一种溅射用防护圈及其应用的制作方法

本发明属于半导体加工，具体涉及一种溅射用防护圈及其应用。

背景技术：

1、溅射镀膜是一种真空薄膜沉积技术，在真空条件下，利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基板材料晶圆表面的技术。

2、在溅射镀膜过程中，大量表面原子溅射飞散出来会沉积于基板上制成薄膜材料，分散部分就会沉积在溅射基台，为了保护溅射基台，会在晶圆上方安装沉积环、防护罩和工艺套件，防止溅射的原子掉落腔室免于沉积。

3、如cn212392209u公开了一种用于在多阴极处理腔室中使用的工艺配件、多阴极处理腔室和用于在多阴极处理腔室中使用的工艺配件部件，包括：锥形屏蔽物、可旋转的屏蔽物、护罩、内部沉积环、外部沉积环或盖环。内部沉积环，具有腿部分、平直部分、第一凹部与第一唇部，平直部分从腿部分向内延伸，第一凹部从平直部分向内延伸，第一唇部从第一凹部的最内区段向上延伸；外部沉积环，具有套环部分、上平直部分、第二凹部与第二唇部，上平直部分在套环部分上方且从套环部分向内延伸，第二凹部从上平直部分向内延伸，第二唇部从第二凹部向上延伸。

4、cn207775341u公开了一种溅射工艺设备，包括静电吸盘、沉积环以及防护圈；沉积环包围静电吸盘侧边的至少一部分，且与静电吸盘侧边之间具有间隙，沉积环靠近静电吸盘侧边的一侧上表面低于静电吸盘上表面；沉积环上表面还具有凸起部，凸起部的最高点高于静电吸盘上表面；防护圈设置于静电吸盘与沉积环之间，并包围沉积环靠近静电吸盘侧边的一侧上表面边缘及侧面上边缘。

5、但是，现有的防护圈吸附能力较差。因此，如何提供一种具有更强吸附能力的防护圈，并延长其使用寿命成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种溅射用防护圈及其应用，所述溅射用防护圈通过结构的优化以及花纹的设计，有效增加了其外表面粗糙度，从而提升了其吸附能力，延长了使用寿命，具有较好的应用前景。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种溅射用防护圈，所述溅射用防护圈包括腿部，以及设置于所述腿部上端的第一伸出端；所述第一伸出端内圈形成的侧壁上，设置有环形凹槽；

4、所述溅射用防护圈的外表面设置有至少6层的花纹结构，例如6层、8层、10层、12层、14层或16层等；每层花纹结构由不少于5个的凸起块构成，例如5个、6个、8个、10个、12个、15个、20个、22个、25个、30个、35个或40个等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。

5、现有防护圈的接触溅射表面经喷砂熔射处理后具有一定的粗糙度，能吸附溅射原子。但随着溅射的继续，表面原子会沉积的越来越多从而变厚，当厚度达到一定时，防护圈表面的粗糙度便达不到要求，单次使用寿命达到上限，此时，表面原子就会剥落，在pvd腔室中产生微粒，从而影响腔室和晶圆表面镀膜。但目前从喷砂熔射技术上改良加大表面粗糙度很难，因此，本发明通过优化防护圈结构，极大地提升了其表面粗糙度，进而增加了沉积吸附能力，延长在线使用时间以及使用寿命，同时还可增加其重复使用的次数，具有较好的经济效益。

6、本发明中，防护圈进行安装时，其剖面整体呈现“╓”结构，这里说的外表面是指由第一伸出端的上表面过渡到左边腿部的外表面。

7、以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

8、作为本发明优选的技术方案，所述凸起块的样式包括梯形块状、弧形球状、正方体状、长方体状、圆柱体状或正多边形体状中的任意一种。

9、本发明中，花纹结构有多层，可每层选择同样的凸起块样式，也可自由组合。

10、作为本发明优选的技术方案，所述花纹结构的层数不少于12层，例如12层、14层、16层、18层或20层等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、作为本发明优选的技术方案，每层花纹结构的层宽分别独立地为3-6mm，例如3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm、4mm、4.3mm、4.6mm、4.8mm、5mm、5.5mm、5.8mm或6mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、本发明中，为方便加工，每层花纹结构的层宽并不一定相同，在上述范围内即可。

13、优选地，所述凸起块的高度为0.4-0.7mm，例如0.4mm、0.5mm、0.6mm或0.7mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

14、本发明中，花纹结构的层宽以及凸起块的高度均对最终表面粗糙度的改善具有重要的影响。若层宽过宽，花纹层数减少，会影响沉积效果；若层宽过窄，花纹层数过多，增加加工难度；若凸起块高度过高，会增加加工难度，导致刀具使用寿命减少，成本加大；若凸起块高度过低，则会影响沉积效果及重复使用次数。

15、作为本发明优选的技术方案，所述环形凹槽为圆弧状环形凹槽或梯形环形凹槽。

16、作为本发明优选的技术方案，所述第一伸出端靠近圆心一侧的下表面设置有第一凸起；

17、优选地，所述第一凸起为圆弧状凸起。

18、作为本发明优选的技术方案，所述溅射用防护圈的外表面的粗糙度为400-600μm，例如400μm、420μm、440μm、460μm、480μm、500μm、520μm、540μm、560μm、580μm或600μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

19、第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的溅射用防护圈的应用，所述溅射用防护圈用于溅射工艺设备的组装中，所述溅射工艺设备包括位于溅射腔室内的基台、沉积环、所述溅射用防护圈以及防护罩；

20、所述基台外围依次设置有所述沉积环、所述溅射用防护圈以及所述防护罩；

21、溅射用基板放置于所述基台上，溅射用靶材设置于所述基台的上方。

22、作为本发明优选的技术方案，所述沉积环包括连接部以及第二伸出端，所述第一伸出端上表面朝远离所述连接部的方向，依次设置有第一圆弧状凹槽、第一圆弧状凸起、第二圆弧状凹槽、平面以及第二方形凸起。

23、优选地，所述溅射用防护圈的第一凸起位于所述沉积环的圆弧状凹槽的上方，并与所述沉积环的第一圆弧状凹槽相适应。

24、作为本发明优选的技术方案，所述溅射用防护圈第一伸出端的下表面与所述沉积环上表面的安装间隙为1.0-1.2mm，例如1.0mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm或1.2mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

25、优化后的防护圈与沉积环的安装间隙需进行控制，若间隙过窄，当防护圈与沉积环使用数次后会导致变形，形状装配使用；若间隙过宽，则起不到遮蔽防护的作用。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、(1)本发明所述溅射用防护圈通过花纹的设计，极大地提升了沉积环表面的粗糙度，由现有的25-50μm提升到400-600μm，从而提升了其沉积吸附能力，使其在吸附更多更厚的溅射原子的情况下不易剥落，提高溅射腔室的清洁度，进而提升晶圆镀膜质量；

28、(2)本发明所述溅射用防护罩有效延长了其在线使用时间，重复使用次数可达15次以上，延长总体使用寿命，降低采购成本，具有一定的经济效益。