[发明专利]用于物理气相沉积的沉积环和物理气相沉积设备

说明书

本发明提供一种用于物理气相沉积的沉积环和物理气相沉积设备。所述沉积环的内周表面上具有环形的内凸台，所述内凸台具有用于承接基片的承接面，所述内凸台上方的内周表面为沿着向上的方向渐开的锥形面。本发明提供的沉积环采用了锥形面和内凸台相结合的设计。通过向下渐缩(即沿向上方向渐开)的锥形面来减小基片的侧面和锥形面之间的缝隙，进而避免在基片的侧面镀膜。并且，还可以使基片的背面边缘直接与凸台的承载面接触，因此避免了背面绕镀的可能。此外，沿向上方向渐开的锥形面还有助于利用重力作用使基片自动地滑落到内凸台的承接面上，使基片准确地落入到预定位置，进而可以容许较大的传入位置偏差。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种用于物理气相沉积(PVD)的沉积环(deposition ring)和具有该沉积环的物理气相沉积设备。

背景技术

PVD技术，例如溅射技术，是制备薄膜材料的重要方法之一，其泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺。PVD技术可应用于很多工艺领域，如铜互连线技术、封装领域中的硅穿孔(Through Silicon Via,TSV)技术等等。

采用现有的PVD设备进行工艺成膜时，基片的侧面会有膜沉积，背面也会因为绕镀而有膜出现。在基片的侧面和背面形成的膜，尤其是金属氮化物膜，因为应力较大，在后续湿法清洗和机械抛光时，受外力作用容易脱落形成颗粒，造成基片的二次污染和表面划伤。

随着半导体技术不断发展，集成电路的尺寸越来越小，对颗粒尺寸和数量的要求越来越高。尤其对于后段工艺(BEOL)来说，颗粒的产生将直接导致金属线断连或电阻增加，影响器件的稳定性和功率。

一般来说，颗粒的尺寸不能超过刻蚀后线宽尺寸的2倍。例如，在28nm技术代后段工艺中，线条宽度是40nm，则颗粒尺寸应控制在0.08微米以内。PVD成膜时，金属膜的颗粒相对容易控制，而金属氮化物或其他应力较大的膜，颗粒控制是个很大挑战。另外，采用PVD成膜时对颗粒数量还提出了要求，例如，在28nm技术代后段工艺中，对颗粒数量的要求为不大于20颗。

因此，需要提供一种新型的用于物理气相沉积的沉积环和具有该沉积环的物理气相沉积设备，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于物理气相沉积的沉积环。所述沉积环的内周表面上具有环形的内凸台，所述内凸台具有用于承接基片的承接面，所述内凸台上方的内周表面为沿着向上的方向渐开的锥形面。

优选地，所述锥形面与水平面的夹角为45至60度。

优选地，所述锥形面通过倒角过渡至所述沉积环的顶部。

优选地，所述承接面的形状与所述基片的背面边缘的形状相适配。

优选地，所述沉积环的外周表面上设置有环形的外凸台，所述外凸台用于承载覆盖环。

优选地，所述沉积环的顶部高于所述内凸台3至6毫米。

优选地，所述锥形面和所述内凸台经由熔射处理，以在所述锥形面和所述内凸台的表面上形成熔射层。

优选地，所述熔射层的粗糙度为10至15微米。

优选地，所述内凸台的外径与所述基片的外径之差为1至3毫米。

根据本发明的另一个方面，还提供一种物理气相沉积设备，所述物理气相沉积设备具有物理气相沉积腔室，在所述物理气相沉积腔室中设置有如上所述的任一种沉积环。