聚焦環(huán)和應用聚焦環(huán)的濺射反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體工藝領域，尤其是涉及一種聚焦環(huán)和應用聚焦環(huán)的濺射反應器。
【背景技術】
[0002]濺射是現(xiàn)代半導體芯片生產(chǎn)過程中常用的一種薄膜淀積技術，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，導致從靶材I表面逸出的靶材原子會從各個方向脫離靶材表面，之后沿直線到達晶圓2表面，進而使得晶圓2上薄膜的均勻性較差。為了提高薄膜的沉積均勻性，在濺射過程中通常會在靶材I和晶圓2之間設置一個聚焦環(huán)3，聚焦環(huán)3可以約束靶材原子的運動軌跡，即使得從靶材I表面濺射出來的朝四面八方運動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，造成生產(chǎn)無法繼續(xù)，對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，成為本領域技術人員亟待解決的問題。
[0005]為此，需要一種新的聚焦環(huán)和應用聚焦環(huán)的濺射反應器，以避免聚焦環(huán)在使用過程中，反濺射顆粒物從聚焦環(huán)剝落，避免濺射過程中對工藝造成破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是，提供一種聚焦環(huán)和應用聚焦環(huán)的濺射反應器，以使得聚焦環(huán)能夠沉積更多的反濺射顆粒物，保證在整個工藝過程中，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)應用于8英寸襯底上進行濺射過程。
[0014]可選的，所述花紋采用滾花的方式制作。
[0015]為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種濺射反應器，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，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)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0025]本發(fā)明的技術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。當聚焦環(huán)內(nèi)表面花紋的深度大于850 μ m時,聚焦環(huán)對反派射物質(zhì)(顆粒物)的吸附量增加80%以上，達到180%，因此在整個濺射工藝過程中，反濺射物質(zhì)不再從聚焦環(huán)上脫落(peeling)，解決了因反濺射物質(zhì)脫落造成的工藝問題，當花紋深度大于1000 μ m時，再增加深度，聚焦環(huán)對吸收量對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，制作成本相應大幅提高，因此花紋的深度在1000 μ m內(nèi)。
[0026]進一步，在聚焦環(huán)的上端面、下端面和外表面的至少其中之一設置所述花紋，增加花紋的面積，從而進一步增加聚焦環(huán)吸附反濺射物質(zhì)的能力。
【附圖說明】
[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)明實施例提供的濺射反應器示意圖。
【具體實施方式】
[0032]正如【背景技術】部分所述，現(xiàn)有技術生產(chǎn)中應用常規(guī)聚焦環(huán)進行濺射工藝，容易導致反濺射顆粒物被聚焦環(huán)后吸附又脫落下來，無法保證生產(chǎn)工藝安全進行。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)，當聚焦環(huán)內(nèi)表面的滾花花紋的深度較淺(在ΙΟΟμπι以下)時，經(jīng)過一段時間后，靶材粒子就會填滿花紋，此時，如果繼續(xù)使用，聚焦環(huán)對粒子的吸附作用就會減弱，并且吸附的粒子(即反濺射顆粒物)會脫落下來，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)對吸收量對反濺射顆粒物的吸收量，并且可以改善聚焦環(huán)對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)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0035]本發(fā)明實施例提供一種聚焦環(huán)，請結(jié)合參考圖2至圖4。
[0036]請參考圖2，圖2為本實施例提供的聚焦環(huán)100立體示意圖。本實施例提供的聚焦環(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，圖2中未示出)，所述內(nèi)表面110具有花紋。本實施例中，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條件下進行第一次熱處理，持續(xù)60?120min后，隨爐冷卻，并切割成預定尺寸的板狀結(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)坯料同時進行預熱處理，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，對應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，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，聚焦環(huán)100的轉(zhuǎn)速要低些。需要充分供給冷卻潤滑液，以免損壞滾花刀具，并防止細屑滯塞在滾花刀內(nèi)而產(chǎn)生亂紋，從而使制作出的花紋效果符合生產(chǎn)實際的要求。本實施例中選用的花紋的制作工藝并不用于限定本發(fā)明實施例的保護范圍，在本發(fā)明的其它實施例中，可以采用其它工藝形成花紋。
[0039]請參考圖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]需要說明的是，本實施例中限定，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對吸收量對反濺射顆粒物的吸收量，并且可以改善聚焦環(huán)100對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，當花紋深度h大于1000 μ m時，再增加深度h的值不僅聚焦環(huán)100對吸收量對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，制作成本相應大幅提聞，因此，本實施例。
[0043]經(jīng)驗證，當花紋的深度大于850 μ m時，聚焦環(huán)100能夠使得反濺射物質(zhì)的吸附量增加80%以上，因此在整個濺射工藝過程中，反濺射物質(zhì)不再從聚焦環(huán)100上脫落，解決了因反濺射物質(zhì)脫落造成的工藝問題。
[0044]本實施例中花紋的深度h可以進一步選擇為大于900 μ m,且小于1000 μ m,此時聚焦環(huán)100對吸收量對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)，用來衡量機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，在機械加工過程中選用滾花距離為0.5mm的滾花刀，也就是機械中所講的0.5滾花刀。所述花紋的螺距數(shù)越多，說明花紋的寬度