环件结构及其加工方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种环件结构及其加工方法。

背景技术：

半导体溅射工艺是半导体芯片生产过程中最关键的工艺步骤之一，其目的是把金属或金属化合物以薄膜的形式沉积到硅片或其他基板上，并随后通过光刻与刻蚀等工艺配合，最终形成半导体芯片中复杂的布线结构。溅射工艺主要是通过溅射机台完成，环件结构是溅射机台中的耗材之一。

具体的，参考图1，示出了现有技术中溅射设备的结构示意图。

溅射靶材10设置于待沉积表面11的上方，环件12设置于溅射靶材10与待沉积表面11之间。高能粒子13轰击溅射靶材10产生的颗粒物部分落在待沉积表面11上，还有部分被吸附在环件12的表面。

现有技术中，在环件12表面设置有凹凸的花纹以提高环件12的粗糙程度以增加环件12对颗粒物的吸附能力。但是环件花纹表面容易出现尖端放电(Arcing)或所吸附颗粒物剥落(Peeling)的问题。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种环件结构及其加工方法，减少环件花纹表面出现尖端放电或所吸附颗粒物剥落的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种环件结构的加工方法，所述环件结构用于在溅射过程中聚焦高能粒子，包括：

提供环件，所述环件表面设置有花纹；

对所述环件花纹表面进行粗糙化处理。

可选的，所述环件包括环体，所述环体包括轴向相背的两个圆环形端面以及设于所述两个圆环形端面之间且径向相背的外圆周面和内圆周面，所述外圆周面和内圆周面与两个圆环端面相垂直；所述对所述环件花纹表面进行 粗糙化处理的步骤包括：对所述环体的外圆周面、内圆周面和两个圆环形端面进行粗糙化处理。

可选的，所述对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤包括：通过所述粗糙化处理使所述花纹表面的粗糙度值在2微米到10微米范围内。

可选的，对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤包括：采用喷砂工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理。

可选的，所述喷砂处理中所使用沙粒的材料包括：玻璃珠、白刚玉、碳化硅或石英砂。

可选的，所述喷砂处理中所使用沙粒为型号在20号到200号范围内的磨料。

可选的，所述采用喷砂处理工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤之后，所述加工方法还包括：对喷砂后的环件进行酸洗。

可选的，所述对喷砂后的环件进行酸洗的步骤包括：采用混合酸对所述环件进行酸洗。

可选的，所述采用混合酸清洗所述环件的步骤包括：所述混合酸包括硝酸和氢氟酸。

可选的，所述对喷砂后的环件进行酸洗的步骤包括：通过超声波振动对喷砂后的环件进行酸洗。

可选的，所述环件还包括位于环体外圆周面上的凸台，所述凸台未连接所述环体一端的端面内设置有螺孔；所述提供环件的步骤之后，所述对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤之前，所述加工方法还包括：密封所述凸台端面内的螺孔。

可选的，所述螺孔内设置有内螺纹，所述密封所述螺孔的步骤包括：提供表面设置有外螺纹的保护帽；使所述保护帽通过螺旋方式与所述螺孔连接，以密封所述螺孔。

相应的，本发明还提供一种环件结构，用于在溅射过程中聚焦高能粒子，包括：

环件，所述环件表面设置有花纹；

所述环件花纹具有经粗糙化处理的表面。

可选的，所述环件包括：环体和位于所述环体表面的凸台，所述环体包括轴向相背的两个圆环形端面以及设置于两个圆环形端面之间且径向相背的外圆周面和内圆周面，所述外圆周面与两个圆环形端面相垂直；所述环体的外圆周面、内圆周面和两个圆环形端面的花纹具有经粗糙化处理的表面。

可选的，所述环件花纹表面的粗糙度值在2微米到10微米范围内。

可选的，所述环件花纹具有经喷砂处理的表面。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明通过对所述环件花纹表面进一步进行粗糙化处理，以提高环件花纹表面的粗糙程度，减少环件花纹表面的尖端，增大所述环件花纹表面的吸附能力，从而降低所述环件花纹表面尖端放电和所吸附颗粒物剥落现象出现的可能，从而提高了环件的使用寿命，减少了由于所吸附颗粒物剥落而导致的产品报废，提高了产品的良品率。

本发明的可选方案中，采用喷砂处理工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理，可以对所述环件花纹表面所有区域进行粗糙化处理，增大花纹表面的粗糙度，并且去除边缘棱角，处理更全面，无处理死角。

本发明的可选方案中，在采用喷砂处理工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤之后，对喷砂后的环件进行酸洗，以去除成分残留以及与所述环件花纹表面连接不稳固的沙粒，从而减少了在刻蚀过程中出现剥落现象的出现，减少了由于剥落现象而导致的产品报废，提高了产品的良品率。

附图说明

图1是现有技术中一种溅射设备的结构示意图；

图2是图1中环件表面花纹的示意图；

图3至图7是本发明所提供环件结构的加工方法一实施例各个步骤的示意图；

图8是本发明所提供环件结构一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中的环件存在花纹表面容易出现尖端放电或所吸附颗粒物剥落的问题。现结合环件的结构分析尖端放电和所吸附颗粒物剥落问题的原因：

如背景技术所述，环件在溅射过程中主要有两点作用：一是，约束溅射离子的运动轨迹，起到聚焦的作用；二是吸附溅射过程中产生的颗粒物，起到净化的作用。

参考图2，示出了图1中环件表面花纹的示意图。

为了提高环件对颗粒物的吸附能力，环件表面设置有花纹，以增大环件表面的粗糙程度，提高环件表面的吸附能力。但是如果环件表面花纹太尖，就容易在溅射过程中出现尖端放电的问题，从而引起机台使用异常，影响环件的使用寿命。

此外虽然花纹增大了环件表面的粗糙程度，但是花纹表面依旧是光滑的。光滑的花纹表面也会导致所吸附的颗粒物出现剥落的现象，从而影响溅射所形成膜层的质量，甚至会造成产品受损。

为解决所述技术问题，本发明提供一种环件结构的加工方法，包括：

提供环件，所述环件表面设置有花纹；对所述环件花纹表面进行粗糙化处理。

本发明通过对所述环件花纹表面进一步进行粗糙化处理，以提高环件花纹表面的粗糙程度，减少环件花纹表面的尖端，增大所述环件花纹表面的吸附能力，从而降低所述环件花纹表面尖端放电和所吸附颗粒物剥落现象出现的可能，从而提高了环件的使用寿命，减少了由于所吸附颗粒物剥落而导致的产品报废，提高了产品的良品率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图3至图7示出了本发明所提供环件结构的加工方法一实施例各个 步骤的示意图。

参考图3示出了本发明所提供环件结构的加工方法一实施例的流程图。所述环件结构的加工方法包括：

首先执行步骤S10，提供环件。

结合参考图4，示出了图3所示环件结构的加工方法中环件100的示意图。

所述环件100表面设置有花纹。

所述环件100在溅射过程中起聚焦高能粒子的作用。此外，所述环件100还用于吸附溅射过程中产生的颗粒物，起到净化的作用，因此所述环件100的表面设置有花纹，以增大所述环件100表面的粗糙程度以提高所述环件100的表面吸附能力。本实施例中，所述环件100的材料为金属钽，可以通过表面压花等机械加工方法在所述环件结构100表面形成花纹。

继续参考图3和图4，执行步骤S20，对所述环件100花纹表面进行粗糙化处理。

需要说明的是，所述环件100包括环体110，所述环体110包括轴向相背的两个圆周端面111以及设于所述两个圆环形端面111之间且径向相背的外圆周面112和内圆周面113，所述外圆周面112和内圆周面113与两个圆环端面111相垂直；所述对所述环件100花纹表面进行粗糙化处理的步骤包括：对所述环体110的外圆周面112、内圆周面113和两个圆环形端面111进行粗糙化处理。具体的，所述粗糙化处理使所述花纹表面的粗糙度值在2微米到10微米范围内。

还需要说明的是，所述环件100还包括位于所述环体110外圆周面112上的凸台120，所述凸台120未连接所述环体110一端的端面内设置有螺孔。为了避免所述螺孔在对所述花纹表面进行粗糙化处理的过程中受到损伤，本实施例中，执行步骤S10，提供环件100的步骤之后；执行步骤S20，对所述环件100花纹表面进行粗糙化处理的步骤之前，所述加工方法还包括：执行步骤S15，密封所述凸台120端面内的螺孔。

结合参考图5，示出了图4中沿A-A’线的剖视图。

位于凸台120内的所述螺孔121内设置有内螺纹122。为了提高对所述螺孔121密封保护的效果，本实施例中，密封所述凸台120端面内的螺孔121的步骤包括：提供表面设置有外螺纹的保护帽；使所述保护帽通过螺旋方式与所述螺孔121连接，以密封所述螺孔121.

进一步，本实施例中，对所述环件100花纹表面进行粗糙化处理的步骤包括：采用喷砂工艺对所述环件100花纹表面进行粗糙化处理。也就是说，对所述环体110的外圆周面112、内圆周面113和两个圆环形端面111均进行喷砂处理，以使所述花纹表面粗糙化。

参考图6，示出了图3所示加工方法中所使用设备的结构示意图。

具体的，首先将所述环件100固定在夹具300上。通过喷枪200喷出沙粒以对所述环体110的花纹表面进行喷砂处理。在喷砂处理过程中，所述环件100与所述喷枪相对运动，以使所述环体110的外圆周面112、内圆周面以及两个圆环形端面111均受到喷砂处理。

参考图7，示出了所述环件100表面在喷砂处理后花纹表面的示意图。

如图7所示，喷砂工艺中，沙粒通过轰击环件花纹的表面，使所述花纹表面形成诸多微小的凹坑，从而有效的提高了所述花纹表面的粗糙度，增大了所述环件花纹表面的吸附能力，从而减少了环件吸附的颗粒物剥落现象的出现。此外，由于沙粒的轰击，环件表面花纹的尖锐处也会钝化，能够减少溅射过程中尖端放电现象出现的可能，延长了所述环件的使用寿命。

具体的，喷砂处理过程中所使用的沙粒材料包括玻璃珠、白刚玉、碳化硅或者石英砂等磨料，以降低工艺难度和工艺成本。此外，所述喷砂处理过程中所使用的沙粒为型号在20号到200号范围内的磨料。由此，在喷砂处理后，所述花纹表面的粗糙度值在2微米到10微米范围内。

由于在喷砂处理过程中，沙粒与环件表面会发生碰撞，因此会有元素残留在所述环件的表面。因此，继续参考图3，本实施例中，在执行步骤S20，采用喷砂处理工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤之后，所述加工方法还包括：执行步骤S25，对所述环件进行酸洗，以去除所述环件表面残留的元素。

具体的，将喷砂完成的环件放入酸洗槽，采用混合酸对所述环件进行酸洗，以清除所述环件表面其他成分物质的残留，也可以去除与所述环件花纹表面连接不稳固的沙粒，从而减少了在刻蚀过程中出现剥落现象的出现，减少了由于剥落现象而导致的产品报废，提高了产品的良品率。具体的，所述混合酸包括硝酸和氢氟酸。

为提高酸洗的清洁度，本实施例中，对喷砂后的环件进行酸洗的步骤包括：通过超声波振动的方式对所述喷砂后的环件进行酸洗，以彻底清除残余物质。

相应的，本发明还提供一种环件结构，包括：

提供环件，所述环件表面设置有花纹所述环件花纹具有经粗糙化处理的表面。

参考图8，示出了本发明所提供环件结构一实施例的结构示意图。

所述环件结构200包括：环件200，所述环境200表面设置有花纹。

所述环件200在溅射过程中起聚焦高能粒子的作用。此外，所述环件200还用于吸附溅射过程中产生的颗粒物，起到净化的作用，因此所述环件200的表面设置有花纹，以增大所述环件200表面的粗糙程度以提高所述环件200的表面吸附能力。本实施例中，所述环件200的材料为金属钽，可以通过表面压花等机械加工方法在所述环件结构200表面形成花纹。

所述环件200花纹具有经粗糙化处理的表面。

所述环件200包括环体210，所述环体210包括轴向相背的两个圆周端面211以及设于所述两个圆环形端面211之间且径向相背的外圆周面212和内圆周面213，所述外圆周面212和内圆周面213与两个圆环端面211相垂直；所述环体210的外圆周面212、内圆周面213以及两个圆环形端面211的花纹具有经粗糙化处理的表面。具体的，所述环件花纹表面的粗糙度值在2微米到10微米范围内。

需要说明的是，所述环境200还包括位于所述环体210外圆周面212上的凸台220，所述凸台220未连接所述环体210一端的端面内设置有螺孔，所 述凸台220设置有螺孔的端面不具有粗糙化处理的表面。

本实施例中，所述环件200花纹具有经喷砂处理的表面。喷砂工艺中，沙粒通过轰击环件200花纹的表面，使所述花纹表面形成诸多微小的凹坑，从而有效的提高了所述花纹表面的粗糙度，增大了所述环件200花纹表面的吸附能力，从而减少了环件200吸附的颗粒物剥落现象的出现。此外，由于沙粒的轰击，环件200表面花纹的尖锐处也会钝化，能够减少溅射过程中尖端放电现象出现的可能，延长了所述环件200的使用寿命。

综上，本发明通过对所述环件花纹表面进一步进行粗糙化处理，以提高环件花纹表面的粗糙程度，减少环件花纹表面的尖端，增大所述环件花纹表面的吸附能力，从而降低所述环件花纹表面尖端放电和所吸附颗粒物剥落现象出现的可能，从而提高了环件的使用寿命，减少了由于所吸附颗粒物剥落而导致的产品报废，提高了产品的良品率。而且，本发明的可选方案中，采用喷砂处理工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理，可以对所述环件花纹表面所有区域进行粗糙化处理，增大花纹表面的粗糙度，并且去除边缘棱角，处理更全面，无处理死角。此外，本发明的可选方案中，在采用喷砂处理工艺对所述环件花纹表面进行粗糙化处理的步骤之后，对喷砂后的环件进行酸洗，以去除成分残留以及与所述环件花纹表面连接不稳固的沙粒，从而减少了在刻蚀过程中出现剥落现象的可能，减少了由于剥落现象而导致的产品报废，提高了产品的良品率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。