TW201420796A - 物理氣相沉積裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種物理氣相沉積裝置，包括：反應腔室；基片支撐部件，該基片支撐部件設置在該反應腔室的底部且與該濺射靶材相對；直流電源，該直流電源耦接於該濺射靶材；射頻電源，該射頻饋入部件耦接於該濺射靶材，該射頻饋入部件包括分配環和沿所述分配環的圓周方向間隔設置的複數分配條，該分配環與該射頻電源耦接，該分配環經由該等分配條耦接至該濺射靶材。根據本發明的物理氣相沉積裝置，其能降低在濺射靶材上產生的負偏壓，進而減小對基片或晶圓產生的損傷，同時顯著提高沉積速率，藉此提高製程效率。

Description

物理氣相沉積裝置

本發明涉及半導體製造技術領域，尤指一種物理氣相沉積裝置。

在物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)濺射製程設備中，通常在濺射靶材上施加負偏壓，以將反應腔內的工作氣體(例如：氬氣(Ar)等)激發為電漿(plasma)，並吸引電漿中的離子轟擊濺射靶材，藉此使靶材材料被濺射下來並沉積在晶圓或基片上。不同的應用領域(例如半導體、太陽能、發光二極體(light emitting diode，LED)等)通常對濺射電壓、濺射速率等製程參數的要求也有所不同。特別是對於太陽能、LED等領域應用的氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide，AZO)等導電膜層而言，會要求使用較低的濺射電壓，以保證濺射沉積的薄膜具有較好的製程性能。

如前所述，在傳統的物理氣相沉積裝置中，直流電源將直流功率施加至濺射靶材上，以將氣體激發為電漿，並在濺射靶材上產生負偏壓，以吸引電漿中的離子轟擊濺射靶材，藉此使濺射下來的靶材材料沉積在由基座承載的基片上。然而，傳統的物理氣相沉積裝置對於一些特殊應用領域(例如：LED領域的ITO濺射等)會帶來較大的 問題。首先，直流濺射會在濺射靶材上產生很大的電壓(例如約幾百伏)，並且在基片表面產生較大的直流偏壓(例如約幾十伏)。對於LED領域的ITO濺射而言，高的靶材電壓或較大的直流偏壓均會對基片或晶圓造成損傷。此外，在一定的直流(direct current，DC)功率下，由於直流濺射所產生的電漿密度較低，會導致較低的沉積速率。

為了解決濺射直流偏壓過大的問題，目前在本領域中開始採用在濺射靶材上同時載入射頻和直流的方式進行濺射。例如，在中國大陸專利申請申請案第200980143935.2號中，射頻功率經由筒狀電極饋入濺射靶材上。但是，由於該筒狀電極與包圍件的外壁存在較大的耦合電容，致使部分射頻功率因該耦合電容而流失，甚而使電漿難以形成輝光放電，並導致射頻功率的浪費。

本發明之其中一目的在於提供一種物理氣相沉積裝置，該物理氣相沉積裝置藉由改變電極結構可以在不影響磁控管驅動部件的配置的情況下，完成對濺射靶材的均勻濺射，藉此克服現有技術中存在的其中一技術問題。

為達成前述目的，本發明提供一種物理氣相沉積裝置包括：一反應腔室，其包含有一頂壁、一濺射靶材及一基片支撐部件，該濺射靶材與該頂壁鄰近，該基片支撐部件設置在該反應腔室中且與該濺射靶材相對；一直流電源，該直流電源耦接於該濺射靶材；一射頻電源，該射頻電源的輸出端係與一射頻匹配器 和一射頻饋入部件依序連接，該射頻饋入部件包括一分配環和沿該分配環的圓周方向間隔設置的複數分配條，該分配環經由該分配條耦接於該濺射靶材，且該射頻饋入部件經由該分配環耦接於該射頻電源。

本發明實施例提供的物理氣相沉積裝置，其藉由改變饋入電極結構，實現在不影響磁控管驅動部件的佈置的前提下對磁控管驅動部件的影響降到最低。此外，藉由採用分配環形的射頻饋入部件，最大程度地實現對濺射靶材的均勻濺射。

另外，根據本發明的物理氣相沉積裝置還具有如下附加技術特徵：

根據本發明的一個實施態樣，該分配環為複數個，該等分配環彼此平行且沿該等分配環的軸向間隔設置，相鄰的兩個分配環之間經由該分配條相連。

根據本發明的一個實施態樣，該分配環在其徑向截面上的投影形狀為圓形。

根據本發明的一個實施態樣，該等分配條沿所述分配環的圓周方向均勻分佈。

根據本發明的一個實施態樣，該等分配條的橫截面的寬度係大於或等於5毫米(mm)，且厚度係大於或等於0.1mm。

根據本發明的一個實施態樣，該射頻饋入部件係由銅、銀或金製成。

根據本發明的一個實施態樣，各分配條具有至少兩條分配段，並且在相鄰的兩條分配段之間連接有一連 接段。

根據本發明的一個實施態樣，該等分配段沿所述分配環的軸向延伸。

根據本發明的一個實施態樣，該等分配段相對於所述分配環的軸向向內或向外傾斜地延伸。

根據本發明的一個實施態樣，該連接段沿平行於所述分配環所在之平面延伸。

根據本發明的一個實施態樣，該連接段相對於該分配環所在之平面向上或向下傾斜地延伸。

根據本發明的一個實施態樣，該射頻電源的頻率係介於2兆赫茲(MHz)至27.12MHz之間，更具體為2MHz、13.56MHz或27.12MHz。

根據本發明的一個實施態樣，該物理氣相沉積裝置還包括：一可變電抗部件，該可變電抗部件串聯在該基片支撐部件與地之間，用以調節基片的直流偏壓。

根據本發明的一個實施態樣，該可變電抗部件為可變電容、可變電感或由可變電容和電感組成的電路。

根據本發明的一個實施態樣，該濺射靶材為金屬氧化物靶材。

根據本發明的一個實施態樣，該金屬氧化物靶材為氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)靶材、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide，AZO)靶材。

根據本發明的一個實施態樣，該氧化銦錫靶材中氧化錫的含量為0.1%至20%。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中 部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或經由本發明的實踐瞭解到。

1‧‧‧反應腔室

11‧‧‧底座

110‧‧‧開口

12‧‧‧側壁

141‧‧‧閥門

142‧‧‧氣源

144‧‧‧導管

190‧‧‧控制器

2‧‧‧背板

21‧‧‧絕緣部件

22‧‧‧頂壁

3‧‧‧基片支撐部件

4‧‧‧遮蔽罩

40‧‧‧遮蔽空間

5‧‧‧磁控管

61‧‧‧射頻饋入部件

610‧‧‧可變電容器

611‧‧‧分配環

612‧‧‧分配條

6121‧‧‧分配段

6122‧‧‧連接段

62‧‧‧射頻電源

63‧‧‧射頻匹配器

71‧‧‧直流電源

72‧‧‧射頻濾波器

8‧‧‧可變電抗部件

91‧‧‧電極

92‧‧‧射頻電源

93‧‧‧匹配器

100‧‧‧物理氣相沉積裝置

200‧‧‧濺射靶材

Y‧‧‧軸向

本發明上述及/或附加的態樣和優點能結合下列圖式對實施例的描述而更加明顯且容易理解，其中：

圖1為本發明其中一實施例的物理氣相沉積裝置之示意圖。

圖2為本發明實施例的物理氣相沉積裝置中電極的第一具體實施例的示意圖。

圖3為本發明實施例的物理氣相沉積裝置中電極的第二具體實施例的示意圖。

圖4為本發明實施例的物理氣相沉積裝置中電極的第三具體實施例的示意圖。

圖5為本發明實施例的物理氣相沉積裝置中電極的第四具體實施例的示意圖。

圖6為本發明實施例的物理氣相沉積裝置中電極的第五具體實施例的示意圖。

圖7為本發明實施例的物理氣相沉積裝置中電極的第六具體實施例的示意圖。

圖8為本發明另一實施例的物理氣相沉積裝置之示意圖。

圖9為圖8所示的物理氣相沉積裝置中可變電抗部件之示意圖。

用於詳細描述本發明的實施例將於下列圖式 中呈現，且整份說明書中係以相同或類似的符號標示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。以下，將配合下列圖式及實施例進一步說明本發明之內容，所描述的實施例皆為示例性的，其僅用於解釋本發明而不能被理解為對本發明的限制。

需理解的是，於本說明書中以「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等用語所指示的方位或位置關係基於圖式所示的方位或位置關係，其僅為了便於描述本發明和簡化描述，而不是意指或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或必須以特定的方位構造和操作，因此不能被理解為對本發明的限制。此外，所述之「第一」、「第二」等用語僅用於描述之目的，而不能被理解為意指或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個特徵。

需說明的是，除非本說明書中另有明確的規定和限定，所述之「安裝」、「相連」、「連接」等用語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是透過中間媒介間接相連，也可以是兩個元件內部的連通。對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，可以具體情況理解上述用語在本發明中的具體涵義。另外在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸 而是通過它們之間的另外的特徵接觸。

本發明的技術特徵在於，藉由改變現有的射頻接入方式，即改變本發明的饋入電極結構(將在下面進行詳細說明)，實現在不影響磁控管驅動部件的配置的前提下對磁控管驅動部件的影響降到最低。此外，藉由使用分配環形的射頻饋入部件，最有效地實現對濺射靶材的均勻濺射。下面將對本發明進行詳細的說明。

《物理氣相沉積裝置》

以下參考圖式詳細描述本發明上述之技術特徵。如圖1所示，根據本發明實施例的一種物理氣相沉積裝置100，該物理氣相沉積裝置100用於對濺射靶材200進行濺射，並將濺射下來的靶材材料沉積到晶圓或基片(圖未示出)上。

如圖1所示，本發明實施例提供的物理氣相沉積裝置100可以包括一反應腔室1、一背板2、一基片支撐部件3、一遮蔽罩4、一磁控管5、一射頻饋入部件61及一射頻電源62。

該反應腔室1的頂部敞開且底部形成有開口110，且該反應腔室1接地。

該背板2的底面形成該反應腔室1的頂壁22，濺射靶材200設置在該頂壁22上，在實際應用中，濺射靶材200與背板2可以採用焊接的方式固定連接，且二者是導通的。背板2藉由一絕緣部件21設在反應腔室1的頂部，並且封閉該反應腔室1的頂部。基片支撐部件3用於放置基片，且通過開口110伸入反應腔室1內以使基片(未 示出)與濺射靶材200相對設置。另擇地，基片支撐部件3可以為靜電卡盤。

另擇地，如圖1所示，反應腔室1包括一底座11及一側壁12，其中開口110形成在底座11上，且底座11接地。側壁12設在底座11上，反應腔室1由底座11和側壁12所界定，其中絕緣部件21設在側壁12的頂部與背板2之間，以使背板2與反應腔室1之間電絕緣，進而使固定在背板2上的濺射靶材200與地絕緣。

如圖1所示，遮蔽罩4由金屬材料製成，其設在背板2的上方，用以遮蔽電磁，其中遮蔽罩4與背板2界定出一遮蔽空間40。

該射頻饋入部件61設在遮蔽罩4內且與該遮蔽罩4相連，射頻饋入部件61的下端連接至背板2的邊緣。

該射頻電源62經由一射頻匹配器63連接至射頻饋入部件61，以將射頻功率傳輸至背板2，即，將射頻功率饋入背板2，從而耦接於濺射靶材200。該射頻匹配器63可將射頻功率最大化地傳送至射頻饋入部件61。射頻饋入部件61的結構將在下面參照圖式2至6進行更為詳細的說明。

如圖1所示，該磁控管5設在該遮蔽空間40內且位於該背板2的頂部。一氣源142向該反應腔室1內提供工作氣體，例如：氬氣、一種或多種含氧氣體或含氮氣體，該工作氣體能夠與濺射材料反應，藉此在基片上形成膜層。反應後的工作氣體和反應副產物透過真空泵(未示出)排出該反應腔室1。

在工作時，由氣源142向反應腔室1內通入工作氣體(例如氬氣)，射頻電源62將射頻功率經由該射頻匹配器63和該射頻饋入部件61施加至濺射靶材200上，以將反應腔室1內的氬氣激發為電漿，且在濺射靶材200上產生負偏壓。該負偏壓會吸引氬離子轟擊濺射靶材200，藉此將濺射靶材200的材料濺射下來，並沉積在基片支撐部件3上的基片或晶圓上。

如圖1所示，反應腔室1可以由控制器190控制，該系統控制器190通常設計成用於控制反應腔室1，且通常包括中央處理單元(central processing unit，CPU)(未示出)、記憶體(未示出)和支援電路(即I/O)(未示出)。CPU可為任何類型的電腦處理器，該電腦處理器用於工業環境，該工業環境用於控制各種系統功能、基片移動等，以及監測工作(例如基片支撐部件的溫度、腔室製程時間、I/O信號等)。記憶體連接至CPU，且記憶體可為易於獲得的一個或多個記憶體，該記憶體諸如隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read only memory，ROM)、軟碟、硬碟、或任何其它形式的數位儲存器、當地或遠端儲存器。軟體指令和資料可被編碼並被存儲在記憶體中，用於指令CPU進行操作。

如圖1所示，物理氣相沉積裝置100還包括：直流電源(即DC電源)71，直流電源71設置在遮蔽罩4附近，並經由DC連接條(圖未示出)連接至背板2，以向濺射靶材200施加DC功率。在製程進行中，透過直流電源71與射頻電源62同時將DC功率和射頻(radio frequency，RF) 功率施加至濺射靶材200上，可以產生較高密度的電漿，以顯著地降低靶材電壓，進而減小對基片或晶圓可能造成的損傷；又，高密度的電漿帶來的高粒子通量更能顯著提高沉積速率，進而提高製程效率。

此外，由於採用這種雙源結構(同時使用直流電源71與射頻電源62)的物理氣相裝置100，使得材料的穿透力增強，不僅可以用於濺射傳統的銅靶材，而且可以用於濺射用以形成ITO或AZO薄膜的濺射靶材，藉此擴大該物理氣相裝置100的應用材料範圍。

需附加說明的是，當本發明其中一實施例的物理氣相沉積裝置100用於濺射ITO靶材時，濺射靶材中氧化錫的含量可以從0.1%至20%。

如圖1所示，物理氣相沉積裝置100還包括：一射頻濾波器72，該射頻濾波器72設在直流電源71與射頻饋入部件61之間，用以過濾該射頻功率。於此，在確保DC功率能正常輸送的前提下，將射頻功率從直流電源71與射頻饋入部件61之間的DC迴路上過濾掉，防止射頻電壓對直流電源71造成損壞。

在上述實施例中，射頻電源62的頻率可以為2兆赫茲(MHz)、13.56MHz或27.12MHz等高頻頻率，射頻功率可以小於3000瓦(W)。

較佳的，在本發明的其中一實施例中，可以藉由調整射頻電源62的射頻功率和直流電源71的DC功率二者的比例，來調節基片支撐部件3上基片的直流偏壓。例如，射頻電源62的射頻功率為600W，直流電源71的 DC功率為100W，此時基片上的偏壓基本為0，藉此避免基片受到損傷。

在本發明的一示例中，基片支撐部件3可電位懸浮。在本發明的另一示例中，基片支撐部件3可接地。而在本發明的再一實施例中，物理氣相沉積裝置100還包括電極91和射頻電源92，如圖1所示，該電極91連接至基片支撐部件3上，該射頻電源92經由匹配器93連接在電極91，以將射頻功率傳輸至基片支撐部件3，藉此產生射頻偏壓。

《電極結構》

以下將對上述射頻饋入部件61的電極結構進行詳細說明。

如上所述，該射頻電源62藉由射頻匹配器63連接至射頻饋入部件61，以將射頻功率傳輸至背板2的邊緣。一方面，射頻匹配器63可將射頻功率最大化地傳送至射頻饋入部件61；另一方面，射頻匹配器63可以隔離可能連接在濺射靶材200上的其他電源(例如直流電源)對射頻匹配器63本身和射頻電源62的損害。由於在濺射靶材200的中軸線所在位置處，通常係由例如磁控管驅動部件(圖未示)等其他零部件所佔據。因此，由射頻電源62發出的射頻功率只能從濺射靶材200的非中軸線的位置處輸入，致使射頻饋入不均勻，進而影響最終在反應腔室1內產生的電漿分佈均勻性。

為此，本發明是採用分配環611的饋入方式，透過分配環611實現射頻饋入由點饋入變為面饋入，進而 達到射頻均勻饋入的目的。

在本發明其中一實施例中，如圖2至7中所示，射頻饋入部件61包括分配環611和沿該分配環611的圓周方向間隔設置的多條分配條612，分配環611經由射頻匹配器63與射頻電源62耦接，如圖2所示。每個分配環611經由分配條612與背板2連接，從而耦接於濺射靶材(圖未示)。如圖2所示，該分配環611在其徑向截面上的投影形狀形成為圓形，以實現均勻地分配射頻功率之目的。

為了在反應腔室1內產生更加均勻的電漿，可以採用多層分配環611的方式進行射頻饋入。如圖3所示，射頻饋入部件61可以包括複數分配環611(圖3中顯示了兩層分配環611)。該等分配環611彼此平行，且沿分配環611的軸向Y間隔設置，相鄰的兩個分配環611之間經由分配條612相連，並且，距離濺射靶材200最近的分配環611係經由分配條612與背板2連接，從而耦接於濺射靶材(圖未示)。

在進行射頻功率饋入時，射頻功率首先輸入至最上層的分配環611，然後經由分配條612由上至下依序將射頻功率饋入位於最上層分配環611下方的另一分配環611，由此，本發明中「鳥巢」狀的射頻饋入結構與傳統的圓筒狀饋入結構相比，可以對射頻功率進行多次分配，藉此可以使射頻饋入更加均勻。此外，由於通過該「鳥巢」狀結構對射頻功率進行多次分配，可以使得射頻功率分配更加均勻，這與傳統的在較短的距離上傳輸射頻功率因為 高頻成分較多的緣故所導致的駐波效應相比，可以使射頻功率在到達背板2後即可均勻地到達濺射靶材(圖未示)上，以保證濺射靶材的均勻濺射，藉此可以避免駐波效應。

需說明的是，與傳統透過在濺射靶材的中心採用導電中空圓筒的結構來施加射頻功率的結構相比，本發明的電極結構不會影響磁控管驅動部件的佈置，藉此對磁控管驅動部件的影響降到最低。此外，在不影響現有設計的情況下，最大程度地實現對濺射靶材的均勻濺射。

在本發明的一個示例中，如圖3所示，分配環611在其徑向(垂直於分配環的軸向的方向)截面上的投影形狀形成為矩形。當然，本發明並不限於此，在本發明的其他示例中，分配環611在其徑向截面上的投影形狀也可形成為圓形(如圖2所示)、環形或邊數多於三邊的多邊形等任意形狀，只要能進行射頻功率分配的圓周方向環形結構均可以被採用，當然更佳地可以為圓形。

根據本發明其中一實施例，相鄰的兩個分配環611之間的分配條612的數量以及距離濺射靶材最近的分配環611與濺射靶材200之間的分配條612的數量可以彼此不同。如圖3中所示，位於最上層分配環611和最下層分配環611之間的分配條612的數目係不同於位於最下層分配環611和背板2之間的分配條612的數目。需說明的是，分配條612的數目只要能實現射頻功率的均勻分配即可，並沒有特殊的限制。

進一步地，如圖3所示，多個分配環611各自包圍的面積可以沿垂直方向(即，分配環的軸向)且朝向 濺射靶材(圖未示)依序增加，即，越靠近濺射靶材之分配環611包圍的面積越大。由此，使得在垂直方向且朝向濺射靶材的方向上，射頻功率的分配依序變得均勻。需說明的是，此處「垂直方向」之用語係指射頻饋入部件61設置在背板2上的方向，如圖3所示，垂直方向為分配環611的軸向Y。

在本發明的一些示例中，每一層均包括在圓周方向上均勻分佈的至少三條分配條612。另擇地，分配條612由金屬材料製成，例如：銅。當然，分配條612還可以由其他金屬材料製成，例如：鋁、銀、金、不銹鋼、合金等。更佳的，分配條612的寬度係大於或等於5mm，且其厚度係大於或等於0.1mm。

以下結合圖4對射頻體入部件61的結構進行進一步說明。其中，圖4顯示具有一層分配環611的射頻饋入部件61的結構。在如圖4所示的示例中，分配環611在其徑向截面上的投影形狀形成為矩形，且射頻饋入部件61包括沿濺射靶材(圖未示)的圓周方向均勻分佈的四條分配條612，四條分配條612的上端分別與矩形的分配環611相連接，而四條分配條612的下端均勻且間隔地連接在背板2的邊緣。由此，射頻功率通過射頻匹配器63傳輸至分配環611，且通過四條分配條612均勻地輸送至背板2上，然後被傳遞至濺射靶材上，藉此在濺射靶材上產生負偏壓。

以下將以圖3至7為範例，對分配條612的示例性結構進行說明。如圖4所示，每條分配條612具有兩條分配段6121和一條連接段6122，其中，該連接段6122 連接在兩條分配段6121之間，且沿平行於分配環611所在平面延伸，並且連接段6122的兩端分別與兩條分配段6121的一端相連；靠近分配環611的分配段6121的另一端與分配環611相連；靠近濺射靶材200的分配段6121的另一端與背板2相連。另擇地，連接段6122還可以相對於分配環611所在平面向上或向下傾斜地延伸，即，連接段6122的延伸方向與分配環611所在平面呈銳角，只要其兩端能夠分別與相鄰的兩條分配段6121連接即可。

根據本發明的其中一實施例，多條分配段6121可以沿分配環611的軸向(即，垂直方向)且朝向濺射靶材(圖未示)的方向彼此平行地延伸。另擇地，如圖5及6所示，多條分配段6121也可以相對於分配環611的軸向，朝向濺射靶材的方向向外或者向內傾斜地延伸，即，分配段6121的延伸方向與分配環611的軸向呈銳角。

根據本發明的其中一實施例，如圖7所示，每條分配條612也可以具有三條及以上的分配段6121，此時連接段6122的數量相應的為多條，每條連接段6122的兩端連接在相鄰的兩個分配段6121之間，且沿平行於分配環611所在平面延伸，另擇地，連接段6122還可以相對於分配環611所在平面向上或向下傾斜地延伸；最靠近分配環611的分配段6121的另一端與分配環611相連；最靠近背板2的分配段6121的另一端與濺射靶材200相連。透過上述分配條612的具體結構，可以進一步提升射頻功率的分配均勻性。

在實際應用中，每條分配條612也可以不進行 分段而採用連續結構，並且，多條分配條612沿分配環611的軸向自分配環611朝向濺射靶材(圖未示)的方向彼此平行地延伸。然而，需說明的是，每條分配條612也可以相對於分配環611的軸向，自分配環611朝向濺射靶材的方向向外或向內傾斜地延伸。

《可變電抗調節》

以下將結合圖8對本發明提供的物理氣相沉積裝置100的下電極的可變電抗調節結構進行說明。在本發明的另一實施例中，物理氣相沉積裝置100還包括可變電抗部件8，如圖8所示，可變電抗部件8串聯在基片支撐部件3與地之間，用以調節基片的直流偏壓。具體地，可變電抗部件8為可變電容(如圖9a所示)、可變電感(如圖9b所示)或可變電容與電感的並聯電路(如圖9c所示)。於此，由於基片支撐部件3上的基片(未示出)是電漿負載的一部分，透過在其上添加可變電抗部件8可調節基片在射頻迴路上的電位，藉此調節基片的直流偏壓。例如，當可變電抗部件8為可變電容時，可採用電容大約為300皮法拉(picofarad，PF)，藉此使得基片上直流偏壓為0。

需說明的是，在物理氣相沉積裝置100中，可以透過控制電極的接地電抗來調整基片表面的轟擊，進而影響階梯覆蓋率和沉積膜的性質等，該性質包括諸如晶粒尺寸、薄膜應力、晶體取向、薄膜密度、粗糙度和薄膜組分。因此，可變電抗部件8可用來改變沉積速率、蝕刻速率等。在另一實施例中，透過適當調整電極/基片的接地電抗，可變電抗部件8能夠進行沉積或者蝕刻，或者防止沉 積或蝕刻。可變電容器610的設定是用來調整接地阻抗，於是調整在處理期間電漿中的離子與基片之間的相互作用。

《製程》

以下參考圖1和圖8描述本發明實施例提供的物理氣相沉積裝置的製程，其中以射頻電源62和直流電源71共同向濺射靶材200施加功率為例進行說明。於此，相較於僅有RF功率而言，RF和DC功率源的結合使得在處理期間能夠使用較低的整體RF功率，如此一來，能有助於減小電漿對基片的破壞，以提高製程產量。當然，也可僅使用射頻電源62單獨向濺射靶材200施加射頻功率。

在工作時，藉由閥門141來控制從氣源142至反應腔室1的工作氣體的供給，例如藉由導管144供給氬氣。此時，射頻電源62將射頻功率通過射頻饋入部件61將射頻功率施加至濺射靶材200上，以將反應腔室1內的氬氣激發為電漿；於此，直流電源71將DC功率也通過射頻饋入部件61傳遞至濺射靶材200上，藉此在濺射靶材200上產生負偏壓。由於本發明的射頻饋入部件61採用「鳥巢」狀的射頻饋入結構，其可以對射頻功率進行多次分配，這使得射頻功率和直流電壓能夠均勻地施加到濺射靶材200上，藉此可產生較高密度的電漿；此外，由於電漿的鞘層偏壓與其密度成反比，因此顯著降低在濺射靶材200上產生的負偏壓，進而減小了對基片或晶圓造成的損傷，此外，高密度的電漿帶來的高粒子通量更能顯著提高沉積速率，藉此提高製程效率。

載入在濺射靶材200上的負偏壓可以吸引氬離子轟擊濺射靶材200，將濺射靶材200的材料濺射下來，並沉積在基片支撐部件3上的基片上，藉此完成製程。

此時，通過調整射頻電源62的射頻功率和直流電源71的DC功率的比例(如圖1所示)，或者通過可變電抗部件8(如圖8所示)，來調節基片支撐部件3上基片的直流偏壓。

根據本發明實施例的物理氣相沉積裝置的其他構成以及操作對於所屬技術領域中具有通常知識者而言都是已知的，因此便不再詳細描述。

在本說明書中，前述之「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等用語的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述用語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，所屬技術領域中具有通常知識者可以理解：在不脫離本發明的精神與範疇下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍應由申請專利範圍及其等同物所限定。

1‧‧‧反應腔室

11‧‧‧底座

110‧‧‧開口

12‧‧‧側壁

141‧‧‧閥門

142‧‧‧氣源

144‧‧‧導管

190‧‧‧控制器

2‧‧‧背板

21‧‧‧絕緣部件

22‧‧‧頂壁

3‧‧‧基片支撐部件

4‧‧‧遮蔽罩

40‧‧‧遮蔽空間

5‧‧‧磁控管

61‧‧‧射頻饋入部件

62‧‧‧射頻電源

63‧‧‧射頻匹配器

71‧‧‧直流電源

72‧‧‧射頻濾波器

91‧‧‧電極

92‧‧‧射頻電源

93‧‧‧匹配器

100‧‧‧物理氣相沉積裝置

200‧‧‧濺射靶材

Claims (16)

1. 一種物理氣相沉積裝置，包括：一反應腔室，其包含有一頂壁、一濺射靶材及一基片支撐部件，該濺射靶材與該頂壁鄰近，該基片支撐部件設置在該反應腔室中且與該濺射靶材相對；一直流電源，該直流電源耦接於該濺射靶材；以及一射頻電源，該射頻電源的輸出端與一射頻匹配器和一射頻饋入部件依序連接，該射頻饋入部件包括一分配環和沿該分配環的圓周方向間隔設置的複數分配條，該分配環經由該等分配條耦接於該濺射靶材，該射頻饋入部件經由該分配環耦接於該射頻電源。
2. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該分配環為複數個，該等分配環彼此平行且沿該等分配環的軸向間隔設置，相鄰的兩個分配環之間經由該等分配條相連。
3. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該分配環在其徑向截面上的投影形狀為圓形。
4. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該等分配條的橫截面的寬度係大於或等於5毫米，且厚度係大於或等於0.1毫米。
5. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該射頻饋入部件係由銅、銀或金製成。
6. 如請求項1至5中任一項所述之物理氣相沉積裝置，其中各分配條具有至少兩條分配段，並且在相鄰的兩條分配段之間連接有一連接段。
7. 如請求項6所述之物理氣相沉積裝置，其中該等分 配段沿所述分配環的軸向延伸。
8. 如請求項6所述之物理氣相沉積裝置，其中該等分配段係相對於所述分配環的軸向向內或向外傾斜地延伸。
9. 如請求項6所述之物理氣相沉積裝置，其中該連接段沿平行於該分配環所在之平面延伸。
10. 如請求項6所述之物理氣相沉積裝置，其中該連接段相對於該分配環所在之平面向上或向下傾斜地延伸。
11. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該射頻電源的頻率係介於2兆赫茲(MHz)至27.12MHz之間。
12. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該物理氣相沉積裝置包括：一可變電抗部件，該可變電抗部件串聯在該基片支撐部件與地之間。
13. 如請求項13所述之物理氣相沉積裝置，其中該可變電抗部件為可變電容、可變電感或由可變電容和電感組成的電路。
14. 如請求項1所述之物理氣相沉積裝置，其中該濺射靶材為金屬氧化物靶材。
15. 如請求項14所述之物理氣相沉積裝置，其中該金屬氧化物靶材為氧化銦錫靶材或氧化鋁鋅靶材。
16. 如請求項15所述之物理氣相沉積裝置，其中該氧化銦錫靶材中氧化錫的含量為0.1%至20%。