CN100348772C - 物理气相沉积系统中的准直管的温度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物理气相沉积系统中的准直管温度控制装置(stabilizer)，包括：一反应室，提供空间利于上述物理气相沉积系统的沉积物(deposition species)于上述反应室中进行沉积；一温度控制装置，置于上述反应室壁(chamber wall)之中；一加热器，置于上述反应室之中，上述加热器目的在于加热置于其上的晶片(wafer)；以及，一准直管，置于上述反应室壁(chamber wall)之上，上述准直管的边缘置于上述温度控制装置之上，藉由调整上述温度控制装置的温度，使得累积在上述准直管中间的沉积膜与累积在边缘的沉积膜更均匀，结果提升了上述物理气相沉积的阶梯覆盖能力。

Description

物理气相沉积系统中的准直管的温度控制装置
技术领域
本发明与一种物理气相沉积(Physical Vapor Deposition：PVD)系统有关，特别是提供一种物理气相沉积系统中的准直管(collimator)的温度控制装置(stabilizer)。
背景技术
集成电路在我们日常生活中，已经达到无所不在的地步。它已应用在计算机工业、通信产业与各种消费性的电子产品中，集成电路制作的流程(processflow)非常的复杂，基本上，约需经过数百个不同的步骤，包括：薄膜沉积(deposition)、微影(photolithography)、蚀刻(etching)、扩散(diffusion)、离子植入(ion implantation)、氧化(oxidation)、热处理制造(thermaltreatment process)等，耗时约一、两个月的时间才能完成。
而上述集成电路的每一道制作的流程都有一对应的机台(machine)，例如在薄膜沉积(deposition)的制造中有时候需要用到一种物理气相沉积(Physical Vapor Deposition：PVD)的机台(machine)。而在半导体制造工艺的发展上，主要的物理气相沉积(Physical Vapor Deposition：PVD)技术有蒸镀(Evaporation)与溅镀(Sputtering)等二种。而在溅镀(Sputtering)的技术中会引进一个准直管(collimator)的装置，它的目的在于提升溅镀对于沟渠底部的沉积能力，使得金属溅镀的应用可以向下延伸到更小的尺寸设计(geometry design)上。所谓的准直管就是一种外观近似蜂巢由许多六角管所组成的结构。利用这个介于金属靶与晶片之间的准直管，一些大角度的溅镀现象将被排除，使得因溅击而产生的金属靶原子，必须以较小的行径角度，才得以通过准直管而到达晶片的表面。很明显的，这将使得沟渠底部获得较多的沉积，而不会造成所谓的封口(void)的情形。
请参考图1，其是一般溅镀机(sputter)所使用的准直管(collimator)，晶片103置于一加热器(heater)102之上，而准直管100置于反应室壁(chamber wall)101之上。上述的准直管100有时会因为制造的温度太高或因为制造时品质的偏差(deviation)而导致在制造过程中逐渐融化变形，进而造成沉积膜的均匀性(uniformity)变差，最后使得产品因而报废，请参考图2。准直管104为融化变形(melting and bending)的准直管。
另外，在准直管(collimator)105的使用过程中，由于沉积膜累积在准直管中间区域比边缘区域来的快，于沉积相当片数的晶片(wafer)之后，累积在准直管的中间106的沉积膜108会比累积在边缘107的沉积膜109增加的更多，因此，准直管中间的宽深比(aspect ratio)会比边缘增加的更多，请参考图3。这会造成溅镀到晶片上的沉积膜产生中间与边缘有显著差异的情形，也就是它的阶梯覆盖(step coverage)产生了不均匀的情形。
鉴于上面所述的缺点，本发明设计了一个机构，以藉由此机构来改善上述的情形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物理气相沉积系统中的准直管的温度控制装置，以解决因为制造的温度太高或因为制造时品质的偏差(deviation)而导致在制造中准直管逐渐融化变形，而造成沉积膜的均匀性(uniformity)变差的情形。本发明提供一温度控温装置的设计，而巧妙地解决了上述阶梯覆盖(step coverage)不均匀的情形。
本发明为一种物理气相沉积系统中的准直管的温度控制装置(stabilizer)，包括：一反应室，上述物理气相沉积系统的沉积物(deposition species)于上述反应室中进行沉积；一温度控制装置，置于上述反应室壁(chamber wall)之中；以及，一准直管，置于上述反应室壁(chamber wall)之上，上述准直管的边缘置于上述温度控制装置之上，藉由调整上述温度控制装置的温度，使得累积在上述准直管中间的沉积膜与累积在边缘的沉积膜更均匀，结果提升了上述物理气相沉积的阶梯覆盖能力。
本发明的物理气相沉积系统中的准直管(collimator)的温度控制装置，更包括一置于该反应室中的加热器，上述加热器目的在于加热置于其上的晶片(wafer)。
附图说明
本发明的较佳实施例将于下述说明中辅以下列图形做更详细的阐述：
图1为现有技术的溅镀机(sputter)所使用的准直管的示意图。
图2为现有技术的溅镀机(sputter)所使用的准直管变形的示意图。
图3为现有技术的累积在准直管的中心与边缘的沉积膜的示意图。
图4为本发明的附有温度控制装置(stabilizer)的准直管(collimator)的示意图。
图5为现有技术与本发明的准直管(collimator)的温度分布示意图。
图6为本发明的累积在准直管的中心与边缘的沉积膜的示意图。
主要部件的代表符号：
准直管100、104、105、110、115
反应室壁(chamber wall)101、113
加热器(heater)102、111
晶片103、112
准直管中间106
沉积膜108、109、116、117
准直管边缘107
温度控制装置(stabilizer)114
具体实施方式
本发明公开一种物理气相沉积系统中的准直管的温度控制装置，以解决因为制造的温度太高或因为制造时品质的偏差(deviation)而导致在制造过程中准直管逐渐融化变形，而造成沉积膜的均匀性(uniformity)变差的情形。本发明提供一温度控温装置的设计，而巧妙地解决了上述阶梯覆盖(stepcoverage)不均匀的情形。本发明并提供其实施例，其详细说明如下，所述的较佳实施例只做一说明非用以限定本发明。
请参考图4，其为显示本发明的附有温度控制装置(stabilizer)114的准直管(collimator)110的示意图。上述准直管(collimator)110与一般所使用的准直管并无不同，上述准直管110置于反应室壁(chamber wall)113之上。本发明的物理气相沉积系统的沉积物于上述反应室113中进行沉积，另外，本发明的物理气相沉积例如是一利用溅镀(Sputtering)沉积的方法。晶片(wafer)112置于一加热器(heater)111之上，上述加热器(heater)111置于反应室(chamber)113之中，目的在于加热置于其上的晶片112。
一温度控制装置(stabilizer)114置于上述反应室壁(chamber wall)113之中。上述准直管110的边缘是置于上述温度控制装置114之上。藉由降低上述温度控制装置114的温度，使得准直管115边缘的温度比中心低，请参考图5。部分碰撞到上述准直管115边缘的溅镀物(sputter species)会比碰撞到中心的溅镀物(sputter species)更容易丧失能量而吸附在上述准直管115上，进而促使整个准直管115上的沉积膜的累积更均匀(uniform)，也就是说，沉积于准直管115中心的沉积膜116与沉积于准直管115边缘的沉积膜117的量是相近的，请参考图6。如此一来就可以避免上述准直管115于使用一段时间之后所造成的晶圆中心与晶圆边缘的阶梯覆盖(stepcoverage)不均匀的情形。
因此，本发明的准直管可以避免因为制造的温度太高或因为制造时品质的偏差(deviation)所导致的在制造过程中逐渐融化变形的情形，也可以避免沉积膜的均匀性(uniformity)不佳的情形。

Claims (5)

1.一种物理气相沉积系统，包括：
一反应室，用于进行物理气相沉积反应；
一温度控制装置，置于该反应室壁中；以及
一准直管，置于该反应室壁之上，该准直管的边缘置于该温度控制装置之上，藉由调整该温度控制装置的温度，使得累积在该准直管中间的沉积膜与累积在该准直管边缘的沉积膜更均匀，结果提升了该物理气相沉积的阶梯覆盖能力。
2.如权利要求1所述的物理气相沉积系统，更包括一加热器，该加热器用于加热置于其上的晶圆，其位于反应室中，并且在其所加热的晶片之下。
3.如权利要求1所述的物理气相沉积系统，其中该物理气相沉积包括一利用溅镀沉积的方法。
4.一种物理气相沉积系统，包括：
一反应室，该物理气相沉积系统的沉积物于该反应室中进行沉积；
一温度控制装置，置于该反应室壁之中；
一加热器，置于该反应室之中，该加热器目的在于加热置于其上的晶圆；以及
一准直管，置于该反应室壁之上，该准直管的边缘置于该温度控制装置之上，藉由调整该温度控制装置的温度，使得累积在该准直管中间的沉积膜与累积在该准直管边缘的沉积膜更均匀，结果提升了该物理气相沉积的阶梯覆盖能力。
5.如权利要求4所述的物理气相沉积系统，其中该物理气相沉积包括一利用溅镀沉积的方法。
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