磁控溅射晶圆处理装置的制作方法

本申请涉及半导体制造设备，尤其是一种磁控溅射晶圆处理装置。

背景技术：

1、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源表面气化成气态原子或分子、或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）在基体表面沉积薄膜的技术。具体地，在磁控溅射过程中，真空腔体内的反应气体经电离形成等离子体，通过正离子轰击靶材，使得靶材的金属原子逸出并在真空腔体内运动、最终沉积在晶圆上形成薄膜。

2、靶材的金属原子在真空腔体内运动时，容易附着在真空腔体的内壁上，从而污染内壁。为了解决这一问题，现有技术中，在磁控溅射设备的真空腔体内设置遮挡件，使得遮挡件环绕遮挡在晶圆外，即可避免金属原子向下沉积。为了保证遮挡的全面性，一些设备中，会使得遮挡件接触晶圆的边缘，这样虽然能够保证金属原子不会进入晶圆下方的空间，但被遮挡的晶圆边缘无法实现镀膜，后续就需要进行切割，而且遮挡件与晶圆之间容易粘连。但若使得遮挡件与晶圆之间存在间隙，金属原子又可能通过间隙沉积到晶圆下方的空间中。

3、另外，随着磁控溅射的进行，运动的金属原子沉积到晶圆表面，会导致晶圆的温度继续升高，从而使得晶圆的实际温度显著高于目标设定温度；同时，运动的金属原子与遮挡件表面碰撞并沉积在遮挡件上，同样会使得遮挡件的温度升高，由于遮挡件接近甚至接触晶圆，高温的遮挡件又会进一步使得晶圆的温度升高，从而影响成膜质量、沉积速率和方块电阻均匀性；在运动的金属原子的影响下，真空腔体内部的温度也会升高，最终导致晶圆的温度不能稳定在目标设定温度附近，这会大大降低产品良率。

技术实现思路

1、本申请的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种磁控溅射晶圆处理装置。

2、为实现以上技术目的，本申请提供了一种磁控溅射晶圆处理装置，包括：反应内腔，用于为晶圆处理提供空间；载台，设于反应内腔内；加热机构，用于加热载台，以便于载台通过热传递的方式使得晶圆升温；第一升降机构，用于驱使载台做升降运动；靶材，设于反应内腔内、并悬于载台上方；下遮件，设于载台上，用于支撑晶圆；上遮件，设于载台上方，载台上升时，下遮件能够抵靠上遮件，上遮件的中部开放，晶圆能够通过上遮件的开放部暴露在靶材下、以便于金属原子沉积在晶圆表面，上遮件和下遮件配合，能够阻碍金属原子污染腔体；其中，反应内腔包括：上腔体，靶材设于上腔体的顶部，上遮件设于上腔体的底部；下腔体，载台设于下腔体中、并能够在第一升降机构的驱使下向上腔体运动；第二升降机构，用于驱使上腔体和下腔体相互靠近或远离，上腔体和下腔体相互远离时，反应内腔开放、以便于晶圆进出，上腔体和下腔体相互靠近后，反应内腔封闭、以便于晶圆接受处理；上腔体中设有第一冷却通道，第一冷却通道用于供冷却剂流通；载台中设有第二冷却通道，第二冷却通道亦用于供冷却剂流通；磁控溅射过程中，冷却剂能够通过第一冷却通道对上遮件进行降温，冷却剂还能够通过第二冷却通道对下遮件进行降温。

3、进一步地，上腔体的顶部设有第一台阶，第一台阶用于限位靶材；和/或，上腔体的底部设有第二台阶，上遮件的底面设有卡槽，上腔体支撑上遮件时，第二台阶插设于卡槽内。

4、进一步地，下腔体中设有第三冷却通道，第三冷却通道亦用于供冷却剂流通；和/或，磁控溅射晶圆处理装置还包括主腔，上腔体固定设置在主腔上部，下腔体通过弹性波纹管活动设置在主腔下部，第二升降机构用于驱使下腔体做升降运动。

5、进一步地，上遮件用于接触下遮件的内圈的壁的厚度渐缩，愈靠近中心、上遮件内圈的壁的厚度愈小。

6、进一步地，下遮件包括：盖部，用于支撑晶圆，下遮件罩设于载台上时，盖部面向载台的台面；罩部，下遮件罩设于载台上时，罩部面向载台的侧面；下遮件罩设于载台上时，盖部与载台的台面之间具有第四冷却通道，且第四冷却通道连通第二冷却通道。

7、进一步地，盖部上设有连接孔；上遮件中设有第五冷却通道；下遮件抵靠上遮件时，连接孔连通第五冷却通道，经由第二冷却通道流入的冷却剂能够通过第四冷却通道和连接孔、进入第五冷却通道。

8、进一步地，罩部与载台的侧面之间设有弹性件，下遮件罩设于载台上时，弹性件被压缩、能够反向抵紧载台。

9、进一步地，载台的中部凸起，盖部环绕载台的凸起部设置；盖部高于载台的凸起部，且二者之间的高度差不大于5mm；和/或，盖部远离罩部的内侧面与载台的凸起部之间具有间隔，间隔连通第四冷却通道；和/或，盖部的顶面设有避位凹槽，避位凹槽临近载台的凸起部设置，盖部支撑晶圆时，晶圆能够部分遮挡避位凹槽，下遮件抵靠上遮件时，上遮件亦能够部分遮挡避位凹槽。

10、进一步地，靶材中设有第六冷却通道，第六冷却通道亦用于供冷却剂流通。

11、进一步地，流经第一冷却通道的冷却剂为水；和/或，流经第二冷却通道的冷却剂为氩气；和/或，流经第六冷却通道的冷却剂为超纯水。

12、本申请提供了一种磁控溅射晶圆处理装置，包括反应内腔、载台、加热机构、第一升降机构、靶材、下遮件和上遮件，反应内腔包括上腔体、下腔体和第二升降机构，上腔体中设有第一冷却通道，载台中设有第二冷却通道；通过上遮件和下遮件配合，能够全面地阻止金属原子向下沉积，保证腔内清洁；配合可活动的上腔体和下腔体，即使出现腔壁沉积金属原子的情况，也只需要对上腔体进行处理，方便便捷；进一步配合第一冷却通道和第二冷却通道，能够针对性地对易接触金属原子、易升温的部位进行降温，从而对晶圆进行可靠的温控，确保晶圆维持在目标设定温度，进而保证成膜质量、沉积速率和方块电阻均匀性。

技术特征：

1.一种磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述上腔体（110）的顶部设有第一台阶（114），所述第一台阶（114）用于限位所述靶材（300）；

3.根据权利要求1所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述下腔体（120）中设有第三冷却通道（121），所述第三冷却通道（121）亦用于供冷却剂流通；

4.根据权利要求1所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述上遮件（420）用于接触所述下遮件（410）的内圈的壁的厚度渐缩，愈靠近中心、所述上遮件（420）内圈的壁的厚度愈小。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述下遮件（410）包括：

6.根据权利要求5所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述盖部（411）上设有连接孔；

7.根据权利要求5所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述罩部（412）与所述载台（200）的侧面之间设有弹性件（414），所述下遮件（410）罩设于所述载台（200）上时，所述弹性件（414）被压缩、能够反向抵紧所述载台（200）。

8.根据权利要求5所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述载台（200）的中部凸起，所述盖部（411）环绕所述载台（200）的凸起部设置；

9.根据权利要求1-8任一项所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，所述靶材（300）中设有第六冷却通道（301），所述第六冷却通道（301）亦用于供冷却剂流通。

10.根据权利要求9所述的磁控溅射晶圆处理装置，其特征在于，流经所述第一冷却通道（111）的冷却剂为水；

技术总结
本申请公开了一种磁控溅射晶圆处理装置，包括反应内腔、载台、加热机构、第一升降机构、靶材、下遮件和上遮件，反应内腔包括上腔体、下腔体和第二升降机构，上腔体中设有第一冷却通道，载台中设有第二冷却通道；通过上遮件和下遮件配合，能够全面地阻止金属原子向下沉积，保证腔内清洁；配合可活动的上腔体和下腔体，即使出现腔壁沉积金属原子的情况，也只需要对上腔体进行处理，方便便捷；进一步配合第一冷却通道和第二冷却通道，能够针对性地对易接触金属原子、易升温的部位进行降温，从而对晶圆进行可靠的温控，确保晶圆维持在目标设定温度，进而保证成膜质量、沉积速率和方块电阻均匀性。

技术研发人员：张陈斌,刘超,张超,宋永辉,王世宽
受保护的技术使用者：无锡尚积半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16