CN110225995A - 用于沉积、注入和处理的具有多种反应气体、高偏置功率和高功率脉冲源的pvd腔室的增设部分 - Google Patents

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斯里尼瓦斯·D·内曼尼
陈咏梅
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Abstract

本公开内容的实施方式提供具有原位离子注入能力的溅射腔室。在一个实施方式中，溅射腔室包含靶材、耦接至所述靶材的RF和DC电源、包含平坦基板接收表面的支撑件主体、耦接至支撑件主体的偏置功率源、耦接至偏置功率源的脉冲控制器和排放组件，其中所述脉冲控制器施加脉冲控制信号至偏置功率源，使得在常规脉冲模式或高频率脉冲模式中输送偏置功率，常规脉冲模式具有约100至200微秒的脉冲持续时间和约1Hz至200Hz的脉冲重复频率，而高频率脉冲模式具有约100微秒至300微秒的脉冲持续时间和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率，并且排放组件具有穿过处理腔室的底部形成的同心泵送口。

Description

用于沉积、注入和处理的具有多种反应气体、高偏置功率和高 功率脉冲源的PVD腔室的增设部分
技术领域
一般而言，本公开内容的实施方式涉及金属和电介质层的形成和离子注入的设备和方法。
背景技术
半导体装置的制造部分地涉及将掺杂元素引入半导体基板中，以形成掺杂的区域。可选择掺杂元素以与半导体材料结合以便产生电载子(electrical carrier)，从而改变半导体材料的导电性。电载子可以是电子(由N型掺杂剂产生)或空穴(由P型掺杂剂产生)。如此引入的掺杂剂元素的浓度决定了所得区域的导电性。产生许多这样的N型和P型掺杂区域，以形成晶体管结构、隔离结构和其它电子结构，所述这些结构共同用作半导体装置。某些其它应用可包括将金属注入到栅极金属材料(gate metal material)以用于表面功能改性。
一种将掺杂剂引入半导体基板的方法是通过离子注入。通过离子注入工艺，期望的掺杂剂材料在离子源中离子化并且离子在电场中加速以形成离子束。通过控制离子束的能量，将离子束导引于基板处以将离子以可控制的掺杂分布注入到基板中。可以在任何给定的时间段内输送到基板的注入剂量主要随离子束的电流密度和功率而变。离子注入工艺遇到的一个问题是离子束可能变得难以操纵，并且当注入电流升高到某个阈值(例如，约75毫安)以上时，热损坏或不稳定的注入分布随之发生。由于某些掺杂剂材料(如稀土金属)的高熔点而需要较高的离子束功率来离子化，因此不希望限制离子束功率。
因此，需要改进的等离子体掺杂系统，以用于各种类型材料的离子注入。
发明内容
一般而言，本公开内容的实施方式提供改善的溅射腔室，所述溅射腔室具有原位离子注入能力，以用于具有高膜质量的各种材料(从金属到电介质)。在一个实施方式中，溅射腔室包含：靶材，具有第一表面和第二表面，第一表面设置于处理腔室的处理区域中，而第二表面与第一表面相对；耦接至靶材的RF和DC电源；支撑件主体，包含跨基板支撑件的整个直径的平坦的基板接收表面；耦接至支撑件主体的偏置功率源；耦接至偏置功率源的脉冲控制器，其中所述脉冲控制器可将脉冲控制信号施加至偏置功率源，使得偏置功率在常规脉冲模式或高频率脉冲模式中输送，所述常规脉冲模式具有约100微秒至约200微秒的脉冲持续时间(pulse duration)，和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率(pulse repetitionfrequency)，而所述高频率脉冲模式具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间，和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率；和排放组件，具有同心泵送口，所述同心泵送口穿过处理腔室的底部而形成。
在另一实施方式中，溅射腔室包含：溅射靶材；旋转磁控管，邻近溅射靶材的表面设置；耦接至溅射靶材的RF电源；耦接至溅射靶材的DC电源；支撑件主体，包含基板接收表面，其中贴近基板接收表面下方的至少一部分跨基板接收表面的直径具有均匀厚度；耦接至支撑件主体的偏置功率源；耦接至偏置功率源的脉冲控制器，所述脉冲控制器施加脉冲控制信号至偏置功率源，使得在常规脉冲模式或高频率脉冲模式中输送偏置功率，所述常规脉冲模式具有约100微秒至约200微秒的脉冲持续时间和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率，而所述高频率脉冲模式具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率；设置在处理腔室的侧壁处的气体导管；耦接至处理腔室的侧壁的屏蔽件，其中屏蔽件向下延伸，以至少部分地限制处理区域的一部分；和排放组件，具有泵送口，所述泵送口穿过处理腔室的底部而形成，其中泵送口绕着中心轴对称地设置，而所述中心轴通过处理腔室的中心。
在又一实施方式中，提供用于处理基板的方法。所述方法包含下列步骤：在基板支撑件上提供基板，所述基板支撑件设置于处理腔室的处理区域中，其中处理腔室具有耦接至靶材的RF电源和DC电源，所述靶材设置于处理腔室中；抽吸处理区域至毫托范围；提供RF功率至靶材，以在处理区域中形成等离子体；提供DC功率至靶材，以在基板的表面上形成膜层；和在形成预定厚度的膜层后，关闭RF电源和DC电源，并且在短时间段内提供约1kW至约30kW的偏置功率至基板支撑件，以将留在处理区域中的离子注入基板的表面中。
附图简要说明
为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以通过参考实施方式来获得以上简要概述的本公开内容的更具体描述，在附图中图示某些实施方式。然而，请注意，附图仅示出本公开内容的典型实施方式，因此不应视为对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图示根据本公开内容的实施方式的范例处理腔室。
图2是处理腔室的等轴视图，所述处理腔室耦接至群集工具的处理位置。
图3A是根据本公开内容的一个实施方式，从靶材侧面观察的磁控管的等轴视图。
图3B是根据本公开内容的一个实施方式的磁控管的一部分的仰视图。
图3C是根据本公开内容的一个实施方式的磁控管的一部分的仰视图。
图3D是根据本公开内容的一个实施方式的磁控管的一部分的仰视图。
图4是根据本公开内容的实施方式的用于形成碳基膜的范例工艺流程图。
图5A至图5I是使用图4的工艺流程图所形成的碳基膜的示意横截面图。
图6A是根据本公开内容的实施方式，DC电压和剂量随偏置功率而变的曲线图。
图6B是根据本公开内容的实施方式，溅射速率随偏置功率而变的曲线图。
图6C是根据本公开内容的实施方式，离子物种注入分布的模拟数据的的曲线图。
图7A和图7B分别是根据本公开内容的实施方式，用于常规脉冲模式和高频率脉冲模式的工作周期和脉冲变化的示意图。
具体实施方式
图1图示根据本公开内容的实施方式的范例处理腔室100。处理腔室100通常包括上工艺组件108、工艺配件150和基座组件120，上工艺组件108、工艺配件150和基座组件120全部经配置以处理设置于处理区域110中的基板105。在所示的实施方式中，处理腔室100是能从靶材132将单一或多种成分的材料沉积至基板105上的溅射腔室，如物理气相沉积(PVD)腔室。尽管讨论和显示的是PVD腔室，可预期的是，本公开内容的实施方式可等效地应用于其它工艺腔室，如等离子体蚀刻腔室、等离子体增强化学气相沉积腔室、等离子体处理腔室、离子注入腔室或其它合适的真空处理腔室。可预期的是，其它处理腔室(包括来自其它制造商的那些处理腔室)也可受惠于本文描述的公开内容的一个或多个实施方式。
处理腔室100包括腔室主体101，腔室主体101具有包围处理区域110或等离子体区的侧壁104、底壁106和上工艺组件108。一般由经阳极氧化处理或未经阳极氧化处理的焊接的不锈钢板或整体铝块制造腔室主体101。在一个实施方式中，侧壁包含铝，并且底壁包含不锈钢板。侧壁104含有狭缝阀124，以供基板105进入处理腔室100和自处理腔室100离开。
工艺配件150可包含各种部件，可轻易地自腔室100移除所述部件，例如，以自部件表面清除溅射沉积物、替换或修复受侵蚀部件，或改造腔室100以用于其它工艺。在一个实施方式中，工艺配件150包含屏蔽件160和隔离器环组件(isolator ring assembly)180。使屏蔽件160紧固至适配器(adaptor)102的突出部161并由所述突出部支撑。适配器102耦接至侧壁104，并且经配置以有助于移除上工艺组件108和隔离器环组件180。屏蔽件160向下延伸，并且可具有大致呈直径恒定的管状形状。在一个实施方式中，屏蔽件160沿着侧壁104向下延伸至邻近气体导管144的点。在一个实施方式中，屏蔽件160电耦接至接地。屏蔽件160至少部分地包围基板接收表面上方的处理区域110的一部分。处理腔室100的上工艺组件108中的部件与屏蔽件160和基座组件120配合，减少颗粒产生，并且减少处理区域110外部的杂散等离子体。具体而言，屏蔽件160的管状形状将形成在处理区域110中的等离子体限制于基板105上方的内部处理区域，从而增加等离子体与基板105的表面的相互作用，同时减少溅射材料在腔室部件(如，侧壁104)上不期望的沉积。
图2是处理腔室100的等轴视图，处理腔室100耦接至群集工具(cluster tool)103的处理位置。群集工具103还可含有其它处理腔室(未显示)，所述其它处理腔室适于在处理腔室100中进行沉积工艺之前或之后，在基板上进行一个或多个处理步骤。范例群集工具103可包括可自美国加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司获得的CenturaTM或EnduraTM系统。群集工具103可包括一个或多个装载锁定腔室(未显示)、一个或多个工艺腔室、和冷却腔室(未显示)，所有这些腔室都附接至中央传送腔室103A。在一个实例中，群集工具103可具有处理腔室，所述处理腔室经配置以进行多种基板处理操作，如，循环层沉积、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、蚀刻、预清洁、除气、退火、定向和其它基板处理。可使用传送工具(例如，设置于传送腔室103A中的机械手(未显示))来传送基板进出附接至群集工具103的一个或多个腔室。
基座组件
一般而言，基座组件120包括支撑件126，所述支撑件126耦接至平台128。平台128通常由诸如不锈钢或铝的金属材料制成。支撑件126可由铝或陶瓷组成。冷却通道125可设置于平台128内，以通过循环来自介质源(未显示)的传热介质来调节支撑件126的温度。或者，可使用冷却板。在这样的情况中，冷却板可设置成抵靠支撑件126的底表面。冷却板可由具有良好导热性的材料制成，以增进冷却板与支撑件126之间的均匀热传递。举例而言，可由铜、不锈钢、钨或钼等制成冷却板。冷却板应具有低的线性热膨胀系数，或具有与平台128和/或支撑件126匹配的热膨胀系数。在一个实例中，冷却板由钨或钼制成。
可由底部106支撑或由安装在腔室100的侧壁104上的悬臂支撑基座组件120。在所示的实施方式中，通过平台128由腔室100的侧壁104支撑基座组件120。腔室壁的一部分(如侧壁104)接地。附加地或替代地，平台128可经由腔室壁接地。虽然基座组件120示出为固定型配置以降低电路布线复杂度，但预期的是，基座组件120可经配置以通过举升机构122的升降杆123在不同处理位置之间竖直地移动。
支撑件126具有基板接收表面127，基板接收表面127在处理期间接收并支撑基板105，基板接收表面127大体上平行于靶材132的溅射表面133。支撑件126还具有外缘129，外缘129在基板105的悬垂边缘之前终止。支撑件126可为静电吸盘、陶瓷主体、加热器、冷却器或以上项的任意组合。在一个实施方式中，支撑件126为陶瓷主体，所述陶瓷主体中设置有一个或多个电极(如，偏置电极143)。在另一实施方式中，支撑件126为静电吸盘，所述静电吸盘包括电介质主体，所述电介质主体中设置有一个或多个电极(如，偏置电极143)。电介质主体通常由高热导率电介质材料(如，热解氮化硼、氮化铝、氮化硅、氧化铝或等效材料)制成。
基座组件120支撑沉积环502连同基板105。一般将沉积环502形成为围绕支撑件126的环形或环带。沉积环502经配置以在处理期间减少在支撑件126的外缘129上形成的溅射沉积物。在所示的实施方式中，沉积环502也可包括从沉积环502的顶表面向上延伸的凸起(bump)或突出部(projection)，以阻碍或防止进入的等离子体物种在外缘周围接触基板105的背侧。沉积环502可由能抵抗溅射等离子体侵蚀的材料制成，例如，金属材料(如，不锈钢、钛或铝)，或陶瓷材料(如，氧化铝)。在一个实施方式中，沉积环502由不锈钢材料制成。
举升机构122经配置以移动升降杆123，以将基板定位在距基座组件120某距离处，而有助于以穿过狭缝阀124的基板传送机构(未显示，设置在处理腔室100外部)更换基板。
在一个实施方式中，提供偏置功率源141并通过匹配网络137将偏置功率源141连接到嵌入支撑件126中的偏置电极143。如图所示，偏置电极143可为跨支撑件126的直径延伸的单一电极板。或者，偏置电极143可由任何期望布置(如，同心圆图案、螺旋状图案或径像轮辐图案等)的分离的偏置电极143组成。偏置功率源141将高负偏置电压施加至支撑件126，并因此施加至置于基板接收表面127上的基板105。在各种实例中，偏置功率源141可经配置以提供约0.1kW至约50kW的偏置功率，如介于约0.5kW与约30kW之间，例如约1kW至约25kW。在一个实施方式中，偏置功率源141经配置以提供约10kW至约16kW的偏置功率，例如约14kW。
可通过设置在支撑件126中的至少电偏置绝缘体161和/或内密封环163将偏置电极143直接或间接地支撑于支撑件126内。电偏置绝缘体161和内密封环163可包括电介质材料，如石英和其它绝缘体。如图所示，内密封环163可通过电偏置绝缘体161延伸，以允许偏置功率源141至偏置电极143的布线。可依一定尺寸制造电偏置绝缘体161和内密封环163，以在支撑件126与偏置电极143之间提供低电容。在某些实施方式中，依一定尺寸制造电偏置绝缘体161，以使支撑件126的上部分(如，在基板接收表面127正下方或与基板接收表面127相邻的部分)与基座组件120电绝缘，从而在将高偏置电压(如，1kW或更高)供应至偏置电极143时防止处理腔室100内的发弧。在所示的实施方式中，电偏置绝缘体161跨支撑件126的整个直径径向延伸。偏置功率源141可使用双极DC源或RF源。
不同于常规的基座设计(在基座组件120的上表面中提供气体导管或槽，以促进基板与基座组件之间的冷却气体(如，氦)在低压或真空环境中的传热)，本公开内容的基座组件120使用无气体导管或槽的平坦的基板接收表面127。常规基座设计的常见问题是：当基座承受高偏置电压(如，400W或更高)和贴近基板上方的高密度等离子体时，常规基座设计将容易导致在基座的上表面处的发弧。导致发弧的一个原因是：基座光滑的上表面中的气体导管或槽形成气体间隙，并在基座表面中引入不连续性而扭曲不连续位置附近的电场，使得更可能发弧。气体导管或槽还通过减少跨基板接收表面的直径的固体对固体接触面积，而降低基板与基座之间的传热效率。
为了减少发弧并改善冷却通道125与基板105之间的传热效率，本公开内容的基座组件120的支撑件126使用陶瓷主体，所述陶瓷主体跨支撑件126的整个直径具有平坦的基板接收表面127。可将本文所述的“平坦的(flat)”基板接收表面定义为完全水平的表面，其中没有形成任何空腔、孔或槽。在所示的实施方式中，贴近基板接收表面127下方的支撑件126的至少一部分或将与基板105物理接触的支撑件126的部分，跨基板接收表面127的直径具有均匀厚度。具有由块状陶瓷制成的支撑件126防止支撑件126容易地被工艺期间使用的高偏置电压破坏。由于平坦的基板接收表面127消除基座组件与基板之间的空气间隙(在使用气体导管或槽进行背侧冷却的常规基座设计中可见到所述空气间隙)，即便是向偏置电极143供应高偏置电压时，也可大幅减少或消除发弧。由于基板105与基板接收表面127有完全的固体对固体接触，也改善了传热效率。因此，基座组件120有能力应付高得多的偏置功率(即，1kW以上)，这使溅射腔室能够进行原位离子注入工艺，在过去不可能以常规的PVD腔室进行原位离子注入工艺。
脉冲控制器173可连接至偏置功率源141并施加脉冲控制信号至偏置功率源141。或者，可以恒定方式提供高负偏置电压。脉冲控制器173是可编程的，以针对偏置功率源141产生期望的脉冲模式和/或工作周期。举例而言，偏置功率源141可以常规脉冲模式或高频率脉冲模式运行。在常规脉冲模式中，高负偏置电压可具有约100微秒至约200微秒的脉冲持续时间，和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率(例如，约50Hz至约100Hz)。可在1％至10％的工作周期下提供高负偏置电压。在高频率脉冲模式中，高负偏置电压可具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间，和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率(例如，约300Hz至约600Hz)。可在1％至20％的工作周期下提供高负偏置电压。可调整脉冲持续时间或重复频率，以实现指定的膜厚度和生长速率。
如将在下文更详细讨论的，可在溅射沉积的各循环结束时在短时间段内打开偏置功率源141，用于所沉积的膜的离子注入，这释放膜应力并光滑化膜粗糙度。偏置功率源141向偏置电极143提供高负偏置电压，以吸引溅射沉积工艺留下的正溅射离子。特别地，高负偏置电压通过在支撑件126的前方的等离子体壳层(plasma sheath)中产生电位梯度(electrical potential gradient)，而增加溅射离子朝向基板105的方向性，这继而提供力量来使正离子化的溅射掺杂剂材料朝向基板表面加速并到达基板表面上。由于偏置电压高，离子碰撞基板的动能将会更大。结果，实现更大的掺杂分布。
在某些实施方式中，可将探针151定位在介于匹配网络137与嵌入式偏置电极143之间的馈电点(feedpoint)153上，以同时或几乎同时测量和/或监测注入DC电压、DC电流(或RF电压/电流，如果使用RF源的话)和瞬间剂量。所测得的电流用于估计离子剂量率和/或剂量分布，剂量率和/或剂量分布可以用来控制剂量或确定终点。探针151可为电压/电流探针。或者，可由独立的仪器(如电压传感器和电流传感器)来取代探针151。
为了针对准确的剂量控制而监测等离子体物种，可在处理腔室100中提供诸如光电直读光谱仪(optical emission spectrometer；OES)170的质量分布传感器，以定量测量来自处理腔室100内产生的等离子体中的激发物种的光发射。在所显示的一个实施方式中，光电直读光谱仪170邻近石英窗172设置，而石英窗172形成在腔室主体101上。光电直读光谱仪170可包含透镜174，透镜174相邻于石英窗172设置。连接至光谱仪176的透镜174可经配置以使穿过石英窗172的等离子体或激发物种的辐射准直。接着，光谱仪176基于波长在光谱上分离辐射，并且针对一个或多个空间上分离的波长产生检测信号。激发物种(如离子化的溅射掺杂剂材料)可通过发光而从激发能级衰退回较低的能级。由于转变是在不同的原子能级之间，发射光的波长可用于识别激发物种。此外，发射光的强度也可反映等离子体中不同物种的浓度或分布。因此，使用光电直读光谱仪170可通过检测这些发射的一部分来监测等离子体物种，以进行准确的剂量控制。可使用控制器190中的数据采集元件，在周期性采样速率下，收集表现分离的波长的数据，因而收集等离子体中的离子物种的性质。可处理并分析收集到的数据，以产生控制信号给偏置功率源141或处理腔室100的任何其它可控制部件，以调整工艺参数，如基板上的偏置电压，以控制处理期间在基板表面上的轰击程度。
中心排放组件
通过排放组件148在处理区域110中维持真空，排放组件148通过排出区域111从处理腔室100去除用过的处理气体、污染物和副产物。排放组件148包括真空泵149，真空泵149邻近处理腔室100的底部设置。真空泵149经由排放导管171与排出区域111流体连通。排放导管171连接至泵送口146，泵送口146通过处理腔室100的底部而形成。在排放导管171中提供节流阀147，以在真空泵149不使用时容许真空泵149的隔离。真空泵149可以是任何合适的泵，如，涡轮分子泵。节流阀147与真空泵149结合使用，以通过将废气从处理区域110对称地抽取至排出区域111并使废气经由泵送口146离开处理腔室100，而允许将处理区域110内的压力准确控制在毫托范围中。
在各种实施方式中，泵送口146直接设置在基座组件120正下方。在一个实施方式中，泵送口146可与处理腔室100大体上同心。举例而言，泵送口146可绕着中心轴194而对称地设置，所述中心轴194竖直地穿过处理腔室100的中心。泵送口146绕着中心轴194的对称定位提供处理腔室100内改善的气流对称性，以容许基板表面上方在基板表面的整个周边周围并从处理腔室100径向朝下和朝外的更均匀气流。因此，相较于因为腔室中的泵送口的不对称性而难以提供均匀等离子体密度的常规等离子体系统而言，中心定位的泵送口促进均匀的等离子体形成，并允许更大程度地控制处理区域110中的等离子体物种和气流。
盖组件
上工艺组件108可包含RF源181、直流(DC)源182、适配器102、马达193和盖组件130。一般而言，盖组件130包含靶材132、磁控管系统189和盖壳体191。如图1所示，当处在关闭位置时，上工艺组件108由侧壁104支撑。将陶瓷靶材隔离器(isolator)136设置在隔离器环组件180、靶材132与盖组件130的适配器102之间，以防止隔离器环组件180、靶材132与盖组件130的适配器102之间的真空泄漏。如上文所讨论的，适配器102耦接至侧壁104，并经配置以协助移除上工艺组件108和隔离器环组件180。
当处在处理位置时，靶材132邻近适配器102设置，并暴露于处理腔室100的处理区域110。靶材132含有将在溅射或离子注入工艺期间在基板105上注入或沉积的材料。隔离器环组件180设置在靶材132与屏蔽件160和腔室主体101之间，以使靶材132与屏蔽件160和腔室主体101电绝缘。
在溅射处理期间，通过在高压力下设置在RF源181和直流(DC)源182中的源功率，相对于处理腔室的接地区域(如，腔室主体101和适配器102)使靶材132偏置。与单独的RF源相比，RF和DC功率源的组合允许在处理期间使用较低的整体RF功率，这可有助于减少与等离子体相关的基板损坏，并增加元件产率。此外，将RF功率输送至DC供电的靶材可降低靶材电压，并且提供相应的壳层(sheath)，所述壳层环绕并支配(dominate)DC功率造成的壳层。尽管RF-DC供电的靶材在靶材下方形成较厚的等离子体壳层，并且在靶材与等离子体之间有整体较高的电压降，但由于等离子体中的离子浓度增加，等离子体的电导率将增加，这将产生在低至中等的RF功率下的靶材电压降。因此，甚至以较厚的壳层使氩离子(Ar+)更多地加速，而提供更高的溅射离子能量。较厚的等离子体壳层也将增加散射产率(scatteringyield)。RF功率的添加还增强等离子体的离子化，这有助于改善基板偏置对沉积离子的影响，并因而有助于改善膜的台阶覆盖(step coverage)。
在一个实施方式中，RF源181包含RF功率源181A和RF匹配181B，RF功率源181A和RF匹配181B经配置以有效率地将RF功率输送至靶材132。在大多数实例中，RF功率源181A能在约1MHz与约128MHz之间(如约2MHz至约13.56MHz)的频率下、约0与约20千瓦之间(如约2kW至约10kW)的功率下产生RF电流。在一个实例中，RF功率源181A经配置以提供在13.56MHz的频率下并且在5kW的功率下的RF电流。DC源182中的DC电源182A能输送介于约0与约10千瓦之间的DC功率，例如约4kW。无论在工艺期间采用常规脉冲模式或高频率脉冲模式，RF功率源181A可经配置以在靶材处产生介于约0与约33千瓦/m2之间的RF功率密度，并且DC源182可经配置以输送介于约0与约66千瓦/m2之间的功率密度。
脉冲控制器173可连接至RF功率源181A和DC源182中的每一个，并且向RF功率源181A和DC源182中的每一个施加脉冲控制信号。或者，可以恒定方式提供源功率。脉冲控制器173是可编程的，以针对RF功率源181A和DC源182产生期望的脉冲模式和/或工作周期关系。类似地，RF功率和DC功率可以常规脉冲模式或高频率脉冲模式运行。在常规脉冲模式中，RF功率和DC功率可具有约300微秒至约800微秒的脉冲持续时间，和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率(例如，约50Hz至约100Hz)。可在50％至90％的工作周期下提供RF功率和DC功率。在高频率脉冲模式中，RF功率和DC功率可具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间，和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率(例如，约300Hz至约600Hz)。可在1％至10％的工作周期下提供RF功率和DC功率。在任一模式中，RF源181和DC源182可同步地或异步地加以脉冲。可调整脉冲持续时间或重复频率，以实现指定的膜厚度和生长速率。高脉冲高频率功率源有助于使靶材化学键断裂，并产生大部分是靶材材料离子物种的等离子体。
在溅射沉积工艺期间，自气源142经由气体导管144(仅显示一个)将气体(如，氩)供应至处理区域110，气体导管144设置在腔室主体101的侧壁104处。气源142可包含非反应性气体，如氩、氪、氦或氙，所述非反应性气体能够在能量方面撞击靶材132并溅射来自靶材132的材料。气源142也可包括任何期望的反应性气体(如含氧气体或含氮气体中的一或多种)，所述反应性气体能与溅射材料反应，以在基板上形成层。可提供多重气源和气体导管，以允许其他掺杂物种。在基板105与靶材132之间由气体形成等离子体。等离子体内的离子经加速朝向靶材132并造成材料被从靶材132撞出。当对基座组件120施加高偏置功率时，撞出的靶材材料随后沉积于基板上，或注入基板中。
用过的工艺气体和副产物通过泵送口146自腔室100排放，泵送口146接收用过的工艺气体，并将用过的工艺气体导引至具有可调整位置节流阀147的排放导管171，以控制处理腔室100中的处理区域110中的压力。排放导管171连接到一个或多个真空泵149。典型地，将处理期间腔室100中的溅射气体的压力设定至诸如真空环境的亚大气压(sub-atmospheric)水平，例如，约0.6毫托至约400毫托的压力。在一个实施方式中，将处理压力设定至约5毫托至约100毫托。尽管只显示一个气体导管144，但预期的是多个气体导管可设置在侧壁104处，以使得其它掺杂物种能够流经处理腔室的侧面，并允许掺杂物种在腔室运行压力下扩散。
一般而言，盖壳体191包含导电壁185、中心馈电器184和屏蔽186。在如图所示的一种配置中，导电壁185、中心馈电器184、靶材132和部分的马达193包围并形成背部区域134。背部区域134为设置在靶材132的背侧上的密封的区域，并通常在处理期间填充有流动的液体，以在处理期间移去靶材132处产生的热。屏蔽186可包含一种或多种介电材料，所述介电材料经定位以包围输送到靶材132的RF能量并防止输送到靶材132的RF能量干扰和影响设置在群集工具103(图2)中的其它处理腔室。在一个实施方式中，导电壁185和中心馈电器184经配置以支撑马达193和磁控管系统189，使得马达193可在处理期间使磁控管系统189旋转。可通过使用介电层193B而使马达193与自电源输送的RF或DC功率电绝缘。
磁控管组件
为了提供有效率的溅射，将磁控管系统189定位在上工艺组件108中的靶材132的背部，以邻近靶材132的溅射表面133在处理区域110中产生磁场。产生磁场以捕获电子和离子，从而提高等离子体密度并且因此也加快溅射速率。根据本公开内容的一个实施方式，磁控管系统189包括源磁控管组件(source magnetron assembly)320，源磁控管组件320包含旋转板(rotation plate)313、外磁极321和内磁极322。旋转板313允许源磁控管组件320中的磁场发生部件的定位相对于处理腔室100的中心轴194移动。
图3A、图3B和图3D图示源磁控管组件320，从靶材132的溅射表面133侧观察，源磁控管组件320相对于中心轴194定位在第一径向位置处。图3C图示相对于中心轴194定位在第二径向位置处的源磁控管组件320，第二径向位置不同于第一径向位置，并且如下所述，通过调整旋转方向和速度来产生第二径向位置。旋转板313一般适于在竖直方向上支撑并磁性耦接外磁极321与内磁极322，外磁极321具有第一磁极性，内磁极322具有第二磁极性，第二磁极性与第一磁极性相反。内磁极322通过间隙326与外磁极321分离，并且各磁极通常包含一个或多个磁体和极片(pole piece)329。在两个磁极321、322之间延伸的磁场邻近靶材132的溅射面的第一部分产生等离子体区域“P”(图3D)。等离子体区域“P”形成高密度等离子体区域，所述区域一般依循间隙326的形状。
在一个实施方式中，如图3A至图3D所示，磁控管系统189是非闭合回路设计(如，开放回路设计)，以降低在等离子体区域“P”中形成的等离子体的强度，补偿从RF源181到靶材132的RF功率输送所产生的提高的离子化电位的使用。将注意到，对于增强等离子体中的原子(如，气体原子和溅射的原子)的离子化而言，RF供电的等离子体比DC供电的等离子体更有效率，这是因为施加的能量更有效率地耦合至等离子体中的电子，并且因为提高电子能量并增进等离子体中的离子化程度的其它电子-等离子体相互作用现象。
一般而言，形成“闭合回路(closed-loop)”磁控管配置，使得磁控管的外磁极围绕磁控管的内磁极，而在所述磁极间形成间隙，所述磁极是连续回路。在闭合回路配置中，经过靶材的表面射出和重返的磁场形成“闭合回路”图案，可用于将靶材的表面附近的电子限制在闭合图案中，所述闭合图案常称作“跑道(racetrack)”型图案。相对于开放回路(open-loop)，闭合回路磁控管配置能限制电子，并在靶材132的溅射表面133附近产生高密度等离子体，以提高溅射产率。
在开放回路磁控管配置中，在内磁极与外磁极之间捕获的电子将迁移、外漏并从磁控管的开放端处产生的B场(B-fields)逸出，由于电子的限制减少，在溅射工艺期间仅在短时间段内保持电子。然而，已意外地发现，当结合本文所述的靶材的RF和DC溅射使用时，如本文所述的开放回路磁控管配置提供跨基板表面的改善的材料组成均匀性。
在磁控管系统189的一个实施方式中，由马达193驱动的旋转轴杆193A沿着中心轴194延伸并支撑径向位移机构310，径向位移机构310包含旋转板313、配重体315和源磁控管组件320。因此，当马达193在顺时针方向R1和逆时针方向R2上旋转(图3B、图3C)时，径向位移机构310在互补径向方向上移动源磁控管组件320，例如径向地朝向或远离中心轴194(即，图3A中的参考数字“S”)。
图3A为磁控管系统189的一个实施方式的等轴视图，磁控管系统189一般包括横臂(cross arm)314，通过钳夹314A在横臂314的中心处将横臂314固定至旋转轴杆193A。横臂314的一端支撑配重体315。从配重体315跨过旋转轴194的横臂314的另一端支撑枢纽312或旋转轴承，枢纽312或旋转轴承用于可旋转地支撑源磁控管组件320绕著偏移竖直枢轴319旋转。在一种配置中，枢轴319大体上平行于旋转轴194。在此配置中，横臂314上的磁控管320允许磁控管320相对旋转中心194在不同和互补的径向方向中摆动。由于源磁控管组件320的质心相距枢轴319一段距离而发生互补运动。因此，当通过马达193使横臂314和源磁控管组件320旋转时，作用于源磁控管组件320上的向心加速度造成源磁控管组件320绕着枢轴319在一个方向或另一个方向(取决于马达193转动的方向)上旋转。源磁控管组件320的质心可定义为源磁控管组件320的重心，就图3A至图3D图示的配置而言，所述重心可位于内磁极322的内侧或靠近旋转轴194。
通过将旋转轴杆193A绕着旋转轴194旋转的方向反转(并且因而将整个磁控管系统189绕着旋转轴194旋转的方向反转)，可引起两个位置之间的切换。如图3D的俯视平面图所图示，当旋转轴杆193A在逆时针方向R1上绕着旋转轴194使横臂314旋转时，惯性和阻力使得源磁控管组件320在逆时针方向上绕着枢轴319旋转，直到固定于源磁控管组件320的缓冲器316接合横臂314的一侧。在此处理配置(或磁控管处理位置)中，将源磁控管组件320设置在靠近靶材132的边缘的磁控管组件132的径向朝外位置处，使得源磁控管组件320可支撑等离子体，用于溅射沉积或基板105的溅射注入。此位置可称为磁控管“向外(out)”位置或第一处理位置。
或者，如图3C的俯视平面图所图示，当旋转轴杆193A在逆时针方向R2上绕着旋转轴194使横臂314旋转时，惯性和阻力造成源磁控管组件320在顺时针方向上绕着枢轴319旋转，直到固定于源磁控管组件320的缓冲器317(图3A)接合横臂314的另一侧。在此配置中，将源磁控管组件320远离靶材132的边缘并且靠近旋转轴194设置在磁控管组件320的向内位置处，使得源磁控管组件320可支撑在靶材中心附近的等离子体以清洁此区域。此位置可称为磁控管“向内(in)”位置或第二处理位置。
在一个实施方式中，如上文所注记和图3A和3D所图示的，源磁控管组件320形成为非闭合回路设计，以降低在等离子体区域“P”中形成的等离子体的强度。在此配置中，将非闭合回路设计形成为具有半径D的弧形(图3B和图3D)，半径D从弧形中心延伸到间隙326的中心。弧可依一定尺寸制造并且定位使得当弧的半径D的中心设置在处于第一处理位置的磁控管中时，，弧的半径D的中心与旋转轴194的中心有共同空间范围。在一个实施方式中，所形成的弧具有介于约7.3英寸(185mm)与8.3英寸(210mm)之间的半径D，并且靶材132具有约17.8英寸(454mm)的直径。在一个实施方式中，弧在形状上为圆形，并且对向介于约70度与约180度之间(如约130度)的角度341(图3D)。在一个实施方式中，从旋转轴194到枢轴319的距离约等于弧的半径D。
在各种实施方式中，外磁极321和内磁极322各包含多个磁体323，所述磁体323呈阵列图案定位在间隙326的各侧，并由极片329覆盖(图3A)。在一种配置中，远离旋转板313定位外磁极321中的磁体323的北(N)极，并且远离旋转板313定位内磁极322中的磁体323的南(S)极。在某些配置中，在内磁极和外磁极的磁体与旋转板313之间设置磁轭(未显示)。在一个实例中，源磁控管组件320包含外磁极321和内磁极322，外磁极321中具有18个磁体，内磁极322中具有17个磁体。在一个实施方式中，磁体323各经配置以产生磁场，在所述磁体的端部处或附近，所述磁场具有介于约1.1千高斯(kGauss)与约2.3千高斯之间的强度。
范例工艺
与CVD和ALD系统相比，已证实如上文所述的改善的溅射腔室能够提供具有高膜质量的各种金属和电介质的低温沉积。可受益于改善的溅射腔室的一个范例工艺是用于3DNAND闪存应用中的碳基硬模膜。由于具有碳基材料的化学惰性、光学透明性和良好的机械性能，诸如无定形氢化碳膜(a-C:H)的碳基材料已被用作金属、介电材料或多晶硅的蚀刻硬模。然而，具有高浓度的氢的碳膜时常显现出不良的膜结构和本征膜应力(intrinsic filmstress)，这可能在后续蚀刻工艺期间导致图案化线弯曲或线断裂。大体上仅由碳组成的不定形碳膜已显现出很高的膜硬度和优异的蚀刻选择性，这是由于所述膜含有高比例的钻石键(sp3键)。可使用PVD方法形成无氢的不定形碳膜。然而，PVD沉积的不定形碳膜也面临大表面粗糙度和高压缩应力的问题。已经发现，使用上文所提出的改善的溅射腔室，以碳离子注入无氢膜，可显著地释放膜应力并且侵蚀表面粗糙度。最终的膜后注入显现出缓和的应力(relaxed stress)、光滑的表面和是现有技术水平的碳基硬模的3倍的蚀刻选择性。下文将使用就图1A-1B至图3A-3D而于上文讨论的处理腔室来讨论范例工艺。
图4是根据本公开内容的实施方式的用于形成碳基膜的范例工艺流程图。图5A至图5C图示使用图4的工艺流程图所形成的碳基膜的示意性横截面图。所述工艺通过将基板放置于基座组件120上而在方框402处开始，基座组件120设置于图1中描绘的处理腔室100内。如图5A所示，基板502可具有大体上平坦的表面。或者，基板502可具有经图案化的结构、在表面中形成有沟槽、孔或过孔的表面。尽管将基板502图示成单一主体，但应理解的是，基板502可视应用包含一个或多个金属层、一种或多种介电材料、半导体材料或前述各项的组合。
在方框404处，使用图1所示的真空泵149，将处理腔室100的压力设定在介于约0.6毫托至约400毫托之间的亚大气压水平(例如，约5毫托至约30毫托)。可经由处理腔室的气体导管144将惰性气体(如，氩)引入处理区域110中。惰性气体的流率可随腔室尺寸而变化，范围自约30-300sccm(就具有200mm直径的处理区域110的处理腔室而言)至800-2000sccm(就具有面积为1300mm×1500mm的处理区域110的处理腔室而言)。本领域技术人员可依据处理腔室的尺寸而轻易地确定合适的流率和本文所讨论的相关工艺参数。
在方框406处，通过将RF功率(来自RF源181)耦接至设置于处理腔室100中的靶材132，而在处理腔室100的处理区域110中形成等离子体。在期望碳膜的情况下，使用碳靶材或含碳靶材。可在约2MHz至约13.56MHz的频率下，将在约0kW至约10kW范围中(例如，约1kW至约5kW)的RF功率供应至靶材132。
在方框408处，在由RF功率电偏置靶材132时，打开DC源182以向靶材132提供DC功率。耦接至靶材的DC功率可向处理区域110中的氩离子提供较高的溅射离子能量，从而造成对碳靶材表面的强轰击，以从靶材132撞出碳原子。如图5A所示，溅射的碳原子朝向基板502的表面行进并着陆在基板502的表面上，以在基板502的表面上形成第一层碳膜504。在溅射工艺期间，可在13.56MHz的频率下将在约0kW至约20kW(例如，约1kW至约10kW)的范围中的RF功率，和在约0kW至约10kW的范围中(例如，约1kW至约5kW)的DC功率供应至靶材132。在一个实施方式中，将约1kW/m2的RF功率密度和约5kW/m2的DC功率密度耦接至靶材。溅射工艺可进行例如约0.1秒至约120秒的时间段，所述时间段可视期望的碳膜厚度而改变。
可以恒定或脉冲方式提供源功率(即，RF功率和DC功率)。在某些实施方式中，可以恒定方式提供RF功率，同时可以脉冲方式提供DC功率，或者可以恒定方式提供DC功率，同时以脉冲方式提供RF功率。在某些实施方式中，RF功率和DC功率在脉冲方式中运行(脉冲式RF-DC运行)。如先前所讨论的，脉冲式RF-DC运行可包括由图1所示的脉冲控制器173控制的常规脉冲模式和高频率脉冲模式。如果期望常规脉冲模式，那么提供至靶材132的各RF/DC脉冲可具有约300微秒至约800微秒(例如，约350微秒至约650微秒)的脉冲持续时间。提供至靶材132的各RF/DC脉冲可具有范围自约1Hz至约200Hz(如约5Hz至约100Hz)的脉冲重复频率。可在50％至90％的工作周期下提供RF功率和DC功率。如果期望高频率脉冲模式，那么提供至靶材132的各RF/DC脉冲可具有约100微秒至约300微秒(例如，约150微秒至约250微秒)的持续时间。提供至靶材132的各RF/DC脉冲可具有范围自约200Hz至约20KHz(例如，约300Hz至约600Hz)的脉冲重复频率。可在1％至10％的工作周期下提供RF功率和DC功率。可调整脉冲持续时间或重复频率，以实现指定的膜厚度和生长速率。在任一模式中，RF源181和DC源182可同步地或异步地加以脉冲。相信高频率脉冲模式有助于使靶材化学键断裂，并产生大部分是靶材材料离子物种的等离子体。
在溅射工艺期间，可相对于靶材132使图1所示的磁控管系统189位移，使得磁控管系统189定位在第一处理位置中(如图3D所描绘的)。或者，可通过绕着靶材的中心点旋转磁控管系统189，而使磁控管系统189位移至图3B至图3C图示的任何期望处理位置。磁控管系统包括外磁极321和内磁极322，外磁极321包含多个磁体323，内磁极322包含多个磁体323，其中外磁极和内磁极形成开放回路磁控管组件。如先前所讨论的，当与靶材的高压力RF和DC溅射结合使用时，开放回路磁控管配置的使用提供跨基板表面的改善的材料成分均匀性。或者，在某些实施方式中，外磁极和内磁极可形成闭合回路磁控管配置。
在方框410处，一旦第一层碳膜已经沉积于基板502的表面上，将RF源181和DC源182二者关闭。如图5B所示，接着在短时间段内将高负偏置电压提供(通过偏置功率源141)至图1的基座组件120，以用仍留在处理区域110中的碳离子506注入所沉积的碳膜。负偏置电压可介于约1kW与约30kW之间，例如，约5kW至约10kW。在这样的高负偏置电压下，与基板碰撞的碳离子的动能将更大，并且经处理的碳膜将由于不定形和粗糙纹理而具有低密度。此外，当使用高偏置电压时，基板温度由于高能碳离子辐照而升高。结果，所沉积的碳膜中的残留应力得到缓和。图5C显示具有舒缓的膜应力和光滑的表面粗糙度的经处理的碳膜。
可以恒定的方式将高负偏置电压施加至基座组件120。如先前所讨论的，在某些实施方式中，以常规脉冲模式或高频率脉冲模式将高负偏置电压施加至基座组件120。如果期望常规脉冲模式，那么高负偏置电压可具有约100微秒至约200微秒的脉冲持续时间，和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率(例如约50Hz至约100Hz)。可在1％至10％的工作周期下提供高负偏置电压。若期望高频率脉冲模式的话，高负偏置电压可具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间，和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率(例如约300Hz至约600Hz)。可在1％至20％的工作周期下提供高负偏置电压。可调整脉冲持续时间或重复频率，以实现指定的膜厚度和生长速率。在采用高频率脉冲模式的一个实施方式中，使偏置电压和源功率同步，使得由高频率脉冲源引出的高密度靶材离子物种沉积并注入在基板表面上。结果，实现较高的沉积速率。
图6A和图6B显示使用图1的处理腔室，偏置电压与注入特性之间的关系。具体而言，图6A图示根据本公开内容的实施方式的DC电压和剂量随偏置功率而变的曲线图。图6B图示根据本公开内容的实施方式的溅射速率(sputter rate)随偏置功率而变的曲线图。如所见，当提高偏置功率时，注入剂量和溅射速率二者均增加。这是因为高的负偏置功率影响撞击基板表面的离子的能量以及掺杂程度(doping level)。图6C显示根据本公开内容的实施方式的离子物种注入分布的模拟数据的曲线图。特別地，图6C图示通过模拟和二次离子质谱(simulation and secondary ion mass spectrometry；SIMS)分析的目标膜中的掺杂的氩和碳离子轨迹(trace)的特性。通过所有这些信息，本领域技术人员可基于DC偏置电压监测来修整或控制指定的注入能量，并且控制、计算总剂量，并且如本公开内容所讨论地通过控制偏置、源功率、压力和脉冲持续时间来调节溅射速率，以进行沉积-注入循环。
图7A和图7B分别是用于常规脉冲模式和高频率脉冲模式的工作周期和脉冲变化的示意图，所述常规脉冲模式和高频率脉冲模式可应用于本公开内容的各种实施方式。如可见于图7A，源功率(即，RF功率和DC功率)和偏置电压的脉冲和工作周期可受到控制，以进行循环的沉积和处理工艺，其中在源功率关闭“T(off)”循环期间打开“T(on)”偏置电压，并使用从源等离子体离开的自由基进行离子注入。图7B显示偏置电压和源功率同步，以提高沉积速率。
在方框412处，一旦已经用碳离子处理所沉积的碳膜，冷却基板502以用于下一个生长循环。
在方框414处，重复方框406至412所描述的工艺，直到到达碳膜的期望厚度。图5D至图5I示意性地显示另外两个生长循环，其中第二层碳膜510和第三层碳膜512依序形成在第一层碳膜504上方并被以碳离子处理。尽管图示三层碳膜，本公开内容的实施方式并不限于特定数目的层。
尽管以上描述主要讨论碳膜形成的工艺，但此概念不意欲作为本文所述的本公开内容的范围的限制。本公开内容的实施方式提供沉积金属的能力，所述金属可包括，但不限于：钪(Sc)、钇(Y)、锆(Zr)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Th)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(lutetium；Lu)和铪(Hf)。诸如铝、铜、镍、铂、银、铬、金、钼、硅、钌、钽、氮化钽、碳化钽、氮化钛、钨、氮化钨、氧化铝、氧化镧、镍铂合金和钛，和或前述各项的组合的其它材料也可受益于本公开内容。
综上所述，本公开内容的实施方式通过将高偏置电压(如，1kW或更高)耦接至基座组件，而使溅射腔室能够提供原位离子注入能力。基座组件具有平坦的基板接收表面，并由块状陶瓷制成而不具有形成于基板接收表面中的气体导管或槽(所述气体导管或槽会易于导致高功率下的发弧)。溅射腔室利用耦接至靶材的RF-DC功率源，以在最小化与等离子体相关的基板损坏的情况下提供对靶材的强轰击。将RF功率施加至靶材还增强等离子体的离子化，这有助于改善基板偏置对沉积离子的影响。将光电直读光谱仪(optical emissionspectrometer)设置于溅射腔室内部，以与装配于基座组件中的探针一起工作，以同时或几乎同时地测量和/或控制注入偏置电压和剂量，以用于准确的剂量控制。溅射腔室还提供侧边气体注射和排放组件，所述排放组件具有泵送口，所述泵送口与溅射腔室同心地设置。泵送口的对称定位提供改善的溅射腔室内气流对称性，以允许更均匀的气体流过基板表面上方，并促进均匀的等离子体形成。相较于常规的PVD、CVD或ALD系统而言，这些独特的腔室设计一起允许具有高的膜质量的多种材料(从金属至电介质)的低温沉积。
尽管前文涉及本公开内容的实施方式，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它和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由随附的权利要求书确定。

Claims (15)

1.一种处理腔室，用于处理基板，所述处理腔室包含：
靶材，具有第一表面和第二表面，所述第一表面设置于所述处理腔室的处理区域中，所述第二表面与所述第一表面相对；
RF电源，耦接至所述靶材；
DC电源，耦接至所述靶材；
基板支撑件，包含支撑件主体，所述支撑件主体跨所述基板支撑件的整个直径具有平坦的基板接收表面；
偏置功率源，耦接至所述基板支撑件；
脉冲控制器，耦接至所述偏置功率源，所述脉冲控制器经配置以施加脉冲控制信号至所述偏置功率源，使得偏置功率在常规脉冲模式或高频率脉冲模式中输送，所述常规脉冲模式具有约100微秒至约200微秒的脉冲持续时间(pulse duration)和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率(pulse repetition frequency)，而所述高频率脉冲模式具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率；和
排放组件，具有同心泵送口，所述同心泵送口穿过所述处理腔室的底部而形成。
2.如权利要求1所述的处理腔室，进一步包含：
可旋转磁控管，邻近所述靶材的所述第二表面设置。
3.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以在约300微秒至约800微秒的脉冲持续时间和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率下运行。
4.如权利要求3所述的处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以在50％至90％的工作周期下运行。
5.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以在约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率下运行。
6.如权利要求5所述的处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以在1％至10％的工作周期下运行。
7.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述偏置功率源经配置以提供约1kW至约25kW的负偏置电压。
8.如权利要求7所述的处理腔室，其中所述偏置功率源经配置以在常规脉冲模式中运行，所述常规脉冲模式在1％至10％的工作周期下运行。
9.如权利要求7所述的处理腔室，其中所述偏置功率经配置以在高频率脉冲模式中运行，所述高频率脉冲模式在1％至20％的工作周期下运行。
10.一种等离子体处理腔室，包含：
溅射靶材；
旋转磁控管，邻近所述溅射靶材的表面设置；
RF电源，耦接至所述溅射靶材；
DC电源，耦接至所述溅射靶材；
支撑件主体，包含基板接收表面，所述基板主体从所述处理腔室的侧壁由悬臂支撑而安装，其中贴近所述基板接收表面下方的至少一部分跨所述基板接收表面的直径具有均匀厚度；
偏置功率源，耦接至所述支撑件主体；
脉冲控制器，耦接至所述偏置功率源，所述脉冲控制器施加脉冲控制信号至所述偏置功率源，使得偏置功率在常规脉冲模式或高频率脉冲模式中输送，所述常规脉冲模式具有约100微秒至约200微秒的脉冲持续时间和约1Hz至约200Hz的脉冲重复频率，而所述高频率脉冲模式具有约100微秒至约300微秒的脉冲持续时间和约200Hz至约20KHz的脉冲重复频率；
气体导管，通过所述处理腔室的侧壁设置；
屏蔽件，耦接至所述处理腔室的所述侧壁，其中所述屏蔽件向下延伸，以至少部分地限制处理区域的一部分；和
排放组件，具有泵送口，所述泵送口穿过所述处理腔室的底部而形成，其中所述泵送口绕着中心轴对称地设置，所述中心轴通过所述处理腔室的中心。
11.如权利要求10所述的等离子体处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以与所述偏置功率源同步地运行。
12.如权利要求10所述的等离子体处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以与所述偏置功率源异步地运行。
13.如权利要求10所述的处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以在50％至90％的工作周期下运行。
14.如权利要求10所述的处理腔室，其中所述RF电源和所述DC电源经配置以在1％至10％的工作周期下运行，并且其中所述偏置功率源经配置以提供约1kW至约25kW的负偏置电压。
15.一种处理基板的方法，包含下列步骤：
提供基板于基板支撑件上，所述基板支撑件设置于处理腔室的处理区域中，其中所述处理腔室具有耦接至靶材的RF电源和DC电源，所述靶材设置于所述处理腔室中；
抽吸所述处理区域至毫托范围；
提供RF功率至所述靶材，以在所述处理区域中形成等离子体；
提供DC功率至所述靶材，以在所述基板的表面上形成膜层；和
在形成预定厚度的所述膜层之后，关闭所述RF电源和所述DC电源，并且在短时间段内提供约1kW至约30kW的偏置功率至所述基板支撑件，以将留在所述处理区域中的离子注入所述基板的所述表面中。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110894592A (zh) * 2019-12-25 2020-03-20 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种自旋半导体ZrO2薄膜的制备方法
CN112530835A (zh) * 2019-09-18 2021-03-19 东京毅力科创株式会社 成膜系统、磁化特性测量装置和成膜方法
CN112853286A (zh) * 2019-11-12 2021-05-28 应用材料公司 压电膜的物理气相沉积

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11227746B2 (en) * 2018-03-23 2022-01-18 Applied Materials, Inc. Isolated backside helium delivery system
US10515802B2 (en) * 2018-04-20 2019-12-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for forming low stress mask using implantation
TWI815945B (zh) * 2018-08-10 2023-09-21 美商應用材料股份有限公司 多陰極沉積系統
JP6797273B2 (ja) * 2019-02-05 2020-12-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN116844934A (zh) 2019-02-05 2023-10-03 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
US11473189B2 (en) * 2019-02-11 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Method for particle removal from wafers through plasma modification in pulsed PVD
JP7426842B2 (ja) * 2020-02-12 2024-02-02 東京エレクトロン株式会社 ステージ装置、給電機構、および処理装置
US20210319989A1 (en) * 2020-04-13 2021-10-14 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
KR20230098659A (ko) * 2020-11-16 2023-07-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 응력 균일성을 위한 rf 바이어스의 구역 제어를 위한 방법들 및 장치
KR102349212B1 (ko) * 2021-04-28 2022-01-07 권순영 조성 조절이 가능한 코팅층 형성방법
JPWO2022255118A1 (zh) * 2021-06-01 2022-12-08
CN114045466A (zh) * 2021-10-20 2022-02-15 江苏集创原子团簇科技研究院有限公司 圆形用于团簇束流源的高功率脉冲磁控溅射装置及测试方法
CN114000116A (zh) * 2021-10-20 2022-02-01 江苏集创原子团簇科技研究院有限公司 矩形用于团簇束流源高功率脉冲磁控溅射装置及测试方法
US20240112883A1 (en) * 2022-09-30 2024-04-04 Applied Materials, Inc. Helical voltage standoff

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5830330A (en) * 1997-05-22 1998-11-03 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for low pressure sputtering
US6117279A (en) * 1998-11-12 2000-09-12 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for increasing the metal ion fraction in ionized physical vapor deposition
US20020068464A1 (en) * 1999-12-03 2002-06-06 Applied Materials, Inc. Pulsed-mode RF bias for side-wall coverage improvement
US20050136656A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-23 Zeng Xian T. Process for depositing composite coating on a surface
US20100252417A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Applied Materials, Inc. High pressure rf-dc sputtering and methods to improve film uniformity and step-coverage of this process
WO2012036936A2 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Applied Materials, Inc. Methods for depositing metal in high aspect ratio features

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2641725B2 (ja) * 1988-01-29 1997-08-20 株式会社日立製作所 基板バイアス方式のスパッタリング方法及びその装置
JP3323530B2 (ja) * 1991-04-04 2002-09-09 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
US6051114A (en) 1997-06-23 2000-04-18 Applied Materials, Inc. Use of pulsed-DC wafer bias for filling vias/trenches with metal in HDP physical vapor deposition
US6544895B1 (en) 2000-08-17 2003-04-08 Micron Technology, Inc. Methods for use of pulsed voltage in a plasma reactor
US6896773B2 (en) * 2002-11-14 2005-05-24 Zond, Inc. High deposition rate sputtering
US7509734B2 (en) * 2003-03-03 2009-03-31 United Technologies Corporation Repairing turbine element
JP4931939B2 (ja) * 2006-03-09 2012-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 半導体デバイスを形成する方法
US7926947B2 (en) 2007-06-28 2011-04-19 Chota Matsumoto Ophthalmic examination system
KR100955935B1 (ko) 2007-12-21 2010-05-03 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 소자분리막 형성방법
US20120244290A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 United Technologies Corporation Deposition Substrate Temperature and Monitoring
CN107354428B (zh) * 2012-07-02 2020-10-20 应用材料公司 用于制造装置的方法和设备
JP6609425B2 (ja) * 2015-06-17 2019-11-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5830330A (en) * 1997-05-22 1998-11-03 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for low pressure sputtering
US6117279A (en) * 1998-11-12 2000-09-12 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for increasing the metal ion fraction in ionized physical vapor deposition
US20020068464A1 (en) * 1999-12-03 2002-06-06 Applied Materials, Inc. Pulsed-mode RF bias for side-wall coverage improvement
US20050136656A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-23 Zeng Xian T. Process for depositing composite coating on a surface
US20100252417A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Applied Materials, Inc. High pressure rf-dc sputtering and methods to improve film uniformity and step-coverage of this process
WO2012036936A2 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Applied Materials, Inc. Methods for depositing metal in high aspect ratio features

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112530835A (zh) * 2019-09-18 2021-03-19 东京毅力科创株式会社 成膜系统、磁化特性测量装置和成膜方法
CN112853286A (zh) * 2019-11-12 2021-05-28 应用材料公司 压电膜的物理气相沉积
CN110894592A (zh) * 2019-12-25 2020-03-20 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种自旋半导体ZrO2薄膜的制备方法

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