半导体工艺设备及其承载装置的制作方法

1.本技术属于半导体工艺技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备及其承载装置。


背景技术：

2.目前，在半导体制造工艺中采用铝和铝合金作为互连线技术广泛应用于芯片制造金属化的过程。其常见的制造工艺为磁控溅射方式，典型的磁控溅射设备如图1所示，该磁控溅射设备具有反应腔体10，反应腔体10的上部设置有用于进行磁控溅射的半导体工艺组件20，反应腔体10下方设置有承载晶圆40的承载装置，其中，承载装置主要包括基座31、沉积环32以及盖环33。沉积环32的底面是平面，直接落放在基座31上；而顶面形成有凹槽，以沉积磁控溅射处理过程中产生的反应物，来保护基座31的表面不被反应物污染。现有技术中，由于盖环33与沉积环32之间的相接处比较靠近上述凹槽，因而，当上述磁控溅射工艺持续进行一段时间后，随着上述凹槽沉积的反应物不断增加，会使得盖环33与沉积环32之间的相接处发生粘连现象，导致盖环33被升起时，会带着沉积环32也升起来，造成沉积环32脱落。同时，由于沉积环32的内径一般会小于晶圆40，因而，带起的沉积环32会同时把晶圆40带起，造成传片失败及发生碎片现象。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种半导体工艺设备及其承载装置，旨在改善现有承载装置在磁控溅射工艺处理过程中容易发粘连现象导致沉积环脱落、传片失败及发生碎片现象等问题。
4.第一方面，本技术实施例提供一种用于半导体工艺设备的承载装置，包括：
5.基座，包括第一表面和第二表面，所述第一表面用于承载晶圆，所述第二表面的高度低于所述第一表面的高度，且所述第二表面环绕所述第一表面设置；
6.沉积环，包括形成有环形凹槽的上表面和覆盖在所述第二表面上的下表面；
7.盖环，所述盖环的外环部支撑在半导体工艺设备的反应腔体的内衬上，所述盖环的内环部盖设所述沉积环的外环部，且所述盖环的内环部与所述沉积环的外环部之间相对的两个表面上设置有多个环状凸起与多个环状凹陷，以在所述盖环与所述沉积环之间的相接处与所述环形凹槽之间形成迷宫通道。
8.可选的，在本技术的一些实施例中，多个所述环状凸起的高度不同，多个所述环状凹陷的深度不同；
9.多个所述环状凸起均设置在所述沉积环的外环部的上表面，多个所述环状凹陷均设置在所述盖环的内环部的下表面，或，
10.多个所述环状凸起均设置在所述盖环的内环部的下表面，多个所述环状凹陷均设置在所述沉积环的外环部的上表面，或，
11.多个所述环状凸起和多个所述环状凹陷均部分设置在所述沉积环的外环部的上表面，部分设在所述盖环的内环部的下表面。
12.可选的，在本技术的一些实施例中，所述盖环的内环部具有屋檐结构，所述屋檐结构遮盖部分所述环形凹槽。
13.可选的，在本技术的一些实施例中，所述基座包括第一圆柱和第二圆柱，所述第一圆柱与所述第二圆柱上下同心相接设置，且所述第一圆柱的底面半径小于所述第二圆柱的底面半径，以在所述基座的上侧分别形成所述第一表面和所述第二表面，所述沉积环的内环部与所述第一圆柱的外侧壁之间通过若干第一定位凸台与若干第一定位凹槽一一对应卡设配合进行定位。
14.可选的，在本技术的一些实施例中，所述盖环的内环部与所述沉积环的外环部之间通过若干第二定位凸台与若干第二定位凹槽一一对应卡设配合进行定位。
15.可选的，在本技术的一些实施例中，所述沉积环的外环部还设置有若干卡扣槽，每一所述卡扣槽通过一个卡扣与所述基座进行紧固连接。
16.可选的，在本技术的一些实施例中，所述卡扣包括卡扣杆体，所述卡扣杆体的一端设置有第一钩体，以勾设相应的所述卡扣槽，所述所述卡扣杆体的另一端设置有第二钩体，以勾设所述基座的底面。
17.可选的，在本技术的一些实施例中，所述卡扣槽为t型槽体，所述第一钩体为与所述t型槽体相适配的t型钩体。
18.可选的，在本技术的一些实施例中，还包括：
19.固定环，环绕所述基座的外侧壁设置，并将若干所述卡扣锁固在所述基座的外侧壁上。
20.可选的，在本技术的一些实施例中，所述卡扣杆体的另一端还设置有第三钩体，以勾设所述固定环。
21.第二方面，本技术实施例提供一种半导体工艺设备，包括上述的承载装置、具有封闭空间的反应腔体以及半导体工艺处理组件，所述承载装置及所述半导体工艺处理组件分别内置于所述封闭空间中。
22.在本技术中，其承载装置包括基座、沉积环及盖环，其中，盖环的内环部盖设沉积环的外环部，且盖环的内环部与沉积环的外环部之间相对的两个表面上设置有多个环状凸起与多个环状凹陷，以在盖环与沉积环之间形成迷宫通道。这样一来，由于盖环与沉积环之间的相接处与环形凹槽之间形成有迷宫通道，使得半导体工艺处理过程中沉积到该环形凹槽内的反应物到达该相接处的距离大大增加，同时，该反应物想要到达该相接处也需跨过多重迷宫遮挡才可实现，大大增大了该反应物到达该相接处的难度，因而，本技术的承载装置，可在半导体工艺处理过程中，有效降低盖环与沉积环之间发生粘连现象的概率。
附图说明
23.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其有益效果显而易见。
24.图1是现有技术中磁控溅射设备的剖视结构示意图。
25.图2是本技术实施例提供的半导体工艺设备的剖视结构示意图。
26.图3是图2所示半导体工艺设备的局部结构放大示意图。
27.图4是图2所示半导体工艺设备的基座的结构示意图。
28.图5是图2所示半导体工艺设备的沉积环的结构示意图。
29.图6是图2所示半导体工艺设备的基座与沉积环的装配结构示意图。
30.图7是图5所示沉积环的第一定位凸台的结构示意图。
31.图8是图2所示半导体工艺设备的盖环的结构示意图。
32.图9是图5所示沉积环的卡扣槽的结构示意图。
33.图10是图3所示半导体工艺设备的卡扣的结构示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
35.目前，在半导体制造工艺中采用铝和铝合金作为互连线技术广泛应用于芯片制造金属化的过程。其常见的制造工艺为磁控溅射方式，典型的磁控溅射设备如图1所示，该磁控溅射设备具有反应腔体10，反应腔体10的上部设置有用于进行磁控溅射的半导体工艺组件20，反应腔体10下方设置有承载晶圆40的承载装置，其中，承载装置主要包括基座31、沉积环32以及盖环33。沉积环32的底面是平面，直接落放在基座31上；而顶面形成有凹槽，以沉积磁控溅射处理过程中产生的反应物，来保护基座31的表面不被反应物污染。现有技术中，由于盖环33与沉积环32之间的相接处比较靠近上述凹槽，因而，当上述磁控溅射工艺持续进行一段时间后，随着上述凹槽沉积的反应物不断增加，会使得盖环33与沉积环32之间的相接处发生粘连现象，导致盖环33被升起时，会带着沉积环32也升起来，造成沉积环32脱落。同时，由于沉积环32的内径一般会小于晶圆40，因而，带起的沉积环32会同时把晶圆40带起，造成传片失败及发生碎片现象。
36.基于此，有必要提供一种新的承载装置的解决方案，以改善现有承载装置在磁控溅射工艺处理过程中容易发粘连现象导致沉积环脱落、传片失败及发生碎片现象等问题。
37.如图2至图4所示，在一个实施例中，本技术实施例提供一种半导体工艺设备，该半导体工艺设备包括具有封闭空间的反应腔体100、承载装置200以及半导体工艺处理组件300，承载装置200及半导体工艺处理组件300分别内置于该封闭空间中。其中，该承载装置200具体可包括基座210、沉积环220以及盖环230。基座210具体可包括第一表面2111和第二表面2121，第一表面2111用于承载晶圆400，第二表面2121的高度低于第一表面2111的高度，且第二表面2121环绕第一表面2111设置。沉积环220具体可包括形成有环形凹槽221的上表面和覆盖在第二表面2121上的下表面，以用于保护第二表面2121在晶圆400进行半导体工艺处理过程中不被反应物污染。盖环230具体可用于遮盖基座210与半导体工艺设备的反应腔体100的内衬110之间的间隙，以避免反应物污染反应腔体100的下方区域，盖环230的外环部支撑在半导体工艺设备的反应腔体100的内衬110上，盖环230的内环部盖设沉积环220的外环部，且盖环230的内环部与沉积环220的外环部之间设置有多个环状凸起与多个环状凹陷，以在盖环230与沉积环220之间的相接处与环形凹槽221之间形成迷宫通道。
38.需要说明的是，该半导体工艺设备具体可以是磁控溅射设备，此时，半导体工艺处理组件300即为磁控溅射组件，该磁控溅射组件具体可包括磁控管系统310、靶材320以及上
电极系统(未图示)，其中，靶材320位于承载装置200的上方，并在反应腔体100的上部隔离出一个密闭腔室，该密闭腔室可充满去离子水。在对承载装置200上的晶圆400进行磁控溅射工艺时，上电极系统的dc电源会施加偏压至靶材320，使其相对于接地的腔体成为负偏压，以致工艺气体例如氩气放电而产生等离子体，且负偏压同时能将带正电的氩离子吸引至靶材320。当氩离子的能量足够高并在由磁控管系统310的磁场作用下轰击靶材320时，会使金属原子逸出靶材320的表面，并通过扩散沉积在晶圆400上，进而完成晶圆400的磁控溅射工艺处理。对于本领域技术人员而言，该半导体工艺设备亦可以是对晶圆400进行其它半导体工艺处理的设备，此时，只需将半导体工艺处理组件300换成可进行相应半导体工艺处理的组件即可。
39.如图2及图3所示，本实施例在盖环230的内环部与沉积环220的外环部之间相对的两个表面设置有多个环状凸起与多个环状凹陷，以在盖环230与沉积环220之间的相接处与环形凹槽221之间形成迷宫通道的目的主要在于增大沉积在该环形凹槽内的反应物到达该相接处的难度，以降低该相接处发生粘连现象的概率。因而，多个环状凸起的数量与多个环状凹陷的数量可根据实际设置环境尽可能多地设置。多个环状凸起的高度不同，多个环状凹陷的深度也不同，且环状凸起的最高处与相应的环状凹陷的最低处之间预留一定的间隙，以更好地形成上述迷宫通道。多个环状凸起可根据实际需要，或均设置在沉积环220的外环部的上表面，或均设在盖环230的内环部的下表面，或部分设置在沉积环220的外环部的上表面、剩余部分设在盖环230的内环部的下表面。同样的，多个环状凹陷也可根据实际需要，或均设置在沉积环220的外环部的上表面，或均设在盖环230的内环部的下表面，或部分设置在沉积环220的外环部的上表面、剩余部分设置在盖环230的内环部的下表面。
40.为使得迷宫通道可更好地阻挡沉积到该环形凹槽221内的反应物到达盖环230与沉积环220之间的相接处，该迷宫通道的入口具体可位于环形凹槽221的外侧壁的顶侧，且迷宫通道的入口所在水平高度高于盖环230与沉积环220之间的相接处所在水平高度。优选的，盖环230的内环部可以具有屋檐结构，屋檐结构遮盖部分环形凹槽221，以图3为例，多个环状凸起具体可包括分别设置在沉积环220的外环部的上表面的第一环状凸起222和第二环状凸起223，多个环状凹陷包括设置在沉积环220的外环部的上表面的第一环状凹陷224以及分别设置在盖环230的内环部的下表面的第二环状凹陷231、第三环状凹陷232以及第三环状凹陷233。其中，第一环状凸起222具体可形成于环形凹槽221的外侧壁上，即与环形凹槽221的外侧壁一体化设置，以对半导体工艺处理过程中沉积到该环形凹槽221内的反应物形成第一重迷宫遮挡。第一环状凸起222的顶侧(即最高处)与相应的第二环状凹陷231的底壁(即最低处)间隔第一预设距离，第二环状凸起223的高度低于第一环状凸起222的高度，第二环状凸起223的顶侧(即最高处)与相应的第三环状凹陷232的底壁(即最低处)间隔第二预设距离，第三环状凹陷233邻近该相接处设置，以共同形成上述迷宫通道。进一步地，由于盖环230与沉积环220相接具体是与沉积环220的最外侧边缘相接，而第三环状凹陷233邻近该相接处设置，使得盖环230具体通过第三环状凹陷233的外侧壁(可形成一定凸起)与沉积环220的最外侧边缘相接，使得第三环状凹陷233的底壁(即最低处)与相应的沉积环220的外环部的上表面之间形成一定长度的间隙通道，这样即使有反应物通过第一重迷宫遮挡，要想到达该相接处，还需要穿过很长的这段间隙通道才能到达，这样形成第二层迷宫遮挡。
41.这样一来，由于盖环230与沉积环220之间的相接处与环形凹槽221之间形成有迷宫通道，使得半导体工艺处理过程中沉积到该环形凹槽221内的反应物到达该相接处的距离大大增加，同时，该反应物想要到达该相接处也需跨过多重迷宫遮挡才可实现，大大增大了该反应物到达该相接处的难度，因而，本技术的承载装置，可在半导体工艺处理过程中，有效降低盖环230与沉积环220之间发生粘连现象的概率。
42.在一些示例中，如图4所示，基座210包括第一圆柱211和第二圆柱212，第一圆柱211与第二圆柱212上下同心相接设置，且第一圆柱211的底面半径小于第二圆柱212的底面半径，以在基座210的上侧分别形成第一表面2111和第二表面2121。而为了更好地在第一表面2111上承载晶圆400，第一表面2111的直径具体可小于晶圆400的直径，同时，为配合一些半导体工艺设备在对晶圆400进行半导体工艺处理时的加热需求，该基座210可内置一些常规的加热结构，以对基座210进行相应的加热处理。
43.在一些示例中，如图4、图5、图6所示，沉积环220的内环部与第一圆柱211的外侧壁之间通过若干第一定位凸台225与若干第一定位凹槽2112一一对应卡设配合进行定位。对于本领域技术人员而言，若干第一定位凸台225的数量与若干第一定位凹槽2112的数量均可根据实际需要进行任意删减，只需确保两者数量相等即可，同时，若干第一定位凸台225可根据实际需要，或均设置在沉积环220的内圆侧，或均设置在第一圆柱211的外侧壁，或部分设置在沉积环220的内圆侧、剩余部分设置在第一圆柱211的外侧壁。同样的，若干第一定位凹槽2112也可根据实际需要，或均设置在沉积环220的内圆侧，或均设置在第一圆柱211的外侧壁，或部分设置在沉积环220的内圆侧、剩余部分设置在第一圆柱211的外侧壁。以图4、图5、图6所示为例，若干第一定位凸台225的数量与若干第一定位凹槽2112的数量具体可均为三个，此时，三个第一定位凸台225均设置在沉积环220的内圆侧，且三个第一定位凸台225呈等边三角分布，以确保其最终定位的稳定性。相应的，三个第一定位凹槽2112均设置在第一圆柱211的外侧壁，且三个第一定位凹槽2112也呈相应的等边三角分布，使得每一第一定位凸台225对应卡设在相应的第一定位凹槽2112中。另外，为进一步确保其卡设牢固性，每一第一定位凸台225具体可为图7所示的梯形凸台，相应的，每一第一定位凹槽2112具体可为图4所示与该梯形凸台相适配的梯形凹槽。
44.在一些示例中，为确保盖环230的圆心始终与沉积环220的圆心保持重合状态，以避免发生工艺结果偏移现象。如图5、图6及图8所示，盖环230的内环部与沉积环220的外环部之间通过若干第二定位凸台226与若干第二定位凹槽234一一对应卡设配合进行定位。对于本领域技术人员而言，若干第二定位凸台226的数量与若干第二定位凹槽234的数量均可根据实际需要进行任意删减，只需确保两者数量相等即可，同时，若干第二定位凸台226可根据实际需要，或均设置在沉积环220的外环部的上表面，或均设置在盖环230的内环部的下表面，或部分设置在沉积环220的外环部的上表面、剩余部分设置在盖环230的内环部的下表面。同样的，若干第二定位凹槽234也可根据实际需要，或均设置在沉积环220的外环部的上表面，或均设置在盖环230的内环部的下表面，或部分设置在沉积环220的外环部的上表面、剩余部分设置在盖环230的内环部的下表面。以图5、图6、图8所示为例，若干第二定位凸台226的数量与若干第二定位凹槽234的数量具体可均为三个，此时，三个第二定位凸台226均设置在沉积环220的内环部的上表面，且三个第二定位凸台226呈等边三角分布，以确保其最终定位的稳定性。相应的，三个第二定位凹槽234均设置在盖环230的内环部的下表
面，且三个第二定位凹槽234也呈相应的等边三角分布，使得每一第二定位凸台226对应卡设在相应的第二定位凹槽234中。另外，为进一步确保其卡设牢固性，每一第二定位凸台226具体可为图6所示的锥形凸台，相应的，每一第二定位凹槽234具体可为图4所示与该锥形凸台相适配的锥形凹槽。
45.在一些示例中，考虑到在对承载装置200上的晶圆400进行半导体工艺(具体可为磁控溅射工艺)处理的持续时间增长后，沉积到环形凹槽221中的反应物也会不断增加，从而导致该反应物穿过该迷宫通道到达盖环230与沉积环220之间的相接处的可能性增大，因而，如图2、图3及图5所示，沉积环220的外环部还设置有若干卡扣槽227，每一卡扣槽227通过一个卡扣240与基座210进行紧固连接，这样一来，通过多个卡扣240将沉积环220牢牢紧固在基座210上，可在即使盖环230与沉积环220之间的相接处发生粘连现象后，亦不会在盖环230被升起时，带起沉积环220。对于本领域技术人员而言，若干卡扣槽227的数量可根据实际需要进行任意删减，而为了进一步将沉积环220牢牢紧固在基座210上，若干卡扣槽227的数量具体可为三个，且三个卡扣槽227呈等边三角分布。同时，如图3、图9及图10所示，该卡扣240具体可包括卡扣杆体241，卡扣杆体241的一端设置有第一钩体242，以勾设相应的卡扣槽227，卡扣杆体241的另一端设置有第二钩体243，以勾设基座210的底面，这样一来，装配每一卡扣240时，可先将第一钩体242对应置于相应的卡扣槽227内后，再将卡扣240以卡扣杆体241的顶端为中心进行旋转，使得第二钩体243勾设基座210的底面，进而完成相应卡扣240的装配。为进一步确保第一钩体242的装配牢固性，防止第一钩体242从相应的卡扣槽227脱落，卡扣槽227具体可为t型槽体，第一钩体242具体可为与该t型槽体相适配的t型钩体。同时，t型钩体的水平部两端可再分别设置一个圆柱头，以进一步加强第一钩体242与相应的卡扣槽227之间的连接。
46.最终，通过三个卡扣240的设置，可将沉积环220牢牢紧固在基座210上，并可限制沉积环220的上下自由度。但是还会有周向运动的可能，卡扣240会出现脱落，因而，在一些示例中，如图2、图3及图6所示，该承载装置200还包括固定环250，该固定环250环绕基座210的外侧壁设置，并将若干卡扣240锁固在基座210的外侧壁上。进一步地，卡扣杆体241的另一端还设置有第三钩体244，以勾设固定环。这样一来，通过将固定环250放在每一卡扣240的第三钩体244内，限制了每一卡扣240的周向自由度，进而避免卡扣240旋转脱落。
47.在一个实施例中，本技术实施例还单独提供一种半导体工艺设备的承载装置，该承载装置的结构与功能具体可参照上述实施例的承载装置，此处不在赘述。
48.尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本技术，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本技术包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
49.即，以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
50.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本技术可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
51.在本技术中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，本技术给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。