CN108428611A - 一种调节离子铣均匀性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种调节离子铣均匀性的方法，其特征是通过调节圆筒离子源的高度、倾斜的角度以及添加均匀性挡板来调整行星盘中圈11、行星盘外圈12上晶片的离子铣均匀性。本发明既稳定了离子铣的均匀性，又提高了产能及设备的利用率，满足了工艺生产的需求。

Description

一种调节离子铣均匀性的方法
技术领域
本发明涉及一种物理气相淀积技术，尤其是一种半导体金属化制程中使用的沉积技术，具体地说是一种调节离子铣均匀性的方法。
背景技术
真空蒸发技术属于物理气相沉积成膜的方法，具有操作简单，蒸发速率高，各向异性好等优点，在科研与生产中有广泛的应用。在微纳米的半导体制造工艺中，一般衬底材料长时间暴露在外边会有一层很薄的氧化层，用等离子体铣掉这层氧化层有助于增加金属的粘附性，减小氧化层对金属与半导体材料接触的影响。通常设备会提供离子铣速率> 0.9nm/min，片内、片间、批次间均匀性≤±10%的离子源，但是在实际生产中，由于离子源的价格比较昂贵，出于成本的考虑很多机台配置离子铣源的时候并非都是使用6×30厘米的长方形离子源，而是使用小直径的圆筒离子源（直径小于10厘米），为了使氩离子能够均匀的发射出去，在离子源的端口处会有石墨栅网16。然而石墨栅网16的口径远小于行星盘的半径，这就决定了小的离子铣源只能用于单圈的清洁。
发明内容
本发明的目的是针对小尺寸离子源无法满足现有沉积腔中晶片清洗的问题，发明一种调节离子铣均匀性的方法，从而实现小尺寸圆筒离子源的最大限度的利用，使之能满足现有沉积腔的离子铣要求。
本发明的技术方案是：
一种调节离子铣均匀性的方法，其特征是首先将离子源安装在一个可调节高度及角度的支架上，其次，在离子源的石墨栅网外增加一块均匀性挡板；通过离子源倾斜角度、高低的调整及均匀性挡板的作用实现行星盘中圈和外圈上晶片的离子铣均匀性满足晶片内、晶片间及晶片批次间的均匀性≤10%，同时又保证离子铣的速度大于0.9 nm/min。
所述的均匀性挡板的通孔形状为经过修正的扇形。
所述的晶片内、晶片间及晶片批次间的均匀性测定方法为：取生长有氮化硅的晶片测试并记录晶片上均布的测量点的膜厚Ax，然后放置到行星盘中圈、行星盘外圈中进行离子铣；离子铣完成后再次测量晶片上测量点位置的膜厚Bx；得出每个位置的相差膜厚Cx=Ax-Bx，离子铣的均匀性为0.5×（Cmax-Cmin）/Cavg；其中Cmax为最大厚度差，Cmin为最小厚度差，Cavg为平均厚度差。
所述的测试点的数量为五个，它们由中心点和距中心点等距且均匀布置的四个点组成。
本发明的有益效果：
本发明既稳定了离子铣的均匀性，又提高了产能及设备的利用率，满足了工艺生产的需求。本发明实现了小规格圆筒离子源（直径小于10厘米）的最大化利用，有利于节约原材料采购成本，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明涉及的蒸发腔的内部结构示意图。
图2是本发明的安装晶片的整套行星盘的俯视图。
图3是本发明的测量离子铣均匀性的五个测试点的位置示意图，图中测试点2、3、4、5距离中心点1的距离相等，距离可视测试情况自定，其中以半径的四分之三处为佳。
图4是本发明的离子铣均匀性挡板的结构示意图。
图5是本发明的离子铣源的正面俯视图。
图中：1、旋转的行星架；2、腔室外壳；3、电子枪；4、金属源坩埚；5、离子铣电气线；6、离子铣固定支架；7、离子铣源；8、离子铣均匀性挡板；9、离子铣挡板；10、行星盘内圈；11、行星盘中圈；12、行星盘外圈；13、固定螺丝孔；14、离子铣修正挡板孔；15、固定螺丝孔；16、石墨栅网。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-5所示。
一种调节离子铣均匀性的方法， 首先将图5所示的离子铣源7安装在一个可调节高度及角度的离子铣固定支架6上，其次，在离子铣源7的石墨栅网16外增加一块均匀性挡板8；通过离子铣源7倾斜角度、高低的调整及均匀性挡板8的作用实现行星盘（图2）中圈11和外圈12上晶片的离子铣均匀性满足晶片内、晶片间及晶片批次间的均匀性≤10%，同时又保证离子铣的速度大于0.9 nm/min。其中均匀性挡板8的通孔形状为经过修正的扇形，如图4。本发明的晶片内、晶片间及晶片批次间的均匀性测定方法为：取生长有氮化硅的晶片测试并记录晶片上均布的五个测量点的膜厚Ax，如图3，然后放置到行星盘中圈、行星盘外圈中进行离子铣；离子铣完成后再次测量晶片上测量点位置的膜厚Bx；得出每个位置的相差膜厚Cx=Ax-Bx，离子铣的均匀性为0.5×（Cmax-Cmin）/Cavg；其中Cmax为最大厚度差，Cmin为最小厚度差，Cavg为平均厚度差。所述的五个测试点，它们由中心点和距中心点等距且均匀布置的四个点组成，外圈的四个点距中心点的距离以3/4半径为佳。
本发明的工作过程为：
图1中装有晶片的行星盘放置在旋转的行星架1上，工艺开始时行星架自转，氩气通过离子铣电气线5进入离子源，氩气在离子源中获得灯丝发射的电子而离化，打开离子铣挡板9，带正电的氩离子通过石墨栅网16，以扇状发射出离子源轰击在到行星盘上的晶片。
此时用长有氮化硅的试验片来表征离子的均匀性。取生长完的晶片测试并记录如图3中的五点的膜厚Ax，然后放置到图2中的行星盘中圈11、行星盘外圈12中（因为中圈与外圈放置的片子数量最多，所以实验时使用中圈与外圈来试验）；做完离子铣工艺后再次测量该晶片5点位置的膜厚Bx。得出每个位置的相差膜厚Cx=Ax-Bx，离子铣的均匀性为0.5×（Cmax-Cmin）/Cavg。
调节离子源石墨栅网16的中心位置对准行星盘中圈11与行星盘外圈12的中间，通过固定螺丝孔13与固定螺丝孔15装上图4中的离子铣均匀性挡板8，氩离子通过石墨栅网16后部分会轰击到离子铣均匀性挡板8上，通过实验测试比较行星盘中圈11与行星盘外圈12的离子铣速率，然后将石墨栅网的中心位置往离子铣速率偏小的一圈慢慢移动，直至速率大致相同。
具体实施时可通过实验测量计算得出的片内均匀性来修剪离子铣均匀性挡板8中离子铣修正挡板孔14的形状，用以修正行星盘中圈11与行星盘外圈12两圈内晶片的片内均匀性。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种调节离子铣均匀性的方法，其特征是首先将离子源安装在一个可调节高度及角度的支架上，其次，在离子源的石墨栅网外增加一块均匀性挡板；通过离子源倾斜角度、高低的调整及均匀性挡板的作用实现行星盘中圈和外圈上晶片的离子铣均匀性满足晶片内、晶片间及晶片批次间的均匀性≤10%，同时又保证离子铣的速度大于0.9 nm/min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的均匀性挡板的通孔形状为经过修正的扇形。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的晶片内、晶片间及晶片批次间的均匀性测定方法为：取生长有氮化硅的晶片测试并记录晶片上均布的测量点的膜厚Ax，然后放置到行星盘中圈、行星盘外圈中进行离子铣；离子铣完成后再次测量晶片上测量点位置的膜厚Bx；得出每个位置的相差膜厚Cx=Ax-Bx，离子铣的均匀性为0.5×（Cmax-Cmin）/Cavg；其中Cmax为最大厚度差，Cmin为最小厚度差，Cavg为平均厚度差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述的测试点的数量为五个，它们由中心点和距中心点等距且均匀布置的四个点组成。
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