聚焦環(huán)和應(yīng)用聚焦環(huán)的濺射反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其是涉及一種聚焦環(huán)和應(yīng)用聚焦環(huán)的濺射反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]濺射是現(xiàn)代半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過(guò)程中常用的一種薄膜淀積技術(shù)，其工作原理是:利用帶電粒子轟擊靶材，使靶材原子從表面逸出并沉積在襯底上。
[0003]圖1是現(xiàn)有一種利用靶材在晶圓上沉積薄膜的示意圖，如圖1所示，由于帶電粒子轟擊靶材的方向是不確定的，導(dǎo)致從靶材I表面逸出的靶材原子會(huì)從各個(gè)方向脫離靶材表面，之后沿直線到達(dá)晶圓2表面，進(jìn)而使得晶圓2上薄膜的均勻性較差。為了提高薄膜的沉積均勻性，在濺射過(guò)程中通常會(huì)在靶材I和晶圓2之間設(shè)置一個(gè)聚焦環(huán)3，聚焦環(huán)3可以約束靶材原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，即使得從靶材I表面濺射出來(lái)的朝四面八方運(yùn)動(dòng)的靶材原子被聚焦到晶圓2上方，并使濺射原子能均勻的沉積在晶圓2上。不僅如此，聚焦環(huán)3的內(nèi)表面及外表面還形成有花紋，以吸附濺射過(guò)程中產(chǎn)生的大量反濺射顆粒物，從而起到凈化的作用。
[0004]然而現(xiàn)有聚焦環(huán)在使用過(guò)程中，容易因反濺射顆粒物沉積較厚，而有部分反濺射顆粒物從聚焦環(huán)上重新剝落下來(lái)，造成生產(chǎn)無(wú)法繼續(xù)，對(duì)工藝造成極大的困擾。因此，如何使現(xiàn)有的鈦環(huán)可以吸附更多的反濺射顆粒物，防止反濺射顆粒物剝落，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。
[0005]為此，需要一種新的聚焦環(huán)和應(yīng)用聚焦環(huán)的濺射反應(yīng)器，以避免聚焦環(huán)在使用過(guò)程中，反濺射顆粒物從聚焦環(huán)剝落，避免濺射過(guò)程中對(duì)工藝造成破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問(wèn)題是，提供一種聚焦環(huán)和應(yīng)用聚焦環(huán)的濺射反應(yīng)器，以使得聚焦環(huán)能夠沉積更多的反濺射顆粒物，保證在整個(gè)工藝過(guò)程中，所產(chǎn)生的反濺射顆粒物被吸附在聚焦環(huán)上，滿足工藝生產(chǎn)的要求。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種聚焦環(huán)，所述聚焦環(huán)具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有花紋，所述花紋的深度大于850 μ m且小于1000 μ m。
[0008]可選的，所述花紋的深度大于900 μ m且小于1000 μ m。
[0009]可選的，所述上端面、下端面和外表面的至少其中之一也具有所述花紋。
[0010]可選的，所述花紋的螺距數(shù)范圍為80TPI?20TPI。
[0011]可選的，所述聚焦環(huán)的材料為鉭、銅或鈦。
[0012]可選的，所述花紋為整齊排列的多個(gè)條形結(jié)構(gòu)、波浪形結(jié)構(gòu)、鋸齒形結(jié)構(gòu)、螺線形結(jié)構(gòu)或者格子結(jié)構(gòu)。
[0013]可選的，所述聚焦環(huán)應(yīng)用于8英寸襯底上進(jìn)行濺射過(guò)程。
[0014]可選的，所述花紋采用滾花的方式制作。
[0015]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種濺射反應(yīng)器，包括:
[0016]真空室，具有圍繞中心軸線布置的側(cè)壁；
[0017]濺射靶材，被密封到所述真空室的一端；
[0018]基座，沿所述中心軸線布置成與所述濺射靶材相對(duì)，用于支撐待處理的晶片；及
[0019]聚焦環(huán)，所述聚焦環(huán)具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面具有花紋，所述花紋的深度大于850 μ m且小于1000 μ m,所述聚焦環(huán)位于所述真空室內(nèi)，并位于所述濺射靶材與所述基座之間。
[0020]所述聚焦環(huán)還具有上端面、下端面和外表面，所述上端面、下端面和外表面的至少其中之一也具有所述花紋。
[0021]可選的，所述花紋的螺距數(shù)范圍為80TPI?20TPI。
[0022]可選的，所述聚焦環(huán)的材料為鉭、銅或鈦。
[0023]可選的，所述花紋為整齊排列的多個(gè)條形結(jié)構(gòu)、波浪形結(jié)構(gòu)、鋸齒形結(jié)構(gòu)、螺線形結(jié)構(gòu)或者格子結(jié)構(gòu)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種聚焦環(huán)，所述聚焦環(huán)內(nèi)表面具有花紋，并且花紋的深度大于850 μ m且小于1000 μ m。當(dāng)聚焦環(huán)內(nèi)表面花紋的深度大于850 μ m時(shí),聚焦環(huán)對(duì)反派射物質(zhì)(顆粒物)的吸附量增加80%以上，達(dá)到180%，因此在整個(gè)濺射工藝過(guò)程中，反濺射物質(zhì)不再?gòu)木劢弓h(huán)上脫落(peeling)，解決了因反濺射物質(zhì)脫落造成的工藝問(wèn)題，當(dāng)花紋深度大于1000 μ m時(shí)，再增加深度，聚焦環(huán)對(duì)吸收量對(duì)反濺射顆粒物的吸收量提高不再明顯，然而花紋的制作難度卻急劇增加，制作成本相應(yīng)大幅提高，因此花紋的深度在1000 μ m內(nèi)。
[0026]進(jìn)一步，在聚焦環(huán)的上端面、下端面和外表面的至少其中之一設(shè)置所述花紋，增加花紋的面積，從而進(jìn)一步增加聚焦環(huán)吸附反濺射物質(zhì)的能力。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為現(xiàn)有一種利用靶材在晶圓上沉積薄膜的示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的聚焦環(huán)立體示意圖；
[0029]圖3為圖2所示聚焦環(huán)中部分A的放大示意圖；
[0030]圖4為圖3所示結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的濺射反應(yīng)器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)中應(yīng)用常規(guī)聚焦環(huán)進(jìn)行濺射工藝，容易導(dǎo)致反濺射顆粒物被聚焦環(huán)后吸附又脫落下來(lái)，無(wú)法保證生產(chǎn)工藝安全進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，在聚焦環(huán)的內(nèi)表面制作花紋，這些花紋可以吸附從靶材上濺射出的大角度的靶材粒子(即反濺射顆粒物)。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚焦環(huán)內(nèi)表面的滾花花紋的深度較淺(在ΙΟΟμπι以下)時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，靶材粒子就會(huì)填滿花紋，此時(shí)，如果繼續(xù)使用，聚焦環(huán)對(duì)粒子的吸附作用就會(huì)減弱，并且吸附的粒子(即反濺射顆粒物)會(huì)脫落下來(lái)，掉落到下面的襯底上，影響薄膜的形成，造成工藝失敗。
[0033]為此，本發(fā)明提供一種聚焦環(huán)，其花紋的深度大于850 μ m，所述深度的花紋大幅提高聚焦環(huán)對(duì)吸收量對(duì)反濺射顆粒物的吸收量，并且可以改善聚焦環(huán)對(duì)較大的濺射粒子的吸收，從而防止反濺射顆粒物被聚焦環(huán)吸附后重新脫落。
[0034]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提供一種聚焦環(huán)，請(qǐng)結(jié)合參考圖2至圖4。
[0036]請(qǐng)參考圖2，圖2為本實(shí)施例提供的聚焦環(huán)100立體示意圖。本實(shí)施例提供的聚焦環(huán)100具有內(nèi)表面110、外表面120、上端面130和下端面(與上端面130相對(duì)，圖2中未示出)，所述內(nèi)表面110具有花紋。本實(shí)施例中，聚焦環(huán)100的材料可以為鉭、銅或鈦。
[0037]聚焦環(huán)100的形成過(guò)程可以為:提供聚焦環(huán)坯料，根據(jù)所要制取的聚焦環(huán)100的尺寸(包括厚度、內(nèi)/外直徑)以及個(gè)數(shù)提供足量的聚焦環(huán)坯料。然后，將所述聚焦環(huán)坯料經(jīng)熱鍛處理，之后經(jīng)冷軋加工至預(yù)定厚度。將冷軋后的所述聚焦環(huán)坯料置于普通的熱處理爐(非真空熱處理爐)中，于500?680°C條件下進(jìn)行第一次熱處理，持續(xù)60?120min后，隨爐冷卻，并切割成預(yù)定尺寸的板狀結(jié)構(gòu)。期間，可將由上述熱鍛處理、冷軋加工后獲取的多段板狀的聚焦環(huán)坯料同時(shí)進(jìn)行預(yù)熱處理，從而提高聚焦環(huán)100制備工藝的效率，所述熱處理爐中的溫度優(yōu)選控制于580?650°C。在經(jīng)過(guò)第一次熱處理及隨后的隨爐冷卻處理后，將板狀的所述聚焦環(huán)坯料加工成環(huán)狀的聚焦環(huán)100。將呈環(huán)形的所述聚焦環(huán)100環(huán)置于普通熱處理爐(非真空熱處理爐)中，于500?600°C條件下進(jìn)行第二次熱處理，持續(xù)30?60min后，于室溫下急速冷卻成型。
[0038]本實(shí)施例中，可以采用多種方法形成花紋，如噴砂、軋制、拉絲、滾花工藝等。具體的，本實(shí)施例選用滾花工藝制作上述花紋，選擇合適的滾花刀具，在車床上用滾花刀具滾壓而形成的，花紋可以為直紋或者網(wǎng)紋，對(duì)應(yīng)地選擇的滾花刀具分別為直紋滾花刀具和網(wǎng)紋滾花刀具。滾花時(shí)，滾花刀具擠壓聚焦環(huán)100，使其表面產(chǎn)生塑性變形而形成花紋。滾花的徑向擠壓力很大，因此加工時(shí)，聚焦環(huán)100的轉(zhuǎn)速要低些。需要充分供給冷卻潤(rùn)滑液，以免損壞滾花刀具，并防止細(xì)屑滯塞在滾花刀內(nèi)而產(chǎn)生亂紋，從而使制作出的花紋效果符合生產(chǎn)實(shí)際的要求。本實(shí)施例中選用的花紋的制作工藝并不用于限定本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可以采用其它工藝形成花紋。
[0039]請(qǐng)參考圖3,圖3為圖2所示聚焦環(huán)100中部分A的放大示意圖。
[0040]本實(shí)施例中，聚焦環(huán)100的花紋如圖3所示，花紋具有深度h，花紋的深度h大于850 μ m,且小于 1000 μ m。
[0041]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中限定，所述花紋的螺距數(shù)特指聚焦環(huán)100上每英寸范圍內(nèi)的花紋中最小結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)，花紋的深度h是指聚焦環(huán)100上花紋中最小結(jié)構(gòu)的底部與頂部間的距離。
[0042]本實(shí)施例提供的聚焦環(huán)100中，內(nèi)表面110具有花紋，并且花紋的深度大于850 μ m,所述深度的花紋大幅提高聚焦環(huán)100對(duì)吸收量對(duì)反濺射顆粒物的吸收量，并且可以改善聚焦環(huán)100對(duì)較大的濺射粒子的吸收，從而防止反濺射顆粒物被聚焦環(huán)100吸附后重新脫落，但是，當(dāng)花紋深度h大于1000 μ m時(shí)，再增加深度h的值不僅聚焦環(huán)100對(duì)吸收量對(duì)反濺射顆粒物的吸收量提高不再明顯，而且花紋的制作難度急劇增加，制作成本相應(yīng)大幅提聞，因此，本實(shí)施例。
[0043]經(jīng)驗(yàn)證，當(dāng)花紋的深度大于850 μ m時(shí)，聚焦環(huán)100能夠使得反濺射物質(zhì)的吸附量增加80%以上，因此在整個(gè)濺射工藝過(guò)程中，反濺射物質(zhì)不再?gòu)木劢弓h(huán)100上脫落，解決了因反濺射物質(zhì)脫落造成的工藝問(wèn)題。
[0044]本實(shí)施例中花紋的深度h可以進(jìn)一步選擇為大于900 μ m,且小于1000 μ m,此時(shí)聚焦環(huán)100對(duì)吸收量對(duì)反濺射顆粒物的吸收量更高，通常約在85%以上。具體的，所述花紋的深度 h 可以為 900 μ m、910 μ m、920 μ m、930 μ m、940 μ m、950 μ m、960 μ m、970 μ m、980 μ m、990 μ m 或者 1000 μ m。
[0045]本實(shí)施例中，聚焦環(huán)100的花紋的螺距數(shù)范圍為80TPI?20TPI。TPI (ThreadsPer Inch)為螺距數(shù)，又稱每英寸扣數(shù)，用來(lái)衡量機(jī)械加工中每英寸的滾花數(shù)n，換算成公制25.4/n就等于滾花(花紋)的間距，例如:50TPI25.4/50=0.5008mm，在機(jī)械加工過(guò)程中選用滾花距離為0.5mm的滾花刀，也就是機(jī)械中所講的0.5滾花刀。所述花紋的螺距數(shù)越多，說(shuō)明花紋的寬度