專利名稱：晶圓定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體制程中的物理氣象沉積裝置，尤其涉及一種晶圓 定位裝置。
背景技術(shù)：
物理氣相淀積是半導(dǎo)體芯片制程的后端工藝，被廣泛運用于金屬鍍膜。 該工藝 一般使用氬等惰性氣體作為等離子介質(zhì)，先利用直流高壓在高真空環(huán) 境中將氬原子電離為氬離子，再使氬離子加速以撞擊用于鍍膜的金屬靶材， 進而導(dǎo)致金屬原子和額外的電子被釋放出來，最后使得被釋放出的金屬沉積
在晶圓表面形成金屬薄膜。特別是在沉積鋁的制程中，還需要保持350-600
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在工業(yè)過程中， 一般將晶圓放置在物理氣相沉積設(shè)備中進行金屬鍍膜。
參考圖l,中國專利申請第200410001096.X號/>開了 一種物理氣相沉積i殳 備，包括反應(yīng)室100、固定于反應(yīng)室100底部的承載晶圓108的基座102、位于 反應(yīng)室100頂部的鍍膜金屬耙材110、用于固定晶圓108的定位環(huán)200,以及對 定位環(huán)200進行限位的定位件106。定位環(huán)200的正面201與耙材110相對，而定 位環(huán)200的反面203與基座102相對。
物理氣相沉積設(shè)備中設(shè)置定位環(huán)的目的是防止晶圓在放置時位置偏離預(yù) 定位置過多，或避免沉積過程中晶圓位置發(fā)生過量變化。美國專利第6162336 號公開一種物理氣相沉積設(shè)備中設(shè)置的定位環(huán)。參考圖2和圖3，定位環(huán)200包 括環(huán)體202和擋塊204，多個擋塊204等距地分布于環(huán)體202內(nèi)側(cè)。擋塊204的形 狀為多層階梯，其中第一層階梯與晶圓108接觸。由于定位環(huán)200上多個擋塊 204與晶圓108接觸，限制了晶圓108在定位環(huán)200內(nèi)的移動，實現(xiàn)了利用定位
環(huán)200對晶圓108進行定位的目的。而定位環(huán)200內(nèi)側(cè)除擋塊204以外的其他部 位不與晶圓108接觸，以下稱為非接觸區(qū)。
如圖4A所示，當(dāng)在物理氣相沉積設(shè)備中使用上述定位環(huán)對晶圓進行定位 時，用于沉積的金屬除了會沉積在晶圓108上以外，同樣會沉積在定位環(huán)的環(huán) 體202上，從而在環(huán)體202形成一層金屬層300。通常晶圓108與定位環(huán)200的非 接觸區(qū)壁面之間的距離小于0.5mm,隨著定位環(huán)使用次數(shù)的增多，沉積到環(huán)體 202上的金屬也越來越多，即金屬層300會隨著沉積次數(shù)的增加而變厚，進而 使得晶圓108與定位環(huán)200的非接觸區(qū)壁面之間的距離越來越小。
如圖4B所示，定位環(huán)200的非接觸區(qū)壁面上沉積的金屬層300的厚度增加 到一定層度時， 一旦晶圓108的放置出現(xiàn)偏差，或在物理氣相沉積過程中由于 振動等原因使晶圓108偏移預(yù)定位置，晶圓108即會與金屬層300接觸，此時金 屬也會沉積在晶圓108與金屬層300的接觸處，導(dǎo)致晶圓108與金屬層300粘合 在一起。當(dāng)在物理氣相沉積過程結(jié)束后，使用機械手取走晶圓108時，由于晶 圓108與金屬層300的粘合，容易導(dǎo)致晶圓108在與金屬層300的分離過程中發(fā) 生破碎。為了避免這種情況發(fā)生，需要對定位環(huán)進行清洗，去除表面沉積的 金屬，因而縮短了定位環(huán)的正常工作周期。

實用新型內(nèi)容
本實用新型解決的技術(shù)問題是防止因晶圓與沉積在定位環(huán)上的金屬層發(fā) 生粘合，從而防止晶圓在轉(zhuǎn)移時由于所述粘合作用而破碎，進而避免頻繁清 洗定位環(huán)表面的沉積金屬層，增加定位環(huán)的工作周期。
根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種晶圓定位裝置，包括圓環(huán)柱型基 板，所述基板的內(nèi)側(cè)壁面向晶圓側(cè)壁的位置開設(shè)有凹槽。
可選地，所述基板的內(nèi)側(cè)壁上沿基板中心對稱地設(shè)置有多個定位晶圓的 擋塊，所述凹槽在所述擋塊沿基板軸向的延伸處具有間斷。
可選地，所述凹槽的形狀與晶圓的側(cè)壁輪廓一致，或者是半圓形、半橢 圓形、半U型、矩形或圓角矩形。
可選地，所述凹槽的深度為0.5mm至5mm。 可選地，所述凹槽的開口寬度為0.9mm至4mm。 可選地，所述晶圓定位裝置的材料為鈦或鈦合金。 可選地，所述晶圓定位裝置表面采用磨砂處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的優(yōu)點是，定位裝置基板上的內(nèi)側(cè)壁 面向晶圓的位置開設(shè)有凹槽，增加了定位環(huán)與晶圓相對但不接觸的壁面與晶 圓間的間距，防止因晶圓與沉積在定位環(huán)上的金屬層粘合，從而防止晶圓在
轉(zhuǎn)移時發(fā)生破碎，進而避免頻繁清洗定位環(huán)表面的沉積金屬層，增加定位環(huán) 的工作周期。
另外，采用開設(shè)凹槽的方式預(yù)留沉積金屬的空間，可以基本保持定位環(huán) 原有的結(jié)構(gòu)強度。
再者，凹槽在所述擋塊處產(chǎn)生間斷，既可以阻止晶圓朝向遠離定位環(huán)圓 心的方向移動，也不會改變擋塊處的結(jié)構(gòu)強度，同時又不會使晶圓在擋塊處 與沉積的金屬層發(fā)生粘合。
另外，定位環(huán)的材料可以是鈦或鈦合金，使得定位環(huán)具備一定的材料強 度，且當(dāng)定位環(huán)到達使用周期時，不會被用于去除定位環(huán)表面金屬沉積的酸 性溶劑所腐蝕，并能承受沉積鋁制程中需要達到的350 600。C的溫度。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)物理氣相淀積設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)定位環(huán)剖視圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)定位環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖4 A是定位環(huán)對晶圓定位時沿圖3 IV-IV'剖視圖； 圖4B是圖4A中晶圓與金屬層粘合時的示意圖； 圖5是本實用新型定位環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6A是沿圖5VI-VI，剖視示意圖； 圖6B是定位環(huán)對晶圓定位時沿圖5VI-VI'剖視示意圖； 圖7是實施例1沿圖5 VII-Vir剖視示意圖； 圖8 A和圖8 B是實施例2沿圖5 VII-VII，剖視示意圖。
具體實施方式

本實用新型通過增加物理氣相沉積設(shè)備中定位環(huán)與晶圓相對但不接觸的 壁面與晶圓間的間距，防止因晶圓與沉積在定位環(huán)非接觸區(qū)的金屬層粘合， 從而防止晶圓在轉(zhuǎn)移時發(fā)生破碎，進而避免頻繁清洗定位環(huán)表面的沉積金屬 層，增加定位環(huán)的工作周期。
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。
圖5是本實用新型晶圓定位環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。定位環(huán)900包括圓環(huán)形柱 基板901，多個擋塊902,多個支撐件903，多個圓形凸起905-908，以及多 個連接孔904?；?01的圓環(huán)形第一表面(圖未示)上可以設(shè)有多個與基板 901共圓心的圓形突起905-908，突起卯5~908沿基板徑向從內(nèi)到外等距或 不等距地設(shè)置。突起905上沿定位環(huán)900的圓心可以對稱地鑲嵌多個用于支 撐定位環(huán)900的支撐件卯3，支撐件903的支撐面與基板卯l的第一表面平行 或接近平行，所述支撐面的形狀可以為矩形，其寬度大于突起905的寬度。 突起卯7的內(nèi)側(cè)沿定位環(huán)900的圓心可以對稱地設(shè)置多個用于固定定位環(huán)900 的連接孔904,連接孔904的軸向垂直或接近垂直于基板901,連接孔904可
以有內(nèi)螺紋。在基板901的內(nèi)側(cè)壁(圖未示)上，沿定位環(huán)900的圓心對稱 地延伸出多個定位晶圓的擋塊902。
定位環(huán)900沿經(jīng)過擋塊902且靠近環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向剖面，即按圖5中VI-VI， 剖視的結(jié)果如圖6A所示?；?01具有圓環(huán)形的第一表面910和內(nèi)側(cè)壁911。 從內(nèi)側(cè)壁911上延伸出環(huán)形輪緣913。輪緣913與內(nèi)側(cè)壁911的相交處延伸出 階梯狀擋塊902。第二側(cè)邊911與擋塊902的相交處與擋塊902頂點間的3巨離 Ws為1.87mm至2腿，具體例如1.87腿、1.885rnm、 1.90腿、1.915rnm、 1.93mm、 1.945mm、 1.96mm、 1.975mm、 1.99mm以及2mm。擋塊902頂點 與輪緣913頂點件的距離Wr為1.25mm至1.524mm，具體例如1.25mm、 1.28mm、 1.31mm、 1.34mm、 1.37mm、 1.40mm、 1.43mm、 1.46mm、 1.49mm、 以及1.524mm。擋塊902與輪緣913間的落差Hr為0.2mm至0.3058mm，具 體例如0.20匪、0.2117讓、0.2234匪、0.2351腿、0.2468腿、0.2585rnm、 0.2702rnm、 0.2819匪、0.2936匪以及0.3058匪。
當(dāng)定位環(huán)處于定位狀態(tài)時，圖5中VI-VI'剖視的結(jié)果如圖6B所示。擋塊 卯2的一個側(cè)面與晶圓108緊密接觸，通過增加晶圓108的移動阻力，阻止晶 圓108朝向內(nèi)側(cè)壁911的方向移動。參考圖5，由于基板901上以定位環(huán)900 的圓心為中心對稱地設(shè)置了多個擋塊902,因此，晶圓108在各個方向上都難 以朝向遠離定位環(huán)卯0的圓心方向移動，/人而實現(xiàn)了利用定位環(huán)900對晶圓 108進行定位的目的。
參考圖5，定位環(huán)卯O內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)壁上，除擋塊902以外的其他部分具有相 同的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)以圖5中沿vn-vn，剖視所得到的剖視結(jié)果圖7為例進行說明。 為了避免在長期的物理氣相沉積過程中，金屬沉積到原有的內(nèi)側(cè)壁911上， 導(dǎo)致晶圓108與原有的內(nèi)側(cè)壁911粘合在一起，可以將原有的內(nèi)側(cè)壁911沿 遠離定位環(huán)900圓心的方向挖進一定深度Wq從而形成新的內(nèi)側(cè)壁911，。 Wq 可以根據(jù)定位環(huán)預(yù)定使用周期內(nèi)金屬沉積的厚度以及定位環(huán)的強度來確定，
因此Wq可以為0.5mm至5mm，具體例戈口 0.5 mm、 1 mm、 1.5 mm、 2 mm、 2.5 mm、 3 mm、 3.5 mm、 4 mm、 4.5mm或5mm。由于新的內(nèi)側(cè)壁911，與晶 圓間的距離有所增加，因而提供了更多供金屬沉積的空間，避免了晶圓與內(nèi)
側(cè)壁9lr上沉積的金屬層之間的接觸，從而避免了晶圓與金屬層粘合在一起。 為了盡量保持定位環(huán)原有的結(jié)構(gòu)強度，本實用新型的另一個實施例可以
參考圖8A所示?；?1的內(nèi)側(cè)壁911與輪緣913相交處沿遠離定位環(huán)900 圓心的方向開出凹槽912。凹槽的形狀可以與晶圓(圖未示)的側(cè)壁輪廓一致， 也可以是半圓形、半橢圓形、半U型、矩形或圓角矩形。凹槽的深度Wc可 以根據(jù)定位環(huán)預(yù)定使用周期內(nèi)金屬沉積的厚度以及定位環(huán)的強度來確定，Wc 可以為0.5mm牙口 5mm,具體Y列^口 0.5mm、 1 mm、 1.5 mm、 2 mm、 2.5 mm、 3 mm、 3.5 mm、 4mm、 4.5mm以及5mm。由于常見的晶圓厚度為0.9mm，如 果凹槽912的開口寬度Hc小于晶圓厚度，則內(nèi)側(cè)壁911與晶圓的最小距離仍 然未有增加，因此無法避免晶圓與沉積在內(nèi)側(cè)壁911上的金屬層粘合在一起； 但如果凹槽912的開口寬度Hc過大，又無法達到盡量保持定位環(huán)原有的結(jié)構(gòu) 強度的目的，因此凹槽912的開口寬度Hc可以為0.9mm至4mm,具體例如 0.9 mm、 1 mm、 1.1 mm、 1.2 mm、 1.4 mm、 1.6 mm、 1.8 mm、 2 mm、 2.5 mm、 3 mm、 3.5mm以及4mm。
如圖8 B所示，當(dāng)定位環(huán)(圖未示)對晶圓108進行定位時，晶圓108 的側(cè)壁正對凹槽912,使得晶圓108的側(cè)壁與基板91之間的距離有所增加， 因而使得晶圓108的側(cè)壁與基板91之間預(yù)留了更多沉積金屬的空間，進而避 免了晶圓108與沉積在定位環(huán)上的金屬層之間的粘合，并增加了定位環(huán)的使 用周期。
參考圖6B，由于擋塊902具有階梯式結(jié)構(gòu)，且擋塊卯2與晶圓108接觸 的部位與輪緣913的下沿之間存在落差Hr，這樣的結(jié)構(gòu)使得金屬不容易沉積 在擋塊卯2與金屬接觸的部位，因此晶圓108在此處不容易與定位環(huán)900上
沉積的金屬發(fā)生粘合。另外，再結(jié)合參考圖5，所有擋塊902總共只占據(jù)了圓 環(huán)狀基板901內(nèi)側(cè)角度的6.18%,因此，不改變擋塊902處的結(jié)構(gòu)既不會影響 擋塊902增加晶圓108的移動阻力，阻止晶圓108朝向遠離定位環(huán)900圓心 的方向移動，也不會改變擋塊902處的結(jié)構(gòu)強度，同時又不會使晶圓108在 擋塊卯2處與沉積的金屬層發(fā)生粘合。因此，在本實用新型的實施例中，無 論是將原有的基板91的內(nèi)側(cè)壁911沿遠離定位環(huán)900圓心的方向挖進一定深 度從而形成新的內(nèi)側(cè)壁911，，還是在基板91的內(nèi)側(cè)壁911與輪緣913相交處 沿遠離定位環(huán)900圓心的方向開出凹槽912，都是在沒有擋塊902的內(nèi)側(cè)壁 911上進行。
當(dāng)本實用新型中的定位環(huán)到達使用周期時，需要用酸性溶劑將定位環(huán)表 面沉積的金屬層去除。另外定位環(huán)又需要一定的材料強度。在沉積鋁的制程 中，還需要保持350 60(TC的溫度范圍。因此，定位環(huán)可以使用耐酸、耐溫 且具有較大材料強度的金屬材料制造，具體例如鈦或鈦合金。
為了防止使用過程中，沉積在定位環(huán)表面的金屬層脫落于晶圓表面，影 響晶圓的表面金屬沉積效果，定位環(huán)表面還可以采用磨砂處理，達到增加定 位環(huán)與沉積于其上的金屬之間的粘附力的目的。
雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，但本實用新型并非限定于此。 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更 動與修改，因此本實用新型的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求1.一種晶圓定位裝置，包括圓環(huán)柱型基板，其特征在于所述基板的內(nèi)側(cè)壁 面向晶圓側(cè)壁的位置開設(shè)有凹槽。
2. 如權(quán)利要求1所述的晶圓定位裝置，其特征在于所述基板的內(nèi)側(cè)壁上沿 基板中心對稱地設(shè)置有多個定位晶圓的擋塊，所述凹槽在所述擋塊沿基板 軸向的延伸處具有間斷。
3. 如權(quán)利要求1所述的晶圓定位裝置，其特征在于所述凹槽的形狀與晶圓 的側(cè)壁輪廓一致，或者是半圓形、半橢圓形、半U型、矩形或圓角矩形。
4. 如權(quán)利要求1所述的晶圓定位裝置，其特征在于所述凹槽的深度為0.5mm 至5mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的晶圓定位裝置，其特征在于所述凹槽的開口寬度為 0.9mm至4mm。
6. 如權(quán)利要求1所述的晶圓定位裝置，其特征在于所述晶圓定位裝置的材 料為鈦或鈦合金。
7. 如權(quán)利要求1所述的晶圓定位裝置，其特征在于所述晶圓定位裝置表面 采用磨砂處理。
專利摘要一種物理氣相沉積設(shè)備中使用的晶圓定位裝置，包括圓環(huán)柱形基板，基板內(nèi)側(cè)壁上面向晶圓側(cè)壁的位置開設(shè)有凹槽，防止因晶圓與沉積在定位環(huán)上的金屬層粘合，從而防止晶圓在轉(zhuǎn)移時發(fā)生破碎，進而避免頻繁清洗定位環(huán)表面的沉積金屬層，增加定位環(huán)的工作周期。另外，采用開設(shè)凹槽的方式預(yù)留沉積金屬的空間，可以基本保持定位環(huán)原有的結(jié)構(gòu)強度。
文檔編號C23C14/50GK201193242SQ20082008030
公開日2009年2月11日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者華 周, 曾玉帆, 胡旭峰, 程 邢 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司