TW202006166A - 使用減低的腔室覆蓋面積的用於線性掃描物理氣相沉積的方法及設備 - Google Patents

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約翰喬瑟夫 瑪索可
伊利亞 拉維斯基
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Abstract

本申請案提供用於物理氣相沉積(PVD)的設備和方法。該設備可包含：一線性PVD源，該線性PVD源用以提供包含待沉積在一基板上的材料的材料通量的一料流；一基板支撐件，該基板支撐件具有一支撐表面，該支撐表面用於以相對於材料通量的該料流的一非垂直的角度來支撐一基板，其中該基板支撐件和該線性PVD源可沿著平行於該基板支撐件的該支撐表面的一平面的一軸相對於彼此移動，而足以使得材料通量的該料流在操作期間完全地在設置於該基板支撐件上的一基板的一表面上移動；及一可選擇性密封的孔，該可選擇性密封的孔設置在該線性PVD源與該基板支撐件之間，該可選擇性密封的孔包含：兩個可移動的屏蔽件，該兩個可移動的屏蔽件可獨立地移動，且經配置以控制該可選擇性密封的孔的尺寸和位置。

Description

使用減低的腔室覆蓋面積的用於線性掃描物理氣相沉積的方法及設備
本揭露的實施例大體係關於基板處理設備，且更特定言之係關於用於藉由物理氣相沉積來沉積材料的方法和設備。
半導體處理工業大體繼續地致力於增加沉積在基板上的層的均勻性。舉例而言，隨著縮小的電路尺寸導致基板的每單位面積的電路的更高的整合度，大體可以見到所期望的增加均勻性，或者在一些應用中要求增加的均勻性，以為了保持令人滿意的良率並降低製造的成本。已經開發了各種技術以利用具有成本效益且均勻的方式(例如，化學氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD))在基板上沉積數個層。
然而，發明人已經觀察到為了驅使生產設備更均勻地沉積，在需要進行目的性的沉積的情況(相對於在基板上製造的給定結構而言為不對稱或不均勻的情況)下，某些應用可能得到足夠的滿足。
因此，發明人已經提供了用於藉由物理氣相沉積來沉積材料的改進的方法和設備。
在本文中提供了用於物理氣相沉積的方法和設備。在一些實施例中，一種用於物理氣相沉積(PVD)的設備可包含：一線性PVD源，該線性PVD源用以提供包含待沉積在一基板上的材料的材料通量的一料流；一基板支撐件，該基板支撐件具有一支撐表面，該支撐表面用於以相對於材料通量的該料流的一非垂直的角度來支撐該基板，其中該基板支撐件和該線性PVD源可沿著平行於該基板支撐件的該支撐表面的一平面的一軸相對於彼此移動，而足以使得材料通量的該料流在操作期間完全地於設置在該基板支撐件上的該基板的一表面上移動；及一可選擇性密封的孔，該可選擇性密封的孔設置在該線性PVD源與該基板支撐件之間，該可選擇性密封的孔包含：兩個可移動的屏蔽件，其中該兩個可移動的屏蔽件可獨立地移動，且經配置以控制該可選擇性密封的孔的尺寸和位置。
在一些實施例中，一種用於物理氣相沉積(PVD)的設備可包含：一線性PVD源，該線性PVD源具有一第一靶材和一第二靶材，每一者經配置以提供包含待沉積在一基板上的材料的材料通量的相對應的第一料流和第二料流；一基板支撐件，該基板支撐件具有一支撐表面，該支撐表面用於以相對於材料通量的第一料流和第二料流的一非垂直的角度來支撐該基板，其中該基板支撐件和該線性PVD源可沿著平行於該基板支撐件的該支撐表面的一平面的一軸相對於彼此移動，而足以使得材料通量的第一料流和第二料流在操作期間完全地在設置於該基板支撐件的該基板的一表面上移動；及一可選擇性密封的孔，該可選擇性密封的孔設置在該線性PVD源與該基板支撐件之間，該可選擇性密封的孔包含：兩個可移動的屏蔽件，該兩個可移動的屏蔽件可獨立地移動，且經配置以控制該可選擇性密封的孔的尺寸和位置。
在一些實施例中，一種用於將材料沉積在一基板上的方法可包含以下步驟：引導材料通量的一料流朝向在一沉積腔室中的一可選擇性密封的孔，其中該可選擇性密封的孔包含：處於一初始閉合位置的兩個可移動的屏蔽件；移動在該沉積腔室內的一基板支撐件以執行設置在該基板支撐件上且穿過材料通量的料流的該基板的一線性掃描；使得該兩個可移動的屏蔽件中的一第一屏蔽件沿著與該基板相同的方向移動，且與該基板同時移動，以打開該可選擇性密封的孔，並允許材料通量的料流進入該沉積腔室且撞擊在該基板上；及使得該兩個可移動的屏蔽件中的一第二屏蔽件沿著與該基板相同的方向移動，且與該基板同時移動，以在完成線性掃描之後關閉該可選擇性密封的孔。
在後文中描述本揭露的其他和另外的實施例。
在本文中提供用於物理氣相沉積(PVD)的方法和設備的實施例。所揭示的方法和設備的實施例有利地促進材料在基板上的具有均勻角度的沉積。在一些應用中，沉積的材料相對於基板上的給定特徵是不對稱的或與其有角度，但是在跨越基板的所有特徵內可以是相對均勻的。在一些應用中，沉積的材料相對於基板上的給定特徵為對稱的，以及在跨越基板的所有特徵內為相對均勻的，但是獲取使用傳統的物理氣相沉積技術不易獲得的沉積輪廓(如果有的話)。所揭示的方法和設備的實施例有利地促進材料的選擇性PVD的新的應用或機會，從而進一步地促進新的市場和能力。
此外，本揭露的揭示的方法和設備的實施例 有利地提供一腔室覆蓋面積，該腔室覆蓋面積在與基板支撐件的掃描運動對齊的尺寸上小了大約30-50%(如在後文中更為詳細地詳述者)。覆蓋面積的減少不僅允許腔室更佳地適應目前的主體架構設計，並且還經由具有相同的產出量和成本的較小系統為使用者提供益處。
第1圖是根據本揭露的至少一些實施例的用於PVD的設備100的示意性的側視圖。特定而言，第1圖示意性地描繪：用於在基板上與基板的大致平坦的表面成一角度的材料的PVD的設備100。設備100大體包含：線性PVD源102和用於支撐基板106的基板支撐件104。線性PVD源102經配置以提供從源朝向基板支撐件104(以及設置在基板支撐件104上的任何的基板106)的材料通量的經引導的料流(如描繪在第1圖中的料流108)。基板支撐件104具有用以支撐基板106的支撐表面，以使得待沉積的基板106的工作表面暴露於材料通量的經引導的料流108中。
由線性PVD源102提供的材料通量的料流108具有線性的細長軸，其對應於材料通量的料流108(例如，材料通量的料流108)的寬度，且在垂直於在設置於其上的支撐表面或基板的平面中的細長軸的尺寸上更窄)。材料通量的料流108的寬度大於基板支撐件104的寬度(或至少大於設置在基板支撐件104上的基板106)，其中寬度在對應於支撐表面或基板106的位置的一位置處進行量測。
基板支撐件104和線性PVD源102經配置以沿著平行於基板支撐件104的支撐表面的平面(例如，平行於支撐在基板支撐件104上的基板的平面)的軸相對於彼此線性地移動(如由箭頭134所指示者)。相對運動 可藉由移動線性PVD源102或基板支撐件104中的任一者或兩者來實現。在一些實施例中，線性PVD源102可為固定的，且基板支撐件104可經配置以進行移動。在一些實施例中，基板支撐件104可被配置為進行移動而更靠近或更遠離線性PVD源102(例如，在垂直於支撐表面的平面的方向上)。視情況，基板支撐件104可以另外被配置為進行旋轉(例如，在支撐表面的平面內旋轉)。
線性PVD源102包含：要濺射沉積在基板上的源材料的靶材。在一些實施例中，源材料可為(例如)：適合用於在基板106上沉積Ti或氮化鈦(TiN)的金屬(諸如：鈦(Ti)，或類似者)。在一些實施例中，靶材材料可為(例如)：適合用於在基板106上沉積矽(Si)、氮化矽(SiN)、氮氧化矽(SiON)，或類似者的矽，或含矽的化合物。根據在本文中提供的教示，也可以適當地使用其他材料。大體而言，靶材材料可為藉由PVD在薄膜製造中通常會使用的任何的材料。
如在第1圖中描繪者，線性PVD源102可包含：具有內部容積的腔室或殼體。待濺射的源材料的靶材112設置在殼體內。靶材112大體是細長的，並且可以是(例如)圓柱形或矩形的。舉例而言，描繪在第1圖中的靶材112是圓柱形的。然而，靶材112亦可為矩形的靶材，其具有(例如)待濺射的靶材材料的平面的矩形面。靶材112的尺寸可以根據基板106的尺寸和處理腔室的配置而變化。舉例而言，為了要處理直徑為300 mm的半導體晶圓，靶材112的寬度或直徑可以在大約100 mm至大約200 mm之間，並且可以具有大約400 mm至大約800 mm之間的長度。靶材112可以是靜止的或可移動的(其包含沿著靶材112的細長軸旋轉)。
線性PVD源102進一步包含(或耦接至)功率源以提供用於在靶材材料的附近形成電漿，且用於從靶材材料濺射出原子的適當的功率。功率源可以是DC(其可為脈衝DC)，或RF功率源中的任何一者，或二者。在描繪於第1圖中的實施例中，靶材112耦接至功率源135。氣體供應器(未顯示)可耦接至殼體的內部體積以提供氣體(例如，適合用於當從靶材112濺射材料時(產生材料通量的料流108)在內部體積內形成電漿的惰性氣體(例如，氬氣)或反應氣體(例如，氧氣(O2)、氮氣(N2)等等))。線性PVD源102耦接至包含基板支撐件104的沉積腔室110。真空幫浦可耦接至在線性PVD源102或沉積腔室110的殼體中的至少一者的排放口(未顯示)以在處理期間控制壓力。
與離子束或其他的離子源不同，線性PVD源102經配置為主要提供中性物質和靶材材料的少量離子。因此，可以形成具有足夠低的密度的電漿，以避免使得太多的靶材材料的濺射原子游離。舉例而言，對於作為基板106的具有300 mm的直徑的晶圓，可以提供大約1 kW至大約20 kW的DC或RF功率。所施加的功率或功率密度可針對於其他尺寸的基板來調整大小。此外，可以控制其他的參數以有助於：主要地在材料通量的料流108中提供中性物質。舉例而言，可以將壓力控制為足夠地低，以使得平均自由路徑比線性PVD源102的開口的一般尺寸更長，其中材料通量的料流通過該開口而流向基板支撐件104(如在後文中更為詳細地討論者)。在一些實施例中，壓力可以被控制在大約0.5毫托至大約5毫托之間。
在一些實施例中，線性PVD源102可包含：兩個靶材(例如，描繪在第1圖中的第一靶材112和第二靶材116)。每個靶材可設置在一位置處，以使得材料通量的料流108包含：在第一方向上行進的材料通量(來自第一靶材112)的第一料流114和在第二方向上行進的材料通量(來自第二靶材116)的第二料流118。第一方向和第二方向皆為向下和向內(朝向彼此而形成角度)(例如，朝向沉積腔室110的中心)。每一靶材耦接至功率源(例如，功率源135，或第一功率源，及功率源136，或第二功率源)。在一些實施例中，靶材112、116中的每一者耦接至共同的功率源。
可選擇性密封的孔122，或開口耦合線性PVD源102和沉積腔室110的內部體積，以選擇性地允許或避免材料通量的料流108從殼體流入沉積腔室110，並且到達基板106上。可選擇性密封的孔122包含：可獨立地移動且經配置以控制可選擇性密封的孔122的尺寸和位置的至少兩個可移動的屏蔽件。如在第1圖中描繪者，顯示第一可移動的屏蔽件124和第二可移動的屏蔽件126。第一可移動的屏蔽件124和第二可移動的屏蔽件126中的每一者具有面對的邊緣，該等邊緣當彼此相鄰地設置時相互連接以形成密封。舉例而言，第一可移動的屏蔽件124和第二可移動的屏蔽件126中的每一者可具有線性的面對的邊緣。第一可移動的屏蔽件124和第二可移動的屏蔽件126中的每一者可以獨立地和線性地移動，以為了控制在第一可移動的屏蔽件124與第二可移動的屏蔽件126之間的可選擇性密封的孔122的尺寸和位置。此外，一或多個冷卻通道可被設置在可移動的屏蔽件124、126中的每一者中，且經配置以向可移動的屏蔽件124、126提供冷卻水以在操作期間於可移動的屏蔽件124、126處保持相對恆定的溫度。
如在後文中所更為詳細的討論，可以選擇或控制可選擇性密封的孔122相對於靶材112的位置，以及可選擇性密封的孔122的尺寸，以控制流過可選擇性密封的孔122且進入沉積腔室110的材料通量的料流108的形狀和尺寸。舉例而言，可選擇性密封的孔122的長度為足夠地寬以允許材料通量的料流108的寬度比基板106更寬。此外，可以控制可選擇性密封的孔122的寬度以沿著可選擇性密封的孔122的長度提供均勻的沉積速率(例如，較寬的開口可提供較高的沉積均勻性，而較窄的開口可提供對材料通量的料流108在基板106上的撞擊的角度的增強的控制)。在一些實施例中，複數個磁鐵(未顯示) 可設置在靶材112的附近以在處理期間控制電漿相對於靶材112的位置。可以藉由控制電漿位置(例如，經由磁鐵位置)，以及可選擇性密封的孔122的尺寸和相對位置來調整沉積製程。
在一些實施例中，可以在材料通量的料流108的路徑中且在靶材與可選擇性密封的孔122之間提供準直器。舉例而言，在第1圖中，第一準直器120以虛線顯示在第一靶材112與可選擇性密封的孔122之間。第二準直器120以虛線顯示在第二靶材116與可選擇性密封的孔122之間。準直器120可經配置以限制材料通量的料流108中的粒子在至少一個維度上行進的角度。舉例而言，在一些實施例中，準直器120可以限制粒子沿著材料通量的料流108的寬度行進(例如，進入和離開第1圖中的紙平面)的橫向的角度。可替代性地或相組合地，準直器120可以限制粒子在垂直於材料通量的料流108的寬度的方向上行進(例如，在第1圖中的紙平面內)的角度。
線性PVD源102的殼體可包含由適當的材料構成的內襯以保持沉積在內襯上的粒子，而減少或消除在基板106上的微粒污染。內襯可以是可移除的以促進清潔或更換。類似地，可以將內襯提供給沉積腔室110中的部分或全部(例如，至少在可選擇性密封的孔122附近)。線性PVD源102和沉積腔室110的殼體通常是接地的。
在描繪於第1圖的實施例中，線性PVD源102 是靜止的，並且基板支撐件104經配置以線性地移動。基板106可以沿著平行於基板支撐件104的支撐表面的平面(例如，平行於基板表面的平面)的軸線性地移動。舉例而言，基板支撐件104耦接至軸127，該軸可以充分地前後線性移動(例如，如在1圖中的頁面上顯示的左右移動)，以允許材料通量的料流108撞擊在基板106的所欲的部分(例如，整個基板104)上。位置控制構件128(例如，致動器、馬達、驅動器、機器人，或類似者)(例如)藉由軸127來控制基板支撐件104的位置。
第2A圖至第2B圖根據本揭露的至少一些實施例來分別地描繪：用於物理氣相沉積的設備的基板支撐件(例如，在上文中討論的基板支撐件104)和示例性的沉積結構的示意性的俯視圖和等角剖視圖。第2B圖是在第2A圖沿著線段I-I截取的基板支撐件和沉積結構的等角剖視圖。
如在第2A圖至第2B圖中顯示，沉積結構202可以設置在沉積腔室(例如，在前文中相關於第1圖描述的110)內的基板106和基板支撐件104周圍。舉例而言，沉積結構可耦接至基板支撐件104。在一些實施例中，沉積結構202和基板106的前表面形成共同的平坦表面。沉積結構202減少了在基板106的掃描期間積聚在基板106的邊緣和背側上的沉積物或粒子。此外，沉積結構202的使用減少了積聚在基板支撐件104上，以及在基板支撐件104附近的硬體和設備上的沉積物或粒子。在一些實施例中，電壓源(未顯示)可耦接至沉積結構202的一部分以將電荷施加到沉積結構202的一部分。在一些實施例中，電壓源可用以施加電壓或電荷至與沉積結構202相關聯的可移除的結構204。儘管材料通量的料流主要地包含中性物質，但是施加電荷至沉積結構202的部分或可移除的結構204可以進一步減少：在基板106的掃描期間由於任何的游離的粒子緣故而積聚在基板的邊緣和背側上的沉積物或粒子。
在一些實施例中，可移除的結構204可以設置在沉積結構202的開口206中。可移除的結構204可具有對應於基板106的形狀。舉例而言，在基板106是圓形的基板(例如，半導體晶圓)的實施例中，可移除的結構204 是可移除的環結構。如在第2A圖至第2B圖中所描繪，基板106經由開口206暴露。
可移除的結構204具有外邊緣表面208和內邊緣表面210。內邊緣表面210的圓周大於基板支撐件104的圓周。再者，在一些實施例中，可移除的結構204具有與沉積結構202的前表面214對齊的外表面212。此外，在一些實施例中，基板106的前表面216可以與沉積結構202的前表面214和可移除的結構204的外表面212對齊。因而，在一些實施例中，可移除的結構204的外表面212、沉積結構202的前表面214，及基板106的前表面216形成平坦表面。在一些實施例中，外表面212不與沉積結構202的前表面214及/或基板106的前表面216對齊。
如在第2B圖中所描繪，可移除的結構204 包含：凹槽218。凹槽218可以形成在可移除的結構204的圓周的至少一部分中。在一些實施例中，凹槽218形成在可移除的結構204的整個圓周中。凹槽218可包含：成角度的表面220，該成角度的表面用以引導與材料通量的料流108相關聯的粒子遠離基板106的背側222。此外，成角度的表面220用以引導與材料通量的料流108相關聯的粒子遠離基板支撐件104。在一些實施例中，與材料通量的料流108相關聯的粒子可由成角度的表面220引導而朝向與凹槽218相關聯的表面224。凹槽218可被形成為具有比在第2B圖中所示者更淺或更深的深度。此外，雖然將表面224示例說明為筆直的，表面224可以或者以類似於成角度的表面220的角度形成。
可移除的結構204可包含：突出部分228。突出部分228可與沉積結構202的背側230接觸。在一些實施例中，突出部分228可拆卸地壓入配合沉積結構202，在沉積結構202的背側230上。
在一些實施例中，突出部分228耦接至沉積結構202，於沉積結構202的背側230上。舉例而言，可移除的結構204可包含：一或多個通孔232。在一些實施例中，複數個通孔232設置在突出部分228中。複數個通孔232可接收保持器元件234(例如，緊固件、螺釘，或類似者)。保持器元件234中的每一者可由在沉積結構202中的孔236接收。因而，沉積結構202可包含：複數個孔236。在另一個實施例中，孔236可為通孔，以使得：可從沉積結構202的前表面214將保持器元件234插入，並且可使用螺帽、緊固件，或螺紋將保持器元件234可保持地附接至突出部分228。
具有可移除的結構204的沉積結構202有利地易於維護。特定而言，不是在需要預防性維護時移除整個沉積結構，可有利地移除可移除的結構204以完成所需要的預防性維護。此外，因為沉積結構202和可移除的結構204的部件有利地提供模組化單元，相較於維護和更換形成為一個連續的單元的傳統的沉積結構，可以有利地減低與維護和更換模組化單元相關聯的成本。此外，有利地，相較於基板平面結構的其餘部分，可移除的結構(例如，可移除的環)可由不同的材料製成。舉例而言，針對於可移除的環來使用特定的材料類型可有利地減少沉積物和粒子在基板106的邊緣上的積聚。
返回至第1圖，基板支撐件104可以至少在第一位置(最靠近沉積腔室110的第一側)與第二位置(最靠近與第一側相對的沉積腔室110的第二側)之間移動。第一位置經配置以使得：在操作中，材料通量的料流108在基板106的第一側附近。在第一位置處，材料通量的料流108可以錯過基板106，或可以至少沿著基板106的第一側撞擊在基板106的工作表面上。第二位置經配置以使得：在操作中，材料通量的料流108在基板106的第二側(相對於第一側)附近。在第二位置處，材料通量的料流108可以錯過基板106，或可以至少沿著基板106的第二側撞擊在基板106的工作表面上。第一位置和第二位置經配置以使得：在兩個位置之間的運動將致使材料通量的料流108從第一側跨越基板106移動至第二側，從而在從第一位置至第二位置(或從第二位置至第一位置)的單次掃描的過程中撞擊在基板的整個工作表面上。
沉積腔室110(進而整個設備100)的尺寸經設置為容納在沉積腔室110內的基板支撐件104和沉積結構202的移動。然而，結合可選擇性密封的孔122的開口的尺寸和位置的控制，可以有利地將基板支撐件104在第一位置與第二位置之間的移動最小化，以減小沉積腔室110的尺寸或覆蓋面積(以及設備100的整體)。舉例而言，如在前文中所述，腔室覆蓋面積在與基板支撐件的掃描運動對準的尺寸上可以小大約30-50%。
視情況，基板支撐件104亦可經配置以在支撐表面的平面內旋轉，以使得設置在基板支撐件104上的基板106可以旋轉。旋轉控制構件(例如，致動器、馬達、驅動器，或類似者)獨立於基板支撐件104的線性位置來控制基板支撐件104的旋轉。因此，基板支撐件104可以旋轉，同時基板支撐件104也在操作期間線性地移動而通過材料通量的料流108。可替代性地，基板支撐件104可以在操作期間於基板支撐件104的線性掃描之間旋轉而通過材料通量的料流108(例如，基板支撐件104可以線性地移動而不旋轉，並且在不線性地移動的同時旋轉)。
此外，基板支撐件104可移動至用於將基板裝載至沉積腔室110和從沉積腔室110卸載基板的位置。舉例而言，提供可選擇性密封的開口130(例如，狹縫閥)以從沉積腔室110裝載和卸載基板。在一些實施例中，傳送腔室(未顯示)(例如，裝載閘腔室)可藉由開口130耦接至沉積腔室110。基板傳送機器人或其他類似的適當的基板傳送裝置可設置在傳送腔室內以將基板移入和移出沉積腔室(以及移至基板支撐件104和從基板支撐件104移開)。可以提供舉升銷或其他適當的構件以在處於裝載和卸載位置時將基板106從基板支撐件104舉起。
取決於基板支撐件104的配置(特別是基板支撐件104的支撐表面的配置(例如，垂直的、水平的，或成角度的))，基板支撐件104可經適當地配置以在處理期間保持基板106。舉例而言，在一些實施例中，基板106可以藉由重力置放在基板支撐件104上。在一些實施例中，基板106可(例如)藉由真空吸盤、靜電吸盤、機械夾具，或類似者被緊固至基板支撐件104。還可以提供基板導引件和對齊結構，以改善基板106在基板支撐件104上的對準和保持。
可以利用許多的方式來實施在本文中揭示的設備，並且在第1圖至第2B圖中僅描繪某些示例性的非限制的實施例。雖然圖式討論了設備100的特定的示例性的特徵，但是可以根據在本文中提供的教示來進行此些特徵的改變。此外，儘管圖式可顯示出具有特定的取向的設備，但是此些取向是示例，而非對於本揭露作出限制。舉例而言，任何的配置可利用與在頁面上所顯示不同的方式來旋轉或定向。
在本文中揭示的方法和實施例有利地促進具有成形的輪廓的材料的沉積(或者特定地，具有相對於在基板上的給定特徵的不對稱的輪廓的材料的沉積)，同時保持基板上的所有特徵的整體沉積和形狀均勻性。
舉例而言，第3圖提供根據本揭露的至少一些實施例的用於在基板上沉積材料層的方法300的流程圖。第4A圖至第4E圖根據本揭露的至少一些實施例來分別地描繪在進行第3圖的方法期間的設備的操作階段。方法300可以使用類似於在前文中相關於第1圖討論的設備100的系統來執行。
方法300大體開始於302處，其中材料通量的料流108被引導朝向在沉積腔室110中的可選擇性密封的孔122。如在前文中相關於第1圖討論者，可選擇性密封的孔122包含：兩個可移動的屏蔽件。開始時，兩個可移動的屏蔽件處於閉合位置(如在第4A圖描繪者)。更為特定而言，兩個可移動的屏蔽件經定位以使得：可選擇性密封的孔122的開口處於位在處理腔室的與基板支撐件104同一側上的閉合位置。舉例而言，在顯示於第4A圖中的取向中，基板支撐件104一直處於圖式的右側，並且可選擇性密封的孔122的開口處於在基板106的左側上(並且也位於處理腔室的右側上)的閉合位置。
接著，在304處，移動基板支撐件104以執行設置在基板支撐件104上的基板106的線性掃描。基板支撐件104完全地移動通過材料通量的料流108而橫越基板106的整個所欲的部分(例如，在整個基板106上)來沉積材料。在線性掃描期間，兩個可移動的屏蔽件提供對應於基板106的位置的可移動的開口以促進沉積，同時限制 撞擊在基板支撐件104(以及設置在基板支撐件104上的基板106)上的材料通量的料流108的尺寸和位置。因此，兩個可移動的屏蔽件有利地限制了材料通量的料流108的整體尺寸，前述者從而促進：保護基板支撐件104和沉積腔室的內部以避免在腔室表面上的不希望的沉積的所需要的處理套件屏蔽件的尺寸的減小。
舉例而言，開始時，並且如在第4A圖中所示，兩個可移動的屏蔽件中的第一屏蔽件124和第二屏蔽件126中的每一者處於對應於位於圖式的右側上的閉合位置的第一位置。第一位置可以是在給定的方向(例如，在第4A圖的定向上的右側)上的實體最大行進量，或者可以是基於控制設備的操作的控制器132(第1圖)的配置的受控制的位置。
接著，在306處，兩個可移動的屏蔽件中的第一屏蔽件124沿著與基板106相同的方向移動，且與基板106同時移動，以打開可選擇性密封的孔122，並允許材料通量的料流108進入沉積腔室且撞擊在基板106上(如在第4B圖中所描繪)。在一些實施例中，第一屏蔽件124的移動可以繼續進行，直到第一屏蔽件124到達對應於最大的可選擇性密封的孔122的尺寸的第二位置為止。
在308處，兩個可移動的屏蔽件中的第二屏蔽件126沿著與基板106相同的方向移動，且與基板106同時移動，以在完成線性掃描之後將可選擇性密封的孔122關閉。第二屏蔽件126的移動繼續進行，直到第二屏蔽件126到達第二位置為止，該第二位置對應於在位於設備的相對側上的閉合位置所提供的可選擇性密封的孔122。舉例而言，在第4A圖至第4E圖的取向中，在完成線性掃描時的閉合位置是在設備的左側上，但是在基板106的右側上。
在一些實施例中，且如在第4D圖中所顯示，第二屏蔽件126可以在第一屏蔽件124處於第二位置(例如，可選擇性密封的孔122具有最大的開口尺寸)之後開始移動。如在第4E圖中所顯示，第二屏蔽件126與基板支撐件104一起沿著相同的方向繼續移動，直到第二屏蔽件126到達第二位置且可選擇性密封的孔122閉合為止。
在一些實施例中，第二屏蔽件126可在第一屏蔽件124到達第二位置並停止移動之前開始移動。在此些實施例中，可選擇性密封的孔122達到最大的開口的尺寸，並隨著第一屏蔽件124和第二屏蔽件126的移動而移動，直到第一屏蔽件124到達第二位置並停止移動為止。然後，可選擇性密封的孔122隨著第二屏蔽件126繼續朝向第二位置移動而開始關閉。如在先前的實施例中，在第二屏蔽件126到達第二位置之後，可選擇性密封的孔122完全地閉合。
除了在前文中討論的可選擇性密封的孔122的控制之外，在本文中揭示的PVD設備的實施例中，可以控制或選擇材料通量的料流108的大致入射角以促進在基板106上的材料的所欲的沉積輪廓。此外，可以控制或選擇材料通量的料流108的一般形狀以控制沉積在基板106上的材料的沉積輪廓。在一些實施例中，材料可以沉積在基板106的頂表面上和在基板106上的特徵的第一側壁上。在一些實施例中，取決於沉積角度，材料可進一步地沉積在特徵的相對的側壁表面上，其中相較於特徵的相對的側壁，在第一側壁上具有更大的沉積。
基板支撐件104可以從第一位置(例如，材料通量的料流108靠近基板106的第一側之處)線性地移動，通過材料通量的料流108到達第二位置(例如，材料通量的料流108靠近基板106的相對於第一側的第二側之處)。材料在基板106上的沉積量取決於：沉積速率和基板106通過材料通量的料流108的線性移動的速度。基板106可以通過材料通量的料流108一次(例如，從第一位置移動至第二位置一次)，或多次(例如，從第一位置移動至第二位置，然後從第二位置移動至第一位置等等)，以為了在基板106上沉積所欲厚度的材料。視情況，基板106可以在通過之間(例如，在線性移動結束時到達第一位置或第二位置之後)，或在通過材料通量的料流108時(例如，在進行從第一位置至第二位置的線性移動的同時)旋轉。
在提供材料通量的兩個料流114、118的實施例中，料流可為交替的，或被同時地提供。此外，基板106的取向可以是旋轉地固定或可變的。舉例而言，在一些實施例中，材料通量的兩個料流114、118可以交替地提供待不對稱地沉積在基板106上的相同的材料或不同的材料。基板106可以是旋轉地固定的，且同時在第一次通過材料通量的第一料流114的情況下提供材料通量的第一料流(例如，114)。然後可以將基板106旋轉180度並且隨後旋轉地固定，且同時在第一次通過材料通量的第二料流118的情況下提供材料通量的第二料流118。如果需要的話，在完成第一次通過材料通量的第二料流118之後，基板106可以再次地旋轉180度，然後在第二次通過材料通量的第一料流的情況下保持旋轉地固定的。基板106的旋轉和對於材料通量的第一料流114或者第二料流118的通過可以繼續進行，直到提供材料的所欲的厚度為止。在材料通量的第一料流114和第二料流118提供待沉積的不同的材料的情況中，當通過材料通量的第一料流114時，基板支撐件104的移動的速率可為與通過材料通量的第二料流118相同的或不同。
在一些實施例中，當通過材料通量的第一料流114或第二料流118時(例如在進行從第一位置至第二位置或從第二位置至第一位置的線性移動的同時)，基板106可以連續地旋轉。
雖然前述者是關於本揭露的實施例，可以在不偏離本揭露的基本範疇的情況下，設計本揭露的其他和另外的實施例。
100‧‧‧設備 102‧‧‧線性PVD源 104‧‧‧基板支撐件 106‧‧‧基板 108‧‧‧料流 110‧‧‧沉積腔室 112‧‧‧第一靶材 114‧‧‧第一料流 116‧‧‧第二靶材 118‧‧‧第二料流 120‧‧‧第一準直器 122‧‧‧可選擇性密封的孔 124‧‧‧第一可移動的屏蔽件 126‧‧‧第二可移動的屏蔽件 127‧‧‧軸 128‧‧‧位置控制構件 130‧‧‧可選擇性密封的開口 132‧‧‧控制器 134‧‧‧箭頭 135‧‧‧功率源 136‧‧‧功率源 202‧‧‧沉積結構 204‧‧‧可移除的結構 206‧‧‧開口 208‧‧‧外邊緣表面 210‧‧‧內邊緣表面 212‧‧‧外表面 214‧‧‧前表面 216‧‧‧前表面 218‧‧‧凹槽 220‧‧‧成角度的表面 224‧‧‧表面 228‧‧‧突出部分 230‧‧‧背側 232‧‧‧通孔 234‧‧‧保持器元件 236‧‧‧孔 300‧‧‧方法 302‧‧‧方法 304‧‧‧方法 306‧‧‧方法 308‧‧‧方法
可以藉由參照描繪在隨附的圖式中的本揭露的示例說明性的實施例來理解本揭露的實施例(在前文中簡短地概述者和在後文中更為詳細地討論者)。然而，隨附的圖式僅示例說明本揭露的典型的實施例，因而不應該被認為是對於範疇作出限制(因為本揭露可允許其他的同等有效的實施例)。
第1圖是根據本揭露的至少一些實施例的用於物理氣相沉積的一設備的示意性的側視圖。
第2A圖至第2B圖根據本揭露的至少一些實施例來分別地描繪：用於物理氣相沉積的設備的基板支撐件和沉積結構的示意性的俯視圖和等角剖視圖。
第3圖是根據本揭露的至少一些實施例的用於在一基板上沉積材料層的方法的流程圖。
第4A圖至第4E圖根據本揭露的至少一些實施例來分別地描繪在進行第3圖的方法期間的設備的操作階段。
為了促進理解，在可能的情況中已經使用相同的元件符號，以指定給圖式共用的相同的元件。圖式並未按照比例來繪製且為了清楚起見可以被簡化。一實施例的元件和特徵可被有利地併入其他的實施例中，而無需進一步的詳述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧設備
102‧‧‧線性PVD源
104‧‧‧基板支撐件
106‧‧‧基板
108‧‧‧料流
110‧‧‧沉積腔室
112‧‧‧第一靶材
114‧‧‧第一料流
116‧‧‧第二靶材
118‧‧‧第二料流
120‧‧‧第一準直器
122‧‧‧可選擇性密封的孔
124‧‧‧第一可移動的屏蔽件
126‧‧‧第二可移動的屏蔽件
127‧‧‧軸
128‧‧‧位置控制構件
130‧‧‧可選擇性密封的開口
132‧‧‧控制器
134‧‧‧箭頭
135‧‧‧功率源
136‧‧‧功率源

Claims (20)

  1. 一種用於物理氣相沉積(PVD)的設備，包含: 一線性PVD源，該線性PVD源用以提供包含待沉積在一基板上的材料的材料通量的一料流；一基板支撐件，該基板支撐件具有一支撐表面，該支撐表面用於以相對於材料通量的該料流的一非垂直的角度來支撐該基板，其中該基板支撐件和該線性PVD源可相對於彼此沿著平行於該基板支撐件的該支撐表面的一平面的一軸移動，而足以使得材料通量的該料流在操作期間完全地在設置於該基板支撐件上的該基板的一表面上移動；及一可選擇性密封的孔，該可選擇性密封的孔設置在該線性PVD源與該基板支撐件之間，該可選擇性密封的孔包含：兩個可移動的屏蔽件，該兩個可移動的屏蔽件可獨立地移動且經配置以控制該可選擇性密封的孔的一尺寸和一位置。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該基板可以在該基板的該平面內旋轉。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該可選擇性密封的孔耦接該線性PVD源和與該線性PVD源耦接的一沉積腔室的內部體積以選擇性地進行以下所述者中的至少一者：允許或避免材料通量的該料流從該線性PVD源的一殼體流入該沉積腔室且到達該基板上。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該兩個可移動的屏蔽件包含：一第一可移動的屏蔽件和一第二可移動的屏蔽件，及 其中該第一可移動的屏蔽件和該第二可移動的屏蔽件中的每一者具有相對應的面對的邊緣，該等面對的邊緣當彼此相鄰地設置時互相連接以形成一密封。
  5. 如請求項1至4中的任何一項所述之設備，其中該第一可移動的屏蔽件和該第二可移動的屏蔽件中的每一者的該等面對的邊緣是線性的面對的邊緣。
  6. 一種用於物理氣相沉積(PVD)的設備，包含： 一線性PVD源，該線性PVD源具有一第一靶材和一第二靶材，每一者經配置以提供包含待沉積在一基板上的材料的材料通量的相對應的第一料流和第二料流； 一基板支撐件，該基板支撐件具有一支撐表面，該支撐表面用於以相對於材料通量的該第一料流和該第二料流的一非垂直的角度來支撐該基板，其中該基板支撐件和該線性PVD源可相對於彼此沿著平行於該基板支撐件的該支撐表面的一平面的一軸移動，而足以使得材料通量的該第一料流和該第二料流在操作期間完全地於設置在該基板支撐件上的該基板的一表面上移動；及 一可選擇性密封的孔，該可選擇性密封的孔設置在該線性PVD源與該基板支撐件之間，該可選擇性密封的孔包含：兩個可移動的屏蔽件，該兩個可移動的屏蔽件可獨立地移動且經配置以控制該可選擇性密封的孔的一尺寸和一位置。
  7. 如請求項6所述之設備，其中當該兩個可移動的屏蔽件中的至少一者移動時，該基板支撐件連續地旋轉，同時通過材料通量的該第一料流或該第二料流中的至少一者。
  8. 如請求項6所述之設備，其中從該第一靶材和該第二靶材提供的材料通量的該第一料流和該第二料流是一相同的材料或一不同的材料中的一者，並且是交替的或被同時地提供中的一者。
  9. 如請求項6至8中的任何一項所述之設備，其中當材料通量中的該第一料流和該第二料流提供待沉積在該基板上的不同的材料時，與通過材料通量的該第二料流相比，在通過材料通量的該第一料流時，該基板支撐件的移動的一速率可以是相同的或不同的中的一者。
  10. 一種用於在一基板上沉積材料的方法，包含以下步驟： 引導材料通量的一料流朝向在一沉積腔室中的一可選擇性密封的孔，其中該可選擇性密封的孔包含：處於一初始閉合位置的兩個可移動的屏蔽件； 移動在該沉積腔室內的一基板支撐件以執行設置在通過材料通量的該料流的該基板支撐件上的該基板的一線性掃描； 使得該兩個可移動的屏蔽件中的一第一屏蔽件沿著與該基板相同的一方向移動，並且與該基板同時移動，以打開該可選擇性密封的孔，並允許材料通量的該料流進入該沉積腔室且撞擊在該基板上；及 使得該兩個可移動的屏蔽件中的一第二屏蔽件沿著與該基板相同的該方向移動，並且與該基板同時移動，以在完成該線性掃描之後關閉該可選擇性密封的孔。
  11. 如請求項10所述之方法，進一步包含以下步驟：在移動該第一屏蔽件和該第二屏蔽件之前，定位該第一屏蔽件和該第二屏蔽件，以使得該可選擇性密封的孔的一開口處在位於該沉積腔室的與該基板支撐件相同的一側上的一閉合位置處。
  12. 如請求項10所述之方法，其中移動該第一屏蔽件的步驟包含以下步驟：移動該第一屏蔽件，以使得該可選擇性密封的孔的一長度為足夠地寬，以允許材料通量的該料流比該基板寬。
  13. 如請求項10所述之方法，進一步包含以下步驟：移動該第一屏蔽件或該第二屏蔽件中的至少一者以控制該可選擇性密封的孔的一寬度以進行以下所述者中的至少一者：沿著該可選擇性密封的孔的一長度提供一均勻的沉積速率，或提供對於材料通量的該料流撞擊在該基板上的一角度的增強的控制。
  14. 如請求項10所述之方法，其中移動該第一屏蔽件的步驟包含以下步驟：從一第一位置移動該第一屏蔽件至一第二位置，其中該第一位置基於控制該沉積腔室的操作的一控制器的配置對應於在該第一屏蔽件的一給定的方向上的一實體最大行進量或一受控制的位置中的至少一者，且該第二位置對應於一最大可選擇性密封的孔的尺寸。
  15. 如請求項10所述之方法，其中移動該第二屏蔽件的步驟包含以下步驟：在該第一屏蔽件到達該第二位置之後移動該第二屏蔽件，並且繼續地移動該第二屏蔽件，直到該可選擇性密封的孔閉合為止。
  16. 如請求項10所述之方法，其中移動該第二屏蔽件的步驟包含以下步驟：在該第一屏蔽件到達該第二位置並停止移動之前移動該第二屏蔽件，並且繼續移動該第二屏蔽件，直到該可選擇性密封的孔閉合為止。
  17. 如請求項10所述之方法，進一步包含以下步驟：為該第一屏蔽件和該第二屏蔽件提供線性的面對的邊緣。
  18. 如請求項10所述之方法，其中引導材料通量的該料流朝向在該沉積腔室中的該可選擇性密封的孔的步驟包含以下步驟：引導材料通量的第一料流和第二料流朝向在該沉積腔室中的該可選擇性密封的孔。
  19. 如請求項18所述之方法，進一步包含以下步驟：當該第一屏蔽件和該第二屏蔽件中的至少一者移動時，連續地旋轉該基板支撐件，同時使得該基板支撐件通過材料通量的該第一料流或該第二料流中的至少一者。
  20. 如請求項10至19中的任何一項所述之方法，其中引導材料通量的該第一料流和該第二料流朝向在該沉積腔室中的該可選擇性密封的孔的步驟包含 提供以下的情況：材料通量中的該第一料流和該第二料流的一材料是一相同的材料或一不同的材料中的一者。
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