TW201303052A - 於物理蒸汽沉積期間支持工作件的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於於物理蒸氣沈積期間支持工作件的方法且有關於一相關裝置。提供具有一支持表面的一鋁支持構件，且該支持表面塗覆有一吸熱塗層。該支持構件被冷卻至大約100℃且進行一PVD程序使得，藉由冷卻，該工作件溫度係在350℃與450℃之間。該塗層是惰性的及/或可適應超高電壓的。

Description

於物理蒸汽沉積期間支持工作件的方法
本發明係有關於一種於物理蒸氣沈積(PVD)期間支持工作件之方法及物理蒸氣沈積裝置，其具有一用於工作件之支持構件。
發明背景
高功率電晶體經常使用厚鋁層作為接觸層以便處理在這些元件中固有之高電流密度。為了減少會降低元件速度及效率之接觸電阻及因此切換損失，需要厚Al膜。通常這些元件具有有一源接頭之一垂直架構，且該源接頭包含沈積在一半導體元件上之厚度1-20μ的一或多數鋁層，並且該一或多數鋁層係埋設在一全厚度晶圓上。
鋁及多數鋁薄膜可藉由磁控管濺鍍技術沈積在多數晶圓上。因此一DC電源連接在一鋁目標與一環狀陽極環之間。當該系統被抽真空且欲塗覆之部份定位在該目標下方之支持構件上時，形成一低壓放電(通常為大約數mT)且材料由該目標濺鍍在該晶圓上。由於來自該電漿之熱及金屬離子或中性分子之瞬時通量難以在一真空系統中移除，因此使用這技術沈積厚金屬塗層會導致被塗覆之晶圓的溫度明顯增加。但是，在該晶圓製造時可獲得之溫度經常有許多限制且450℃是一通常的上限並且是一用於線積分法之後端的典型最大溫度。
相反地，生產率需要高沈積速度，且高沈積速度則導 致該目標之高DC功率並且這些高功率導致在該等晶圓上之明顯熱負載。
通常晶圓溫度係藉由都包括使用一靜電夾或一機械夾持系統之在該晶圓與該晶圓支持構件之間之氣體傳導。雖然這兩種方法均有效，但是它們實際上的實施成本相當高且它們的效能會隨著濺鍍材料開始塗覆該夾具而降低。
發明概要
由一方面來看，本發明包含一種於物理蒸氣沈積(PVD)期間支持工作件的方法，包括：(a)提供一塗覆有吸熱塗層之一鋁表面；(b)冷卻該支持構件至大約100℃；及(c)操作該PVD程序使得藉由冷卻該工作件溫度是在350℃與450℃之間。
包含使用一經塗覆工作件之方法是習知的且係，例如，揭露在US專利5183402中。在這專利中，目的是維持該晶圓在該台板溫度。但是，鋁已一直被視為一不適合高溫操作(>~400℃)之台板材料且至目前為止台板已通常以不鏽鋼製成。因為鋁具有一比不鏽鋼好之導熱率是已知的，故所屬技術領域中具有通常知識者將不會希望鋁需要一塗層。但是，如以下將顯示者，本發明人已確定該塗層只在如上述所述之一特定溫度範圍中具有一實質效果。
該等塗層將是惰性的及/或可適應超高電壓的。塗層例係CrOx或Al2O3。
由另一方面來看，本發明包含一種物理蒸氣沈積裝置，其包括一真空室及一支持構件，且該支持構件係設置在該室中用以支持一工作件及一用以冷卻該支持構件之冷卻迴路，此時該支持構件包括具有一支持面之一鋁本體，且一支持面塗覆有一吸熱塗層。
較佳地，該塗層係如上所述。在一特定實施例中，該支持構件被冷卻至大約100℃。
上述方法及裝置係特別適用於藉由濺鍍高沈積鋁。
雖然本發明已界定如上，但是應了解的是它包括上述及以下說明中之多數特徵之任何發明組合。
圖式簡單說明
本發明可以各種方式實施且以下將透過舉例並參照附圖說明，其中：第1圖是一濺鍍裝置之示意圖；第2圖顯示對具有一26kw被供給功率之一目標而言，該塗層在一特定溫度範圍中之效果；第3圖是一40kw配置之對應圖；及第4圖是一表格載明當DC功率40kW且台板溫度控制在100℃時，鋁與鋁/CrOx塗覆台板總成之晶圓溫度及沈積薄膜晶粒尺寸。
在第1圖中，一真空室10包含具有一相對目標12之一支持構件或台板11。如所屬技術領域中習知地，該目標具有一由磁控管13產生之變化磁場且係由DC電源14供電。亦如 所屬技術領域中習知地，一電漿15在該室內被撞擊且多數離子由該電漿被吸引至該目標以便由該目標濺鍍鋁，且該鋁降落在被載置在該支持構件11上之晶圓16上。
通常在350℃以上至400℃，一矽晶圓發射顯著量之熱輻射。對大部份部件而言，例如，由於鋁塗覆在一矽晶圓上之一二氧化矽層頂部，由該晶圓之熱傳將被限制在該晶圓之背面。
由於該等申請人關心涉及明顯功率且因此加熱之高沈積速度程序，他們致力於嘗試一鋁台板，因為它具有一較大導熱率。但是，如第2與3圖所示，當他們以一冷卻至100℃鋁台板對兩不同功率範圍進行實驗時，他們發現該晶圓溫度持續上升直到它遠高於450℃為止且因此該程序係令人驚訝地不可接受。但是，當該台板塗覆有一惰性可適當超高壓塗層時，該晶圓溫度被壓抑在大約350℃且在兩種情形中保持該台板溫度在450℃以下。事實上在該第一情形中，它被保持在400℃。
這配置因此令人驚訝地在一高溫程序中提供一非常有效之冷卻晶圓之方式且不需要氣體背側冷卻、靜電夾或甚至機械夾持系統。
第4圖顯示在一控制在100℃之鋁台板上的40kW程序在一SiO2或該SiO2/Ti/TiN內襯上產生一540℃之晶圓溫度，同時具有該吸收塗層之台板總成維持該晶圓溫度在440℃。對該經塗覆台板總成觀察到之較小晶粒尺寸表現出較低晶圓溫度。這元件之程序要求將該BEOL熱預算限制成 <450℃且因此無法使用習知鋁台板。
10‧‧‧真空室
11‧‧‧支持構件或台板
12‧‧‧目標
13‧‧‧磁控管
14‧‧‧DC電源
15‧‧‧電漿
16‧‧‧晶圓
第1圖是一濺鍍裝置之示意圖；第2圖顯示對具有一26kw被供給功率之一目標而言，該塗層在一特定溫度範圍中之效果；第3圖是一40kw配置之對應圖；及第4圖是一表格載明當DC功率40kW且台板溫度控制在100℃時，鋁與鋁/CrOx塗覆台板總成之晶圓溫度及沈積薄膜晶粒尺寸。
10‧‧‧真空室
11‧‧‧支持構件或台板
12‧‧‧目標
13‧‧‧磁控管
14‧‧‧DC電源
15‧‧‧電漿
16‧‧‧晶圓

Claims (7)

  1. 一種於物理蒸氣沈積(PVD)期間支持工作件的方法，包括：(a)提供一鋁支持構件，且該鋁支持構件具有塗覆有一吸熱塗層之一支持表面；(b)冷卻該支持構件至大約100℃；及(c)操作該PVD程序使得，藉由冷卻，該工作件溫度是在350℃與450℃之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該塗層是惰性的及/或可適應超高電壓的。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該塗層是CrOx，Al2O3或任何強吸收之金屬氧化物薄膜。
  4. 一種物理蒸氣沈積裝置，包括一真空室及一支持構件，且該支持構件係設置在該室中用以支持一工作件及一用以冷卻該支持構件之冷卻迴路，其中該支持構件包括具有一支持面之一鋁本體，且該支持面塗覆有一吸熱塗層。
  5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該塗層是惰性的及/或可適應超高電壓的。
  6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該塗層是CrOx，或Al2O3或任何其他強吸收之金屬氧化物薄膜。
  7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之裝置，其中該支持構件被冷卻至大約100℃。
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