用于物理气相沉积的沉积环和物理气相沉积设备制造技术

本发明专利技术提供一种用于物理气相沉积的沉积环和物理气相沉积设备。所述沉积环的内周表面上具有环形的内凸台，所述内凸台具有用于承接基片的承接面，所述内凸台上方的内周表面为沿着向上的方向渐开的锥形面。本发明专利技术提供的沉积环采用了锥形面和内凸台相结合的设计。通过向下渐缩(即沿向上方向渐开)的锥形面来减小基片的侧面和锥形面之间的缝隙，进而避免在基片的侧面镀膜。并且，还可以使基片的背面边缘直接与凸台的承载面接触，因此避免了背面绕镀的可能。此外，沿向上方向渐开的锥形面还有助于利用重力作用使基片自动地滑落到内凸台的承接面上，使基片准确地落入到预定位置，进而可以容许较大的传入位置偏差。

Deposition ring and physical vapor deposition apparatus for physical vapor deposition

The invention provides a deposition ring and a physical vapor deposition device for physical vapor deposition. The inner circumferential surface of the deposition ring is provided with an annular inner lug with a receiving surface for holding the substrate, and the inner circumferential surface above the inner boss is a tapered surface which is tapered along the upward direction. The deposition ring provided by the invention adopts the design of the combination of a conical surface and an inner convex platform. The gap between the side of the substrate and the cone surface is reduced by tapering the tapered surface (i.e., along the upward direction) so as to avoid coating on the side of the substrate. Furthermore, the back edge of the substrate can be directly contacted with the bearing surface of the boss, so that the possibility of the backside winding can be avoided. In addition, the upward direction of involute conical surface also helps by gravity of the substrate to automatically fall to undertake plane convex, the substrate accurately into a predetermined position, and then allow the incoming position deviation larger.

【技术实现步骤摘要】
用于物理气相沉积的沉积环和物理气相沉积设备
本专利技术涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种用于物理气相沉积(PVD)的沉积环(depositionring)和具有该沉积环的物理气相沉积设备。
技术介绍
PVD技术，例如溅射技术，是制备薄膜材料的重要方法之一，其泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺。PVD技术可应用于很多工艺领域，如铜互连线技术、封装领域中的硅穿孔(ThroughSiliconVia,TSV)技术等等。采用现有的PVD设备进行工艺成膜时，基片的侧面会有膜沉积，背面也会因为绕镀而有膜出现。在基片的侧面和背面形成的膜，尤其是金属氮化物膜，因为应力较大，在后续湿法清洗和机械抛光时，受外力作用容易脱落形成颗粒，造成基片的二次污染和表面划伤。随着半导体技术不断发展，集成电路的尺寸越来越小，对颗粒尺寸和数量的要求越来越高。尤其对于后段工艺(BEOL)来说，颗粒的产生将直接导致金属线断连或电阻增加，影响器件的稳定性和功率。一般来说，颗粒的尺寸不能超过刻蚀后线宽尺寸的2倍。例如，在28nm技术代后段工艺中，线条宽度是40nm，则颗粒尺寸应控制在0.08微米以内。PVD成膜时，金属膜的颗粒相对容易控制，而金属氮化物或其他应力较大的膜，颗粒控制是个很大挑战。另外，采用PVD成膜时对颗粒数量还提出了要求，例如，在28nm技术代后段工艺中，对颗粒数量的要求为不大于20颗。因此，需要提供一种新型的用于物理气相沉积的沉积环和具有该沉积环的物理气相沉积设备，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种用于物理气相沉积的沉积环。所述沉积环的内周表面上具有环形的内凸台，所述内凸台具有用于承接基片的承接面，所述内凸台上方的内周表面为沿着向上的方向渐开的锥形面。优选地，所述锥形面与水平面的夹角为45至60度。优选地，所述锥形面通过倒角过渡至所述沉积环的顶部。优选地，所述承接面的形状与所述基片的背面边缘的形状相适配。优选地，所述沉积环的外周表面上设置有环形的外凸台，所述外凸台用于承载覆盖环。优选地，所述沉积环的顶部高于所述内凸台3至6毫米。优选地，所述锥形面和所述内凸台经由熔射处理，以在所述锥形面和所述内凸台的表面上形成熔射层。优选地，所述熔射层的粗糙度为10至15微米。优选地，所述内凸台的外径与所述基片的外径之差为1至3毫米。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种物理气相沉积设备，所述物理气相沉积设备具有物理气相沉积腔室，在所述物理气相沉积腔室中设置有如上所述的任一种沉积环。本专利技术提供的沉积环采用了锥形面和内凸台相结合的设计。通过向下渐缩(即沿向上方向渐开)的锥形面来减小基片的侧面和锥形面之间的缝隙，进而避免在基片的侧面镀膜。并且，还可以使基片的背面边缘直接与凸台的承载面接触，因此避免了背面绕镀的可能。此外，由于沿向上方向渐开的锥形面的存在，还可以利用重力作用使基片自动地滑落到内凸台的承接面上，使基片准确地落入到预定位置，进而可以容许较大的传入位置偏差。在
技术实现思路
中引入了一系列简化的概念，这些概念将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。以下结合附图，详细说明本专利技术的优点和特征。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施方式及其描述，用来解释本专利技术的原理。在附图中，图1为根据本专利技术一个实施例的磁控溅射设备的示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的沉积环的立体图；以及图3为图2中所示的沉积环的截面图。具体实施方式在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本专利技术。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅涉及本专利技术的较佳实施例，本专利技术可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。根据本专利技术的一个方面，提供了一种在PVD中使用的沉积环。PVD技术例如包括真空蒸镀、溅射镀膜(诸如磁控溅射)、电弧等离子体镀、离子镀膜以及分子束外延等。为了更容易理解本专利技术提供的沉积环，首先对PVD设备的整体结构进行简单介绍。下文将以PVD设备中的一种，即磁控溅射设备，来说明本专利技术的原理，但是显然本专利技术可应用于各种PVD设备。图1中示出了根据本专利技术一个实施例的磁控溅射设备。需要说明的是，本文的图示仅为用于示例目的的简图并非按比例绘制。如图1所示，磁控溅射设备包括高真空工艺腔109、抽气腔106和磁控管腔111。磁控管腔111内包括磁控管102，磁控管102上设置有极性相反的磁铁103和104。高真空工艺腔109的上方包括被溅射的靶材110。磁控管102与磁铁103和104的周围以及靶材110的周围都设置有冷却系统(未示出)。高真空工艺腔109内还包括用于承接基片107的基座108。为了提高溅射效率，磁控管102可以放置在靶材110背面。磁铁103和104受到轨道束缚在临近磁铁的腔室范围内产生磁场。在一个实施例中，其内轨道由一个或多个磁铁构成，外轨道与内轨道的磁铁极性相反并包围内轨道。为了达到均匀溅射的目的，磁控管102可以通过电机101带动在靶材110表面上方匀速旋转，进而均匀地扫描。作为示例，磁控管102的旋转速度可以为60-100rpm。磁控管102产生的磁场束缚电子，限制电子的运动范围，并延长电子的运动轨迹，使电子最大幅度地离化进入到高真空工艺腔109内的气体原子，以形成该气体的离子。气体原子例如包括惰性气体原子(诸如氩原子)、和/或氮原子等，以形成氩离子、和/或氮离子。以形成氮化钛TiN膜为例，通入到高真空工艺腔109内的反应气体可以包括氮气和氩气，靶材110的材料可以为钛。离化形成的氮离子在靶材110表面与钛Ti反应形成氮化钛TiN，而离化形成的氩离子受靶材110上施加的负电压吸引轰击靶材110，撞击出靶材110表面的氮化钛TiN，并在基片107上沉积，进而在基片107上形成氮化钛TiN膜。本文对上述部件的图示和描述主要用于清楚地理解本专利技术的专利技术构思，因此，对这些部件的图示说明和文字描述仅为示例性的。此外，本专利技术的贡献并非在于这些部件的具体构造，它们可以采用现有技术中存在的或未来可能出现的各种构造，因此本文将不再对它们进一步详细地描述。沉积环200在使用时围绕基片107放置。沉积环200可以放置在基座108上，用于遮挡基座108上基片107周围的区域。本专利技术提供的沉积环200还能够起到避免在基片的侧面以及基片的背面边缘镀膜的作用。后文将结合图2和3对该作用进一步详细地描述。沉积环200可以形成为一体的结构。沉积环200可由陶瓷或金属材料制成，诸如石英、氧化铝、不锈钢、钛或其他适合的材料。在沉积环200的径向上的外侧还放置有覆盖环300。覆盖环300可以覆盖沉积环200的一部分。进一步地，覆盖环300还可以覆盖基座108的侧面，以接收大量的沉积膜，减少在基座108和沉积环200上形成的沉积膜，减小等离子体对基座108和沉积环200的侵蚀作用。作为示例，覆盖环300可以与沉积环200搭接。但优选地，覆盖环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于物理气相沉积的沉积环，其特征在于，所述沉积环的内周表面上具有环形的内凸台，所述内凸台具有用于承接基片的承接面，所述内凸台上方的内周表面为沿着向上的方向渐开的锥形面。

【技术特征摘要】
1.一种用于物理气相沉积的沉积环，其特征在于，所述沉积环的内周表面上具有环形的内凸台，所述内凸台具有用于承接基片的承接面，所述内凸台上方的内周表面为沿着向上的方向渐开的锥形面。2.根据权利要求1所述的沉积环，其特征在于，所述锥形面与水平面的夹角为45至60度。3.根据权利要求1所述的沉积环，其特征在于，所述锥形面通过倒角过渡至所述沉积环的顶部。4.根据权利要求1所述的沉积环，其特征在于，所述承接面的形状与所述基片的背面边缘的形状相适配。5.根据权利要求1所述的沉积环，其特征在于，所述沉积环的外周表面上设置有环形的外凸台，所述外凸台用于承载...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志民，李萌，邱国庆，佘清，王厚工，赵梦欣，丁培军，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11