CN220432961U - 溅射镀膜机台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种溅射镀膜机台，包括腔室；基板承载装置；第一连接件，设于基板承载装置的中心，且万向连接基板承载装置与基座；第二连接件，设于基板承载装置的边缘，且与基板承载装置的远离基板的一面转动连接；驱动装置，与第二连接件相配合，用以驱动基板承载装置作靠近基座及远离基座的往复动作，并同时驱动基板承载装置绕第一连接件旋转。本实用新型中，通过调整基板承载装置相对于基座表面的倾斜角度，使得基板上的通孔侧壁与溅射离子从多个角度直接接触，以提高溅射膜层沉积在通孔侧壁的覆盖率，并通过基板承载装置的旋转，使得溅射离子在通孔侧壁均匀覆盖，而且通孔的开口处也难以过量沉积，从而抑制或防止悬突问题。

Description

溅射镀膜机台

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种溅射镀膜机台。

背景技术

随着半导体技术的发展，集成电路的关键尺寸正在不断缩小，其制造工艺及制造设备也不断发展，以后段制程中的金属互连为例，铜互连由于其低电阻率和高抗电迁移性而逐渐取代铝互连。

虽然铜互连具有良好的物理特性，但存在一些不可避免的问题，例如，铜和硅之间产生扩散，以及铜与其他材料之间的附着力差，容易氧化，严重影响器件的性能。因此，必须在铜互连中引入具有良好热稳定性、导电性和附着力的扩散阻挡层。在目前的铜互连制造工艺中，通常采用溅镀工艺首先在通孔/沟槽中沉积一层薄的阻挡层金属(例如Ta)，随后沉积一层铜种子层作为下一步铜电镀的阴极。在阻挡层/铜种子层的沉积过程中，由于通孔/沟槽具有较高的深宽比以及较小的开口尺寸，沉积完以后其侧壁的阻挡层/铜种子层覆盖率很低，并且会伴随有悬突问题，导致后续电镀过程中产生空洞，从而导致器件存在短路或者断路的问题而无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种溅射镀膜机台，以提高其溅射膜层的覆盖率并解决悬突问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的溅射镀膜机台，包括：

腔室，所述腔室的底部设有基座；

基板承载装置，设于所述基座的上方，用于承载基板；

第一连接件，设于所述基板承载装置的中心，且万向连接所述基板承载装置与所述基座；

第二连接件，设于所述基板承载装置的边缘，且与所述基板承载装置的远离所述基板的一面转动连接；

驱动装置，与所述第二连接件相配合，用以驱动所述基板承载装置作靠近所述基座及远离所述基座的往复动作，并同时驱动所述基板承载装置绕所述第一连接件旋转。

可选的，所述第一连接件包括固定连接端及万向连接端，所述固定连接端与所述基板承载装置固定连接且所述万向连接端与所述基座万向连接，或所述固定连接端与所述基座固定连接且所述万向连接端与所述基板承载装置万向连接。

可选的，所述第二连接件包括转动连接端与驱动连接端，所述转动连接端与所述基板承载装置转动连接，所述驱动连接端与所述驱动装置连接。

可选的，所述驱动装置包括升降驱动部及旋转驱动部，所述升降驱动部与所述驱动连接端连接并用于驱动所述基板承载装置远离或靠近所述基板，所述旋转驱动部设于所述基座上，与所述旋转驱动部连接用于驱动所述基板承载装置以所述第一连接件为中心旋转。

可选的，所述旋转驱动部包括环形轨道及设于所述环形轨道上的滑动机构，所述环形轨道设于所述基座上且以所述第一连接件为中心，所述滑动机构沿所述环形轨道移动。

可选的，所述升降驱动部包括伸缩机构。

可选的，所述往复动作的周期小于或等于所述旋转动作的周期相同。

可选的，所述基板承载装置相对所述基座表面的倾斜角度为-30°～30°。

可选的，所述基座上设有若干举升销，所述基板承载装置设有若干通孔，利用所述举升销穿过所述通孔以取放所述基板。

可选的，所述第一连接件还包括若干通路，用于向所述基板承载装置提供液体通路、气体通路和电性通路。

综上所述，本实用新型采用设于中间的第一连接件万向连接基板承载装置与基座，以及采用设于边缘的第二连接件转动连接基板承载装置与基座，利用第二连接件在竖直方向上作往复地升降(远离及靠近基座)驱动基板承载装置倾斜以调整基板承载装置(基板)相对基座的倾斜角度，也即是调整基板相对溅射离子的角度，使得基板上的通孔侧壁与溅射离子从多个角度直接接触以提高溅射膜层沉积在通孔侧壁的覆盖率，并同时第二连接件在基座的周向旋转驱动基板承载装置旋转以使基板每个区域均匀承接溅射离子。而且，基板在上述倾斜及旋转过程中，通孔的开口处也难以过量沉积溅射离子，从而抑制或防止悬突问题。

附图说明

本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型构成任何限定。其中：

图1是本实施例提供的溅射镀膜机台的结构示意图；

图2是本实施例提供的第二连接件的动作示意图；

图3a～图3h为本实施例提供的对基板上沟槽旋转镀膜的过程示意图；

图4为本实施例提供的基板上沟槽镀膜后的示意图。

附图中：

10-腔室；11-基板；21-基板承载装置；22-基座；22a-水平部；22b-垂直部；23-靶材；24-沟槽；24a～24d-第一～第四侧壁；25-膜层；31-第一连接件；31a-万向连接端；31b-固定连接端；32-第二连接件；32a-转动连接端；32b-驱动连接端；40-驱动装置；41-升降驱动部；41a-第一轨迹；42-旋转驱动部；42a-第二轨迹。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

应当明白，当元件或层被称为"在…上"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在…上"、"直接连接到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在……之下”、“在下面”、“下面的”、“在……之上”、“在上面”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在……之下”、“在下面”、“下面的”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚的指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任何及所有组合。

图1是本实施例提供的溅射镀膜机台的示意图。

如图1所示，本实施例提供的溅射镀膜机台，包括腔室10、基板承载装置21、第一连接件31、第二连接件32及驱动装置40。腔室10的底部设有基座22。基板承载装置21设于基座22的上方，用于承载基板。第一连接件31设于基板承载装置21的中心，且万向连接基板承载装置21与基座22。第二连接件32设于基板承载装置21的边缘，且与基板承载装置21的远离基板的一面转动连接。驱动装置40与第二连接件32相配合，用以驱动基板承载装置21作靠近基座22及远离基座22的往复动作，并同时驱动基板承载装置21绕第一连接件31旋转。

其中，腔室10可为真空腔室，腔室10的顶部设置有用于溅射的靶材23，腔室10的底部设有基座22，基座22与靶材23相对设置，用于固定基板以执行溅射工艺。在一示例中，在靶材23的上方还设置有磁控部件，用以执行磁控溅射，以提高溅射速率并降低溅射时基板的温度。在另一示例中，在基座22与靶材23之间的腔体内还设有射频部件，用以提高腔室10内溅射离子的电离率，以提高溅射效率。

请继续参照图1，基板承载装置21用于承载基板以执行溅射工艺，并与基座22相配合以实现基板在腔室10内的取放。其中，基板的材质可为任意合适的材质，例如玻璃、石英、硅或有机玻璃等，且并不限定基板的形状及尺寸。在本实施例中，以基板为晶圆且基板承载装置21为静电吸盘为例加以说明。

请继续参照图1，基座22可呈T型状，包括水平部22a及与水平部22a连接的垂直部22b，垂直部22b用于支撑水平部22a，水平部22a朝向靶材23，其中，水平部22a的面积可大于基板承载装置21的面积，以遮挡多余的溅射离子。在水平部22a上还可设有若干举升销，并在基板承载装置21上设有若干与举升销相对应的通孔，利用举升销穿过通孔后的升降实现基板在基板承载装置21上的取放。当然，在基板取放过程中，基板承载装置21与水平部22a处于平行状态。

请继续参照图1，基板承载装置21通过第一连接件31活动连接于基座22上。在一示例中，基板承载装置21上还可设有气体吸附部件(例如吸盘)用于固定基板；在另一示例中，基板承载装置21上设有液体冷却部件用于冷却基板；在其他示例中，基板承载装置21上设有静电吸附部件、基板检测部件及加热部件等。为此，在第一连接件31中设有与上述基板承载装置21中的部件相应的若干通路，例如设有气体通路与气体吸附部件连接，液体通路与冷却部件连接，电性通路与静电吸附部件、基板检测部件及加热部件连接。

其中，第一连接件31设于基板承载装置21及基座22的中心，包括固定连接端31b及万向连接端31a，固定连接端31b可与基座22固定连接，且万向连接端31a与基板承载装置21万向连接，以使基板承载装置21可相对于基座22作万向(多向)动作，例如旋转和倾斜。在一示例中，可采用万向节实现万向连接端31a与基板承载装置21的万向连接。在其他示例中，固定连接端31b可与基板承载装置21固定连接且万向连接端31a与基座22万向连接。

特别的，请继续参照图1，第二连接件32用于活动连接基板承载装置21并使其动作，其可设于基板承载装置21远离基板一面(背面)的边缘，包括转动连接端32a与驱动连接端32b，转动连接端32a与基板承载装置21转动连接，驱动连接端32b与驱动装置40连接。其具体动作示意图可参考图2，可通过第二连接件32在竖直方向上作往复地升降(远离及靠近基座22，如第一轨迹41a)驱动基板承载装置21倾斜以调整基板承载装置21(基板)相对基座22的倾斜角度，也即是调整基板相对溅射离子的角度，使得基板上的通孔侧壁与溅射离子从多个角度直接接触以提高溅射膜层沉积在通孔侧壁的覆盖率，并同时第二连接件32在基座22表面上沿周向旋转驱动基板承载装置21旋转(如第二轨迹42b)以使基板每个区域均匀承接溅射离子。而且，基板在上述倾斜及旋转过程中，通孔的开口处也难以过量沉积溅射离子，从而抑制或防止悬突问题。在一优选实施例中，基板承载装置21相对基座22的倾斜角度可为-30°～30°。在实际中，转动连接端32a与基板承载装置21的活动连接方式还可为万向连接，即转动连接端32a与基板承载装置21除可构成平面转动副外，还可构成空间球面副(万向节)。

与基板承载装置21的动作相对应，驱动装置40可包括升降驱动部41及旋转驱动部42，升降驱动部41与驱动连接端32b连接并用于驱动基板承载装置21远离或靠近基板，升降驱动部41可例如包括伸缩机构(图中未示出)用于使第二连接件32作升降往复运动，旋转驱动部42可设于基座22上，与升降驱动部41连接用于驱动第二连接件32及基板承载装置21以第一连接件为中心旋转，旋转驱动部42可例如包括设于基座22表面的环形轨道(图中未示出)及设于环形轨道上的滑动机构(图中未示出)，该环形轨道以第一连接件为中心，滑动机构沿环形轨道移动以实现上述旋转动作。

在一实施例中，升降往复动作的周期与旋转动作的周期相同，可使得基板承载装置21的升降往复动作与其旋转动作完全同步，从整体上而言，基板承载装置21在一个固定倾斜面内转动(朝向固定)，即基板承载装置21与基座22表面方向的倾斜角度不变。

下面将结合图3a～图3h对溅射镀膜机台的镀膜过程加以说明。具体的，基板11位于基板承载装置21上，其上设有沟槽24，沟槽24可呈矩形状，并具有底壁及第一至第四侧壁24a～24d。其中，图3a为沟槽24在旋转过程中旋转至0°(如图2)时的溅射示意图，图3b为图3a中沟槽24的局部放大图，沟槽24的第一侧壁24a及底壁倾斜迎上溅射离子；图3c为沟槽24在旋转过程中旋转至90°时的溅射示意图，图3d为图3c中沟槽24的局部放大图，沟槽24的第二侧壁24b及底壁倾斜迎上溅射离子；图3e为沟槽24在旋转过程中旋转至180°时的溅射示意图，图3f为图3e中沟槽24的局部放大图，沟槽24的第三侧壁24a及底壁倾斜迎上溅射离子；图3g为沟槽24在旋转过程中旋转至270°时的溅射示意图，图3h为图3g中沟槽24的局部放大图，沟槽24的第四侧壁24d及底壁倾斜迎上溅射离子。由此，采用本实施例提供的溅射镀膜机台即可在沟槽24中形成如图4所示的膜层25，通过形成具有较佳覆盖率和均匀性的膜层以解决溅射过程中的悬突问题，并因此省略后续专门解决悬突问题的相关步骤，例如采用氩离子轰击通孔以扩大开口步骤以及再次沉积以修补等，从而提高溅射工艺的效率，并降低生产成本。

在其他实施例中，升降往复动作的周期小于旋转动作的周期相同，可使得基板承载装置21在一个其旋转动作周期内其完成大于一个的升降往复动作，即基板承载装置21在转动时其与基座22的倾斜角度变化及朝向均变化。

综上所述，本实用新型采用设于中间的第一连接件万向连接基板承载装置与基座，以及采用设于边缘的第二连接件转动连接基板承载装置与基座，利用第二连接件在竖直方向上作往复地升降(远离及靠近基座)驱动基板承载装置倾斜以调整基板承载装置(基板)相对基座的倾斜角度，也即是调整基板相对溅射离子的角度，使得基板上的通孔侧壁与溅射离子从多个角度直接接触以提高溅射膜层沉积在通孔侧壁的覆盖率，并同时第二连接件在基座的周向旋转驱动基板承载装置旋转以使基板每个区域均匀承接溅射离子。而且，基板在上述倾斜及旋转过程中，通孔的开口处也难以过量沉积溅射离子，从而抑制或防止悬突问题。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种溅射镀膜机台，其特征在于，包括：

腔室，所述腔室的底部设有基座；

基板承载装置，设于所述基座的上方，用于承载基板；

第一连接件，设于所述基板承载装置的中心，且万向连接所述基板承载装置与所述基座；

第二连接件，设于所述基板承载装置的边缘，且与所述基板承载装置的远离所述基板的一面转动连接；

驱动装置，与所述第二连接件相配合，用以驱动所述基板承载装置作靠近所述基座及远离所述基座的往复动作，并同时驱动所述基板承载装置绕所述第一连接件旋转。

2.根据权利要求1所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述第一连接件包括固定连接端及万向连接端，所述固定连接端与所述基板承载装置固定连接且所述万向连接端与所述基座万向连接，或所述固定连接端与所述基座固定连接且所述万向连接端与所述基板承载装置万向连接。

3.根据权利要求1所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述第二连接件包括转动连接端与驱动连接端，所述转动连接端与所述基板承载装置转动连接，所述驱动连接端与所述驱动装置连接。

4.根据权利要求3所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述驱动装置包括升降驱动部及旋转驱动部，所述升降驱动部与所述驱动连接端连接并用于驱动所述基板承载装置远离或靠近所述基板，所述旋转驱动部设于所述基座上，与所述旋转驱动部连接用于驱动所述基板承载装置以所述第一连接件为中心旋转。

5.根据权利要求4所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述旋转驱动部包括环形轨道及设于所述环形轨道上的滑动机构，所述环形轨道设于所述基座上且以所述第一连接件为中心，所述滑动机构沿所述环形轨道移动。

6.根据权利要求4所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述升降驱动部包括伸缩机构。

7.根据权利要求1所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述往复动作的周期小于或等于所述旋转动作的周期相同。

8.根据权利要求1所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述基板承载装置相对所述基座表面的倾斜角度为-30°～30°。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述基座上设有若干举升销，所述基板承载装置设有若干通孔，利用所述举升销穿过所述通孔以取放所述基板。

10.根据权利要求9所述的溅射镀膜机台，其特征在于，所述第一连接件还包括若干通路，用于向所述基板承载装置提供液体通路、气体通路和电性通路。