[發明專利]用于處理腔室的工藝內襯和物理氣相沉積設備

有效

• 申請號: 201410835741.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN105779932B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 徐桂玲
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C14/00
• 分類號: C23C14/00
• 代理公司: 北京睿邦知識產權代理事務所(普通合伙) 11481
• 代理人: 徐丁峰;付偉佳

本發明提供一種用于處理腔室的工藝內襯和物理氣相沉積設備。所述工藝內襯具有環形結構，用于遮擋物理氣相沉積腔室的內壁，所述工藝內襯包括：主體，所述主體由第一材料制成；以及外圍層，所述外圍層包覆所述主體，且由不同于所述第一材料的第二材料制成，所述外圍層用于在清洗時保護主體。外圍層能夠對主體起到保護作用，尤其在清洗時可以保護主體，其所帶來的有益效果是可以分別選擇主體和外圍層的材料。在選擇主體的材質時可以不受待進行的處理的限制，選擇導熱率高且密度小的材料，既提高了整體的散熱效率又減輕了工藝內襯的重量。在選擇外圍層的材質時，則可以主要考慮外圍層與待沉積在其上的薄膜的粘附性。

技術領域

本發明涉及半導體工藝設備領域，具體地，涉及一種用于處理腔室的工藝內襯和具有該工藝內襯的物理氣相沉積(PVD)設備。

背景技術

PVD工藝是在真空條件下將包括惰性氣體和反應氣體的工藝氣體供應到PVD腔室內，并對靶材施加直流或射頻功率，以激發等離子體并轟擊靶材，被轟擊濺射下來的靶材粒子落在半導體襯底(或晶片)表面形成薄膜。

靶材粒子在沉積到半導體襯底表面的同時，也會沉積到PVD腔室的內壁等部件上。為了防止濺射材料直接沉積到內壁等部件上，通常在PVD腔室的內部增加工藝組件(Process Kit)，以對腔室內壁進行保護。

隨著等離子體不斷轟擊靶材，大量的熱量就存在于靶材周圍的PVD腔室和工藝組件中。大量的熱量會產生很高的溫度，進而帶來許多不利影響。比如：高溫環境下，工藝組件存在熱膨脹應力，沉積在工藝組件上的材料也會由于應力碎裂而剝離，從而污染晶片。因此，在PVD設備中，腔室、靶材和工藝組件周圍通常都設置有冷卻液體管路，其冷卻介質例如是水或冷卻劑等。

對于工藝組件的材質，一方面要考慮到其熱膨脹系數，原則上與靶材的材質越接近越好，這樣沉積在工藝組件上的薄膜的黏附性較好，防止其由于應力碎裂而剝離，從而避免污染半導體襯底。另一方面還要考慮工藝組件的材質的導熱性能，因為工藝組件和靶材周圍的區域內較大量的熱量主要通過工藝組件，尤其是通過工藝組件中主要遮擋PVD腔室的側壁的工藝內襯，傳遞到冷卻液體管路來散熱的。

舉例來說，當采用PVD設備沉積鋁薄膜時，靶材是鋁，其上施加的功率很高，或可達到30KW DC(直流電)，因此更容易在工藝組件和靶材周圍的區域內聚集大量的熱量。采用其他材質的靶材沉積薄膜時的功率一般小于十幾KW DC。工藝內襯的材料通常選用不銹鋼(例如300系列)。然而，不銹鋼的導熱率僅為60W/mK，并且在20℃時不銹鋼的熱膨脹系數為13×10^-6/℃。而沉積在其上的鋁的熱膨脹系數是23.5×10^-6/℃，導致沉積在其上的鋁薄膜的黏附性較差，容易從工藝內襯上剝離。再次，不銹鋼的密度較大，因此不易搬運。

因此，需要提供一種新型的用于處理腔室的工藝內襯(尤其用于沉積鋁薄膜的PVD腔室)和具有該工藝內襯的物理氣相沉積設備，以至少部分地解決現有技術中存在的上述問題。

發明內容

為了至少部分地解決現有技術中存在的問題，根據本發明的一個方面，提供一種用于處理腔室的工藝內襯，所述工藝內襯具有環形結構，用于遮擋物理氣相沉積腔室的內壁，所述工藝內襯包括：主體，所述主體由第一材料制成；以及外圍層，所述外圍層包覆所述主體，且由不同于所述第一材料的第二材料制成，所述外圍層用于在清洗時保護所述主體。

優選地，所述第一材料為鋁。

優選地，所述第二材料的導熱率大于或等于所述第一材料的導熱率；和/或所述第二材料的熱膨脹系數大于或等于所述第一材料的熱膨脹系數的70％且小于或等于所述第一材料的熱膨脹系數。

優選地，所述第二材料為銅、銀或它們的合金。

優選地，所述外圍層的面向所述物理氣相沉積腔室的內部的表面經由噴砂處理以形成噴砂層。