CN109554672A - 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 - Google Patents
用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109554672A CN109554672A CN201811141371.6A CN201811141371A CN109554672A CN 109554672 A CN109554672 A CN 109554672A CN 201811141371 A CN201811141371 A CN 201811141371A CN 109554672 A CN109554672 A CN 109554672A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- external
- internal
- assembly
- magnetron
- target material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title description 9
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 11
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 description 1
- 108010063290 Aquaporins Proteins 0.000 description 1
- 150000001399 aluminium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3452—Magnet distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
- C23C14/345—Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3485—Sputtering using pulsed power to the target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3417—Arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3464—Operating strategies
- H01J37/3467—Pulsed operation, e.g. HIPIMS
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
在此提供一种用于电介质材料的物理气相沉积的设备。在一些实施方式中，物理气相沉积腔室的腔室盖包括：内部磁控管组件，所述内部磁控管组被耦接至内部靶材组件；和外部磁铁组件，所述外部磁铁组件耦接至外部靶材组件，其中内部磁控管组件和内部靶材组件与外部磁铁组件和外部靶材组件电隔离。
Description
本申请是申请日为2015年10月15日、申请号为201580066460.7、发明名称为“用于物理气相沉积的电介质沉积的设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开内容的实施方式涉及在物理气相沉积腔室中用于处理基板的设备。特别地，本公开内容的实施方式涉及用于物理气相沉积(PVD)的电介质沉积的设备。
背景技术
在半导体处理中，物理气相沉积(PVD)是用于沉积薄膜的传统使用的工艺。PVD工艺大体上包括轰击靶材，致使源材料被从靶材溅射，所述靶材包括具有来自等离子体的离子的源材料。喷射出的源材料接着经由电压偏压而被加速朝向待处理的基板，导致具有与其他反应剂反应，或不具有与其他反应剂反应的源材料的沉积。
近年来，PVD工艺已被越来越多地用以取代化学气相沉积(CVD)而沉积电介质材料。与通过CVD而形成的电介质膜相比，通过PVD而形成的电介质薄膜具有更少的污染，因此具有更高的质量。通常的脉冲DC PVD真空腔室硬件包含基板底座、处理配件(包括(多个)处理屏蔽件)和来源(包括靶材)。通常地，靶材(阴极)被充电且处理屏蔽件接地(阳极)以维持等离子体。使用屏蔽件作为阳极的操作在金属沉积中运作良好，但产生有电介质沉积的问题。
然而，在PVD腔室中沉积电介质材料伴随着PVD腔室的内表面被非导电的电介质材料缓慢地涂覆。因为在处理期间PVD腔室的内屏蔽件用作系统阳极，在内表面上的电介质涂层可引起电路阻抗和电压分布的变化。电介质涂层也可以改变在PVD腔室内侧的等离子体分布，因而不利地影响沉积速率和膜厚度的均匀性。最终地，电介质涂层可能甚至导致电路中断和阳极消失的问题。因此，在屏蔽件上使用金属黏贴工艺以恢复接地(阳极)。黏贴工艺阻碍腔室的产出性能。
因此，存在有在沉积电介质材料期间用于使PVD腔室的内表面维持导电的设备的需求。
发明内容
在此提供一种用于电介质材料的物理气相沉积的设备。在一些实施方式中，物理气相沉积腔室的腔室盖包括：内部磁控管组件，所述内部磁控管组件耦接至内部靶材组件；和外部磁铁组件，所述外部磁铁组件耦接至外部靶材组件，其中内部磁控管组件和内部靶材组件与外部磁铁组件和外部靶材组件电隔离。
在一些实施方式中，物理气相沉积腔室包括：内部磁控管组件，所述内部磁控管组件耦接至内部靶材组件，其中内部磁控管组件包括内部磁控管外壳，所述内部磁控管外壳经配置以容纳冷却剂；和外部磁控管组件，所述外部磁控管组件耦接至外部靶材组件，其中外部靶材组件包括外部靶材背板，所述外部靶材背板包括冷却剂通道，且其中外部磁铁组件包括外部磁控管外壳，冷却剂通道形成在外部磁控管外壳中，以将冷却剂供应到形成在外部靶材组件中的冷却剂通道。
在一些实施方式中，物理气相沉积腔室包括：腔室本体，所述腔室本体具有第一容积；腔室盖，所述腔室盖设置在腔室本体的顶上，所述腔室盖包括：内部旋转磁控管组件和外部非旋转磁铁组件，所述内部旋转磁控管组件耦接至内部靶材组件，所述外部非旋转磁铁组件耦接至外部靶材组件，其中内部旋转磁控管组件和内部靶材组件与外部非旋转磁铁组件和外部靶材组件是电隔离的；DC电源，所述DC电源经配置以提供DC脉冲功率到内部靶材组件和外部靶材组件；基板支撑件，所述基板支撑件设置在第一容积内，与内部靶材组件和外部靶材组件相对，并具有基板处理表面；以及屏蔽件，所述屏蔽件设置在腔室本体内，腔室本体包括经配置以包围第一容积的一个或多个侧壁，其中屏蔽件向下延伸到基板的顶表面的下方。
本公开内容的其它和进一步的实施方式详细说明于下。
附图说明
可参考附图中描绘的本公开内容的示例性的实施方式来理解本公开内容的以上简要概述并以下更详细描述的实施方式。然而，应注意的是附图仅示出了本公开内容的典型实施方式，并且因此将不被视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其它等效实施方式。
图1描绘了具有根据本公开内容的一些实施方式的具有基板支撑件的处理腔室的示意性截面图。
图2描绘了根据本公开内容的一些实施方式的PVD腔室盖的右侧的示意性截面图。
图3描绘了根据本公开内容的一些实施方式的PVD腔室盖的左侧的示意性截面图。
为了促进理解，已尽可能地使用相同的参考数字来指定在附图中共通的相同元件。附图未按比例绘制且可为了清晰而简化。应当预期一个实施方式的元件和特征可被有利地并入其它实施方式中而无需进一步赘述。
具体实施方式
本公开内容的实施方式包括在沉积电介质材料期间用于使PVD腔室的内表面维持导电的设备。在一些实施方式中，PVD腔室被设置以消除黏贴的需求，同时改善所溅射的电介质膜的均匀性和品质。在与本公开内容一致的实施方式中，在电介质沉积工艺期间的等离子体可持续性不依赖处理屏蔽件的导电性。反之，等离子体可持续性被有利地通过改变靶材组件的设计而被实现。更具体地，靶材被分割成至少两个电隔离区(例如，内部靶材和外部靶材)。脉冲电压在多个区之间被切换，这除了再调节靶材区时，在操作期间有利地维持等离子体。在一些实施方式中，存在有靠近外部靶材(外部阴极)的固定磁控管和靠近内部靶材(内部电极)的移动/旋转磁控管。在一些实施方式中，靶材组件之一或两者的背侧被液体冷却。
图1描绘了物理气相沉积(PVD)腔室100的简化截面图。PVD腔室100包括根据本公开内容的一些实施方式的基板支撑件106。在此所公开的示例性的物理气相沉积处理系统可包括(但不限于)那些 或产线的处理系统，以及Plus或SIPPVD处理腔室，全部可由加州圣克拉拉市的应用材料公司购得。其他处理腔室(包括来自其他制造商的处理腔室)也可合适地与在此所提供的教导结合而使用。
在本公开内容的一些实施方式中，PVD腔室100包括腔室盖101，腔室盖101设置于腔室本体104的顶上且可从腔室本体104移除。腔室盖101可包括内部靶材组件102和外部靶材组件103。内部靶材组件可包括耦接至内部靶材背板115的内部靶材114(例如，电介质靶材源材料)。外部靶材组件可包括耦接至外部靶材背板117的外部靶材116(例如，电介质靶材源材料)。腔室本体104含有用于接收基板108在其上的基板支撑件106。基板支撑件106可位于腔室本体104内。
基板支撑件106具有面向内部靶材114和外部靶材的主要表面的材料接收表面，并支撑基板108，基板108待被来自靶材的材料溅射涂布，靶材在与内部靶材114和外部靶材116的主要表面相对的平面位置中。在一些实施方式中，内部靶材114和外部靶材116可由硅化合物、铝化合物、钛化合物和类似化合物制成。内部靶材114和外部靶材116可由待被沉积在基板108上的相同的材料制成。在一些实施方式中，内部靶材114和外部靶材116可由不同的材料制成。在一些实施方式中，为了更好的靶材使用率，在内部靶材114和外部靶材116上的靶材的材料厚度可不同。在一些实施方式中，这可通过使靶材背板的底部位置在不同的高度而实现。因此，靶材的底部可为共面的，但内部靶材114和外部靶材116的厚度将彼此不同。基板支撑件106可包括具有基板处理表面109的电介质构件105，以用于将基板108支撑于基板处理表面109上。在一些实施方式中，基板支撑件106可包括设置在电介质构件105的下方的一个或多个第一导电构件107。例如，电介质构件105和一个或多个第一导电构件107可为可被用以提供夹持力或RF功率至基板支撑件106的静电卡盘、射频电极或类似物的一部分。
基板支撑件106可将基板108支撑在腔室本体104的第一容积120中。第一容积120可为被用于处理基板108且可在处理基板108期间与内部容积(例如，非处理容积)的剩余部分分离的腔室本体104的内部容积的一部分。第一容积120在处理期间被界定为在基板支撑件106的上方的区域(例如，当在处理位置时，在靶材114、116与基板支撑件106之间)。
在一些实施方式中，基板支撑件106可被垂直地移动，以允许基板108通过在腔室本体104的下部的负载锁定阀或开口(未示出)而被传送到基板支撑件106上，并接着被升高或降低以用于特定的应用。一个或多个气体可被供应到腔室本体104的下部中。
RF偏压电源134可被耦接至基板支撑件106，以在基板108上引发负DC偏压。此外，在一些实施方式中，负DC自偏压可在处理其间形成在基板108上。例如，由RF偏压电源134供应的RF能量可能频率范围从大约2MHz至约60MHz，例如，可使用非限制性的频率，诸如2MHz、13.56MHz或60MHz。在其它应用中，基板支撑件106可被接地或可被维持电气浮动的。替代地或结合地，电容调谐器136可被耦接至基板支撑件106，用于调整在基板108上的电压，以将RF偏压功率用于可能不被期望的应用中。替代地，或结合地，如由虚线框所指出的，RF偏压电源134可为DC电源，且当基板支撑件106经设置为静电卡盘时可被耦接至设置在基板支撑件106中的夹持电极。
腔室本体104进一步包括处理配件屏蔽件，或屏蔽件138，以包围腔室本体104的处理容积或第一容积，并保护其他腔室部件免于来自处理的损坏和/或污染。在一些实施方式中，屏蔽件138可为接地屏蔽件或以其它方式被连接到腔室本体104的接地外壳壁。屏蔽件138在电介质材料沉积期间可具有电介质材料层139沉积在屏蔽件138上，这发生在基板处理期间。屏蔽件138向下延伸，且经配置以包围第一容积120。在一些实施方式中，屏蔽件138可由陶瓷材料，诸如(例如)，氧化铝所制成。在其它实施方式中，屏蔽件138可由非磁性金属(例如，铝或不锈钢)所制成。
如以上所述，等离子体可持续性可有利地通过将靶材分割成至少两个电隔离区(例如，内部靶材114和外部靶材116)而实现，且消失的阳极问题被解决。在一些实施方式中，存在有靠近内部靶材114的移动/旋转内部磁控管组件130和靠近外部靶材116的固定外部磁控管组件132。内部磁控管组件130和外部磁控管组件132可被设置在腔室盖101中，用于选择性地在基板支撑件106和靶材114、116之间的提供磁场。在一些实施方式中，内部磁控管组件130包括设置在内部磁控管外壳111中的多个内部磁铁110。内部磁铁110的数量可在1和45之间。在一些实施方式中，外部磁控管组件132包括设置在外部磁控管外壳113中的一个或多对外部磁铁112。在一些实施方式中，内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113可被至少部分地填充有冷却流体，诸如水(例如，去离子的H2O或蒸馏的H2O)或类似物，所述冷却流体冷却磁控管组件130、132和/或靶材组件102、103。
来自DC源140的脉冲电压在内部靶材114和外部靶材116之间切换，这除了再调节靶材114、116时，在操作期间有利地维持等离子体142。DC电压可通过包括在内部磁控管组件130中的导电元件(例如，内部磁控管外壳111)而被供应给内部靶材114，形成内部阴极。DC电压可通过包括在外部磁控管组件132中的导电元件(例如，外部磁控管外壳113)而被供应给外部靶材116，形成外部阴极。在一些实施方式中，相同的DC源140可被耦接至内部磁控管组件130和外部磁控管组件132。DC源140可能够可独立地提供功率至内部磁控管组件130和外部磁控管组件132。在其他实施方式中，DC源140可包括被分别地耦接至内部磁控管组件130和外部磁控管组件132的多个DC源。在一些实施方式中，由DC源140供应的脉冲电压可为约200-600伏特DC。在一些实施方式中，可选的RF性能源可被耦接至内部靶材，以13.56-40MHz的频率范围和从约500W-5000W的功率范围提供RF功率。
图2和图3描绘了根据本发明的实施方式的腔室盖101的右截面图和左截面图，图2和图3显示设置在腔室盖中的创造性靶材组件102、103和磁控管组件130、132的进一步细节。
腔室盖101包括腔室盖壁202，腔室盖壁202形成用于腔室盖101的外部外壳。内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113经由热螺丝204而被固定到腔室盖101内的电绝缘器208。电绝缘器208与内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113通过定位销210的使用而对准。在一些实施方式中，定位销210的数目可介于3个销至10个销之间。在一些实施方式中，电绝缘器208可包括用于检测在腔室盖101内的泄漏的湿度检测孔206。在一些实施方式中，腔室盖壁202可由非磁性金属(例如，铝或不锈钢)所制成。在一些实施方式中，电绝缘器208是由玻璃纤维或聚合物材料所制成。
在一些实施方式中，DC源可独立地通过热螺丝204而提供脉冲DC功率至内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113。内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113是由导电金属材料所制成，或者不然是涂覆有导电金属材料。在一些实施方式中，内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113是通过磁控管外壳及DC源140之间的其他连接而电连接到DC源140。在一些实施方式中，内部磁控管外壳111的底部部分可通过内部靶材背板115而形成。定位销222可帮助对准/固定内部磁控管外壳111与内部靶材背板115。类似地，在一些实施方式中，外部磁控管外壳113的底部部分可通过外部靶材背板117而形成。
内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113通过设置在内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113与内部靶材组件102和外部靶材组件103之间的各种绝缘器而彼此电绝缘。例如，在内部磁控管外壳111和外部磁控管外壳113之间和在内部靶材组件102和外部靶材组件103之间的电绝缘器208和214和陶瓷间隔件220以及空气将内部磁控管外壳111和内部靶材组件102与外部磁控管外壳113和外部靶材组件103电隔离。
内部磁控管外壳111包括支撑内部磁铁110的内部金属分流件240。内部磁铁被成对(a，b)配置且磁铁包括下极元件(lower pole element)232。在一些实施方式中，每对(a，b)内部磁铁110与下个最近的一对(a，b)内部磁铁110具有相反的极性。内部磁控管外壳111还包括可被至少部分地填充有冷却流体，诸如水(H2O)或类似物的容积242，冷却流体冷却内部磁控管组件130和/或内部靶材组件102。在一些实施方式中，内部金属分流件240是连接到与腔室100和基板108的中央轴一致的旋转轴252的盘形分流件。在一些实施方式中，旋转轴252可被垂直地调整，以允许垂直调整内部金属分流件240和附接的内部磁铁110。马达250可以耦接至旋转轴252的上端，以驱动内部磁控管组件130的旋转。内部磁铁110在腔室100内产生磁场，磁场大体平行并靠近内部靶材114的表面，以捕获电子并增加局部等离子体密度，依次增加溅射速率。内部磁铁110产生围绕腔室100的顶部的电磁场，且磁铁被旋转，以旋转电磁场，这影响处理的等离子体密度，以更均匀地溅射内部靶材114。例如，旋转轴252可每分钟旋转约0至约150次。
外部磁控管组件132包括外部磁控管外壳113，外部磁控管外壳113包括一个或多个流体通道212，流体通道212流体地耦接至外部靶材背板117的冷却剂通道226，使得流体通道212可提供冷却剂流体(诸如水(H2O)或类似物)到外部靶材背板117内的水通道226和230。流体钻孔通道212和外部靶材背板117之间的接口可经由可压缩密封件(例如，O形环密封件)234而被流体地密封。外部靶材背板117还可包括可被焊接或以其他方式耦接至外部靶材背板117的插塞228，以防止冷却剂泄漏。在一些实施方式中，内部金属分流件240可由马氏体的(磁铁的)不锈钢所形成。可压缩密封件234可由合成橡胶或含氟聚合物弹性体所制成。
在一些实施方式中，外部磁控管组件132进一步包括耦接至第一可移动外部分流件218的外部磁铁112，第一可移动外部分流件218允许外部磁铁112的垂直移动。外部磁铁112包括下极224，下极224在与外部磁铁112被附接到第一可移动外部分流件218的一端的相对端上。外部磁控管组件132进一步包括相对于外部磁铁112被固定在适当位置的第二静止外部分流件216。在一些实施方式中，第一可移动外部分流件218和第二静止外部分流件216两者是可由导电金属材料所制成的非评级分流件(non-rating shunt)。在一些实施方式中，分流件216和218可由马氏体的(磁铁的)不锈钢所形成。
外部磁铁112在腔室100内产生磁场，磁场大体平行并靠近外部靶材116的表面，以捕获电子并增加局部等离子体密度，依次增加溅射速率。外部磁铁112产生围绕腔室100的顶部的电磁场。
在一些实施方式中，可在内部靶材组件102和外部靶材组件103之间形成间隙150。在一些实施方式中，间隙150可为约0.5mm至约2.5mm宽之间。在一些实施方式中，间隙150可为约1.5mm。在一些实施方式中，在内部和外部靶材114和116之间的间隙150的位置是直接地在成对的内部磁铁110的一个之下。在一些实施方式中，在内部和外部靶材114和116之间的间隙150的位置是直接地在最外侧对的内部磁铁110之下。在内部和外部靶材114和116之间的间隙150的位置直接地在最外侧对的内部磁铁110之下有利地产生在内部磁铁110的向内和向外相等的磁场，这可使等离子体的分离允许对两个阴极(即，内部靶材114和外部靶材116)的全面侵蚀。全面侵蚀帮助防止再沉积，从而防止颗粒形成。此外，在靶材背板115和117之间延伸的间隙150的部分防止金属沉积的材料涂布陶瓷间隔件220和并造成电短路。
真空密封件236可被设置经过整个腔室盖，以防止处理气体从腔室内进入腔室盖。在一些实施方式中，压缩弹簧元件302如图3中所示设置在内部磁控管外壳111和绝缘器208之间。压缩弹簧元件302施加力到内部磁控管外壳111，使得内部磁控管外壳111压缩可压缩的真空密封件236。真空密封件236可由合成橡胶或含氟聚合物弹性体制成。
在一些实施方式中，内部靶材夹持螺丝304将内部磁控管外壳111耦接至内部靶材背板115。在一些实施方式中，外部靶材夹持螺丝310将外部磁控管外壳113耦接至外部靶材背板117。
虽然上述内容针对本公开内容的实施方式，但是可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步的实施方式。
Claims (15)
1.一种物理气相沉积腔室的腔室盖，所述腔室盖包括：
内部磁控管组件，所述内部磁控管组件被耦接至内部靶材组件，其中所述内部磁控管组件包括多个内部磁铁，所述多个内部磁铁设置在内部磁控管外壳中，所述内部磁控管外壳被流体地密封且经配置以保持冷却液体；和
外部磁控管组件，所述外部磁控管组件被耦接至外部靶材组件，其中所述外部磁控管组件包括一个或多对外部磁铁，所述一个或多对外部磁铁设置在外部磁控管外壳中，所述外部外部磁控管外壳包括一个或多个流体通道，所述一个或多个流体通道流体地耦接至冷却剂通道，所述冷却剂通道形成在所述外部靶材组件的外部靶材背板中，并且其中所述内部磁控管组件、内部磁控管外壳和所述内部靶材组件与所述外部磁铁组件、外部磁控管外壳和所述外部靶材组件电隔离。
2.如权利要求1所述的腔室盖，其中所述内部磁控管组件包括旋转磁控管，且其中所述外部磁控管组件包括一个或多个静止磁铁。
3.如权利要求1所述的腔室盖，其中所述内部磁控管组件被耦接至DC电源，所述DC电源经配置以经由所述内部磁控管组件而提供DC脉冲功率至所述内部靶材组件。
4.如权利要求3所述的腔室盖，其中所述外部磁控管组件被耦接至所述DC电源，所述DC电源经配置以经由所述外部磁控管组件而提供DC脉冲功率至所述外部靶材组件。
5.如权利要求4所述的腔室盖，其中所述DC电源经配置以独立地提供脉冲的DC功率至所述内部靶材组件和所述外部靶材组件。
6.如权利要求1至5任一项所述的腔室盖，其中所述内部磁控管组件包括耦接至旋转分流件的多个成对的磁铁。
7.如权利要求1至5任一项所述的腔室盖，其中所述外部磁控管组件包括耦接至非旋转分流件的一对外部磁铁。
8.如权利要求7所述的腔室盖，其中所述非旋转分流件可垂直地移动，以调整所述对外部磁铁与所述外部磁铁组件的垂直距离。
9.如权利要求1至5任一项所述的腔室盖，其中设置在所述内部靶材组件和所述外部靶材组件之间的间隙为约0.5mm至约2.5mm宽，且被设置在包含于所述内部磁控管组件中的一对内部磁铁之下。
10.一种物理气相沉积腔室，所述物理气相沉积腔室包括：
内部磁控管组件，所述内部磁控管组件被电耦接至内部靶材组件，其中所述内部磁控管组件包括内部磁控管外壳，所述内部磁控管外壳经配置以容纳冷却剂；和
外部磁控管组件，所述外部磁控管组件被电耦接至外部靶材组件，其中所述内部磁控管组件和所述内部靶材组件与所述外部磁铁组件和所述外部靶材组件电隔离，其中所述外部靶材组件包括外部靶材背板，所述外部靶材背板包括冷却剂通道，且其中所述外部磁铁组件包括外部磁控管外壳，冷却剂通道形成在所述外部磁控管外壳中，以将冷却剂供应至形成在所述外部靶材组件中的所述冷却剂通道。
11.如权利要求10所述的物理气相沉积腔室，其中所述内部磁控管组件包括旋转磁控管，且其中所述外部磁控管组件包括一个或多个静止磁铁。
12.如权利要求10所述的物理气相沉积腔室，其中所述内部磁控管外壳被耦接至DC电源，所述DC电源经配置以经由所述内部磁控管外壳而提供DC脉冲功率至所述内部靶材组件。
13.如权利要求12所述的物理气相沉积腔室，其中所述外部磁控管外壳被耦接至DC电源，所述DC电源经配置以经由所述外部磁控管外壳而提供DC脉冲功率至所述外部靶材组件。
14.如权利要求13所述的物理气相沉积腔室，其中所述DC电源经配置以独立地提供脉冲的DC功率至所述内部靶材组件和所述外部靶材组件。
15.一种物理气相沉积腔室，所述物理气相沉积腔室包括：
腔室本体，所述腔室本体具有第一容积；
腔室盖，所述腔室盖设置在所述腔室本体的顶上，所述腔室盖包括：
内部旋转磁控管组件，所述内部旋转磁控管组件电耦接至内部靶材组件，其中所述内部磁控管组件包括多个内部磁铁，所述多个内部磁铁设置在内部磁控管外壳中，所述内部磁控管外壳被流体地密封且经配置以保持冷却液体；和
外部非旋转磁控管组件，所述外部非旋转磁控管组件电耦接至外部靶材组件，其中所述外部非旋转磁控管组件包括一个或多对外部磁铁，所述一个或多对外部磁铁设置在外部磁控管外壳中，所述外部磁控管外壳包括一个或多个流体通道，所述一个或多个流体通道流体地耦接至冷却剂通道，所述冷却剂通道形成在所述外部靶材组件的外部靶材背板中，并且其中所述内部旋转磁控管组件和所述内部靶材组件与所述外部非旋转磁铁组件和所述外部靶材组件电隔离；
DC电源，所述DC电源经配置以提供DC脉冲功率至所述内部靶材组件和所述外部靶材组件；
基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述第一容积内，与所述内部靶材组件和所述外部靶材组件相对，并且具有基板处理表面；和
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述腔室本体内，所述腔室本体包括经配置以包围所述第一容积的一个或多个侧壁，其中所述屏蔽件向下延伸到所述基板的顶表面的下方。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462091607P | 2014-12-14 | 2014-12-14 | |
| US62/091,607 | 2014-12-14 | ||
| US14/616,895 US9928997B2 (en) | 2014-12-14 | 2015-02-09 | Apparatus for PVD dielectric deposition |
| US14/616,895 | 2015-02-09 | ||
| CN201580066460.7A CN107004580B (zh) | 2014-12-14 | 2015-10-15 | 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580066460.7A Division CN107004580B (zh) | 2014-12-14 | 2015-10-15 | 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109554672A true CN109554672A (zh) | 2019-04-02 |
| CN109554672B CN109554672B (zh) | 2021-02-26 |
Family
ID=56111851
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811141371.6A Expired - Fee Related CN109554672B (zh) | 2014-12-14 | 2015-10-15 | 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 |
| CN201580066460.7A Expired - Fee Related CN107004580B (zh) | 2014-12-14 | 2015-10-15 | 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580066460.7A Expired - Fee Related CN107004580B (zh) | 2014-12-14 | 2015-10-15 | 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9928997B2 (zh) |
| JP (1) | JP2018502224A (zh) |
| KR (1) | KR20170094442A (zh) |
| CN (2) | CN109554672B (zh) |
| TW (1) | TWI682048B (zh) |
| WO (1) | WO2016099635A2 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115241026A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-10-25 | 陛通半导体设备(苏州)有限公司 | 旋转装置及磁控镀膜设备 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11024490B2 (en) * | 2017-12-11 | 2021-06-01 | Applied Materials, Inc. | Magnetron having enhanced target cooling configuration |
| TW202244295A (zh) | 2018-06-19 | 2022-11-16 | 美商應用材料股份有限公司 | 具有多陰極的沉積系統 |
| KR20220133654A (ko) * | 2021-03-25 | 2022-10-05 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 향상된 코팅층 또는 실드를 포함하는 pvd 챔버용 실드 구조체 |
| CN113667949B (zh) * | 2021-08-19 | 2023-07-25 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 磁控溅射设备 |
| DE102022000936A1 (de) | 2022-03-17 | 2023-09-21 | Singulus Technologies Aktiengesellschaft | Beschichtungsmodul mit verbesserter Kathodenanordnung |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199674A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Hitachi Ltd | スパツタ電極 |
| CN103132028A (zh) * | 2011-11-30 | 2013-06-05 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有多个靶体和磁体的沉积室的pvd装置和方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE47253T1 (de) * | 1983-12-05 | 1989-10-15 | Leybold Ag | Magnetronkatode zum zerstaeuben ferromagnetischer targets. |
| SG65709A1 (en) * | 1996-12-16 | 1999-06-22 | Applied Materials Inc | Method and apparatus for selectively attracting or repelling ionized materials from a target surface in physical vapor deposition |
| JPH10219940A (ja) | 1997-02-12 | 1998-08-18 | Asahi Glass Co Ltd | 軒 樋 |
| US6641701B1 (en) * | 2000-06-14 | 2003-11-04 | Applied Materials, Inc. | Cooling system for magnetron sputtering apparatus |
| JP4656697B2 (ja) * | 2000-06-16 | 2011-03-23 | キヤノンアネルバ株式会社 | 高周波スパッタリング装置 |
| ATE528421T1 (de) | 2000-11-30 | 2011-10-15 | Univ North Carolina State | Verfahren zur herstellung von gruppe-iii- metallnitrid-materialien |
| JP4520677B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2010-08-11 | キヤノンアネルバ株式会社 | マルチチャンバースパッタ処理装置 |
| US9771648B2 (en) * | 2004-08-13 | 2017-09-26 | Zond, Inc. | Method of ionized physical vapor deposition sputter coating high aspect-ratio structures |
| US20070056843A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-15 | Applied Materials, Inc. | Method of processing a substrate using a large-area magnetron sputtering chamber with individually controlled sputtering zones |
| US7351596B2 (en) | 2005-10-07 | 2008-04-01 | Seminconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation | Method and system for operating a physical vapor deposition process |
| JP4750619B2 (ja) * | 2006-05-09 | 2011-08-17 | 株式会社昭和真空 | マグネトロンカソードとそれを搭載したスパッタ装置 |
| JP2009024230A (ja) | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Kobe Steel Ltd | スパッタリング装置 |
| US8083911B2 (en) | 2008-02-14 | 2011-12-27 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for treating a substrate |
| JP5458177B2 (ja) | 2010-12-28 | 2014-04-02 | キヤノンアネルバ株式会社 | 半導体装置の製造方法および装置 |
-
2015
- 2015-02-09 US US14/616,895 patent/US9928997B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-10-15 JP JP2017550458A patent/JP2018502224A/ja active Pending
- 2015-10-15 CN CN201811141371.6A patent/CN109554672B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-10-15 WO PCT/US2015/055648 patent/WO2016099635A2/en active Application Filing
- 2015-10-15 KR KR1020177019547A patent/KR20170094442A/ko not_active Application Discontinuation
- 2015-10-15 CN CN201580066460.7A patent/CN107004580B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-12-11 TW TW104141783A patent/TWI682048B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199674A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Hitachi Ltd | スパツタ電極 |
| CN103132028A (zh) * | 2011-11-30 | 2013-06-05 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 具有多个靶体和磁体的沉积室的pvd装置和方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115241026A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-10-25 | 陛通半导体设备(苏州)有限公司 | 旋转装置及磁控镀膜设备 |
| CN115241026B (zh) * | 2022-09-26 | 2022-11-29 | 陛通半导体设备(苏州)有限公司 | 旋转装置及磁控镀膜设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170094442A (ko) | 2017-08-17 |
| CN107004580A (zh) | 2017-08-01 |
| CN107004580B (zh) | 2020-11-20 |
| WO2016099635A3 (en) | 2017-05-04 |
| US9928997B2 (en) | 2018-03-27 |
| US20160172168A1 (en) | 2016-06-16 |
| WO2016099635A2 (en) | 2016-06-23 |
| JP2018502224A (ja) | 2018-01-25 |
| TWI682048B (zh) | 2020-01-11 |
| TW201627517A (zh) | 2016-08-01 |
| CN109554672B (zh) | 2021-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10718049B2 (en) | Process kit shield for improved particle reduction | |
| CN109554672A (zh) | 用于物理气相沉积的电介质沉积的设备 | |
| KR102188022B1 (ko) | 구성가능한 가변 위치 폐쇄 트랙 마그네트론 | |
| US9605341B2 (en) | Physical vapor deposition RF plasma shield deposit control | |
| US9991101B2 (en) | Magnetron assembly for physical vapor deposition chamber | |
| US9633839B2 (en) | Methods for depositing dielectric films via physical vapor deposition processes | |
| US8133362B2 (en) | Physical vapor deposition with multi-point clamp | |
| TW201536943A (zh) | 具有多陰極的沉積系統以及製造彼之方法 | |
| US9249500B2 (en) | PVD RF DC open/closed loop selectable magnetron | |
| US10266940B2 (en) | Auto capacitance tuner current compensation to control one or more film properties through target life | |
| US20110209985A1 (en) | Physical Vapor Deposition With Heat Diffuser | |
| KR20140133513A (ko) | 스퍼터 장치 | |
| US3741886A (en) | Sputtering system and target electrode construction for use therewith | |
| US11508563B1 (en) | Methods and apparatus for processing a substrate using improved shield configurations | |
| US20140262764A1 (en) | Methods and apparatus for reducing sputtering of a grounded shield in a process chamber | |
| US20110209989A1 (en) | Physical vapor deposition with insulated clamp | |
| US20140216922A1 (en) | Rf delivery system with dual matching networks with capacitive tuning and power switching | |
| JP4444387B2 (ja) | 高周波スパッタリング装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210226 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |