CN108165946A - 一种离子清洗磁控溅射系统 - Google Patents
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Abstract
一种离子清洗磁控溅射系统,包括真空腔体和设置在真空腔体内的靶材基板和晶片托盘,所述靶材基板和晶片托盘连接电源的负极或接地,靶材基板上设置靶材,晶片托盘上设置晶片,真空腔体设有气体进入口及排气系统;还包括快门装置和切换装置,所述快门装置设有可罩住或露出靶材的快门罩,所述切换装置包括两个,其中一个设置在晶片托盘的供电线路中,另一个设置在靶材基板和快门装置的供电线路中。通过切换装置(电源切换系统)使等离子清洗和磁控溅射两种工艺使用同一套装置执行,通过一个快门装置和两个功能切换装置来实现一个系统同时满足晶片离子清洗和磁控溅射的目的,通过程序的控制,实现方便、节约(设备)、可靠地完成镀膜工艺。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波器件芯片工艺设备,更具体地说,涉及一种离子清洗磁控溅射系统。
背景技术
磁控溅射是半导体行业常用的镀膜设备,但若晶片存在缺陷及不可见的微型赃物会影响镀膜质量及后续工艺的良品率,传统的声表面波器件芯片工艺装备会在镀膜前增加等离子体清洗设备或者在镀膜设备腔体内增加一套等离子体清洗装置来实现提高镀膜质量的目的。但是这种工艺装备是将离子清洗和镀膜两个工艺分别进行,可靠性不高,操作控制也较为不便,并且需投资多台设备,部署成本较高。
发明内容
鉴于以上情形,为了解决上述技术存在的问题,本发明提出一种离子清洗磁控溅射系统,包括真空腔体和设置在真空腔体内的靶材基板和晶片托盘,所述靶材基板和晶片托盘连接电源的负极或接地,靶材基板上设置靶材,晶片托盘上设置晶片,真空腔体设有气体进入口及排气系统;还包括快门装置和切换装置,所述快门装置设有可罩住或露出靶材的快门罩,所述切换装置包括两个,其中一个设置在晶片托盘的供电线路中,另一个设置在靶材基板和快门装置的供电线路中。
在根据本发明实施例的离子清洗磁控溅射系统中,优选地,所述切换装置包括直线气缸、绝缘陶瓷块、铜导电板和铜弹片,所述直线气缸的执行元件与绝缘陶瓷块连接,铜导电板设置在绝缘陶瓷块上,铜弹片设置在铜导电板的两端。
进一步地,铜弹片安装在铜导电板上,起到增加接触面积,保证接触良好,降低接触电阻的作用;绝缘陶瓷板使铜导电板与直线气缸绝缘不导电;铜导电板起到电路连通的功能;直线气缸的前后动作使不同的电路连通,起到切换功能。直线气缸前进或后移时,使线路接通或断开,不同的动作情况由可编程控制器的程序控制,起到功能切换的作用。以切换装置设置在晶片托盘的供电线路中为例,直线气缸前进,使晶片托盘与地(或电源负极)相连,直线气缸后移,使晶片托盘与电源(正极)相连,不同的动作情况由可编程控制器的程序控制,起到功能切换的作用。
在根据本发明实施例的离子清洗磁控溅射系统中,优选地,所述快门装置包括快门罩、连接导杆、旋转气缸和快门直线气缸,所述旋转气缸设置在快门直线气缸的执行元件上,旋转气缸通过连接导杆连接快门罩;所述快门罩设置在靶材基板外并可随旋转气缸和快门直线气缸的运动罩住或露出设置在靶材基板上的靶材。
在离子清洗过程中,作为电源的一个载体,使真空腔体产生等离子体,此时快门罩要罩住靶材,防止清洗过程溅射出的杂质粒子落在晶片上。旋转气缸可以使快门罩旋转运动,快门直线气缸可以使快门罩上下运动,旋转气缸和快门直线气缸配合动作,可以起到打开和关闭快门罩的作用。
快门罩和动作气缸装置(旋转气缸和快门直线气缸)通过PLC(可编程逻辑控制器)控制动作,根据不同的情况和要求,通过程序实现不同的动作和功能。
一种离子清洗磁控溅射系统的工作方法,包括如下步骤:
离子清洗:向真空腔体内通入氩气,快门装置的快门罩罩住靶材,设置在靶材基板的供电线路中的切换装置接通溅射电源(或DC电源正),靶材基板和晶片托盘连接电源的负极或接地,真空腔体内形成等离子体。因靶材基板和晶片接地或电源负极,电离的氩气离子分别向连接负极的靶材基板和晶片进行轰击,可以起到清洁靶材表面和晶片表面的目的。
溅射镀膜:经过一段时间离子清洗的靶材和晶片保证了靶材的洁净和晶片表面的清洁,此时切换装置回拉,使快门装置断开电源,晶片托盘接通电源,同时快门装置打开(靶材内部或后部的磁石开始旋转),此时在电场的作用下真空腔体内部形成一个等离子体,此时只有靶材接地(或电源负极),电离后的氩离子朝靶材进行轰击,轰击出的金属原子四处飘逸,部分沉积在晶片上面,随着时间的积累,完成镀膜的过程。
在根据本发明实施例的离子清洗磁控溅射系统中,优选地,所述向真空腔体内通入氩气流量为20SCCM。
在根据本发明实施例的离子清洗磁控溅射系统中,优选地,所述磁控溅射系统为DC磁控溅射系统或RF磁控溅射系统。
在采取本发明提出的技术后,根据本发明实施例的离子清洗磁控溅射系统,有益效果在于,通过切换装置(电源切换系统)使等离子清洗和磁控溅射两种工艺使用同一套装置执行,通过一个快门装置和两个功能切换装置来实现一个系统同时满足晶片离子清洗和磁控溅射的目的,通过程序的控制,实现方便、节约(设备)、可靠地完成镀膜工艺。
附图说明
图1示出了根据本发明的离子清洗磁控溅射系统在磁控溅射前执行离子清洗功能状态示意图;
图2示出了根据本发明的离子清洗磁控溅射系统进行溅射镀膜时的状态示意图;
图3为根据本发明的离子清洗磁控溅射系统切换装置结构图;
图4为根据本发明的离子清洗磁控溅射系统快门装置结构图;
图5a、5b、5c和5d为根据本发明的离子清洗磁控溅射系统快门装置的打开原理图;
图6a、6b、6c和6d为根据本发明的离子清洗磁控溅射系统快门装置关闭原理图;
图7a和7b为根据本发明的离子清洗磁控溅射系统快门装置控制程序流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述,以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本发明的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节,但它们只能被看作是示例性的。因此,本领域技术人员将认识到,可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改,而不脱离本发明的范围和精神。而且,为了使说明书更加清楚简洁,将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。
如图1和图2所示,一种离子清洗磁控溅射系统,包括真空腔体1和设置在真空腔体1内的靶材基板20和晶片托盘30,所述靶材基板20和晶片托盘30连接电源的负极或接地,靶材基板20上设置靶材2,晶片托盘30上设置晶片3,真空腔体1设有气体进入口11及排气系统12;还包括快门装置4和切换装置5,所述快门装置4设有可罩住或露出靶材2的快门罩41,所述切换装置5包括两个,其中一个设置在晶片托盘30的供电线路中,另一个设置在靶材基板20和快门装置4的供电线路中。
如图3所示,所述切换装置5包括直线气缸51、绝缘陶瓷块52、铜导电板53和铜弹片54,所述直线气缸51的执行元件与绝缘陶瓷块52连接,铜导电板53设置在绝缘陶瓷块52上,铜弹片54设置在铜导电板53的两端。
铜弹片54安装在铜导电板53上,起到增加接触面积,保证接触良好,降低接触电阻的作用;绝缘陶瓷板52使铜导电板53与直线气缸51绝缘不导电;铜导电板53起到电路连通的功能;直线气缸51的前后动作使不同的电路连通,起到切换功能。直线气缸51前进或后移时,使线路接通或断开,不同的动作情况由可编程控制器的程序控制,起到功能切换的作用。以切换装置5设置在晶片托盘30的供电线路中为例,直线气缸51前进,使晶片托盘30与地(或电源负极)相连,直线气缸51后移,使晶片托盘30与电源(正极)相连,不同的动作情况由可编程控制器的程序控制,起到功能切换的作用。
如图4所示,所述快门装置4包括快门罩41、连接导杆42、旋转气缸43和快门直线气缸44,所述旋转气缸43设置在快门直线气缸44的执行元件上,旋转气缸43通过连接导杆42连接快门罩41;所述快门罩41设置在靶材基板20外并可随旋转气缸43和快门直线气缸44的运动罩住或露出设置在靶材基板20上的靶材2。
在离子清洗过程中,作为电源的一个载体,使真空腔体1产生等离子体,此时快门罩41要罩住靶材2,防止清洗过程溅射出的杂质粒子落在晶片3上。旋转气缸43可以使快门罩41旋转运动,快门直线气缸44可以使快门罩41上下运动,旋转气缸43和快门直线气缸44配合动作,可以起到打开和关闭快门罩41的作用。
所述快门装置4的工作原理在于,在磁控溅射镀膜时,打开快门罩41,释放出靶材2进行镀膜。具体而言,如图5a所示,快门处于关闭状态,快门直线气缸44向上运动,使快门罩41升起,此时快门罩41高于靶材2,如图5b所示,方便快门罩41移开;快门罩41到位后,旋转气缸43开始动作,使快门罩41从靶材2上部移开,露出靶材2,如图5c所示;旋转气缸43到位后,快门直线气缸44向下移动,使快门罩41向下运动,落下后快门罩41不会阻挡靶材2的溅射,此时可以开始溅射镀膜如图5d所示。此时快门装置4的状态也就是图2所示的状态。
磁控溅射镀膜结束后,关闭快门罩41,保护靶材2,也防止靶材2清洗出的杂质颗粒溅射在晶片3上。具体而言,溅射镀膜结束后,关闭溅射系统,此时快门装置如图6a所示;然后快门直线气缸44向上运动,使快门罩41升起,如图6b所示;快门直线气缸44到位后,快门罩41高于靶材2,旋转气缸43往回旋转运动,使快门罩41回至靶材2上方,如图6c所示;旋转气缸43到位后快门直线气缸44向下运动,使快门罩41罩住靶材2,如图6d所示,动作结束。此时快门装置4的状态也就是图1所示的状态。
快门罩41和动作气缸装置(旋转气缸43和快门直线气缸44)通过PLC(可编程逻辑控制器)控制动作,根据不同的情况和要求,通过程序实现不同的动作和功能。程序控制流程图详见图7a和图7b所示,其中,图7a为快门罩41打开的控制流程,图7b为快门罩41关闭的控制流程。
上述离子清洗磁控溅射系统的工作方法,包括如下步骤。
步骤一:离子清洗。
如图1所示,向真空腔体1内通入氩气,氩气流量为20SCCM。快门装置4的快门罩41罩住靶材2,设置在靶材基板20的供电线路中的切换装置5接通溅射电源(或DC电源正),靶材基板20和晶片托盘30连接电源的负极或接地,真空腔体1内形成等离子体。因靶材基板和晶片接地或电源负极,电离的氩气离子分别向连接负极的靶材基板20和晶片3进行轰击,可以起到清洁靶材2表面和晶片3表面的目的。图1中圆圈表示氩离子,+号表示电场形成的Ar+。
步骤二:溅射镀膜。
如图2所示,经过一段时间离子清洗的靶材和晶片保证了靶材的洁净和晶片表面的清洁,此时切换装置5回拉,使快门装置4断开电源,晶片托盘30接通电源,同时快门装置4打开(靶材2内部或后部的磁石开始旋转),此时在电场的作用下真空腔体1内部形成一个等离子体,此时只有靶材2接地(或电源负极),电离后的氩离子朝靶材2进行轰击,轰击出的金属原子四处飘逸,部分沉积在晶片3上面,随着时间的积累,完成镀膜的过程。图2中大圆圈表示氩离子,+号表示电场形成的Ar+,小圆圈表示溅射出的金属原子。
所述磁控溅射系统为DC磁控溅射系统或RF磁控溅射系统。
本发明通过切换装置(电源切换系统)使等离子清洗和磁控溅射两种工艺使用同一套装置执行,通过一个快门装置和两个功能切换装置来实现一个系统同时满足晶片离子清洗和磁控溅射的目的,通过程序的控制,实现方便、节约(设备)、可靠地完成镀膜工艺。
以上对本发明进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可实施。当然,以上所列的情况仅为示例,本发明并不仅限于此。本领域的技术人员应该理解,根据本发明技术方案的其他变形或简化,都可以适当地应用于本发明,并且应该包括在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种离子清洗磁控溅射系统,包括真空腔体(1)和设置在真空腔体(1)内的靶材基板(20)和晶片托盘(30),所述靶材基板(20)和晶片托盘(30)连接电源的负极或接地,靶材基板(20)上设置靶材(2),晶片托盘(30)上设置晶片(3),真空腔体(1)设有气体进入口(11)及排气系统(12);其特征在于,还包括快门装置(4)和切换装置(5),所述快门装置(4)设有可罩住或露出靶材(2)的快门罩(41),所述切换装置(5)包括两个,其中一个设置在晶片托盘(30)的供电线路中,另一个设置在靶材基板(20)和快门装置(4)的供电线路中。
2.根据权利要求1所述的一种离子清洗磁控溅射系统,其特征在于,所述切换装置(5)包括直线气缸(51)、绝缘陶瓷块(52)、铜导电板(53)和铜弹片(54),所述直线气缸(51)的执行元件与绝缘陶瓷块(52)连接,铜导电板(53)设置在绝缘陶瓷块(52)上,铜弹片(54)设置在铜导电板(53)的两端。
3.根据权利要求1所述的一种离子清洗磁控溅射系统,其特征在于,所述快门装置(4)包括快门罩(41)、连接导杆(42)、旋转气缸(43)和快门直线气缸(44),所述旋转气缸(43)设置在快门直线气缸(44)的执行元件上,旋转气缸(43)通过连接导杆(42)连接快门罩(41);所述快门罩(41)设置在靶材基板(20)外并可随旋转气缸(43)和快门直线气缸(44)的运动罩住或露出设置在靶材基板(20)上的靶材(2)。
4.一种离子清洗磁控溅射系统的工作方法,包括如下步骤:
步骤一,离子清洗:
向真空腔体(1)内通入氩气,快门装置(4)的快门罩(41)罩住靶材(2),设置在靶材基板(20)的供电线路中的切换装置(5)接通溅射电源,靶材基板(20)和晶片托盘(30)连接电源的负极或接地,真空腔体(1)内形成等离子体,电离的氩气离子分别向连接负极的靶材基板(20)和晶片(3)进行轰击,清洁靶材(2)表面和晶片(3)表面;
步骤二,溅射镀膜:
切换装置(5)回拉,使快门装置(4)断开电源,晶片托盘(30)接通电源,同时快门装置(4)打开,此时在电场的作用下真空腔体(1)内部形成一个等离子体,电离后的氩离子朝靶材(2)进行轰击,完成镀膜。
5.根据权利要求4所述的一种离子清洗磁控溅射系统,其特征在于,所述向真空腔体(1)内通入氩气流量为(20)SCCM。
6.根据以上任一项权利要求所述的离子清洗磁控溅射系统,其特征在于,所述磁控溅射系统为DC磁控溅射系统或RF磁控溅射系统。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 101, 201, 301, 401, building 2, phase I, intelligent manufacturing industrial park, high tech Zone, Wuxing District, Huzhou City, Zhejiang Province, 313000 Patentee after: Zhejiang Huayuan Micro Electronics Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 Building D and E, No.5 Zhuangcun Road, xiner community, Shajing street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN HUAYUAN MICRO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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