且在靶材11的下方設(shè)置有升降基座12，用以承載托盤13，托盤13用于運(yùn)載至少一個(gè)襯底；而且，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的驅(qū)動(dòng)下，升降基座12可上升至工藝位置B，在該工藝位置B處可以對托盤13上的襯底進(jìn)行工藝；或者，升降基座12可下降至裝卸位置A，在該裝卸位置A可以自升降基座12取出或放入托盤13。此外，在反應(yīng)腔室10內(nèi)還設(shè)置有襯環(huán)15和壓環(huán)16，當(dāng)升降基座12上升至上述工藝位置B時(shí)，壓環(huán)16利用自身重力壓住托盤13，以將其固定在升降基座12上；當(dāng)升降基座12離開工藝位置B時(shí)，壓環(huán)16由襯環(huán)15支撐。另外，在升降基座12內(nèi)集成了電阻加熱裝置17，用以采用熱傳導(dǎo)的方式加熱托盤13上的襯底，并通過熱電偶18實(shí)時(shí)測量并反饋當(dāng)前托盤13的溫度，以實(shí)現(xiàn)對襯底溫度的控制。
[0004]在進(jìn)行AlN薄膜的沉積工藝時(shí)，首先將托盤13傳輸至反應(yīng)腔室10內(nèi)，并將其放置在升降基座12上，此時(shí)升降基座12位于裝卸位置；然后利用電阻加熱裝置17并以最高輸出功率(通常為10KW)對托盤13進(jìn)行加熱，經(jīng)由升降基座12和托盤13的熱傳導(dǎo)，襯底溫度開始上升；當(dāng)由熱電偶18反饋的托盤13的溫度為所需溫度時(shí)，降低電阻加熱裝置17的輸出功率，以采用較低的輸出功率(通常為0.5KW)加熱托盤13，以使其維持在所需溫度；然后驅(qū)動(dòng)升降基座12上升至工藝位，進(jìn)行AlN薄膜的沉積工藝。
[0005]上述PVD設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題:
[0006]其一，因受到升降基座12和托盤13的材料的影響，上述電阻加熱裝置17的加熱效率較低。
[0007]其二，由于在托盤13的升溫過程中，電阻加熱裝置17采用的是最高輸出功率，而在托盤13的保溫過程中，電阻加熱裝置17采用的是較低的輸出功率，因而保溫過程的輸出功率相對于升溫過程和保溫過程的總輸出功率過低，這使得電阻加熱裝置17在該輸出功率的范圍內(nèi)的溫控精度較低，從而無法精確地控制襯底溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種反應(yīng)腔室，其不僅可以提高加熱效率，而且可以精確地控制被加工工件的溫度。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種反應(yīng)腔室，包括可作升降運(yùn)動(dòng)的升降基座，用于通過上升或下降將被加工工件傳輸至工藝位置或者裝卸位置；其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括:升溫加熱器，用于在所述升降基座位于所述裝卸位置時(shí)，使所述被加工工件的溫度快速升溫至所需溫度；保溫加熱器，用于在所述升溫加熱器完成加熱之后，將所述被加工工件的溫度維持在所述所需溫度。
[0010]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔室還包括:可容納所述升溫加熱器的容納腔，其具有與所述反應(yīng)腔室相連通的開口 ；傳輸機(jī)構(gòu)，用于通過所述開口在所述容納腔與所述反應(yīng)腔室之間傳輸所述升溫加熱器。
[0011]優(yōu)選的，所述升溫加熱器采用熱輻射的方式加熱所述被加工工件；所述傳輸機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸豎直設(shè)置所述反應(yīng)腔室內(nèi)，且位于與所述開口相對應(yīng)的位置處，并且所述旋轉(zhuǎn)軸分別與所述升溫加熱器和所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源連接；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源用于在所述升降基座位于所述裝卸位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使其帶動(dòng)所述升溫加熱器旋轉(zhuǎn)至所述反應(yīng)腔室內(nèi)位于所述升降基座上方的位置，或者所述容納腔內(nèi)。
[0012]優(yōu)選的，所述升溫加熱器包括紅外加熱燈、供電接線和真空電極，其中，所述紅外加熱燈用于朝向所述升降基座輻射熱量；所述真空電極設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的底部，所述真空電極的一端通過所述供電接線與所述紅外加熱燈電性連接；所述真空電極的另一端延伸至所述反應(yīng)腔室的外部。
[0013]優(yōu)選的，所述紅外加熱燈包括至少一個(gè)水平設(shè)置的紅外加熱燈管，或者沿水平方向排列的多個(gè)紅外加熱燈泡。
[0014]優(yōu)選的，所述升溫加熱器還包括光反射件，所述光反射件設(shè)置在所述紅外加熱燈的上方，用以將輻射至所述光反射件表面上的光線朝向所述升降基座反射。
[0015]優(yōu)選的，所述紅外加熱燈的總額定功率為10?15KW。
[0016]優(yōu)選的，所述升溫加熱器采用熱傳導(dǎo)的方式加熱所述被加工工件；所述傳輸機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中，所述升降機(jī)構(gòu)用于在所述升降基座位于所述裝卸位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述升溫加熱器下降至與所述被加工工件上表面相接觸的位置，或者上升至位于所述升降基座上方的位置；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述升溫加熱器旋轉(zhuǎn)至位于所述升降基座上方的位置，或者所述容納腔內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔室還包括石墨托盤，用于承載至少一個(gè)被加工工件；所述石墨托盤在位于所述反應(yīng)腔室內(nèi)時(shí)由所述升降基座承載；所述升溫加熱器采用感應(yīng)加熱的方式加熱所述石墨托盤，從而間接加熱所述被加工工件。
[0018]優(yōu)選的，所述保溫加熱器的額定功率不大于所述保溫加熱器維持所述被加工工件的溫度所需的輸出功率的2倍。
[0019]優(yōu)選的，所述保溫加熱器的額定功率為1KW。
[0020]優(yōu)選的，所述保溫加熱器包括電阻加熱器，所述電阻加熱器設(shè)置在所述升降基座內(nèi)，用以采用熱傳導(dǎo)的方式加熱被加工工件。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，其具有升溫加熱器和保溫加熱器，在升降基座位于裝卸位置時(shí)，首先利用升溫加熱器使被加工工件的溫度快速升溫至所需溫度，然后再利用保溫加熱器將該被加工工件的溫度維持在該所需溫度，即，單獨(dú)采用兩種加熱器分別用于升溫和保溫，這與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅可以通過采用更高額定功率的升溫加熱器來提高加熱效率，而且在保證將被加工工件的溫度維持在所需溫度的前提下，還可以通過采用低額定功率的保溫加熱器，來避免其在保溫過程中使用的輸出功率相對于其額定功率過低，從而可以確保保溫加熱器在保溫過程中使用的輸出功率在其能夠精確控制溫度的范圍內(nèi)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)精確地控制被加工工件的溫度。
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有的一種PVD設(shè)備的剖視圖；
[0024]圖2A為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室在一種狀態(tài)下的剖視圖；
[0025]圖2B為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室在另一種狀態(tài)下的剖視圖；
[0026]圖3A為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室在一種狀態(tài)下的剖視圖；
[0027]圖3B為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室另一種狀態(tài)下的剖視圖；
[0028]圖3C為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室又一種狀態(tài)下的剖視圖；
[0029]圖4A為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室在一種狀態(tài)下的剖視圖；
[0030]圖4B為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室另一種狀態(tài)下的剖視圖；以及
[0031]圖4C為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室又一種狀態(tài)下的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]圖2A為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室在一種狀態(tài)下的剖視圖