一種濺射工藝反應(yīng)腔的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種濺射工藝中的反應(yīng)腔，尤其是反應(yīng)腔中的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路制造過程中，濺射工藝(或稱為物理氣相沉積(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)。
[0003]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I。真空泵系統(tǒng)2可對反應(yīng)腔體進(jìn)行抽氣而達(dá)到約KT6Torr的背底真空度。通過流量計3連接到腔體的氣體源4可供給濺射反應(yīng)氣體，如氬氣、氮氣等。5為承載基片的底座(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)，該材料和靶材6中間充滿了去離子水8。濺射時DC電源會施加偏壓至靶材6，使其相對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，會使金屬原子逸出靶材表面并沉積在基片上。
[0004]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。在靶材6的表面內(nèi)磁極以及外磁極之間散布的磁場可以迫使等離子中的電子按照一定的軌道運動，增加了電子的運動時間，從而增加了電子和要電離的氣體的碰撞的機會，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。如果該磁控管為非平衡的磁控管(即外磁極的總磁場強度遠(yuǎn)大于內(nèi)磁極的總磁場強度，如大于兩倍或兩倍以上)，則非平衡磁場會從靶材6朝向基片11投射而使等離子體擴(kuò)展，并將濺射出來的離子導(dǎo)向基片，同時減小等離子體擴(kuò)展至側(cè)壁。馬達(dá)12會驅(qū)動固定磁極的不銹鋼平板沿中央軸轉(zhuǎn)動，這樣可在各個角度上產(chǎn)生時間均化磁場，以達(dá)到更均勻的靶材濺射型態(tài)。因此磁控管所控的電子的軌道不僅會影響不同位置的靶材的侵蝕速率，影響靶材的壽命，而且還會影響薄膜的沉積的均勻性。
[0005]在薄膜沉積的過程中為了滿足不同工藝的需求，經(jīng)常需要控制薄膜的均勻性和薄膜Rs、電阻率、形貌一致性。對均勻性和一致性影響最大的一個因素之一就是靶基間距。在不同的工藝需求下經(jīng)常需要變換不同的靶基間距來滿足不同的需求。如:在深孔沉積時，需要滿足深孔的側(cè)壁及頂部覆蓋率(St印coverage)，這時一般會采用靶基間距較大的沉積方式，以便于增加粒子在深孔里的入射角度，這樣更容易沉積更多的薄膜至深孔中。然而，在沉積平面薄膜時，由于靶基間距較大的沉積方式沉積速率較慢，一般采用靶基間距較小的沉積方式，這樣可以大大增加薄膜的沉積速率，滿足產(chǎn)能的需求。
[0006]圖2為現(xiàn)有濺射工藝反應(yīng)腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中13-1為壓環(huán)內(nèi)壁，13-2為壓環(huán)外壁，14為下內(nèi)襯，16為上內(nèi)襯。如圖中所示，基片11放置在底座5上；工藝時，壓環(huán)13壓在基片11上，以自身重力保證基片11在工藝過程中不會發(fā)生偏移，工藝結(jié)束之后基片11和壓環(huán)13分離，壓環(huán)13架在下內(nèi)襯14上(工藝中壓環(huán)不與下內(nèi)襯接觸)?；?1到靶材6的靶基間距由兩方面因素決定:一方面，可通過改變底座5的位置進(jìn)行調(diào)整。底座5升高，靶基間距減小，底座5降低，靶基間距增大。由于采用這種方式調(diào)整靶基間距時不僅需要控制工藝時壓環(huán)不能超出下內(nèi)襯的卡位高度造成壓環(huán)與下內(nèi)襯之間無屏蔽，且不允許工藝時壓環(huán)與下內(nèi)襯接觸，造成接地，因此采用這種方式對靶基間距進(jìn)行調(diào)整時只能進(jìn)行較小的靶基間距調(diào)整，約在2cm范圍內(nèi)。另一方面，可以通過更換反應(yīng)腔體I上的適配器15來進(jìn)行調(diào)整。如果需要靶基間距較大，那么選用的適配器15的高度較高，如果需要的靶基間距較小，那么選用的適配器15的高度較矮。利用更換適配器15來改變靶基間距的方式會造成很多問題，不同的靶基間距需要重新加工大量的適配器以及配合該適配器的上內(nèi)襯和下內(nèi)襯，加工周期較長，導(dǎo)致設(shè)備成本增加，周期過長。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種濺射工藝反應(yīng)腔的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。采用該內(nèi)襯結(jié)構(gòu)能夠方便地對靶基間距進(jìn)行大尺寸的調(diào)整，消除了以往采用適配器調(diào)整所帶來的諸多問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術(shù)解決方案如下:
[0009]一種濺射工藝反應(yīng)腔的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，包括腔體、下內(nèi)襯，所述下內(nèi)襯包括相互之間可拆卸連接的固定部和調(diào)節(jié)部，其中，固定部與腔體相固定，并且，通過上下移動調(diào)節(jié)部的位置，能夠調(diào)節(jié)下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。
[0010]進(jìn)一步，所述固定部和調(diào)節(jié)部之間通過螺釘或銷釘可拆卸連接，固定部和調(diào)節(jié)部上均設(shè)置與所述螺釘或銷釘相配的安裝孔。
[0011]進(jìn)一步，所述固定部和所述調(diào)節(jié)部至少其中之一上設(shè)置有若干個分布在不同高度位置的安裝孔，通過將固定部和調(diào)節(jié)部上不同高度位置的安裝孔進(jìn)行組合，以調(diào)節(jié)所述下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。
[0012]進(jìn)一步，所述固定部和所述調(diào)節(jié)部其中之一上的所述安裝孔為長孔，并利用該長孔與固定部或調(diào)節(jié)部上的安裝孔相配合，來調(diào)節(jié)所述下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。
[0013]本實用新型通過將下內(nèi)襯設(shè)置成由固定部和調(diào)節(jié)部兩部分組成，實現(xiàn)對下內(nèi)襯高度方向整體尺寸的大范圍的調(diào)節(jié)，將之與反應(yīng)腔內(nèi)底座的調(diào)節(jié)相結(jié)合，則同時實現(xiàn)了靶基間距小幅度及大幅度的調(diào)整，大幅提高了實驗效率，且不增加反應(yīng)腔體的加工成本。本實用新型內(nèi)襯結(jié)構(gòu)適用于不同工藝目的對靶基間距大范圍和較頻繁的調(diào)整需求。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有磁控濺射設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為現(xiàn)有反應(yīng)腔體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實用新型反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本實用新型中下內(nèi)襯固定部和調(diào)節(jié)部上的安裝孔分布示意圖；
[0018]圖5為下內(nèi)襯固定部和調(diào)節(jié)部上的安裝孔另一種形式分布示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例說明本實用新型。
[0020]如3所示為本實用新型優(yōu)選實施例。如圖中所示，該實施例中，下內(nèi)襯14包括固定部14-1和調(diào)節(jié)部14-2，固定部14-1與腔體I相固定，調(diào)節(jié)部14_2通過螺釘17與固定部14-1可拆卸連接，相應(yīng)地，固定部14-1和調(diào)節(jié)部14-2上設(shè)置有與螺釘17相配的安裝孔。
[0021]如圖4、圖5所示，固定部14-1上高度方向設(shè)置有兩行安裝孔，調(diào)節(jié)部14-2上高度方向設(shè)置有三行安裝孔，這樣，通過固定部14-1和調(diào)節(jié)部14-2上不同高度位置上的安裝孔相組合，即可組合出高度方向具有不同整體尺寸的下內(nèi)襯14，并由此實現(xiàn)對下內(nèi)襯14高度尺寸的調(diào)節(jié)。
[0022]因底座5本身高度方向的調(diào)節(jié)范圍遠(yuǎn)超過2cm，因而，通過改變下內(nèi)襯14的高度尺寸，即可通過底座5實現(xiàn)對靶基間距的大范圍調(diào)整。
[0023]本實用新型的核心在于將下內(nèi)襯14設(shè)置成高度尺寸能夠調(diào)節(jié)，因而上述示例中固定部14-1和調(diào)節(jié)部14-2的連接形式只是一種優(yōu)選的形式，除此之外，
[0024]螺釘17可以替換成銷釘；
[0025]調(diào)節(jié)部14-2上的安裝孔還可以如圖5中所示，設(shè)置成長孔，而此時固定部14-1只設(shè)置一行安裝孔即可；當(dāng)然，也可以將長孔設(shè)置在固定部14-1上，而在調(diào)節(jié)部14-2上設(shè)置一行安裝孔。
[0026]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而采用的示例性實施方式，然而本實用新型并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的原理和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種濺射工藝反應(yīng)腔的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，包括腔體、下內(nèi)襯，其特征在于，所述下內(nèi)襯包括相互之間可拆卸連接的固定部和調(diào)節(jié)部，其中，固定部與腔體相固定，并且，通過上下移動調(diào)節(jié)部的位置，能夠調(diào)節(jié)下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。
2.如權(quán)利要求1所示的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定部和調(diào)節(jié)部之間通過螺釘或銷釘可拆卸連接，固定部和調(diào)節(jié)部上均設(shè)置與所述螺釘或銷釘相配的安裝孔。
3.如權(quán)利要求2所示的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定部和所述調(diào)節(jié)部至少其中之一上設(shè)置有若干個分布在不同高度位置的安裝孔，通過將固定部和調(diào)節(jié)部上不同高度位置的安裝孔進(jìn)行組合，以調(diào)節(jié)所述下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。
4.如權(quán)利要求2所示的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定部和所述調(diào)節(jié)部其中之一上的所述安裝孔為長孔，并利用該長孔與固定部或調(diào)節(jié)部上的安裝孔相配合，來調(diào)節(jié)所述下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。
【專利摘要】本實用新型公開了一種濺射工藝反應(yīng)腔的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，該內(nèi)襯結(jié)構(gòu)包括腔體、下內(nèi)襯，所述下內(nèi)襯包括相互之間可拆卸連接的固定部和調(diào)節(jié)部，其中，固定部與腔體相固定，并且，通過上下移動調(diào)節(jié)部的位置，能夠調(diào)節(jié)下內(nèi)襯高度方向的整體尺寸。本實用新型通過將下內(nèi)襯設(shè)置成由固定部和調(diào)節(jié)部兩部分組成，實現(xiàn)對下內(nèi)襯高度方向整體尺寸的大范圍的調(diào)節(jié)，將之與反應(yīng)腔內(nèi)底座的調(diào)節(jié)相結(jié)合，則同時實現(xiàn)了靶基間距小幅度及大幅度的調(diào)整，大幅提高了實驗效率，且不增加反應(yīng)腔體的加工成本。
【IPC分類】C23C14-34
【公開號】CN204455275
【申請?zhí)枴緾N201520094946
【發(fā)明人】耿波, 郭萬國, 蔣秉軒, 王寬冒, 侯玨
【申請人】北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年2月10日