防止反应腔室内发生打火的沉积方法及反应腔室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种防止反应腔室内发生打火的沉积方法及反应腔室。
【背景技术】
[0002]娃通孔技术(through silicon via,以下简称TSV)技术是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术，由于TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，成为目前电子封装技术中最先进的一种技术。
[0003]TSV技术包括采用磁控溅射工艺在硅通孔内沉积阻挡层和铜籽晶层的工艺过程，为了对具有高深宽比的通孔内沉积薄膜，通常需要在很低的气压(例如，气压〈0.6mT)下进行沉积工艺，且在低压下获得的薄膜质量较高。图1为磁控溅射设备的结构示意图。图2为图1中沿A-A’线的剖视图。请一并参阅图1和图2，磁控溅射设备包括反应腔室10，在反应腔室10的底部设置有的卡盘11和压环12，卡盘11用于承载基片S ;在压环12的内周壁上且沿其周向设置有多个压爪121，借助多个压爪121的下表面叠置在基片S上表面的边缘区域，以将基片S固定在卡盘11上；在反应腔室10的顶部设置有靶材13，借助激励电源与靶材13电连接，用于将反应腔室10内的工艺气体激发形成等离子体，并提供给靶材13 —定的负偏压，以吸引反应腔室10内等离子体中的正离子轰击靶材13的表面，轰击使得靶材13表面的金属原子自祀材13的表面逸出沉积在基片S表面的娃通孔内；在祀材11的上方设置有磁控管14，磁控管14用于将反应腔室10内的等离子体聚集在靶材13的下方。
[0004]在实际应用中，为了能够对具有高深宽比的硅通孔内沉积金属薄膜，使得卡盘11与射频电源15电连接，射频电源15用于向卡盘11施加一定的负偏压，射频电源15的频率范围一般为400KHz?13.56MHz，射频电源15的输出功率越大，使得卡盘11上加载的负偏压越高，从而可以吸引更多的金属离子沉积至硅通孔内，进而可以提高沉积金属薄膜的台阶覆盖率。为避免轻度打火在反应腔室10内产生一定的污染颗粒以及严重打火对基片S造成损坏，需要使得卡盘11、压环12和基片S等电位，为此，卡盘11与压环12通过导线线圈电连接，以使二者等电位；压环12的压爪121靠近基片S的下表面完全与基片S的上表面接触，如图3所示，当在基片S上沉积金属薄膜时，使得压爪121与基片S电连接，从而实现压环12与基片等电位。但是由于沉积的金属薄膜比较厚，压爪121与基片S容易发生粘片现象，因此，在基片S与压爪121分离时，容易对与压爪121接触的金属薄膜造成影响，甚至会导致基片S碎裂，因此，为了在保证压环12与基片S等电位的前提下在一定程度上避免压爪121与基片S发生粘片现象，多个压爪121中部分压爪121采用如图4所示的压爪121的结构，其中，每个压爪121的靠近基片S中心区域的下表面与基片S的上表面存在间距。
[0005]由上可知，采用上述的压环12结构在实际应用中会存在以下问题:在避免发生打火现象的前提下，多个压爪121中的部分压爪121始终会与基片S发生粘片现象，从而造成工艺不稳定。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种防止反应腔室内发生打火的沉积方法及反应腔室，其可以在一定程度上避免压爪与基片发生粘片现象前提下实现压环与基片等电位，从而可以同时避免压爪与基片发生粘片现象和反应腔室内发生打火现象，进而可以提高工艺的稳定性。
[0007]本发明提供一种防止反应腔室内发生打火的沉积方法，所述反应腔室内设置有卡盘和压环，所述卡盘用于承载基片，所述压环的内周壁上设置有多个压爪，每个所述压爪的下表面叠置在所述基片的上表面的边缘区域，用于将所述基片固定在所述卡盘上，且每个所述压爪靠近所述基片中心区域的部分下表面与所述基片的上表面存在间距；所述防止反应腔室内发生打火的沉积方法包括步骤SI，在高气压值的所述反应腔室内，预先在预设时间内对所述基片沉积薄膜，以使金属原子和金属离子进入所述压爪部分下表面与所述基片上表面的间距形成的间隙内，实现所述压爪与所述基片相连通。
[0008]其中，在所述步骤SI中，所述高气压值的范围大于12mT。
[0009]其中，在所述步骤SI中，所述预设时间的范围小于5s。
[0010]其中，还包括步骤S2，降低所述反应腔室内的气压值，以实现在低气压值的所述反应腔室内，再在所述基片上完成沉积工艺所需厚度的薄膜。
[0011]其中，在所述步骤S2中，所述低气压值的范围小于0.6mT。
[0012]其中，在所述步骤SI中还包括，向所述基片的下表面和所述卡盘的上表面之间吹扫冷却气体，以对所述基片进行冷却，以及向所述反应腔室内输送工艺气体，并激发所述工艺气体形成等离子体。
[0013]其中，在所述步骤S2中，向所述基片的下表面和所述卡盘的上表面之间吹扫冷却气体，以对所述基片进行冷却，并停止向所述反应腔室内输送所述工艺气体。
[0014]其中，在所述步骤S2之后，还包括步骤S3，向所述基片的下表面和所述卡盘的上表面之间吹扫冷却气体，以对所述基片进行冷却，并保持所述基片在所述反应腔室内预定时间，以实现将所述基片冷却至预设温度。
[0015]其中，所述卡盘与激励电源电连接，所述激励电源用于向所述卡盘加载负偏压；在所述步骤Si中，关闭所述激励电源，以使所述激励电源与所述卡盘断开。
[0016]其中，所述卡盘与激励电源电连接，所述激励电源用于向所述卡盘加载负偏压；在所述步骤S2中，打开所述激励电源，以使所述激励电源与所述卡盘相连通，并向所述卡盘加载负偏压。
[0017]本发明还提供一种反应腔室，所述反应腔室应用本发明提供的上述防止反应腔室内发生打火的沉积方法对位于其内的基片沉积薄膜，所述反应腔室内设置有卡盘和压环，所述卡盘用于承载所述基片，所述压环的内周壁上设置有多个压爪，每个所述压爪的下表面叠置在所述基片的上表面的边缘区域，用于将所述基片固定在所述卡盘上，其特征在于，每个所述压爪靠近所述基片中心区域的部分下表面与所述基片的上表面存在间距。
[0018]本发明具有下述有益效果:
[0019]本发明提供的防止反应腔室内发生打火的沉积方法，其在压环的每个压爪靠近基片中心区域的部分下表面与基片的上表面存在间距的前提下，包括步骤SI，在高气压值的反应腔室内，预先在预设时间内对基片沉积薄膜，以使金属原子和金属离子进入压爪部分下表面与基片上表面的间距形成的间隙内，实现压爪与基片相连通。在步骤Si中，由于在高气压值的反应腔室中等离子体的平均自由程小，等离子体相互碰撞的频率较高，可以使得金属原子或者离子能够进入压爪的下表面与基片的上表面之间的间距形成的间隙内，因而可以实现压爪与基片相连通，即，可以实现压环与基片等电位；并且，借助每个压爪靠近基片中心区域的部分下表面与基片的上表面存在间距，可以在一定程度上避免压爪与基片发生粘片现象，因而可以在一定程度上避免压爪与基片发生粘片现象前提下实现压环与基片等电位，从而可以同时避免压爪与基片发生粘片现象和反应腔室内发生打火现象，进而可以提闻工艺的稳定性。
[0020]本发明提供的反应腔室，在反应腔室内采用本发明提供的上述防止反应腔室内发生打火的沉积方法对位于该反应腔室内的基片沉积薄膜，其可以同时避免压爪与基片发生粘片现象和反应腔室内发生打火现象，从而可以提高反应腔室内工艺的稳定性。
【附图说明】
[0021]图1为磁控溅射设备的结构示意图；
[0022]图2为图1中沿A-A’线的剖视图；
[0023]图3为图2中压爪的一种结构示意图；
[0024]图4为图2中压爪的另一种结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例提供的防止反应腔室内发生打火的沉积方法的流程图；以及
[0026]图6为本发明提供的反应腔室的压爪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的防止反应腔室内发生打火的沉积方法及反应腔室进行详细描述。
[0028]图5为本发明实施例提供的防止反应腔室内发生打火的沉积方法的流程图。请参阅图5，其中，反应腔室内设置有卡盘和压环，卡盘用于承载基片，压环的内周壁上设置有多个压爪，每个压爪的下表面叠置在基片的上表面的边缘区域，用于将基片固定在卡盘上，且每个压爪靠近基片中心区域的部分下表面与基片的上表面存在间距(例如，图4所示的压爪结构)，在这种情况下，防止反应腔室内发生打火的沉积方法包括步骤SI，在高气压值的反应腔室内，预先在预设时间内对基片沉积薄膜，以使金属原子和金属离子进入压爪部分下表面与基片上表面的间距形成的间隙内，实现压爪与基片相连通。
[0029]具体地，在步骤SI中，由于在高气压状态，等离子体的平均自由程Mean FreePath=0.05/Process Pressure,其中，平均自由程 Mean Free Path 的单位为 mm, ProcessPressure为反应腔室的气压值，单位为Torr，由上可知，等离子体的平均自由程与气压值成反比，因此在高气压的状态下等离子体碰撞频率很高，可以使得金属原子或者离子能够进入压爪的下表面与基片的上表面之间的间距形成的间隙内，因而可以实现压爪与基片相连通，即，可以实现压环与基片等电位；并且，借助每个压爪靠近基片中心区域的部分下表面与基片的上表面存在间距，可以在一定程度上避免压爪与基片发生粘片现象，因而可以在一定程度上避免压爪与基片发生粘片现象前提下实现压环与基片等电位，从而可以同时避免压爪与基片发生粘片现象和反应腔室内发生打火现象，进而可以提高工艺的稳定性。优选地，高气压值的范围大于12mT。另外，优选地，预设时间的范围在小于5s。
[0030]在步骤SI中还包括，向基片的下表面和卡盘的上表面之间吹扫冷却气体