一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统

摘要

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统。本发明提出一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，通过在现有技术中反应腔室外接的低温泵上并联一个分子泵，以满足进行溅射工艺时，预抽真空阶段和工艺阶段时对反应腔室内的压力及气体流量的不同要求，同时又使得低温泵和真空泵均工作在其额定的范围内，以便应用于量产。

权利要求

1.一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，包括反应腔室及与所述反应腔室连接的低温泵，其特征在于，根据反应腔室工艺条件设置至少一个与所述低温泵并联的高真空泵；

其中，还包括一控制单元，所述控制单元根据反应腔室的工艺条件控制相应阀门的打开或闭合，所述控制单元根据工艺条件自动切换至合适的高真空泵进行工作。

2.根据权利要求1所述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其特征在于，所述低温泵和每个高真空泵与所述反应腔体之间均设置有阀门。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其特征在于，所述高在真空泵为分子泵。

4.根据权利要求3所述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其特征在于，所述分子泵工作时保持反应腔体压力在12-40毫托。

5.根据权利要求3所述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其特征在于，预抽真空时，所述控制单元将与所述低温泵串联的阀门开启，同时将与所述分子泵串联的阀门关闭，所述低温泵对所述反应腔室进行预抽真空压力。

6.根据权利要求5所述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其特征在于，预抽真空完成后，所述控制单元将与所述低温泵串联的阀门关闭，同时将与所述分子泵串联的阀门开启，进行溅射工艺，所述分子泵工作以保持所述反应腔室的压力满足工艺需求。

说明书

一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统。

背景技术

[0002] 现有技术中，在进行磁控溅射薄膜制备工艺时，由于该工艺的预设高真空压力大约为500纳托~1000纳托，而工艺过程中的压力大约为2毫托~6毫托，所以腔体的高真空泵一般采取单一的低温泵即可满足要求。

[0003] 图1是本发明背景技术中采用单一的低温泵的作为磁控溅射薄膜制备工艺中腔体的高真空泵的结构示意图；如图1所示，腔体1在预抽高真空和工艺过程中都使用低温泵2，即可满足该真空系统小流量气体、低压力的溅射工艺。

[0004] 但是，随着集成电路制造技术进入45纳米及其以下工艺节点以后，需要引入低应力的金属硬掩模版氮化钛薄膜，工艺过程中压力需要维持在12毫托~40毫托，且需要使用更多流量的工艺气体（如氩气和氮气）才能满足制备金属硬掩模版氮化钛薄膜的工艺需求，由于传统的工艺均采用单一的低温泵作为反应腔体的高真空泵，而低温泵只是采用低温吸附的方式来获得真空，这就造成了抽取真空时低温泵负担过重，而使其使用寿命缩短，以至于无法应用于量产。

发明内容

[0005] 针对上述存在的问题，本发明揭示了一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统（A vacuum system applied in production of metal hardmask TiN process sputtering chamber），主要是通过在反应腔体外低温泵上并联一个分子泵，以在不同的工艺阶段采用不同的高真空泵抽取反应腔室内的气体，以使得反应腔室的环境条件满足工艺需求。

[0006] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

[0007] 本发明一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，包括反应腔室及与所述反应腔室连接的低温泵，其中，根据反应腔室工艺条件设置至少一个与所述低温泵并联的高真空泵。

[0008] 上述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其中，所述低温泵和每个高真空泵与所述反应腔体之间均设置有阀门。

[0009] 上述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其中，还包括一控制单元，所述控制单元根据反应腔室的工艺条件控制相应阀门的打开或闭合。

[0010] 上述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其中，所述高在真空泵为分子泵。

[0011] 上述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其中，所述分子泵工作时保持反应腔体压力在12-40毫托。

[0012] 上述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其中，预抽真空时，所述控制单元将与所述低温泵串联的阀门开启，同时将与所述分子泵串联的阀门关闭，所述低温泵对所述反应腔室进行预抽真空压力。

[0013] 上述的制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，其中，预抽真空完成后，所述控制单元将与所述低温泵串联的阀门关闭，同时将与所述分子泵串联的阀门开启，进行溅射工艺，所述分子泵工作以保持所述反应腔室的压力满足工艺需求。

[0014] 综上所述，本发明一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，通过在现有技术中反应腔室外接的低温泵上并联一个分子泵，以满足进行溅射工艺时，预抽真空阶段和工艺阶段时对反应腔室内的压力及气体流量的不同要求，同时又使得低温泵和真空泵均工作在其额定的范围内，以便应用于量产。

附图说明

[0015] 图1是本发明背景技术中采用单一的低温泵的作为磁控溅射薄膜制备工艺中腔体的高真空泵的结构示意图；

[0016] 图2是本发明制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统的结构示意图；

[0017] 图3是本发明制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统的工艺过程反应腔室压力变化曲线，纵轴表示反应腔室内的真空压力，横轴表示工艺时间。

[0018] 具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

[0020] 本发明一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，应用于45纳米及其以下工艺时，制备金属掩模版氮化钛中的溅射工艺，如图2所示，该系统包括反应腔室11、低温泵14、分子泵15、控制单元16和阀门12、13；低温泵14和分子泵15分别通过阀门
12、13并联于反应腔室11上，以抽取反应腔室11中的气体，以保证反应腔室11内的压力及气体环境符合工艺需求，控制单元16分别与反应腔室11和阀门12、13电连接，以通过检测反应腔室11内的环境条件及工艺步骤，来控制阀门12、13的打开或闭合，进而控制低温泵
14和分子泵15的工作状态。

[0021] 具体的，将进行溅射工艺的产品放入反应腔室后，在进行溅射工艺前，先对反应腔室11进行预抽真空，此时，控制单元16打开阀门12并关闭阀门13，以使得分子泵15处于停止状态，而低温泵14处于工作状态，以抽取反应腔室11内的压力在500-1000毫托范围内；之后，控制单元16关闭阀门12并开启阀门13，以使得低温泵14停止，并切换至分子泵15工作，同时，反应腔室11内开始通入工艺气体（如氩气和氮气等），并进行溅射工艺，并利用分子泵14保持反应腔室11内的压力在12-40毫托；完成溅射工艺后，停止通入工艺气体，进行预抽真空工艺，并切换至低温泵14工作。分子泵15停止，以准备下一个产品的生产。

[0022] 图3是本发明制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统的工艺过程反应腔室压力变化曲线，如图3所示，通过阀门之间的切换，使得分子泵在大气流量、高工艺压力时处于工作状态，由于其利用高速选装的动叶轮将动量传给气体分子，以使得气体产生定向流动而达到抽真空的目的，则可有效的避免低温泵抽真空时的解吸效应，而低温泵则只在小气流量、低工艺压力时才工作，从而使得采用高真空泵具有更高的使用寿命，便于量产的应用。

[0023] 优选的，上述的控制单元可以根据工艺条件自动切换至合适的高真空泵进行工作，即高真空泵的特性与工艺要求条件想适应，这样就大大的提高了高真空泵的使用寿命。

[0024] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明实施例提出一种制备金属掩模版氮化钛的磁控溅射腔体的真空系统，通过在现有技术中反应腔室外接的低温泵上并联一个分子泵，以满足进行溅射工艺时，预抽真空阶段和工艺阶段时对反应腔室内的压力及气体流量的不同要求，同时又使得低温泵和真空泵均工作在其额定的范围内，以便应用于量产。

[0025] 通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

[0026] 对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。