[发明专利]用于物理气相沉积装置的辅助治具及其维护方法

说明书

技术领域

本发明涉及物理气相沉积工艺，尤其涉及用于物理气相沉积的辅助治具及其维护方法。 

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是半导体器件制造的一项重要工艺，物理气相沉积装置包括腔体以及设置于腔体内的靶材和加热板，腔体侧面还开有进气口。通过向腔体内通入高压气体，轰击靶材产生金属离子，使金属离子均匀散落到晶圆表面以实现沉积。 

物理气相沉积装置在使用过程中需要采用辅助治具来加以配合，这些辅助治具包括：用于承载晶圆的沉积环(dep ring)，套设在沉积环上的圆环盖板(coverring)，用于覆盖腔体内侧以吸附金属离子的数块挡板，以及加热板预热时使用的挡片(shutter disc)。 

图1是沉积环和圆环盖板在使用状态下的俯视图，目前使用的沉积环1，其外径尺寸Φ₁小于圆环盖板2的内径Φ₂，因此，当圆环盖板2套设在沉积环1上时，两者之间存在较大的缝隙3，在沉积过程中容易发生相对移动并产生火花，溅射出的火花颗粒掉落在晶圆上会形成缺陷，从而影响晶圆的良率。 

在加热板的预热过程中，为了防止金属离子直接掉落在加热板上影响其性能，需要在加热板上放置挡片来阻挡金属离子。现有的挡片如图2所示，其边缘呈弧形，故对金属离子的阻挡效果不佳，容易在加热板对应挡片边缘的位置产生一定的颗粒污染。 

设置于物理气相沉积装置内的这些辅助治具需要定期清洗维护，通常采用酸或有机物溶液对沉积环、挡板、挡片等进行清洗，去除掉大部分金属离子后再放回腔体内使用。然而，清洗后的辅助治具上会残留部分酸或有机物溶液，对吸附力有一定影响，因此现有的沉积装置，每工作75kw/h就需作一次清理维 

本发明的目的在于提供一种物理气相沉积装置及其维护方法，以减少气相沉积过程中产生的颗粒污染现象，并延长辅助治具的维护周期，降低维护成本，提高晶圆的产量。 

为了达到上述的目的，本发明提供一种物理气相沉积装置，所述的物理气相沉积装置具有腔体、加热板和辅助治具，所述的辅助治具包括：用于承载晶圆的沉积环，套设在沉积环上的圆环盖板，用于覆盖腔体内侧的数块挡板，以及加热板预热时使用的挡片，其中，所述沉积环的外径与圆环盖板的内径大小相匹配，当圆环盖板套设在沉积环上时，两者不发生相对移动。 

进一步地，所述挡片的边缘为直角。 

本发明还提供了一种维护物理气相沉积装置的方法，在对所述的辅助治具进行清洗之后再执行一高温烘干步骤。 

进一步地，该高温烘干步骤在大于100摄氏度的氮气环境中进行。 

本发明通过改善沉积环和圆环盖板的匹配程度，改进挡片的边缘形状，可有效减少物理气相沉积及其预热过程中对晶圆及加热板造成的颗粒污染情况，通过在清洗辅助治具之后增加一高温烘干步骤，可有效延长辅助治具的维护周期，降低维护成本，提高晶圆的产量。 

附图说明

本发明的用于物理气相沉积装置的辅助治具由以下的实施例及附图给出。 

图1为沉积环和圆环盖板在使用状态下的俯视图； 

图2为现有的挡片的侧视图； 

图3为本发明所采用的挡片的侧视图。 

具体实施方式

以下将对本发明的用于物理气相沉积装置的辅助治具及其维护方法作进一步的详细描述。 

本发明的用于物理气相沉积装置的辅助治具包括沉积环、圆环盖板、挡片和数块挡板。参见图1，为了防止气相沉积过程中因沉积环1和圆环盖板2发生相对移动而产生火花造成晶圆表面的缺陷，本发明通过增加沉积环1的外径Φ₁来减小沉积环1与圆环盖板2之间的缝隙3。于本发明的实施例中，保持圆环盖板2的内径Φ₂不变，而将沉积环1的外径Φ₁从原先的352mm增加到368mm，使两者之间的缝隙3大大减小，从而避免了沉积环1和圆环盖板2的相对移动。 

在预热加热板的过程中，为了能够更严密地遮盖加热板，本发明所采用的挡片具有如图3所示的结构，其边缘为直角，而非弧形，故不会出现加热板对应挡片边缘处形成颗粒污染的现象。当然，另一种替代方法是直接采用晶圆来进行预热，由于晶圆放置在加热板上，其与加热板之间的距离很小，原子很难进入，因此能够起到较好的阻挡效果。 

每当气相沉积装置运行一段时间后，需要采用酸或有机物溶剂对这些辅助治具进行清洗。为了防止清洗溶剂的残余影响到挡片、挡板的吸附力，本发明在清洗步骤之后还增加了一高温烘干步骤，将清洗后的辅助治具置于100摄氏度以上的高温环境中烘烤12小时，并不断通入氮气，使氮气循环流动。经过该烘干步骤后，辅助治具的表面不会留有较多的清洗溶剂残余，其对金属离子的吸附力较好，故使用时间也会增加，从而延长了辅助治具的维护周期，降低了维护成本，提高了产率。