TW201638367A - 為減少在反應性磁控管濺鍍反應器中製程偏移的計數器式 時間補償 - Google Patents

為減少在反應性磁控管濺鍍反應器中製程偏移的計數器式 時間補償 Download PDF

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Abstract

一種處理基板的方法，此方法包括：使用由惰性氣體形成之第一電漿及第一功率量濺鍍靶材料經歷第一時間量；基於惰性氣體之流動速率、第一功率量及第一時間量的結果(product)決定第一計數器；使用由包含反應性氣體及惰性氣體的製程氣體形成之第二電漿及第二功率量濺鍍金屬化合物材料經歷第二時間量；基於製程氣體之流動速率、第二功率量及第二時間量的結果決定第二計數器；決定第三計數器；及將金屬化合物層沉積在預定數目之基板上，其中基於第三計數器調整每個基板的沉積時間。

Description

為減少在反應性磁控管濺鍍反應器中製程偏移的計數器式 時間補償
本揭示內容之實施例大體而言係關於基板處理系統。
反應性磁控管濺鍍係在氣體存在下含有一或更多種元素的元素靶之濺鍍，此氣體將與靶材料反應以在反應器內部形成化合物。反應性磁控管濺鍍之一個範例為，添加氮至反應器，同時濺鍍鈦以形成氮化鈦(TiN)。已在眾多工業應用中使用用於薄膜製程的反應性磁控管濺鍍。舉例而言，在半導體處理中，已將氮化鈦(TiN)用作銅雙鑲嵌應用的硬光罩。
濺鍍材料與反應性氣體之間的反應機制對於反應性磁控管濺鍍製程產生獨特且複雜的處理穩定性問題。舉例而言，在靶濺鍍製程期間，反應性氣體將與靶表面、腔室套組表面及在基板處反應以形成所沉積薄膜之化合物。
反應性磁控管氮化鈦(TiN)濺鍍中的最大挑戰之一為缺陷控制。通常實施週期性純鈦(Ti)濺鍍以減 輕製程套組上的氮化鈦(TiN)薄膜之易脆性以及減輕靶表面上的氮化鈦(TiN)形成。由於週期性純鈦(Ti)濺鍍，靶表面及製程套組表面可在鈦(Ti)濺鍍後改變明顯，從而將引發製程參數及薄膜特性的顯著偏移。
相應地，本發明人提供了用於處理基板的改良方法及設備。
本揭示內容之實施例包括用於處理基板的方法及設備。在一些實施例中，處理基板的方法包括：(a)使用由惰性氣體形成之第一電漿及施加到金屬靶的第一功率量濺鍍自金屬靶之靶材料經歷第一時間量；(b)決定第一計數器，其中第一計數器為經提供以濺鍍自金屬靶之靶材料的惰性氣體之流動速率、經施加以點燃第一電漿來濺鍍自金屬靶之靶材料的第一功率量及濺鍍金屬靶所經歷之第一時間量的結果(product)；(c)使用由包含反應性氣體及惰性氣體的製程氣體形成之第二電漿及施加到金屬靶的第二功率量濺鍍自金屬靶之金屬化合物材料經歷第二時間量；(d)決定第二計數器，其中第二計數器為經提供以濺鍍自金屬靶之金屬化合物材料的製程氣體之流動速率、經施加以點燃第二電漿來濺鍍自金屬靶之金屬化合物材料的第二功率量及濺鍍金屬化合物材料所經歷之第二時間量的結果；(e)決定第三計數器，其中第三計數器係第一計數器減去第二計數器；以及(f)將金屬化合物層沉積在預定數目之基板上，其中基於第 三計數器調整每個基板的沉積時間以沉積金屬化合物層。
在一些實施例中，處理基板的方法包括：(a)使用由惰性氣體形成之第一電漿及施加到鈦靶的第一功率量濺鍍自鈦靶之鈦材料經歷第一時間量；(b)決定第一計數器，其中第一計數器為經提供以濺鍍自鈦靶之鈦材料的惰性氣體之流動速率、經施加以點燃第一電漿來濺鍍自鈦靶之鈦材料的第一功率量及濺鍍鈦靶所經歷之第一時間量的結果；(c)使用由包含惰性氣體及含氮氣體的製程氣體形成之第二電漿及施加到鈦靶的第二功率量濺鍍自鈦靶之氮化鈦經歷第二時間量；(d)決定第二計數器，其中第二計數器為經提供以濺鍍自鈦靶之氮化鈦的製程氣體之流動速率、經施加以點燃第二電漿來濺鍍自鈦靶之氮化鈦的第二功率量及濺鍍氮化鈦所經歷之第二時間量的結果；(e)決定第三計數器，其中第三計數器係第一計數器減去第二計數器；以及(f)將氮化鈦層沉積在預定數目之基板上，其中基於第三計數器調整每個基板的沉積時間以沉積氮化鈦層。
在一些實施例中，提供儲存有指令的電腦可讀取媒體，當執行指令時，引發進行處理基板的方法。方法可包括本文所揭示之任何實施例。
在下文中將描述本揭示內容之其他及進一步實施例。
100‧‧‧腔室
102‧‧‧基板支撐件
103‧‧‧磁體
104‧‧‧基板
106‧‧‧靶
107‧‧‧磁控管
108‧‧‧腔室壁
109‧‧‧基板處理表面
110‧‧‧控制器
111‧‧‧第二環
112‧‧‧中央處理單元
113‧‧‧第一容積
114‧‧‧記憶體
116‧‧‧支援電路
118‧‧‧RF電源
120‧‧‧DC電源
122‧‧‧源分配板
124‧‧‧孔
125‧‧‧導電構件
126‧‧‧第一末端
128‧‧‧面向靶的表面
130‧‧‧第二末端
132‧‧‧面向源分配板的表面
134‧‧‧空腔
136‧‧‧可旋轉磁控管組件
138‧‧‧隔離器板
139‧‧‧絕緣縫隙
140‧‧‧接地屏蔽罩
142‧‧‧配接器
144‧‧‧介電隔離器
146‧‧‧背板
148‧‧‧第一環
150‧‧‧波紋管
152‧‧‧底部腔室壁
154‧‧‧氣體源
156‧‧‧質量流量控制器
158‧‧‧排氣埠
160‧‧‧閥
162‧‧‧RF偏壓電源
164‧‧‧電容調諧器
170‧‧‧旋轉軸
172‧‧‧馬達
174‧‧‧屏蔽罩
176‧‧‧突出部分
180‧‧‧側壁
184‧‧‧U形部分
188‧‧‧向上延伸唇
190‧‧‧磁體
200‧‧‧方法
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
212‧‧‧步驟
可參看隨附圖式中繪示的本揭示內容之說明性實施例來理解上文已簡要概述且在下文將更詳細論述之本揭示內容之實施例。然而，隨附圖式僅圖示出本揭示內容之典型實施例，且因此此等圖式不欲視為限制範疇，因為本揭示內容可允許其他同等有效之實施例。
第1圖繪示根據本揭示內容之一些實施例的製程腔室之示意性橫截面視圖。
第2圖繪示根據本揭示內容之一些實施例的處理基板之方法。
第3圖繪示在根據本揭示內容之一些實施例的處理基板之方法後的厚度對比基板循環之圖表。
第4圖繪示在根據本揭示內容之一些實施例的處理基板之方法後的Rs對比基板循環之圖表。
第5圖繪示在根據本揭示內容之一些實施例的處理基板之方法後的電阻率對比基板循環之圖表。
為了促進理解，相同元件符號已儘可能用於代表諸圖共有之相同元件。諸圖並未按比例繪製且可為了清晰而簡化。一個實施例之元件及特徵可有益地併入其他實施例，而無需贅述。
本揭示內容之實施例包括用於處理基板的方法及設備。在本揭示內容之實施例中，可有利減小、消除或實質上消除反應性磁控管濺鍍製程中跨多個基板循環的沉積薄膜厚度、薄片電阻率(Rs)或電阻率中的一或 更多者之偏移變化。可將本揭示內容之實施例應用於任何類型反應性磁控管濺鍍，例如用以沉積氮化鈦(TiN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)或類似者。
本發明人已觀察到，反應性磁控管濺鍍中的最大挑戰之一為缺陷控制。舉例而言，在使用鈦靶的氮化鈦(TiN)薄膜之反應性磁控管濺鍍中，可使用週期性純鈦(Ti)濺鍍來減輕製程套組上的氮化鈦(TiN)薄膜之易脆性以及減輕靶表面上的氮化鈦(TiN)形成。然而，由於週期性純鈦(Ti)濺鍍，靶表面及製程套組表面可在純鈦(Ti)濺鍍製程後改變明顯，從而將引發製程參數及薄膜特性的顯著偏移(亦即，「薄膜特性偏移」)。本文所使用之術語「純」意謂靶之可濺鍍材料完全或實質上完全由金屬構成，且允許具有一些雜質。舉例而言，在一些實施例中，靶可包含約99%至約99.99%之待濺鍍金屬。
本發明人已觀察到，可藉由在純鈦(Ti)濺鍍之後但在實際氮化鈦(TiN)晶圓處理之前增加犧牲氮化鈦(TiN)沉積製程(亦即，調節製程)減輕薄膜特性偏移問題。然而，在可接受犧牲氮化鈦(TiN)沉積時間之限制內，仍存在後續氮化鈦(TiN)晶圓處理中所展示的連續厚度趨勢。已針對具有氮化鈦(TiN)調節製程的純鈦(Ti)濺鍍(亦即，黏合製程)測試各種氮(N2)氣體流量及溫度控制方法，但趨勢持續作用於鈦(Ti)黏合製程。下文所描述之方法200有利減小、消除或實質上消 除反應性磁控管濺鍍製程中跨多個基板循環的沉積薄膜厚度、薄片電阻率(Rs)或電阻率中的一或更多者之偏移變化。
第1圖繪示適於進行根據本揭示內容之一些實施例的方法之製程腔室之示意性橫截面視圖。第2圖繪示根據本揭示內容之一些實施例的處理基板之方法200。可藉由適宜控制器(諸如下文關於第1圖所描述之控制器110)實施方法200。
方法200大體上從進行黏合製程開始，黏合製程包括純金屬濺鍍(如202處所描述)及金屬調節製程(如206處所描述)。在202處，使用由惰性氣體形成之第一電漿及施加到金屬靶的第一功率量將自金屬靶之靶材料濺鍍及沉積在適宜物理氣相沉積腔室(諸如第1圖所繪示)之處理容積之內表面上經歷第一時間量。在製程腔室(例如，第1圖中所繪示)中，在製程腔室中不具有基板的情況下進行202處的濺鍍沉積，且在物理氣相沉積腔室之處理容積之內表面的頂部上沉積金屬層。金屬層由金屬靶之靶材料組成或基本上由金屬靶之靶材料組成。在202處的濺鍍沉積製程為上文所描述之純金屬濺鍍製程，且可用於減輕製程套組上的含金屬薄膜之易脆性以及減輕靶表面上的不良含金屬薄膜之形成。
接著，在204處，基於以下各項之結果決定第一計數器：[經提供以濺鍍自金屬靶之靶材料的惰性氣體之流動速率]、[經施加以點燃第一電漿來濺鍍自金屬 靶之靶材料的第一功率量]及[濺鍍金屬靶所經歷之第一時間量]。
金屬靶由適於半導體製程的任何金屬靶材料組成，此金屬靶材料諸如鈦、鉭、鎢、鋁或類似者。金屬靶為純金屬靶。本文所使用之術語「純金屬」意謂可濺鍍靶材料完全或實質上完全由金屬構成，且允許具有一些雜質。舉例而言，在一些實施例中，靶可包含約99%至約99.99%之待濺鍍金屬。在一些實施例中，惰性氣體為在物理氣相沉積腔室中濺鍍靶材料的任何適宜惰性氣體，例如氬、氙、氪或類似者中的一或更多者。在一些實施例中，惰性氣體之流動速率為在物理氣相沉積腔室中濺鍍靶材料的任何適宜流動速率，例如約5sccm至約1000sccm之流動速率。在一些實施例中，第一功率量為用以在物理氣相沉積腔室中濺鍍靶材料的任何適宜功率量。舉例而言，在一些實施例中，向金屬靶提供約50瓦特至約10,000瓦特之RF功率以形成適於濺鍍靶材料的第一電漿。在一些實施例中，第一時間量為減輕製程套組上的金屬薄膜之易脆性以及金屬靶表面上的金屬形成的任何適宜時間量。舉例而言，第一時間量可為約1秒至約100秒。
接著，在206處，使用由包含反應性氣體及惰性氣體的製程氣體形成之第二電漿及施加到金屬靶的第二功率量濺鍍自金屬靶之金屬化合物材料經歷第二時間量。在製程腔室(例如，第1圖中所描述)中，在製程 腔室中不具有基板的情況下進行206處的濺鍍沉積，且在物理氣相沉積腔室之處理容積之內表面上所沉積的材料頂部上沉積金屬化合物層。金屬化合物層包含來自靶的金屬材料以及來自反應性氣體的一或更多種元素。在206處的濺鍍沉積為用以減輕上文所描述之任何薄膜特性偏移的金屬調節製程，此薄膜特性偏移可由202處所進行之純金屬濺鍍引起。202與206之組合產生黏合製程。
接著，在208處，基於以下各項之結果決定第二計數器：[經提供以濺鍍自金屬靶之金屬化合物材料的製程氣體之流動速率]、[經施加以點燃第二電漿來濺鍍自金屬靶之金屬化合物材料的第二功率量]及[濺鍍金屬化合物材料所經歷之第二時間量。
在一些實施例中，反應物氣體為含氮氣體，諸如氮(N2)，或含氧氣體，諸如氧(O2)。在一些實施例中，惰性氣體為氬、氙、氪或類似者中的一或更多者。反應物氣體之流動速率為在物理氣相沉積腔室中沉積金屬化合物層的任何適宜流動速率。在一些實施例中，製程氣體之流動速率為在物理氣相沉積腔室中濺鍍金屬化合物材料的任何適宜流動速率，例如約5sccm至約1000sccm之流動速率。在一些實施例中，金屬化合物材料可為氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)或類似者。在一些實施例中，如上文所描述，第二功率量為用以在物理氣相沉 積腔室中濺鍍金屬化合物材料的任何適宜功率量。舉例而言，在一些實施例中，向金屬靶提供約50瓦特至約10,000瓦特之RF功率以形成適於濺鍍金屬化合物材料的電漿。在一些實施例中，第二時間量為減輕202處的純金屬濺鍍可導致之任何薄膜特性偏移的任何適宜時間量。舉例而言，第二時間量可為約第一時間量的0.1%至100%。在一些實施例中，第二時間量可為約1秒至約100秒。
接著，在210處，決定第三計數器，其中第三計數器等於第一計數器減去第二計數器。接著，在212處，將金屬化合物層沉積在預定數目之基板上，例如約25個基板(儘管可處理更大或更少數目之基板)。基於第三計數器調整每個基板的沉積時間以將具有實質恆定預定厚度的金屬化合物層沉積在每個基板上。舉例而言，每個後續基板的沉積時間(Tdn)可增加第三計數器(C)來考慮到所欲薄膜參數(諸如薄膜厚度、薄片電阻率、電阻率或類似者)的變化。舉例而言，在基板處理循環中，每個基板的沉積時間可由(Tdn)=Td1+C(n)計算，其中n為從第二基板開始經處理之基板數目及Td1為第一基板的已知沉積時間。本發明人已發現，可在適宜製程腔室之軟體中(例如，在下文所描述之物理氣相沉積腔室之控制器中)計算基於第三計數器(C)的第一基板後每個後續基板之沉積時間(Tdn)，以調整每個基板的沉積時間，以便減小、消除或實質上消除反應性磁控 管濺鍍製程中跨多個基板處理循環之沉積薄膜厚度、薄片電阻率(Rs)或電阻率中的一或更多者之偏移變化。使用適宜物理氣相沉積製程在每個基板頂部上沉積212處的金屬化合物層。
在已處理適宜數目之基板後，例如在已處理給定數目之基板後，或當沉積結果滿足或無法滿足給定標準時，方法大體上結束。可重複方法200。舉例而言，在上文202及206處所描述之每個黏合製程之前，可將204及208處計算的第一計數器及第二計數器重設為零並可重複方法200以將具有實質恆定預定厚度的金屬化合物層沉積在預定數目之基板上。因此，可無限重複黏合及沉積製程，直至消耗並需要替換靶。在新靶之替換後，可視需要再次重複方法200。
如第3圖所示，在鈦(Ti)黏合循環後實施方法200後，已將自第1個基板至第25個基板的偏移變化有利地減小至約0.5埃且已將第25個基板內的範圍變化減小至小於約1埃。如第4圖及第5圖分別所示，方法200亦有利地在25個基板循環上將Rs及電阻率偏移減小至小於約1%。亦可在不同規格之循環中處理其他數目之基板(諸如小於25或大於25個基板)。
第1圖繪示適於進行下文所描述之方法200的物理氣相沉積(physical vapor deposition；PVD)腔室(腔室100)之簡化橫截面視圖。適於根據本文所提供教示之修改的PVD腔室之範例包括具有特高 頻(very high frequency；VHF)源的腔室，ALPS® Plus及SIP ENCORE® PVD處理腔室，兩者皆可購自美國加州聖克拉拉市的應用材料公司。來自應用材料公司或其他製造商的其他處理腔室亦可受益於根據本文所揭示之本發明設備的修改且用於進行本文所揭示之本發明方法之實施例。
腔室100含有用於在基板支撐件上接收基板104的基板支撐件102及濺鍍源(諸如靶106)。在一些實施例中，將基板支撐件配置為靜電夾盤。可在接地外殼壁(例如，腔室壁108)內安置基板支撐件102，接地外殼壁可為腔室壁(如圖所示)或接地屏蔽罩(接地屏蔽罩140圖示為覆蓋靶106上方的腔室100之至少一些部分。在一些實施例中，接地屏蔽罩140亦可在靶下方延伸以圍束基板支撐件102)。
在一些實施例中，製程腔室包括用於將RF及DC能耦接至靶106的饋送結構。饋送結構係用於將RF及DC能耦合至靶或含有靶的組件(例如，本文所描述的組件)之設備。可將饋送結構之第一末端耦接至RF電源118及DC電源120，RF電源及DC電源可分別用於向靶106提供RF及DC能。舉例而言，DC電源120可用於施加負電壓或偏壓至靶106。在一些實施例中，由RF電源118供應的RF能可處於自約2MHz至約60MHz頻率範圍內，或例如可使用諸如2MHz、13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz或60MHz之非限制性頻率。在一 些實施例中，可提供複數個RF電源(亦即，兩個或更多個)來以複數個以上頻率提供RF能。饋送結構可由適宜導電材料製成以自RF電源118及DC電源120傳導RF及DC能。在一些實施例中，在提供約1kW之DC功率的同時提供約6kW之40MHz RF。在一些實施例中，在約4kW至約8Kw下以約13.56MHz至約60MHz之頻率提供RF功率，且同時在約0.5kW至約2kW下提供DC功率。
在一些實施例中，饋送結構可具有適宜長度，從而促進各別RF及DC能在饋送結構之圓周周圍的實質均勻分佈。舉例而言，在一些實施例中，饋送結構可具有約1吋至約12吋之間或約4吋之長度。在一些實施例中，主體可具有至少約1：1之長度與內徑比。提供至少1：1或更長之比提供了自饋送結構之更加均勻的RF輸送(亦即，在饋送結構周圍更加均勻地分佈RF能以使RF耦接接近於饋送結構之真正中心點)。饋送結構之內徑可儘可能小，例如直徑自約1吋至約6吋或約4吋。提供較小內徑促進了長度與ID比的改良，而無需增加饋送結構之長度。
可將饋送結構之第二末端耦接至源分配板122。源分配板包括孔124，此孔經安置穿過源分配板122及與饋送結構之中央開口對準。源分配板122可由適宜導電材料製成以自饋送結構傳導RF及DC能。
可經由導電構件125將源分配板122耦接至靶106。導電構件125可為具有第一末端126的管狀構件，將第一末端在源分配板122之周邊邊緣附近耦接至源分配板122之面向靶的表面128。導電構件125進一步包括第二末端130，將第二末端在靶106之周邊邊緣附近耦接至靶106之面向源分配板的表面132(或至靶106之背板146)。
可藉由導電構件125之面向內部的壁、源分配板122之面向靶的表面128及靶106之面向源分配板的表面132界定空腔134。經由源分配板122之孔124將空腔134流體耦接至主體之中央開口。可使用空腔134及主體之中央開口至少部分地容納可旋轉磁控管組件136之一或更多個部分。在一些實施例中，可用冷卻流體(諸如水(H2O)或類似者)至少部分地填充空腔。
可提供接地屏蔽罩140以覆蓋腔室100的蓋之外表面。可例如經由腔室主體之接地連接將接地屏蔽罩140耦接至地面。接地屏蔽罩140具有中央開口以允許饋送結構穿過接地屏蔽罩140以耦接至源分配板122。接地屏蔽罩140可包含任何適宜導電材料，諸如鋁、銅或類似者。在接地屏蔽罩140與源分配板122、導電構件125及靶106(及/或背板146)之外表面之間提供絕緣縫隙139，以防止將RF及DC能直接引送至地面。可用空氣或一些其他適宜介電材料(諸如陶瓷、塑膠或類似者)填充絕緣縫隙。
可在源分配板122與接地屏蔽罩140之間安置隔離器板138以防止將RF及DC能直接引送至地面。隔離器板138具有中央開口以允許饋送結構穿過隔離器板138並耦接至源分配板122。隔離器板138可包含適宜介電材料，諸如陶瓷、塑膠或類似者。或者，可提供氣隙代替隔離器板138。在提供氣隙代替隔離器板的實施例中，接地屏蔽罩140可在結構上足夠堅固以支撐靜置在接地屏蔽罩140上的任何部件。
可經由介電隔離器144在接地導電鋁配接器(配接器142)上支撐靶106。靶106包含待在濺鍍此金屬或金屬氧化物期間沉積於基板104上的材料。在一些實施例中，可將背板146耦接至靶106之面向源分配板的表面132。背板146可包含導電材料，諸如銅鋅、銅鉻或與靶相同的材料，以使得可經由背板146將RF及DC功率耦接至靶106。或者，背板146可為非導電板並可包括導電元件(未圖示)，導電元件諸如電氣饋通線或類似者以便將靶106之面向源分配板的表面132耦接至導電構件125之第二末端130。可包括背板146以例如改良靶106之結構穩定性。
基板支撐件102具有面向靶106之主表面的材料接收表面且支撐基板104以在與靶106之主表面相對的平面位置中濺鍍塗覆基板。基板支撐件102可在腔室100之第一容積113中支撐基板104。將第一容積113界定為處理期間位於基板支撐件102上方的區域(例 如，當處於處理位置中時在靶106與基板支撐件102之間的區域)。
在一些實施例中，可經由連接至底部腔室壁152的波紋管150垂直移動基板支撐件102以允許經由處理腔室100之下部部分中的負載鎖定閥(未圖示)將基板104移送至基板支撐件102上並隨後提升至沉積位置或處理位置。可將一或更多種處理氣體自氣體源154穿過質量流量控制器156供應至腔室100之下部部分中。可經由閥160將排氣埠158提供並耦接至泵(未圖示)以便排空腔室100之內部且促進維持腔室100內部的壓力。
可將RF偏壓電源162耦接至基板支撐件102以便誘發基板104上的負DC偏壓。另外，在一些實施例中，在處理期間，可在基板104上形成負DC自偏壓。舉例而言，由RF偏壓電源162供應的RF功率可處於自約2MHz至約60MHz頻率範圍內，例如可使用諸如2MHz、13.56MHz或60MHz之非限制性頻率。視情況，可將第二RF偏壓電源(未圖示)耦接至基板支撐件102且提供上文論述之頻率中的任一者以便與RF偏壓電源162一起使用。在其他應用中，可使基板支撐件102接地或保持電氣浮動。舉例而言，可將電容調諧器164耦接至基板支撐件以便針對不可使用RF偏壓功率的應用調整基板104上的電壓。在一些實施例中，電容調諧器164可用於調整基板浮動電位，使得可控制到 達基板處的離子能。在一些實施例中，可同時施加RF偏壓電源162及電容調諧器164兩者。
可在靶106之背表面(例如，面向源分配板的表面132)附近安置可旋轉磁控管組件136。可旋轉磁控管組件136包括磁控管107，將磁控管連接至與腔室100及基板104之中心軸重合的旋轉軸170。可將馬達172耦接至旋轉軸170之上端以驅動磁控管組件136之旋轉。磁體103在腔室100內產生磁場，磁場大體上平行於及接近於靶106之表面以捕集電子並增加局部電漿密度，進而增加濺鍍速率。磁體103在腔室100之頂部周圍產生電磁場，且旋轉磁體以旋轉電磁場，從而影響製程之電漿密度以更加均勻地濺鍍靶106。舉例而言，旋轉軸170可產生約0轉/分鐘至約150轉/分鐘。
腔室100進一步包括製程套組屏蔽罩或屏蔽罩174，以圍繞腔室100之處理容積或第一容積113且保護其他腔室部件避免來自處理的損壞及/或污染。在一些實施例中，屏蔽罩174可為連接至配接器142之突出部分176的接地屏蔽罩。
屏蔽罩174向下延伸且可包括一或更多個側壁180，側壁經配置以圍繞第一容積113。屏蔽罩174沿配接器142的壁及腔室壁108向下延伸至基板支撐件102之上表面下方，徑向向內延伸，且隨後向上返回以形成向上延伸唇188，例如到達基板支撐件102之上表面(例如，在底部處形成U形部分184)。或者，屏蔽 罩174之最底層部分無需為U形部分184且可具有任何適宜形狀。當基板支撐件102處於下部裝載位置(如第3C圖所示)中時，第一環148(亦即，蓋環)靜置在屏蔽罩174之向上延伸唇188之頂部上。當基板支撐件102處於上部位置(如第1圖及第3A圖中所圖示)中時，第一環148靜置在屏蔽罩174之向上延伸唇188之頂部及基板支撐件102之外部周邊上。
額外第二環111(亦即，沉積環)可用於保護基板支撐件102避免濺鍍沉積。舉例而言，可在基板支撐件102之周邊邊緣周圍且鄰近於第1圖中所圖示之基板處理表面109安置第二環111。在一些實施例中，第二環111可屏蔽如圖所示之基板支撐件102之暴露表面。
在一些實施例中，可在腔室100周圍安置磁體190以便在基板支撐件102與靶106之間選擇性提供磁場。舉例而言，可在腔室壁108之外部周圍在處於處理位置中時恰好位於基板支撐件102上方的區域中安置磁體190。在一些實施例中，可另外或替代地在其他位置(諸如鄰近配接器142)中安置磁體190。磁體190可為電磁體且可經耦接至電源(未圖示)以便控制電磁體所產生之磁場之量值。
控制器110可經提供並耦接至腔室100之各種部件以控制腔室100之操作。控制器110包括中央處理單元(central processing unit；CPU)112、記 憶體114及支援電路116。控制器110可直接控制腔室100或經由與特定製程腔室及/或支撐系統部件關聯的電腦(或控制器)控制腔室。控制器110可為可用於工業環境中以便控制各種腔室及子處理器的任何形式之通用電腦處理器中的一者。控制器110之記憶體114或電腦可讀取媒體可為可易於取得之記憶體中的一或更多者，此等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、光學儲存媒體(例如，壓縮光碟或數位視訊光碟)、快閃驅動器或任何其他形式之數位儲存器(本端或遠端)。將支援電路116耦接至CPU112以便以習知方式支援處理器。支援電路116通常包括快取記憶體、電源、時脈電路、輸入/輸出電路系統及子系統以及類似者。可將本文所描述之本發明方法且特定而言例如上文所描述之方法200作為軟體常式儲存在記憶體114中，可執行或調用此軟體常式來以本文所描述之方式控制腔室100之操作。亦可藉由與CPU 112所控制之硬體遠距離安置的第二CPU(未圖示)儲存及/或執行軟體常式。
儘管前述係針對本揭示內容之特定實施例，但是可在不脫離本揭示內容之基本範疇的情況下設計出本揭示內容之其他及進一步實施例。
200‧‧‧方法
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
212‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種處理一基板的方法，該方法包含以下步驟：(a)使用由一惰性氣體形成之一第一電漿及施加到一金屬靶的一第一功率量濺鍍自該金屬靶之靶材料經歷一第一時間量；(b)決定一第一計數器，其中該第一計數器為經提供以濺鍍自該金屬靶之靶材料的該惰性氣體之一流動速率、經施加以點燃該第一電漿來濺鍍自該金屬靶之該靶材料的該第一功率量及濺鍍該金屬靶所經歷之該第一時間量的一結果(product)；(c)使用由包含一反應性氣體及一惰性氣體的一製程氣體形成之一第二電漿及施加到該金屬靶的一第二功率量濺鍍自該金屬靶之一金屬化合物材料經歷一第二時間量；(d)決定一第二計數器，其中該第二計數器為經提供以濺鍍自該金屬靶之該金屬化合物材料的該製程氣體之一流動速率、經施加以點燃該第二電漿來濺鍍自該金屬靶之該金屬化合物材料的該第二功率量及濺鍍該金屬化合物材料所經歷之該第二時間量的一結果；(e)決定一第三計數器，其中該第三計數器係該第 一計數器減去該第二計數器；以及(f)將一金屬化合物層沉積在一預定數目之基板上，其中基於該第三計數器調整每個基板的一沉積時間以沉積該金屬化合物層。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：(g)重複步驟(a)-(f)以在重設該第一計數器及該第二計數器後將該金屬化合物層沉積在一預定數目之基板上。
  3. 如請求項1所述之方法，其中步驟(f)進一步包含以下步驟：將該金屬化合物層之一厚度、一薄片電阻率(Rs)或一電阻率中的一或更多者維持在跨多個基板循環的一預定容限內。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該惰性氣體之該流動速率為約5sccm至約1000sccm。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該惰性氣體為氬、氙或氪之至少一者。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該金屬靶為鈦或鋁。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該反應性氣體為一含氮氣體或一含氧氣體，且該惰性 氣體為氬、氙或氪之至少一者。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該金屬化合物層為氮化鈦或氮化鋁或氧化鋁。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該第一功率量及該第二功率量為約50瓦特至約10,000瓦特之RF功率。
  10. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該第一時間量及該第二時間量為約1秒至約100秒。
  11. 一種處理一基板的方法，該方法包含以下步驟：(a)使用由一惰性氣體形成之一第一電漿及施加到一鈦靶的一第一功率量濺鍍自該鈦靶之鈦材料經歷一第一時間量；(b)決定一第一計數器，其中該第一計數器為經提供以濺鍍自該鈦靶之鈦材料的該惰性氣體之一流動速率、經施加以點燃該第一電漿來濺鍍自該鈦靶之該鈦材料的該第一功率量及濺鍍該鈦靶所經歷之該第一時間量的一結果；(c)使用由包含一惰性氣體及一含氮氣體的一製程氣體形成之一第二電漿及施加到該鈦靶的一第二功率量濺鍍自該鈦靶之氮化鈦經歷一第二時間量； (d)決定一第二計數器，其中該第二計數器為經提供以濺鍍自該鈦靶之氮化鈦的該製程氣體之一流動速率、經施加以點燃該第二電漿來濺鍍自該鈦靶之氮化鈦的該第二功率量及濺鍍該氮化鈦所經歷之該第二時間量的一結果；(e)決定一第三計數器，其中該第三計數器係該第一計數器減去該第二計數器；以及(f)將氮化鈦層沉積在一預定數目之基板上，其中基於該第三計數器調整每個基板的一沉積時間以沉積該氮化鈦層。
  12. 如請求項11所述之方法，進一步包含以下步驟：(g)重複步驟(a)-(f)以在重設該第一計數器及該第二計數器後將該氮化鈦層沉積在一預定數目之基板上。
  13. 如請求項11所述之方法，其中步驟(f)進一步包含以下步驟：將該氮化鈦層之一厚度、一薄片電阻率(Rs)或一電阻率中的一或更多者維持在跨多個基板處理循環的一預定容限內。
  14. 如請求項11至13中任一項所述之方法，其中該惰性氣體之該流動速率為約5sccm至約1000sccm。
  15. 如請求項11至13中任一項所述之方法，其中該惰性氣體為氬、氙或氪之至少一者。
  16. 如請求項11至13中任一項所述之方法，其中該第一功率量及該第二功率量為約50瓦特至約10,000瓦特之RF功率。
  17. 如請求項11至13中任一項所述之方法，其中該第一時間量及該第二時間量為約1秒至約100秒。
  18. 一種儲存有指令的非暫時性電腦可讀取媒體，當執行該等指令時，引發一處理一基板的方法，該方法包含以下步驟：(a)使用由一惰性氣體形成之一第一電漿及施加到一鈦靶的一第一功率量濺鍍自該鈦靶之鈦材料經歷一第一時間量；(b)決定一第一計數器，其中該第一計數器為經提供以濺鍍自該鈦靶之鈦材料的該惰性氣體之一流動速率、經施加以點燃該第一電漿來濺鍍自該鈦靶之該鈦材料的該第一功率量及濺鍍該鈦靶所經歷之該第一時間量的一結果；(c)使用由包含一惰性氣體及一含氮氣體的一製程氣體形成之一第二電漿及施加到該鈦靶的一第二功率量濺鍍自該鈦靶之氮化鈦經歷一第二時間量； (d)決定一第二計數器，其中該第二計數器為經提供以濺鍍自該鈦靶之氮化鈦的該製程氣體之一流動速率、經施加以點燃該第二電漿來濺鍍自該鈦靶之氮化鈦的該第二功率量及濺鍍該氮化鈦所經歷之該第二時間量的一結果；(e)決定一第三計數器，其中該第三計數器係該第一計數器減去該第二計數器；以及(f)將一氮化鈦層沉積在一預定數目之基板上，其中基於該第三計數器調整每個基板的一沉積時間以沉積該氮化鈦層。
  19. 如請求項16所述之電腦可讀取媒體，進一步包含以下步驟：(g)重複步驟(a)-(f)以在重設該第一計數器及該第二計數器後將該氮化鈦層沉積在一預定數目之基板上。
  20. 如請求項18至19中任一項所述之電腦可讀取媒體，其中步驟(f)進一步包含以下步驟：將該氮化鈦層之一厚度、一薄片電阻率(Rs)或一電阻率中的一或更多者維持在跨多個基板處理循環的一預定容限內。
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