專利名稱：一種物理氣相沉積設備的壓環裝置的制作方法
技術領域：
[0001]本實用新型涉及一種物理氣相沉積設備，尤其涉及一種可以防止發生粘片現象的物理氣相沉積設備的壓環裝置。
背景技術：
金屬化工藝是在芯片制造過程中，在絕緣介質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，鋁作為傳統的互連導線，在半導體工藝中被廣泛應用。物理氣相沉積法是在半導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)，從而使靶材原子逸出，淀積在晶圓襯底材料上的物理化學過程。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，在此過程中會產生大量熱量，會導致工藝腔升溫。在物理氣相沉積鋁互聯線的一些制程中，由于要求大電流通過，頂層鋁互連導線需要加厚到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，當工藝腔體連續工作時，大功率的等離子體(Plasma)會產生大量的熱，引起腔體的零部件,尤其是與晶圓直接接觸的壓環(Clamp Ring)裝置在工作中溫度持續升高。由于壓環裝置與晶圓直接接觸，而兩者材質不同，熱膨脹系數相差較大(壓環為不銹鋼，膨脹系數為14. 4 16. 0PPM/°C，晶圓為硅，膨脹系數為3. 0PPM/°C )，同時壓環裝置的內環與晶圓的外沿接觸，在高溫高功率的環境下可能會造成因膨脹幅度不同而導致粘片現象。同時，形成在晶圓襯底上的鋁又出現軟化，甚至局部有融化的現象。如果上述軟化甚至融化的鋁正好鍍到壓環和晶圓接觸的地方，就會發生粘片現象。對于發生了粘片的晶圓，輕者造成該晶圓的良率降低，重者導致晶圓的碎片。并且，對于發生粘片的工藝腔，必須停止工作，并進行保養和更換零部件，導致縮短了設備的平均故障間隔(MTBF)，降低了設備的可利用率(Up time)，直接影響了生產進度。此外，為了半導體工藝中各個工藝的精確對準，通常在晶圓上形成一個小缺口或小凹槽，稱之為對準標記(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(例如鋁)會把晶圓的對準標記填滿，使晶圓的對準標記無法辨別，導致后續的光刻等工藝因難以對準而無法完成正常的工藝過程。
實用新型內容本實用新型要解決的問題是提供一種物理氣相沉積設備的壓環裝置，以減少粘片現象，同時避免沉積填滿進入晶圓的對準標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備的壓環裝置，包括環形本體；至少一個伸出條，固定設置于所述環形本體的環形表面上，與所述環形本體所在的平面平行；以及至少三個凸出體，與所述環形本體的內環邊緣固定連接，并與所述環形本體位于同一平面上。可選的，所述伸出條的形狀為橢圓形或矩形。可選的，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形本體內環的一直徑的兩端。較佳的，所述四個凸出體相互對稱地分布于所述環形本體的內環邊緣上。進一步的，所述壓環裝置還包括保護環，所述保護環與所述環形本體的外環邊緣固定連接，與所述環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、所述伸出條、所述凸出體以及所述環形本體為一體成型。較佳的，所述伸出條的長度為5 15mm。進一步的，所述環形本體的內環直徑為4 12英寸。較佳的，所述壓環裝置的材質為不銹鋼或鈦。本實用新型中壓環裝置與現有技術相比，在壓環裝置的環狀本體的內環上增加部件，包括至少一個伸出條和至少三個凸出體。工作時，壓環裝置僅有凸出體與晶圓相接觸，減少了壓環裝置和晶圓的接觸面積，進而減少粘片現象的發生。同時，所述伸出條的位置與晶圓的對準標記相對應，當壓環裝置壓設于晶圓上方時，伸出條2能夠位于晶圓的對準標記的上方，阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質(例如鋁)填充到晶圓的對準標記，進而避免了因物理氣相沉積過程中沉積物質沉積充滿晶圓的對準標記而使其無法辨別的問題，進而保護了晶圓在后續光刻工藝中的正常對準。此外，在環狀本體上增加保護環，便于壓環裝置的安裝和拆卸，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備的壓環裝置的俯視圖。圖2為本實用新型一實施例中物理氣相沉積設備的壓環裝置的側視圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本實用新型的內容作進一步說明。當然本實用新型并不局限于該具體實施例，本領域內的技術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。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，且不會對晶圓產生雜質污染。其中壓環裝置較佳的材料為膨脹系數更低的鈦(鈦的膨脹系數為10. 8PPM/°C )，膨脹系數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備的壓環裝置的俯視圖，如圖I所示，所述壓環裝置包括環形本體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與固定設置于所述環形本體I的環形表面上，并與所述環形本體I所在的平面平行，所述凸出體3與所述環形本體I的內環邊緣固定連接，并與所述環形本體I位于同一平面上。在本實施例中，所述環形本體I的內環直徑等于所述晶圓的直徑，故所述環形本體I的內環直徑的實際尺寸根據實際采用的晶圓尺寸確定。針對半導體工藝中常見的4 12英寸的晶圓，所述環形本體I的內環直徑較佳的范圍為4 12英寸，對于其他尺寸的晶圓，所述環形本體I的內環直徑的尺寸可以相應地進行改變。此外，在其他的實施例中，環形本體I的內環直徑還可以略大于晶圓的直徑，只要當壓環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形本體I的尺寸，都在本實用新型的思想范圍內。在本實施例中，所述伸出條2固定設置于所述環形本體I的環形表面上，位置高于所述環形本體I，用于遮擋晶圓的對準標記。當壓環裝置壓設于晶圓上方時，將伸出條2調整至位于晶圓的對準標記正上方，能夠阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質填充進入到對準標記中，避免因沉積物質充滿晶圓的對準標記而使其無法辨別的問題；因此，可以根據晶圓的對準標記的長度,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形本體I的內環邊緣，并與所述環形本體I位于同一平面的位置，在遮擋晶圓的對準標記的同時，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均勻地分布于環形本體I的內環上，有利于壓環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，分別位于環形本體I的環形表面上，位于內環一條直徑的兩端，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形本體I的內環邊緣上，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；只要在壓環裝置工作過程中，伸出條2能夠遮擋晶圓的對準標記，凸出體3能夠與晶圓良好地接觸的壓環裝置的結構均在本實用新型的思想范圍內。圖2為本實用新型一實施例中物理氣相沉積設備的壓環裝置的側視圖。結合圖I和圖2，壓環裝置還包括保護環4，所述保護環4固定連接于所述環形本體I的外環上，并傾斜于所述環形本體1，即，所述固定環4與所述環狀本體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4利用外界機械或人力對壓環裝置的安裝和拆卸，同時能夠減小外界機械或人力與環狀本體I接觸，污染環狀本體1，避免進一步污染晶圓。在本實施例中，所述保護環4、所述伸出條2、所述凸出體3以及所述環形本體I為一體成型，一體成型便于制作且結構結實耐用。本實用新型中壓環裝置與現有技術相比，在壓環裝置的環狀本體I的內環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，壓環裝置僅有凸出體3與晶圓相接觸，減少了壓環裝置和晶圓的接觸面積，進而減少了粘片現象的發生。同時，當壓環裝置壓設于晶圓上方時，伸出條2能夠位于晶圓的對準標記上方，阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質(例如鋁)填充晶圓的對準標記，避免了因沉積物質充滿晶圓的對準標記而、使其無法辨別的問題，進而保護了晶圓在后續光刻工藝中的正常對準。此外，在環狀本體I上增加保護環4，便于壓環裝置的安裝和拆卸，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，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，包括 環形本體； 至少一個伸出條，固定設置于所述環形本體的環形表面上，與所述環形本體所在的平面平行；以及 至少三個凸出體，與所述環形本體的內環邊緣固定連接，并與所述環形本體位于同一平面上。
2.如權利要求I所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述伸出條的形狀為橢圓形或矩形。
3.如權利要求I所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述凸出體的形狀為梯形或矩形。
4.如權利要求I所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述伸出條為兩個，所述凸出體為四個。
5.如權利要求4所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述二個伸出條分別位于環形本體內環的一直徑的兩端。
6.如權利要求4所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述四個凸出體相互對稱地分布于所述環形本體的內環邊緣。
7.如權利要求I所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，還包括保護環，所述保護環與所述環形本體的外環邊緣固定連接，與所述環形本體所在平面呈固定角度。
8.如權利要求7所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述固定角度的范圍為O 90°。
9.如權利要求7所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述保護環、所述伸出條、所述凸出體以及所述環形本體為一體成型。
10.如權利要求I至9中任意一項所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述伸出條的長度為5 15mm。
11.如權利要求I至9中任意一項所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述環形本體的內環直徑為4 12英寸。
12.如權利要求I至9中任意一項所述的物理氣相沉積設備的壓環裝置，其特征在于，所述壓環裝置的材質為不銹鋼或鈦。
專利摘要本實用新型提供一種物理氣相沉積設備的壓環裝置，包括環形本體；至少一個伸出條，固定設置于所述環形本體的環形表面上，與所述環形本體所在的平面平行；以及至少三個凸出體，與所述環形本體的內環邊緣固定連接，并與所述環形本體位于同一平面上。所述壓環裝置與現有技術相比，在壓環裝置的環狀本體的內環上增加部件，包括至少一個伸出條和至少三個凸出體。壓環裝置僅有凸出體與晶圓相接觸，減少了壓環裝置和晶圓的接觸面積，進而減少粘片現象的發生。所述伸出條的位置與晶圓的對準標記相對應，阻擋物理氣相沉積過程中沉積物質填充晶圓的對準標記，進而避免了因沉積物質充滿晶圓的對準標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 優先權日2011年8月12日
發明者曾紹海 申請人:上海集成電路研發中心有限公司