CN116949408A - 一种控制薄膜应力的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种控制薄膜应力的方法，涉及晶圆生产技术领域。其包括：方法基于磁控溅射装置，磁控溅射装置包括工艺腔体、脉冲电源模块、偏压控制模块及气控模块；工艺腔体内设有用于放置晶圆片的承放台，以及用于安装靶材的放置槽体，且晶圆片与靶材相对设置以便于靶材的粒子被溅射到晶圆片的背面；工艺腔体至少开设有一个进气孔及一个背气孔，背气孔位于承放台远离晶圆片的一侧。向工艺腔体内通入预设流量比的氩气与氮气以形成工艺气压，并从背气孔向承放台通入氩气，并以预设功率开启偏压控制模块在晶圆片背面形成负偏压，综合减小了镍钒薄膜的材料应力与热应力，最终大幅减小了镍钒薄膜的应力，从而将镍钒薄膜的应力控制在可控范围内。

Description

一种控制薄膜应力的方法

技术领域

本申请涉及晶圆生产技术领域，具体涉及一种控制薄膜应力的方法。

背景技术

背面金属化，属于物理气相沉积的一种，它是在减薄后的晶圆片背面用物理的方法，使金属材料淀积在被镀芯片上的薄膜制备技术。目前，晶圆片背面一般采用多层金属薄膜工艺，一般由粘附层、阻挡层和导电层三层组成。

随着市场对超薄高性能器件需求的不断增加，半导体器件制造厂家对晶圆级封装和薄晶圆加工的使用也越来越多。而背面金属化技术在现代设备封装方案中起着关键作用，磁控溅射技术则常用于来实现背面金属化。背面金属化要求良好的附着力、低接触电阻和低薄膜应力，而镍钒薄膜通常被用作背面金属化的阻挡层。

磁控溅射薄膜通常具有材料应力和热应力，其大小取决于衬底温度、腔体气压和功率等工艺参数。而薄膜中的高应力会导致薄膜稳定性及粘附性问题，给生产过程带来不可控风险以及损害产品稳定性，而阻挡层为薄膜中的关键金属层，其薄膜应力最大，应力问题也主要是由阻挡层引起的。而在磁控溅射过程中，可以通过控制沉积温度、溅射功率和腔体压力等参数来控制金属薄膜应力。但因利用氩气作为工艺气体沉积的镍钒薄膜的应力较高，若仅通过简单地改变工艺参数，则会出现无法将镍钒薄膜应力控制在可控范围内的特殊生产情况。

因此，如何将镍钒薄膜应力控制在可控范围内成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种控制薄膜应力的方法，可以解决镍钒薄膜应力难以控制在可控范围内的问题。

为解决上述一个或多个技术问题，本申请采用的技术方案是：

本申请提供了一种控制薄膜应力的方法，所述方法基于磁控溅射装置，所述磁控溅射装置包括工艺腔体、脉冲电源模块、偏压控制模块及气控模块；

所述工艺腔体的内壁的一侧连接有支撑环台，所述支撑环台搭设有用于放置晶圆片的承放台，所述工艺腔体的内壁的另一侧连接有用于安装靶材的放置槽体，且所述晶圆片与所述靶材相对设置以便于所述靶材的粒子被溅射到所述晶圆片的背面；

所述承放台远离所述靶材的一侧设有用于驱动所述承放台靠近或远离所述靶材的顶升机构，所述支撑环台的内侧连接有限位块；

初始状态下，所述承放台与所述支撑环台相贴合；极限状态下，所述顶升机构的运动单元与所述限位块相抵接；

所述脉冲电源模块、所述偏压控制模块分别设于所述工艺腔体的两侧，所述脉冲电源模块设于靠近所述靶材的一侧，所示偏压控制模块设于靠近所述承放台的一侧并与所述承放台电连接，所述放置槽体内设有绝缘单元；

所述工艺腔体至少开设有一个进气孔及一个背气孔，所述背气孔位于所述承放台远离所述晶圆片的一侧；

所述方法包括：

将具有粘附层的晶圆片放置于所述承放台上，利用顶升机构调节所述晶圆片与所述靶材之间的距离；

启动所述气控模块，自所述进气孔向所述工艺腔体内通入预设流量比的混合惰性气体以形成工艺气压，自所述背气孔向所述工艺腔体内通入预设流量的惰性气体；

开启脉冲电源模块，以在所述靶材的靠近所述粘附层的表面溅射目标金属，所述目标金属中的部分与所述混合惰性气体中的一种形成目标化合物，所述目标化合物与所述目标金属共同形成阻挡层；

在溅射所述目标金属时，以预设功率开启所述偏压控制模块，以在所述晶圆片背面形成负偏压。

进一步的，所述混合惰性气体包括氩气和氮气。

进一步的，所述预设流量比为所述氩气与所述氮气的流量比，若所述预设流量比为a，则2≤a≤10。

进一步的，所述混合惰性气体中氩气的最大流量为100sccm；

和/或，

所述混合惰性气体中氮气的最大流量为50sccm。

进一步的，所述惰性气体为氩气；

和/或，

所述目标金属包括镍和钒。

进一步的，所述预设流量为0～50sccm；

和/或，

所述预设功率为0～300W。

进一步的，所述承放台远离所述晶圆片的一侧设有温控模块，用于控制所述承放台的初始温度，且所述初始温度包括-15℃；

所述方法还包括：

将具有粘附层的晶圆片放置于所述承放台上，开启所述温控模块以对所述承放台进行加热直至所述晶圆片达到所述初始温度。

进一步的，所述磁控溅射装置还包括磁控模块，所述磁控模块设于所述工艺腔体远离所述顶升机构的一侧，且所述磁控模块以所述靶材的轴线为中心环绕设置，所述磁控模块远离所述工艺腔体的一侧设有环绕驱动机构，所述环绕驱动机构用于驱动所述磁控模块以所述靶材的轴线为中心做圆周运动；

所述方法还包括：

开启所述脉冲电源模块时，同时启动所述环绕驱动机构以驱动磁控模块不断地绕所述靶材的轴线做圆周运动，而形成不断变换的磁场以改变所述工艺腔体内的粒子运动方向。

进一步的，所述磁控溅射装置还包括与所述承放台电连接的后处理组件，所述后处理组件用于向所述承放台施加负偏压，所述后处理组件包括并联的第一支路、第二支路，所述第一支路、所述第二支路远离所述承放台的一端接地，所述第一支路上依次设有第一常开开关、固定电容，所述第二支路上依次设有第二常开开关、可变电容。

进一步的，在所述晶圆片背面完成镀膜后停止通入所述混合惰性气体及所述惰性气体，并关闭所述偏压控制模块；

通过所述进气孔向所述工艺腔体内通入不与薄膜反应的打击气体；

闭合第二常开开关以电连接所述承放台与所述可变电容以激发所述打击气体形成等离子体，使由所述打击气体形成的等离子体打击所述晶圆片的薄膜表面；

调节所述可变电容并测量所述薄膜的表面粗糙化以确定所述可变电容的预设值；

根据所述可变电容的预设值更换所述固定电容；

在加工技术要求相同的所述晶圆片时，保持所述第二常开开关断开并闭合所述第一常开开关以电连接所述承放台与所述固定电容以激发所述打击气体形成等离子体，使由所述打击气体形成的等离子体打击所述晶圆片的薄膜表面。

根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：

向工艺腔体内通入预设流量比的氩气与氮气以形成工艺气压，在溅射过程中，氮气的加入使得阻挡层在生长过程中生成氮化钒形成打断了NiV晶体的生长，并且破坏了NiV的柱状结构，使得阻挡层变得更加致密，减小了镍钒薄膜的材料应力；并从背气孔向承放台通入氩气，不断带走承放台及晶圆片的热量，提高了晶圆片与承放台之间的换热效率，从而降低了晶圆片的温度，减小了镍钒薄膜的热应力；并以预设功率开启偏压控制模块在晶圆片背面形成负偏压，使高能的Ar⁺的能量转移使得薄膜表面的原子迁移率提升，因而降低了NiV薄膜中开放结界的密度即NiV薄膜的缺陷减少，减小了镍钒薄膜的材料应力；综合减小了镍钒薄膜的材料应力与热应力，最终大幅减小了镍钒薄膜的应力，从而将镍钒薄膜的应力控制在可控范围内。

通过控制承放台的初始温度，可以吸收溅射过程中工艺腔体内的热量，从而减小镍钒薄膜的热应力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的磁控溅射装置的结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的气控模块的架构图；

图3为本申请实施例一提供的后控制组件的电路图；

图4为本申请实施例二提供的控制薄膜压力的方法流程图；

图5为本申请实施例提供的晶圆片背面金属化的结构示意图。

附图标记：1、工艺腔体；11、承放台；12、放置槽体；13、进气孔；131、进气管；141、背气管；15、支撑环台；16、限位块；17、绝缘单元；2、磁控模块；21、磁铁；3、脉冲电源连接头；4、偏压连接头；5、靶材；6、温控模块；7、晶圆片；71、粘附层；72、阻挡层；73、导电层；8、气控模块；81、储气罐；811、储气空间；82、第一气管；821、第一止回阀；822、第一流量阀；823、总流量阀；83、第二气管；831、第二止回阀；832、第二流量阀；84、第三气管；841、第三止回阀；842、第三流量阀；9、后处理组件；91、第一支路；92、第二支路。

具体实施方式

下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术所述，镍钒薄膜通常被用作晶圆片背面金属化的阻挡层，而阻挡层作为薄膜中的关键金属层，其应力最大，对薄膜整体应力的影响液最大，故薄膜的应力问题主要也是由阻挡层引起的。一般情况下，在磁控溅射过程中，通过控制沉积温度、溅射功率和腔体压力等参数来控制金属薄膜应力，但因利用氩气作为工艺气体沉积时的镍钒薄膜的应力较高，仅通过简单地改变工艺参数，则会出现无法将镍钒薄膜应力控制在可控范围内的特殊生产情况。

为解决现有技术中的上述一个或多个技术问题，本申请创造性的提出了一种控制薄膜应力的方法，通过在工艺过程中持续通入预设流量比的混合惰性气体以使晶圆片的抵挡层中混入目标化合物从而使薄膜变得更加致密，随之改变薄膜的材料应力；同时向承放台远离晶圆片的一侧持续通入惰性气体以冷却晶圆片，从而降低抵挡层的热应力；同时在溅射过程中，以预设功率开启偏压控制模块，以在晶圆的背面形成负偏压，吸引高能的氩离子杯到晶圆片表面轰击伸长的阻挡层薄膜，高能的氩离子的能量转移使得薄膜表面原子迁移率提升，因而降低了阻挡层薄膜中开放晶界的密度，即薄膜缺陷减少，薄膜的材料应力随之减小，并结合前述的两个步骤，最终大幅减少薄膜的应力。

下面结合附图和各个实施例，对本申请的方案进行详细介绍。

实施例一

本申请提供了一种磁控溅射装置，参照图1及图2所示，该磁控溅射装置包括：

工艺腔体1、脉冲电源模块，偏压控制模块、磁控模块2以及气控模块8。

工艺腔体1的一端插设有脉冲电源连接头3，用于与脉动电源模块快速连接；工艺腔体1的另一端插设有偏压连接头4，用于与偏压控制模块快速连接。工艺腔体1的内壁的一侧连接有支撑环台15，支撑环台15搭设有用于放置晶圆片的承放台11，工艺腔体1的内壁的另一侧连接有用于安装靶材5的放置槽体12，靶材5与放置槽体12通过螺栓可拆卸安装，便于用户根据需要替换靶材5。晶圆片7与靶材5相对设置以便于靶材5的粒子被溅射到晶圆片7的背面。

承放台11远离靶材5的一侧设有用于驱动承放台11靠近或远离靶材5的顶升机构（图未示），支撑环台15的内侧连接有限位块16。初始状态下，承放台11与支撑环台15相贴合；极限状态下，顶升机构的运动单元与限位块16相抵接，此时，晶圆片7与靶材5之间的距离最小。

在本申请实施例中，顶升机构为气缸，运动单元为气缸轴。

优选的，脉充电源连接头、靶材5、承放台11、偏压连接头4沿工艺腔体1的轴向依次设置，以便于磁控溅射装置的组装，同时提升靶材5离子溅射到晶圆片7背面的均匀性。放置槽体12内设有绝缘单元17，在连接脉动电源模块与脉冲电源连接头时，工艺腔体的外侧会产生较强的电场，而绝缘单元可隔绝电场，避免发生触电事故。

在本实施例中，脉冲电源模块为直流脉冲电源。

进一步的，气控模块8用于为工艺腔体1提供气体；工艺腔体1相对的两侧对称地贯穿开设有用于混合惰性气体流入的进气孔13，且两个进气孔13关于承放台11的轴线对称分布，使混合惰性气体均匀地进入工艺腔体1内并相对均匀地流向靶材5与晶圆片7。工艺腔体1的一侧开设有用于通入惰性气体的背气孔（图未示），且背气孔位于承放台11远离晶圆片7的一侧，便于惰性气体流向承放台11，以带走承放台11上的热量。

优选的，进气孔13的插设有进气管131，降低混合惰性气体自进气孔13处流出的可能性；背气孔插设有背气管141，背气管141伸入工艺腔体1内的一端位于承放台11的正下方，便于惰性气体更快地流向承放台11。

参照图1所示，磁控模块2包括两个关于脉冲电源连接头3对称设置的磁铁21，两侧磁铁21设置于工艺腔体1远离偏压连接头4的外壁。

进一步的，承放台11远离晶圆片7的一侧设有温控模块6，用于控制承放台11的初始温度。

优选的，参照图3所示，磁控溅射装置还包括与承放台11电连接的后处理组件9，后处理组件9用于向承放台11施加负偏压，后处理组件9包括并联的第一支路91、第二支路92，第一支路91、第二支路92远离承放台11的一端接地；第一支路91上依次设有第一常开开关K1、固定电容C1，第二支路上92依次设有第二常开开关K2、可变电容C2。

实施例二

对应于上述实施例一，本申请还提供了一种控制薄膜应力的方法，其中，本实施例中，与上述实施例一相同或类似的内容，可以参考上述介绍，后续不再赘述。参照图4，该方法包括：

S100、将具有粘附层71的晶圆片7放置于承放台11上，利用顶升机构调节晶圆片7与靶材5之间的距离；

具体的，参照图1及图5，利用背面金属化工艺在晶圆片7的背面制造薄膜时，一般采用多层金属薄膜工艺，一般由粘附层71、阻挡层72及导电层73三层组成。粘附层71、阻挡层72、导电层73沿远离晶圆片7背面的方向依次设置。在晶圆片7的背面完成粘附层71的溅射及镀膜后，更换阻挡层72使用的靶材5，做好磁控溅射前的准备。同时，用户根据镀膜要求，利用顶升机构驱动承放台11靠近或远离靶材5，以调节晶圆片7与靶材5之间的距离。

需要说明的是，本实施例中的靶材5为镍钒合金靶材。

S200、启动气控模块8，自进气孔13向工艺腔体1内通入预设流量比的混合惰性气体以形成工艺气压，自背气孔向工艺腔体1内通入预设流量的惰性气体；

其中，参照图2所示，气控模块8包括储气罐81及流量控制组件，储气罐81内隔有至少两个储气空间811，每个储气空间811用于储放一种惰性气体。流量控制组件包括与储气空间811连通的气管，气管内设有控制气体流量的流量阀。

优选的，混合惰性气体包括氩气和氮气，惰性气体包括氩气。

在一个具体的示例中，参照图2所示，储气罐81内设有两个储气空间811，其中一个用于储放氩气，一个用于储放氮气；用于储放氮气的储气空间811连通有第一气管82，第一气管82沿气体的流动方向依次设有第一止回阀821、第一流量阀822、总流量阀823；用于储放氩气的储气空间811分别连通有第二气管83、第三气管84；第二气管83沿气体的流动方向依次设有第二止回阀831、第二流量阀832，第二气管83远离储气罐81的一端与第一气管82相连通，且连通处位于总流量阀823与第一流量阀822之间；第三气管84沿气体的流动方向依次设有第三止回阀841，第三流量阀842。

需要说明的是，本申请中的流量阀主要是实现调节气体流量的功能，包括但不限于球阀、蝶阀等，用户可以根据实际需求进行选择，这里不做具体限定。本申请中的止回阀用于防止氮气或氩气流向其他储气空间811，导致混合惰性气体的预设流量比无法精准控制，同时避免气体回流至储气空间811。

具体的，在向工艺腔体1内通入混合惰性气体时，开启第一流量阀822以调节氮气的流量，同时开启第二流量阀832以调节氩气的流量，氮气与氩气在第一气管82内汇合，此时氩气与氮气之间的比为预设流量比，接着开启总流量阀823，以实现向工艺腔体1内通入预设流量比的混合惰性气体，从而形成工艺气压条件。开启第三流量阀842并调节氩气的流量，以实现向承放台11远离晶圆片7的一侧通入预设流量的氩气。

S300、开启脉冲电源模块，以在靶材5的靠近粘附层71的表面溅射目标金属，目标金属中的部分与混合惰性气体中的一种形成目标化合物，目标化合物于目标金属共同形成阻挡层；

需要说明的是，目标金属即组成靶材5的所有金属。

具体的，参照图1所示，先开启温控模块6，将承放台11的温度调整至初始温度，从而改变晶圆片7的温度，以应对磁控溅射时产生的过多热量。然后开启脉冲电源模块，处于晶圆片7正面一侧的Ar被离化成Ar⁺并形成等离子体，在脉冲电源模块形成的电场作用力下，Ar⁺带着较大的动能撞击镍钒合金靶材5，撞击过程中被溅射出来的靶材5粒子飞向位于承放台11上方的晶圆表面累积形成阻挡层72。同时，氮气的加入使得阻挡层72生长过程中生成氮化钒（VN），VN的形成打断了NiV晶体的生长，并且破坏了NiV的柱状结构，使得阻挡层72变得更加致密，从而减小薄膜的材料应力。

需要说明的是，在本申请实施例中，初始温度为-15℃。

在溅射时，由溅射粒子带来的动能转变所带来的热量使得晶圆片7的温度不断升高，热应力也随之增大，而承放台11远离晶圆片7的一侧通入的氩气不断带走承放台11及晶圆片7的热量，提高了晶圆片7与承放台11之间的换热效率，从而降低了晶圆片7的温度，镍钒薄膜的热应力也随之降低。

进一步的，在溅射开始时同时开启磁控模块2，磁控模块2的磁铁21加剧了电子、离子以及原子之间的碰撞使得等离子体密度进一步增加，提高了Ar+轰击靶材5的效率。

优选的，磁铁21设于工艺腔体1远离顶升机构的一侧，且磁铁21以靶材5的轴线为中心环绕设置，磁铁21远离工艺腔体1的一侧设有环绕驱动机构（图未示），环绕驱动机构用于驱动磁铁21以靶材5的轴线为中心做圆周运动。

具体的，在开启脉冲电源模块时，同时启动环绕驱动机构以驱动磁铁21不断地绕靶材5的轴线做圆周运动，而形成不断变化的磁场以改变工艺腔体内的粒子运动方向，实现类似“搅拌”粒子的效果，使得薄膜溅射更加均匀。

S400、在溅射所述目标金属时，以预设功率开启偏压控制模块，以在晶圆片7背面形成负偏压。

具体的，在溅射开始前，先开启偏压控制模块，并将偏压控制模块的功率调整至预设功率。偏压控制模块提供的偏压在承放台11的上方形成的电场辅助增强被溅射靶材5粒子的动能，并使高能的Ar⁺的能量转移使得薄膜表面的原子迁移率提升，因而降低了NiV薄膜中开放结界的密度即NiV薄膜的缺陷减少，薄膜的应力也随之减小。

需要说明的是，S300与S400这两个步骤没有先后顺序之分。

最后，完成阻挡层72的溅射镀膜后，关停磁控溅射装置，更换靶材5，在阻挡层72的表面溅射导电层73用靶材5，并完成导电层73的镀膜，最终完成晶圆片7背面金属化。

在晶圆片7完成镀膜后停止通入混合惰性气体及惰性气体，并关闭偏压控制模块；接着通过进气孔13向工艺腔体1内通入不与薄膜反应的打击气体；闭合第二常开开关K2以电连接承放台11与可变电容C2，以激发打击气体形成等离子体，使由打击气体形成的等离子体打击晶圆片7的薄膜表面，从而使薄膜的表面粗糙化，即使导电层73的表面粗糙化，使得导电层73在不增加应力的前提下与阻挡层72的结合更加紧密。

其中，通过调节可变电容C2来确定导电层73在具体电容值下的表面粗糙化效果最佳，即不影响薄膜应力又可使导电层73与阻挡层72的结合更加紧密。

根据该具体电容值获得可变电容C2的预设值，并根据可变电容C2的预设值更换固定电容C1，便于用户在加工技术要求相同的晶圆片7时，无需调节可变电容C2，仅需保持第二常开开关K2断开，并闭合第一常开开关K1以电连接承放台11与固定电容C1以激发打击气体形成等离子体，使由打击气体形成的等离子体打击晶圆片7的薄膜表面。

需要说明的是，为进一步地控制镀膜时的磁控溅射装置的各项参数设置，以更好地实现对薄膜应力的控制，设计如下实验以获取较优的参数设置。

根据设计与计算得到各项参数的范围或具体值，通过温控模块6将承放台11的初始温度设置为-15℃，脉冲电源模块的功率设置为5000W；预设流量比为混合惰性气体中的氩气与氮气的流量比，设定预设流量比为a，则2≤a≤10，且混合惰性气体中氩气的最大流量为100sccm，混合惰性气体中氮气的最大流量为50sccm；惰性气体中的氩气的预设流量为0～50sccm；偏压控制模块的预设功率为0～300W。

表一为实验一至实验五的参数设置表；

表一

参照表一，实验一为对照例，承放台11的背面未通入氩气，混合惰性气体中仅通入了氩气，其流量为80sccm；且未开启偏压控制模块。在晶圆片7上溅射生成了4000A厚度的NiV薄膜，经测量与计算，NiV薄膜的应力为965MPa。

实验二，混合惰性气体中仅通入了氩气，其流量为60sccm，承放台11的背面通入了氩气，且其流量为20sccm，且未开启偏压控制模块。在晶圆片7上溅射生成了4000A厚度的NiV薄膜，经测量与计算，NiV薄膜的应力为832MPa。实验二与实验一的不同之处在于：在承放台11的背面通入了氩气，且其流量为20sccm，证明了在承放台11背面通入氩气可加快晶圆片7与承放台11之间的换热效率，降低了NiV薄膜的热应力，从而降低了NiV薄膜的应力。

实验三，承放台11的背面未通入氩气，混合惰性气体中通入了氩气和氮气，氩气的流量为80sccm，氮气的流量为10sccm，且未开启偏压控制模块。在晶圆片7上溅射生成了4000A厚度的NiV薄膜，经测量与计算，NiV薄膜的应力为265 MPa。实验三与实验一的不同之处在于：混合惰性气体中包括了氩气和氮气，证明了通入氮气后，会使得阻挡层72生长过程中生成氮化钒（VN），VN的形成打断了NiV晶体的生长，并且破坏了NiV的柱状结构，使得阻挡层72变得更加致密，大幅减小薄膜的材料应力，从而大幅减小了NiV薄膜的应力。

实验四，承放台11的背面未通入氩气，混合惰性气体中仅通入了氩气，其流量为80sccm；开启了偏压控制模块，且预设功率为300W。在晶圆片7上溅射生成了4000A厚度的NiV薄膜，经测量与计算，NiV薄膜的应力为801MPa。实验四与实验一的不同之处在于：以预设功率为300W开启了偏压控制模块，证明了开启偏压控制模块后，在承放台11的上方形成的电场辅助增强被溅射靶材5粒子的动能，并使高能的Ar⁺的能量转移使得薄膜表面的原子迁移率提升，因而降低了NiV薄膜中开放结界的密度即NiV薄膜的缺陷减少，薄膜的应力也随之减小。

实验五，承放台11的背面通入氩气，且其流量为20sccm，混合惰性气体中通入了氩气和氮气，氩气的流量为60sccm，氮气的流量为10sccm，开启了偏压控制模块，且预设功率为300W。在晶圆片7上溅射生成了4000A厚度的NiV薄膜，经测量与计算，NiV薄膜的应力为53MPa。实验五与实验一的不同之处在于：证明了在承放台11的背面通入了氩气，且其流量为20sccm，证明了在承放台11背面通入氩气可加快晶圆片7与承放台11之间的换热效率，降低了NiV薄膜的热应力；通入氮气后，会使得阻挡层72生长过程中生成氮化钒（VN），VN的形成打断了NiV晶体的生长，并且破坏了NiV的柱状结构，使得阻挡层72变得更加致密，大幅减小薄膜的材料应力；在承放台11的上方形成的电场辅助增强被溅射靶材5粒子的动能，并使高能的Ar⁺的能量转移使得薄膜表面的原子迁移率提升，因而降低了NiV薄膜中开放结界的密度即NiV薄膜的缺陷减少，薄膜的材料应力也随之减小；综合减小了NiV薄膜的材料应力及热应力，最终大幅减小了NiV薄膜的应力。

以上对本申请所提供的一种控制薄膜应力的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“垂直”、“平行”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述方法基于磁控溅射装置，所述磁控溅射装置包括工艺腔体、脉冲电源模块、偏压控制模块及气控模块；

所述工艺腔体的内壁的一侧连接有支撑环台，所述支撑环台搭设有用于放置晶圆片的承放台，所述工艺腔体的内壁的另一侧连接有用于安装靶材的放置槽体，且所述晶圆片与所述靶材相对设置以便于所述靶材的粒子被溅射到所述晶圆片的背面；

所述承放台远离所述靶材的一侧设有用于驱动所述承放台靠近或远离所述靶材的顶升机构，所述支撑环台的内侧连接有限位块；

初始状态下，所述承放台与所述支撑环台相贴合；极限状态下，所述顶升机构的运动单元与所述限位块相抵接；

所述脉冲电源模块、所述偏压控制模块分别设于所述工艺腔体的两侧，所述脉冲电源模块设于靠近所述靶材的一侧，所示偏压控制模块设于靠近所述承放台的一侧并与所述承放台电连接，所述放置槽体内设有绝缘单元；

所述工艺腔体至少开设有一个进气孔及一个背气孔，所述背气孔位于所述承放台远离所述晶圆片的一侧；

所述方法包括：

将具有粘附层的晶圆片放置于所述承放台上，利用顶升机构调节所述晶圆片与所述靶材之间的距离；

启动所述气控模块，自所述进气孔向所述工艺腔体内通入预设流量比的混合惰性气体以形成工艺气压，自所述背气孔向所述工艺腔体内通入预设流量的惰性气体；

开启脉冲电源模块，以在所述靶材的靠近所述粘附层的表面溅射目标金属，所述目标金属中的部分与所述混合惰性气体中的一种形成目标化合物，所述目标化合物与所述目标金属共同形成阻挡层；

在溅射所述目标金属时，以预设功率开启所述偏压控制模块，以在所述晶圆片背面形成负偏压。

2.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述混合惰性气体包括氩气和氮气。

3.根据权利要求2所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述预设流量比为所述氩气与所述氮气的流量比，若所述预设流量比为a，则2≤a≤10。

4.根据权利要求3所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述混合惰性气体中氩气的最大流量为100sccm；

和/或，

所述混合惰性气体中氮气的最大流量为50sccm。

5.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气；

和/或，

所述目标金属包括镍和钒。

6.根据权利要求5所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述预设流量为0～50sccm；

和/或，

所述预设功率为0～300W。

7.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述承放台远离所述晶圆片的一侧设有温控模块，用于控制所述承放台的初始温度，且所述初始温度包括-15℃；

所述方法还包括：

将具有粘附层的晶圆片放置于所述承放台上，开启所述温控模块以对所述承放台进行加热直至所述晶圆片达到所述初始温度。

8.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述磁控溅射装置还包括磁控模块，所述磁控模块设于所述工艺腔体远离所述顶升机构的一侧，且所述磁控模块以所述靶材的轴线为中心环绕设置，所述磁控模块远离所述工艺腔体的一侧设有环绕驱动机构，所述环绕驱动机构用于驱动所述磁控模块以所述靶材的轴线为中心做圆周运动；

所述方法还包括：

开启所述脉冲电源模块时，同时启动所述环绕驱动机构以驱动磁控模块不断地绕所述靶材的轴线做圆周运动，而形成不断变换的磁场以改变所述工艺腔体内的粒子运动方向。

9.根据权利要求1所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述磁控溅射装置还包括与所述承放台电连接的后处理组件，所述后处理组件用于向所述承放台施加负偏压，所述后处理组件包括并联的第一支路、第二支路，所述第一支路、所述第二支路远离所述承放台的一端接地，所述第一支路上依次设有第一常开开关、固定电容，所述第二支路上依次设有第二常开开关、可变电容。

10.根据权利要求9所述的控制薄膜应力的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述晶圆片背面完成镀膜后停止通入所述混合惰性气体及所述惰性气体，并关闭所述偏压控制模块；

通过所述进气孔向所述工艺腔体内通入不与薄膜反应的打击气体；

闭合第二常开开关以电连接所述承放台与所述可变电容以激发所述打击气体形成等离子体，使由所述打击气体形成的等离子体打击所述晶圆片的薄膜表面；

调节所述可变电容并测量所述薄膜的表面粗糙化以确定所述可变电容的预设值；

根据所述可变电容的预设值更换所述固定电容；

在加工技术要求相同的所述晶圆片时，保持所述第二常开开关断开并闭合所述第一常开开关以电连接所述承放台与所述固定电容以激发所述打击气体形成等离子体，使由所述打击气体形成的等离子体打击所述晶圆片的薄膜表面。