一種物理氣相沉積方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種物理氣相沉積方法。
【背景技術(shù)】
[0002]娃通孔技術(shù)(through silicon via,以下簡稱TSV)技術(shù)是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導通，實現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)，由于TSV技術(shù)能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大、芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，成為目前電子封裝技術(shù)中最先進的一種技術(shù)。
[0003]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n,以下簡稱PVD)工藝應用在TSV技術(shù)中，主要是用于在硅通孔中沉積阻擋層和銅籽晶層。由于在TSV PVD工藝中硅通孔內(nèi)沉積的薄膜厚度往往較大，使得薄膜應力過大導致采用靜電卡盤無法對基片進行靜電吸附固定，并且，由于TSV技術(shù)多應用在后道封裝工藝中，且在后道封裝工藝往往需要將基片減薄并粘結(jié)在玻璃基板上，而靜電卡盤無法對玻璃基板進行靜電吸附固定，因此，往往需要機械方式對基片進行固定。
[0004]圖1為現(xiàn)有的PVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為圖1中所示壓環(huán)的俯視圖。請一并參閱圖1和圖2，該PVD設(shè)備包括反應腔室10，在反應腔室10的底部設(shè)置有用于承載基片的卡盤11，在壓環(huán)12的內(nèi)周壁上且沿其周向設(shè)置有多個壓爪121，借助多個壓爪121的下表面疊置在基片S上表面的邊緣區(qū)域，以將基片S固定在卡盤11上；在反應腔室10的頂部設(shè)置有靶材13，借助靶材13與上電極電源(圖中未示出)電連接，使得靶材13具有一定的負偏壓，用以將反應腔室10內(nèi)的工藝氣體激發(fā)形成等離子體，并吸引反應腔室10內(nèi)等離子體中的正離子轟擊靶材13的表面，使得靶材13表面的金屬原子自靶材13的表面逸出沉積在基片S上；并且，為了能夠填充具有更高身寬比的硅通孔，卡盤11與下電極電源電連接，用以吸引等離子體朝向卡盤11運動，下電極電源包括射頻(RF)電源，RF功率越大，負偏壓越高，從而吸引更多的等離子體沉積到硅通孔中。
[0005]此時，為避免發(fā)生打火現(xiàn)象，需要使得卡盤11、壓環(huán)12和基片S等電位，卡盤11與壓環(huán)12通過誘電線圈電接觸使得二者等電位，如圖3所示，壓爪121的下表面疊置在基片S的上表面上，當在基片S表面沉積金屬薄膜時，使得壓爪121與基片S的表面連接處通過該金屬薄膜電連接，因而可以實現(xiàn)壓環(huán)12與基片S等電位，從而可以實現(xiàn)三者等電位，進而可以避免發(fā)生打火現(xiàn)象，但是，由于TSV技術(shù)中往往需要沉積的金屬薄膜比較厚，這容易造成壓爪121與基片S會通過薄膜粘在一起，S卩，容易發(fā)生粘片現(xiàn)象。并且，只有當基片S表面沉積了一定厚度的金屬薄膜時，壓環(huán)12才能與基片S等電位。也就是說，在工藝初期，壓爪121與基片S的表面連接處還沒有沉積上足夠的金屬薄膜時，仍然存在發(fā)生打火的可能。
[0006]為此，為避免發(fā)生粘片現(xiàn)象，壓環(huán)12的壓爪121采用如圖4所示，其中，壓爪121的靠近基片邊緣一側(cè)的下表面用于疊置在基片的邊緣區(qū)域，壓爪121的靠近基片中心一側(cè)的下表面與靠近基片邊緣一側(cè)的下表面之間存在垂直間距H，這使得金屬離子不容易在該間距H形成的間隙內(nèi)沉積，因而使得壓爪121不容易與基片S通過薄膜粘結(jié)在一起，這雖然可以避免發(fā)生粘片現(xiàn)象，但是會造成壓環(huán)121不能與基片S電連接，因而不能實現(xiàn)壓環(huán)121與基片等電位，從而會造成發(fā)生打火現(xiàn)象。
[0007]目前亟需一種能夠避免發(fā)生打火現(xiàn)象的物理氣相沉積方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種物理氣相沉積方法，其可以避免工藝過程中發(fā)生打火現(xiàn)象，從而可以避免輕度打火造成較多顆粒以及嚴重打火造成基片被打碎。
[0009]為解決上述問題之一，本發(fā)明提供了一種物理氣相沉積方法，用于在工藝腔室內(nèi)實現(xiàn)對基片完成沉積工藝，所述工藝腔室內(nèi)設(shè)置卡盤和壓環(huán)，所述卡盤用于承載基片，所述壓環(huán)用于將所述基片固定在所述卡盤上；所述物理氣相沉積方法包括以下步驟:步驟Si，所述基片位于所述卡盤上，開啟上電極電源并保持下電極關(guān)閉，對所述基片的整個表面沉積第一厚度的導電薄膜；步驟S2，使所述壓環(huán)將所述基片固定在所述卡盤上，所述壓環(huán)通過所述第一厚度的導電薄膜與所述基片電連接，開啟上電極電源和下電極電源，對所述基片的表面沉積第二厚度的導電薄膜，以使所述基片完成沉積目標厚度的導電薄膜。
[0010]其中，在所述步驟SI中，所述卡盤和所述壓環(huán)存在垂直間距；在所述步驟S2中，驅(qū)動所述卡盤上升，和/或，驅(qū)動所述壓環(huán)下降，以使所述壓環(huán)將所述基片固定在所述卡盤上。
[0011]其中，在所述步驟S2中向所述基片的背面輸送熱交換媒介。
[0012]其中，在所述壓環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有多個壓爪，每個所述壓爪靠近所述基片邊緣一側(cè)的下表面與靠近所述基片中心一側(cè)的下表面存在高度差，當所述壓環(huán)將所述基片固定在所述卡盤上時，每個所述壓爪靠近所述基片邊緣一側(cè)的下表面用于疊置在所述基片的邊緣區(qū)域且靠近所述基片邊緣一側(cè)的下表面不與所述基片的邊緣區(qū)域接觸。
[0013]其中，所述垂直間距的范圍在5?10mm。
[0014]其中，所述第一厚度的范圍在5?10nm。
[0015]其中，所述導電薄膜包括Ta、Cu、T1、Al、NiV或TiW薄膜。
[0016]其中，在所述壓環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有多個壓爪，當所述壓環(huán)將所述基片固定在所述卡盤上時，每個所述壓爪的下表面用于疊置在基片的邊緣區(qū)域；或者多個壓爪中一部分壓爪靠近所述基片中心一側(cè)的下表面與靠近所述基片邊緣一側(cè)的下表面之間存在垂直距離，當所述壓環(huán)將所述基片固定在所述卡盤上時，多個壓爪中一部分壓爪的靠近所述基片邊緣一側(cè)的下表面用于疊置在所述基片的邊緣區(qū)域且靠近所述基片中心一側(cè)的下表面不與所述基片的邊緣區(qū)域接觸，多個壓爪中另一部分壓爪的下表面用于疊置在基片的邊緣區(qū)域。
[0017]其中，多個所述壓爪沿所述壓環(huán)的周向間隔且均勻設(shè)置。
[0018]作為另外一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種物理氣相沉積方法，用于在工藝腔室內(nèi)實現(xiàn)對基片完成沉積工藝，所述工藝腔室內(nèi)設(shè)置卡盤和壓環(huán)，所述卡盤用于承載基片，所述壓環(huán)用于將所述基片固定在所述卡盤上；所述物理氣相沉積方法包括以下步驟:步驟SI，所述基片位于所述卡盤上，開啟上電極電源和下電極電源，對所述基片的整個表面沉積第一厚度的導電薄膜，并且，設(shè)置所述壓環(huán)和所述卡盤之間的間距和所述下電極電源的輸出功率在預設(shè)范圍內(nèi)，以滿足避免打火現(xiàn)象的發(fā)生的要求；步驟S2，使所述壓環(huán)將所述基片固定在所述卡盤上，所述壓環(huán)通過所述第一厚度的導電薄膜與所述基片電連接，開啟上電極電源和下電極電源，對所述基片的表面沉積第二厚度的導電薄膜，以使所述基片完成沉積目標厚度的導電薄膜。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的物理氣相沉積方法，其借助在步驟SI中實現(xiàn)在基片的整個表面沉積上述第一厚度的導電薄膜；因此，在步驟S2中使壓環(huán)將基片固定在卡盤上，會使得壓環(huán)通過沉積在基片邊緣區(qū)域的第一厚度導電薄膜與基片電連接，因此在步驟S2中可以實現(xiàn)基片與壓環(huán)等電位，因而在步驟S2開啟上電極電源和下電極電源沉積第二厚度的導電薄膜的過程中可以避免發(fā)生打火現(xiàn)象；而在步驟SI中下電極電源未開啟，因此步驟SI中也不會發(fā)生打火現(xiàn)象。由上可知，本發(fā)明提供的物理氣相沉積方法可以避免工藝過程中發(fā)生打火現(xiàn)象，從而可以避免輕度打火造成較多顆粒以及嚴重打火造成基片被打碎；而不需要借助采用如圖3所示的壓爪來確保工藝中可實現(xiàn)基片和壓環(huán)等電位以解決打火問題，因而可以使每個壓爪采用如圖4所示的結(jié)構(gòu)，從而可以避免發(fā)生粘片現(xiàn)象，進而可以避免基片和壓環(huán)分離時造成邊緣導電薄膜撕裂產(chǎn)生顆粒，甚至造成基片碎裂。
[0021]本發(fā)明提供的物理氣相沉積方法，其借助在步驟SI中實現(xiàn)在基片的整個表面沉積上述第一厚度的導電薄膜；因此，在步驟S2中使壓環(huán)將基片固定在卡盤上，會使得壓環(huán)通過沉積在基片邊緣區(qū)域的第一厚度導電薄膜與基片電連接，因此在步驟S2中可以實現(xiàn)基片與壓環(huán)等電位，因而在步驟S2開啟上電極電源和下電極電源沉積第二厚度的導電薄膜的過程中可以避免發(fā)生打火現(xiàn)象；而在步驟SI中下電源開啟，由于設(shè)置壓環(huán)和卡盤之間的間距和下電極電源的輸出功率在預設(shè)范圍內(nèi)，以滿足避免打火現(xiàn)象的發(fā)生的要求，因此步驟SI中同樣不會發(fā)生打火現(xiàn)象。由上可知，本發(fā)明提供的物理氣相沉積方法可以避免工藝過程中發(fā)生打火現(xiàn)象，從而可以避免輕度打火造成較多顆粒以及嚴重打火造成基片被打碎；而不需要借助采用如圖3所示的壓爪來確保工藝中可