一種壓環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于濺射工藝(或稱(chēng)為物理氣相沉積PVD)反應(yīng)腔中的基片壓環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路制造過(guò)程中，濺射工藝(或稱(chēng)為物理氣相沉積(PVD))被用于沉積許多種不同的金屬層及相關(guān)材料層。其中應(yīng)用最為廣泛的濺射工藝之一是直流磁控濺射技術(shù)。典型的直流磁控濺射設(shè)備如圖1所示，該設(shè)備具有圓環(huán)型反應(yīng)腔體1。真空栗系統(tǒng)2可對(duì)反應(yīng)腔體進(jìn)行抽氣而達(dá)到約10 6Torr的背底真空度。通過(guò)流量計(jì)3連接到反應(yīng)腔體的氣體源4可供給濺射反應(yīng)氣體(如氬氣、氮?dú)獾?。5為承載晶片的底座(帶加熱或冷卻功能)。6為靶材，其被密封在真空腔體上。7為一種絕緣材料(例如G10)，絕緣材料7和靶材6中間充滿了去離子水8。濺射時(shí)，DC電源會(huì)施加偏壓至靶材6，使其相對(duì)于接地的腔體成為負(fù)壓，以致氬氣放電而產(chǎn)生等離子體，將帶正電的氬離子吸引至負(fù)偏壓的靶材6。當(dāng)氬離子的能量足夠高時(shí)，會(huì)使金屬原子逸出靶材表面并沉積在晶片上。
[0003]為了獲得更大的等離子體密度、濺射沉積速率以及靶材利用率，在靶材背部使用了磁控管9，其包括具有相反極性的內(nèi)外磁極。在革巴材6的表面內(nèi)磁極和外磁極之間散布的磁場(chǎng)可以迫使等離子中的電子按照一定的軌道運(yùn)動(dòng)，由此增加電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，增加電子和要電離的氣體的碰撞的機(jī)會(huì)，從而得到高密度的等離子體區(qū)10，可大幅度的提高濺射沉積速率。如果磁控管9為非平衡的磁控管(S卩外磁極的總磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于內(nèi)磁極的總磁場(chǎng)強(qiáng)度，如大于兩倍或兩倍以上)，非平衡磁場(chǎng)會(huì)從靶材6朝向晶片11投射而使等離子體擴(kuò)展，并將濺射出來(lái)的離子導(dǎo)向晶片，同時(shí)減小等離子體擴(kuò)展至反應(yīng)腔體1的側(cè)壁。馬達(dá)12能夠會(huì)驅(qū)動(dòng)固定磁極的不銹鋼平板沿中央軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可在各個(gè)角度上產(chǎn)生時(shí)間均化磁場(chǎng)，以達(dá)到更均勻的靶材濺射型態(tài)。因此，磁控管通過(guò)控制電子的運(yùn)動(dòng)軌道不僅會(huì)影響不同位置的靶材的侵蝕速率，影響靶材的壽命，而且還會(huì)影響薄膜的沉積的均勻性。
[0004]在先進(jìn)的集成電路以及LED芯片制造流程中，金屬電極經(jīng)常需要多種金屬層來(lái)實(shí)現(xiàn)，在同一真空反應(yīng)腔體內(nèi)完成多種不同金屬的沉積已成為行業(yè)趨勢(shì)。在沉積過(guò)程中經(jīng)常需要多種金屬的均勻性滿足相同的標(biāo)準(zhǔn)，而晶片在真空反應(yīng)腔體內(nèi)的多個(gè)腔室間傳輸并進(jìn)行薄膜沉積時(shí)，很容易發(fā)生由于晶片與壓環(huán)相對(duì)位置不一致造成的均勻性較差或碎片問(wèn)題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中具有多腔室的濺射設(shè)備如圖2所示。圖中15為晶片承載轉(zhuǎn)盤(pán)，16為薄膜沉積腔室，共有4個(gè)，17為沉積腔室中的晶片放置位。壓環(huán)14在工藝位時(shí)壓在晶片5上，主要防止晶片5在工藝過(guò)程中發(fā)生偏移。這種濺射設(shè)備工作時(shí)，由于承載晶片的轉(zhuǎn)盤(pán)在機(jī)械加工及安裝過(guò)程很難保證與腔室完全同心，在進(jìn)行晶片傳片位置及工藝位置調(diào)整時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生晶片僅在部分腔室中與壓環(huán)同心，而在其他腔室中晶片與壓環(huán)無(wú)法同心(偏心約在之間)。這種情況下，工藝過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致晶片在不同心的腔室內(nèi)的均勻性呈偏心狀態(tài)或變差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓧涵h(huán)將晶片壓碎的情況。因此，尋找一種可以有效提高晶片與壓環(huán)在各腔室中位置的一致性并盡量減少碎片機(jī)率的方法對(duì)多種金屬的沉積設(shè)備非常重要。
[0006]圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)晶片處于工藝位置的示意圖，圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)工藝過(guò)程中晶片與壓環(huán)正常相對(duì)位置示意圖。圖中，內(nèi)襯13固定在薄膜沉積腔室上，壓環(huán)14架在內(nèi)襯13上，壓環(huán)14的內(nèi)沿14-1和外沿14-2在機(jī)械加工時(shí)已固定并將內(nèi)襯13卡住，以保證壓環(huán)14在每一次底座升降時(shí)位置固定。正常情況下，壓環(huán)14與晶片5基本同心，壓環(huán)14均勻的壓在晶片5邊緣上(晶片邊緣約〈3_的寬度被壓環(huán)壓邊)，這樣在工藝過(guò)程中可以保證晶片5上薄膜沉積的均勻性并且不會(huì)導(dǎo)致晶片碎片。異常情況下，晶片5與壓環(huán)14不同心時(shí)會(huì)造成晶片一邊壓邊過(guò)多而另一片壓邊較少，造成晶片壓邊較多的一邊薄膜沉積過(guò)薄，從而很難實(shí)現(xiàn)較高的薄膜均勻性(目前，行業(yè)內(nèi)對(duì)均勻性的要求擴(kuò)充至晶片邊緣3_)。另外，由于晶片5壓邊不均勻還會(huì)造成晶片上的載重不一致而造成碎片問(wèn)題。在多薄膜沉積腔室設(shè)備中，由于承載晶片的轉(zhuǎn)盤(pán)15在機(jī)械加工及安裝過(guò)程很難保證所傳輸?shù)木c薄膜沉積腔室16完全同心(偏心約在之間)，因此晶片的傳片位置及工藝位置經(jīng)常會(huì)與壓環(huán)14無(wú)法同心，而壓環(huán)14的內(nèi)沿14-1及外沿14-2與內(nèi)襯13均為機(jī)械加工精度控制，壓環(huán)14的內(nèi)外沿已將內(nèi)襯13卡死，無(wú)法對(duì)壓環(huán)14的位置進(jìn)行調(diào)整。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種壓環(huán)。該壓環(huán)可以方便進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，從而保證與晶片同心，保證薄膜沉積的均勻性并減少碎片機(jī)率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0009]一種壓環(huán)，該壓環(huán)安裝在濺射工藝薄膜沉積腔室中的內(nèi)襯的翻邊上，所述壓環(huán)包括環(huán)狀本體和沿環(huán)狀本體周向間隔排列的至少3個(gè)支撐單元，所述支撐單元中設(shè)置有能夠沿環(huán)狀本體徑向移動(dòng)的支撐塊，壓環(huán)通過(guò)支撐塊安裝在所述內(nèi)襯的翻邊上，并通過(guò)沿環(huán)狀本體徑向改變支撐塊的位置以調(diào)節(jié)所述環(huán)狀本體與所述內(nèi)襯的徑向相對(duì)位置。
[0010]進(jìn)一步，所述環(huán)狀本體為平板狀環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述支撐單元位于所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的下表面上。
[0011]進(jìn)一步，所述至少3個(gè)支撐單元沿所述環(huán)狀本體的周向均布。
[0012]進(jìn)一步，所述至少3個(gè)支撐單元中的支撐塊通過(guò)頂壓在所述內(nèi)襯翻邊的徑向外側(cè)面上而與內(nèi)襯相固定。
[0013]進(jìn)一步，所述支撐單元包括支座和所述支撐塊，所述支座與所述環(huán)狀本體相固定，所述支撐塊安裝在所述支座上。
[0014]進(jìn)一步，所述支座由所述環(huán)狀本體下表面向下延伸出的外壁構(gòu)成，所述支撐塊通過(guò)連接螺釘和若干個(gè)將支撐塊向環(huán)形結(jié)構(gòu)中心方向頂推的頂推螺釘安裝在所述外壁上。
[0015]進(jìn)一步，每個(gè)所述支撐單元設(shè)置有4個(gè)所述頂推螺釘，該所述4個(gè)頂推螺釘環(huán)繞所述連接螺釘排列。
[0016]進(jìn)一步，所述支撐單元中的所述支撐塊嵌裝在所述外壁上朝向所述環(huán)狀本體中心開(kāi)口的U形凹槽中，支撐塊的側(cè)面與U形凹槽側(cè)壁相配合形成支撐塊防旋結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步，所述至少3個(gè)支撐單元中的所述外壁相互連接形成一完整環(huán)形側(cè)壁。
[0018]—種采用上述壓環(huán)的濺射工藝真空反應(yīng)腔體，該真空反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)置有多個(gè)薄膜沉積腔室，以及用以在各薄膜沉積腔室間轉(zhuǎn)移晶片的晶片承載轉(zhuǎn)盤(pán)，薄膜沉積腔室內(nèi)設(shè)置有內(nèi)襯、底座，內(nèi)襯上設(shè)置有翻邊，壓環(huán)經(jīng)由其支撐單元中的支撐塊安裝在所述內(nèi)襯的翻邊上，并通過(guò)沿壓環(huán)環(huán)狀本體徑向改變支撐塊的位置而將壓環(huán)環(huán)狀本體調(diào)節(jié)至與工藝時(shí)所述底座上放置的晶片同心。
[0019]本實(shí)用新型通過(guò)在壓環(huán)環(huán)狀本體上設(shè)置可徑向移動(dòng)的支撐塊，并經(jīng)由支撐塊將壓環(huán)安裝在薄膜沉積腔室中的內(nèi)襯上，實(shí)現(xiàn)了壓環(huán)徑向位置的微調(diào)，為使工藝中晶片與壓環(huán)同心、保證薄膜沉積的均勻性、減少了晶片的碎片機(jī)率提供了技術(shù)保障。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為現(xiàn)有直流磁控濺射設(shè)備典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為現(xiàn)有具有多薄膜沉積腔室的直流磁控濺射設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為現(xiàn)有技術(shù)晶片處于工藝位置的不意圖；
[0023]圖4為現(xiàn)有技術(shù)工藝過(guò)程中晶片與壓環(huán)正常相對(duì)位置示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型壓環(huán)優(yōu)選示例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本圖5示例中壓環(huán)使用狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合示例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。
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