[发明专利]可灵活调整溅射范围的物理气相沉积设备

说明书

本发明提供一种可灵活调整溅射范围的物理气相沉积设备，包括腔体、溅射装置、基座、挡板、驱动装置、驱动齿轮、传动齿轮及多个可动遮挡单元；挡板包括第一部分和第二部分，第一部分沿腔体的周向分布，第二部分一端与第一部分的底部相连接，另一端向腔体的中心方向延伸；驱动齿轮和传动齿轮相啮合；多个可动遮挡单元位于传动齿轮的内侧，各可动遮挡单元包括相互连接的啮合部和遮挡部，啮合部与传动齿轮相啮合，相邻的遮挡部部分重叠，以在遮挡部的内侧形成溅射通道；驱动装置与驱动齿轮相连接；当驱动齿轮在驱动装置的驱动下旋转时，传动齿轮在啮合作用下旋转，并带动可动遮挡单元旋转，由此改变溅射通道的大小。本发明有助于提高镀膜均匀性。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种用于制造集成电路的设备，尤其是涉及一种可灵活调整溅射范围的物理气相沉积设备。

背景技术

镀膜工艺是半导体器件制备过程中的重要工艺。镀膜均匀性对产品质量至关重要，其不仅是薄膜参数的重要指标之一，同时也是衡量物理气相沉积（PVD）设备的核心指标。镀膜厚度的均匀性与靶基距（溅射靶材与晶圆基座的距离）、靶材上方磁铁组件的型号及气体流量等都有较大的关系。镀膜过程中，晶圆放置在基座上，非镀膜面与基座相接触，镀膜面向上与靶材相对。对于某些功率器件、封装类器件等产品，在晶圆上镀膜时通常要求不能将金属薄膜溅镀在晶圆的非镀膜面。现有技术中，为了防止晶圆的非镀膜面被溅镀上薄膜而影响器件的功能，一般会在晶圆边缘上方设置遮挡组件（例如对于内径为300mm的晶圆，通常会采用口径略小于晶圆内径，如内径为290mm或者280mm的遮蔽环）来进行遮挡溅射，避免晶圆的非镀膜面被污染。

现有公开技术中，遮蔽环的设计主要有两种：第一种是遮蔽环压住晶圆边缘随晶圆基座一起上下运动以实现镀膜均匀性的可调，该设计的缺点是遮蔽环压住晶圆进行镀膜工艺后会存在遮蔽环粘片和晶圆破片等问题，同时对晶圆边缘的薄膜厚度的可控性也较差。即，由于遮蔽环与晶圆直接接触，导致晶圆边缘接触位置存在镀膜堆积现象，并且难以均匀地控制镀膜厚度。第二种是遮蔽环位于腔体内溅射靶材与基座之间的某一位置，由于磁控溅射靶材会随着使用时间的增加而逐渐变薄，其相对于基座的距离（即靶基距）也会随之变大，若想保证镀膜的均匀性并且避免晶圆非镀膜面被污染，则需要调整靶材、可动遮蔽环、基座三者之间的位置关系，调整方案主要有以下几种：

1）遮蔽环和基座位置不变，将靶材调节到合适的高度；

2）靶材和遮蔽环不动，将基座调节到合适的高度；

3）靶材和基座不动，将遮蔽环调节到合适的高度；

对应以上3种方案有3种类型的调节装置。但无论采用基于以上哪种方案设计出的调节装置，都必须要解决靶材、遮蔽环和基座三者中任意一者的升降结构问题（即改变三者的上下位置关系），而腔体内部原本的空间比较有限，增设升降结构无疑会占用更多的腔内空间，更甚者会导致腔体本身的体积结构过于庞大，增加设备制造成本的同时也增加了设备的运行功耗。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可灵活调整溅射范围的物理气相沉积设备，以解决现有设计的遮蔽环结构会导致粘片和晶圆破片，或者导致设备体积庞大，增加设备成本和运行功耗等问题。本发明可在现有腔体空间大小的基础上进一步缩小腔体空间以降低设备成本和运行功耗的同时，还能达到改善由于靶材损耗造成的靶基距变化而需重新调整设备状态（靶材、遮蔽环和基座三者之间的位置、溅射遮蔽入射角等状态）等问题。