專利名稱：一種物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實用新型涉及一種物理氣相沉積設(shè)備，尤其涉及一種可以防止發(fā)生粘片現(xiàn)象的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
金屬化工藝是在芯片制造過程中，在絕緣介質(zhì)薄膜上淀積金屬薄膜，隨后光刻與刻蝕形成圖形，并在圖形中填充形成互聯(lián)金屬線和集成電路的通孔的過程。在金屬化工藝中，鋁作為傳統(tǒng)的互連導(dǎo)線，在半導(dǎo)體工藝中被廣泛應(yīng)用。物理氣相沉積法是在半導(dǎo)體工藝制程中淀積形成鋁互連線的最主要方法，其基本原理是在工藝腔中形成等離子體環(huán)境，用帶正電的氣體離子氬轟擊靶材，把動能直接傳遞給靶材原子(即，沉積物質(zhì))，從而使靶材原子逸出，淀積在晶圓襯底材料上的物理化學(xué)過程。氣體離子氬不斷轟擊靶材原子，靶材原子不斷淀積在晶圓襯底材料上，在此過程中會產(chǎn)生大量熱量，會導(dǎo)致工藝腔升溫。在物理氣相沉積鋁互聯(lián)線的一些制程中，由于要求大電流通過，頂層鋁互連導(dǎo)線需要加厚到3 4微米。由于鋁是在高溫高直流電流的腔體中進行濺射的，當(dāng)工藝腔體連續(xù)工作時，大功率的等離子體(Plasma)會產(chǎn)生大量的熱，引起腔體的零部件,尤其是與晶圓直接接觸的壓環(huán)(Clamp Ring)裝置在工作中溫度持續(xù)升高。由于壓環(huán)裝置與晶圓直接接觸，而兩者材質(zhì)不同，熱膨脹系數(shù)相差較大(壓環(huán)為不銹鋼，膨脹系數(shù)為14. 4 16. 0PPM/°C，晶圓為硅，膨脹系數(shù)為3. 0PPM/°C )，同時壓環(huán)裝置的內(nèi)環(huán)與晶圓的外沿接觸，在高溫高功率的環(huán)境下可能會造成因膨脹幅度不同而導(dǎo)致粘片現(xiàn)象。同時，形成在晶圓襯底上的鋁又出現(xiàn)軟化，甚至局部有融化的現(xiàn)象。如果上述軟化甚至融化的鋁正好鍍到壓環(huán)和晶圓接觸的地方，就會發(fā)生粘片現(xiàn)象。對于發(fā)生了粘片的晶圓，輕者造成該晶圓的良率降低，重者導(dǎo)致晶圓的碎片。并且，對于發(fā)生粘片的工藝腔，必須停止工作，并進行保養(yǎng)和更換零部件，導(dǎo)致縮短了設(shè)備的平均故障間隔(MTBF)，降低了設(shè)備的可利用率(Up time)，直接影響了生產(chǎn)進度。此外，為了半導(dǎo)體工藝中各個工藝的精確對準(zhǔn)，通常在晶圓上形成一個小缺口或小凹槽，稱之為對準(zhǔn)標(biāo)記(Alignment Mark)。在物理氣相沉積過程中，物理氣相沉積工藝(例如鋁淀積工藝)有時需要淀積3 4微米厚，較厚的沉積物質(zhì)(例如鋁)會把晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記填滿，使晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記無法辨別，導(dǎo)致后續(xù)的光刻等工藝因難以對準(zhǔn)而無法完成正常的工藝過程。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，以減少粘片現(xiàn)象，同時避免沉積填滿進入晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記而無法辨別的問題。為解決上述問題，本實用新型提供了一種物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，包括環(huán)形本體；至少一個伸出條，固定設(shè)置于所述環(huán)形本體的環(huán)形表面上，與所述環(huán)形本體所在的平面平行；以及至少三個凸出體，與所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)邊緣固定連接，并與所述環(huán)形本體位于同一平面上?？蛇x的，所述伸出條的形狀為橢圓形或矩形?？蛇x的，所述凸出體的形狀為梯形或矩形。較佳的，所述伸出條為兩個，所述凸出體為四個。較佳的，所述二個伸出條分別位于環(huán)形本體內(nèi)環(huán)的一直徑的兩端。較佳的，所述四個凸出體相互對稱地分布于所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)邊緣上。進一步的，所述壓環(huán)裝置還包括保護環(huán)，所述保護環(huán)與所述環(huán)形本體的外環(huán)邊緣固定連接，與所述環(huán)形本體所在平面呈固定角度。進一步的，所述固定角度的范圍為0 90°。進一步的，所述保護環(huán)、所述伸出條、所述凸出體以及所述環(huán)形本體為一體成型。較佳的，所述伸出條的長度為5 15mm。進一步的，所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)直徑為4 12英寸。較佳的，所述壓環(huán)裝置的材質(zhì)為不銹鋼或鈦。本實用新型中壓環(huán)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，在壓環(huán)裝置的環(huán)狀本體的內(nèi)環(huán)上增加部件，包括至少一個伸出條和至少三個凸出體。工作時，壓環(huán)裝置僅有凸出體與晶圓相接觸，減少了壓環(huán)裝置和晶圓的接觸面積，進而減少粘片現(xiàn)象的發(fā)生。同時，所述伸出條的位置與晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)，當(dāng)壓環(huán)裝置壓設(shè)于晶圓上方時，伸出條2能夠位于晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記的上方，阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質(zhì)(例如鋁)填充到晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記，進而避免了因物理氣相沉積過程中沉積物質(zhì)沉積充滿晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記而使其無法辨別的問題，進而保護了晶圓在后續(xù)光刻工藝中的正常對準(zhǔn)。此外，在環(huán)狀本體上增加保護環(huán)，便于壓環(huán)裝置的安裝和拆卸，避免污染晶圓。

圖I為本實用新型一實施例中物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置的俯視圖。圖2為本實用新型一實施例中物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置的側(cè)視圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本實用新型的內(nèi)容作進一步說明。當(dāng)然本實用新型并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。其次，本實用新型利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本實用新型實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本實用新型的限定。本實用新型提供了一種物理氣相沉積的壓環(huán)裝置，用于物理氣相沉積，尤其針對鋁互連線的物理氣相沉積。所述壓環(huán)裝置的材料可以為金屬，例如為不銹鋼或鈦。金屬不銹鋼或鈦形狀固定，機械強度高，在高溫條件下不易變形，且不會對晶圓產(chǎn)生雜質(zhì)污染。其中壓環(huán)裝置較佳的材料為膨脹系數(shù)更低的鈦(鈦的膨脹系數(shù)為10. 8PPM/°C )，膨脹系數(shù)低的鈦在高溫條件下變形小，能夠更好的與晶圓接觸。圖I為本實用新型一實施例中物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置的俯視圖，如圖I所示，所述壓環(huán)裝置包括環(huán)形本體1，以及至少一個伸出條2和至少三個凸出體3 ;所述伸出條2與固定設(shè)置于所述環(huán)形本體I的環(huán)形表面上，并與所述環(huán)形本體I所在的平面平行，所述凸出體3與所述環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)邊緣固定連接，并與所述環(huán)形本體I位于同一平面上。在本實施例中，所述環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)直徑等于所述晶圓的直徑，故所述環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)直徑的實際尺寸根據(jù)實際采用的晶圓尺寸確定。針對半導(dǎo)體工藝中常見的4 12英寸的晶圓，所述環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)直徑較佳的范圍為4 12英寸，對于其他尺寸的晶圓，所述環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)直徑的尺寸可以相應(yīng)地進行改變。此外，在其他的實施例中，環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)直徑還可以略大于晶圓的直徑，只要當(dāng)壓環(huán)裝置放置于所述晶圓上時，凸出體3能夠與與晶圓接觸，并能夠起到固定晶圓作用的環(huán)形本體I的尺寸，都在本實用新型的思想范圍內(nèi)。在本實施例中，所述伸出條2固定設(shè)置于所述環(huán)形本體I的環(huán)形表面上，位置高于所述環(huán)形本體I，用于遮擋晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記。當(dāng)壓環(huán)裝置壓設(shè)于晶圓上方時，將伸出條2調(diào)整至位于晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記正上方，能夠阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質(zhì)填充進入到對準(zhǔn)標(biāo)記中，避免因沉積物質(zhì)充滿晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記而使其無法辨別的問題；因此，可以根據(jù)晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記的長度,確定所述伸出條的長度,范圍在5mm 15mm,其中較佳的長度為IOmm;在其他實施例中，所述伸出條2還可以是固定連接于所述環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)邊緣，并與所述環(huán)形本體I位于同一平面的位置，在遮擋晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記的同時，替代部分凸出體起到與晶圓相接觸的作用。所述凸出體3用于與晶圓相接觸，多個凸出體3均勻地分布于環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)上，有利于壓環(huán)裝置與晶圓之間的力均勻分布。如圖I所示，在本實施例中，壓環(huán)裝置包括兩個伸出條2和四個凸出體3，伸出條2的形狀為橢圓形，凸出體3的形狀為矩形，二個伸出條2位置相對稱，分別位于環(huán)形本體I的環(huán)形表面上，位于內(nèi)環(huán)一條直徑的兩端，即，如圖I中的三點鐘和九點鐘方向處，四個凸出體3相互對稱地分布于環(huán)形本體I的內(nèi)環(huán)邊緣上，即，如圖I中的兩點鐘、四點鐘、七點鐘和十一點鐘方向處。此外，所述伸出條2和凸出體3的形狀和數(shù)量不被限制，例如所述伸出條2可以為一個或三個等，其形狀還可以為矩形等，所述凸出體3具有三個或六個等，其形狀還可以為矩形等；只要在壓環(huán)裝置工作過程中，伸出條2能夠遮擋晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記，凸出體3能夠與晶圓良好地接觸的壓環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)均在本實用新型的思想范圍內(nèi)。圖2為本實用新型一實施例中物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置的側(cè)視圖。結(jié)合圖I和圖2，壓環(huán)裝置還包括保護環(huán)4，所述保護環(huán)4固定連接于所述環(huán)形本體I的外環(huán)上，并傾斜于所述環(huán)形本體1，即，所述固定環(huán)4與所述環(huán)狀本體I之間呈固定角度a，所述固定角度a的范圍為大于0°小于等于90°。所述保護環(huán)4利用外界機械或人力對壓環(huán)裝置的安裝和拆卸，同時能夠減小外界機械或人力與環(huán)狀本體I接觸，污染環(huán)狀本體1，避免進一步污染晶圓。在本實施例中，所述保護環(huán)4、所述伸出條2、所述凸出體3以及所述環(huán)形本體I為一體成型，一體成型便于制作且結(jié)構(gòu)結(jié)實耐用。本實用新型中壓環(huán)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，在壓環(huán)裝置的環(huán)狀本體I的內(nèi)環(huán)上增加包括至少一個伸出條2和至少三個凸出體3的部件。在工作時，壓環(huán)裝置僅有凸出體3與晶圓相接觸，減少了壓環(huán)裝置和晶圓的接觸面積，進而減少了粘片現(xiàn)象的發(fā)生。同時，當(dāng)壓環(huán)裝置壓設(shè)于晶圓上方時，伸出條2能夠位于晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記上方，阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質(zhì)(例如鋁)填充晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記，避免了因沉積物質(zhì)充滿晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記而、使其無法辨別的問題，進而保護了晶圓在后續(xù)光刻工藝中的正常對準(zhǔn)。此外，在環(huán)狀本體I上增加保護環(huán)4，便于壓環(huán)裝置的安裝和拆卸，避免污染晶圓。以上實施例僅用于說明而非限制本實用新型的技術(shù)方案，不脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或局部修改，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，包括 環(huán)形本體； 至少一個伸出條，固定設(shè)置于所述環(huán)形本體的環(huán)形表面上，與所述環(huán)形本體所在的平面平行；以及 至少三個凸出體，與所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)邊緣固定連接，并與所述環(huán)形本體位于同一平面上。
2.如權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述伸出條的形狀為橢圓形或矩形。
3.如權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述凸出體的形狀為梯形或矩形。
4.如權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述伸出條為兩個，所述凸出體為四個。
5.如權(quán)利要求4所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述二個伸出條分別位于環(huán)形本體內(nèi)環(huán)的一直徑的兩端。
6.如權(quán)利要求4所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述四個凸出體相互對稱地分布于所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)邊緣。
7.如權(quán)利要求I所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，還包括保護環(huán)，所述保護環(huán)與所述環(huán)形本體的外環(huán)邊緣固定連接，與所述環(huán)形本體所在平面呈固定角度。
8.如權(quán)利要求7所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述固定角度的范圍為O 90°。
9.如權(quán)利要求7所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述保護環(huán)、所述伸出條、所述凸出體以及所述環(huán)形本體為一體成型。
10.如權(quán)利要求I至9中任意一項所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述伸出條的長度為5 15mm。
11.如權(quán)利要求I至9中任意一項所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)直徑為4 12英寸。
12.如權(quán)利要求I至9中任意一項所述的物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，其特征在于，所述壓環(huán)裝置的材質(zhì)為不銹鋼或鈦。
專利摘要本實用新型提供一種物理氣相沉積設(shè)備的壓環(huán)裝置，包括環(huán)形本體；至少一個伸出條，固定設(shè)置于所述環(huán)形本體的環(huán)形表面上，與所述環(huán)形本體所在的平面平行；以及至少三個凸出體，與所述環(huán)形本體的內(nèi)環(huán)邊緣固定連接，并與所述環(huán)形本體位于同一平面上。所述壓環(huán)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，在壓環(huán)裝置的環(huán)狀本體的內(nèi)環(huán)上增加部件，包括至少一個伸出條和至少三個凸出體。壓環(huán)裝置僅有凸出體與晶圓相接觸，減少了壓環(huán)裝置和晶圓的接觸面積，進而減少粘片現(xiàn)象的發(fā)生。所述伸出條的位置與晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)，阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質(zhì)填充晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記，進而避免了因沉積物質(zhì)充滿晶圓的對準(zhǔn)標(biāo)記而使其無法辨別的問題。
文檔編號C23C14/00GK202359191SQ201120293969
公開日2012年8月1日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者曾紹海 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司