TW202120717A - 沉積高品質pvd膜的方法 - Google Patents

沉積高品質pvd膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202120717A
TW202120717A TW109133089A TW109133089A TW202120717A TW 202120717 A TW202120717 A TW 202120717A TW 109133089 A TW109133089 A TW 109133089A TW 109133089 A TW109133089 A TW 109133089A TW 202120717 A TW202120717 A TW 202120717A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
material layer
line
bias voltage
bow
Prior art date
Application number
TW109133089A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI826730B (zh
Inventor
楊子浩
朱明偉
納格Ｂ 帕逖邦德拉
曹勇
張書錨
哲擘 陳
勤 陸
丹尼爾李 迪爾
先敏 唐
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202120717A publication Critical patent/TW202120717A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI826730B publication Critical patent/TWI826730B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
    • C23C14/345—Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3492—Variation of parameters during sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5826—Treatment with charged particles
    • C23C14/5833—Ion beam bombardment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/04—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure using electric or magnetic fields or particle radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

此處所述的實施例包括用於在基板上沉積材料層，同時控制基板的弓曲及材料層的表面粗糙度之方法。當沉積材料層時施加至基板的偏壓經調整以控制基板的弓曲。在材料層上實行衝擊處理以改善材料層的表面粗糙度。偏壓及衝擊處理改善材料層的均勻性，且減少歸因於基板的弓曲的材料層斷裂的發生。

Description

沉積高品質PVD膜的方法
本揭露案的實施例大致關於用於處理基板之方法，且更具體而言，關於在基板上沉積具有減少的基板弓曲及改善的膜品質的膜之方法。
氮化鋁（AlN）膜經常使用物理氣相沉積（PVD）沉積於基板上。在某些應用中，對AlN膜意圖具有高結晶品質。為了達成高品質膜，AlN膜的厚度通常相對大。舉例而言，AlN膜的厚度通常介於約300 nm及約2微米之間。然而，當使用此厚度的膜時產生其他問題。舉例而言，厚的AlN膜造成基板弓曲，導致膜的斷裂。基板的弓曲亦可影響基板的後續處理。舉例而言，基板的弓曲可導致在光刻處理期間非均勻的光分配。
因此，需要改善的技術以沉積膜。
在一個實施例中，提供一種在基板上沉積材料之方法。方法包括在基板上沉積材料層。方法亦包括在沉積材料層的同時調整施加至基板的偏壓，偏壓控制基板的弓曲。方法亦包括在材料層上實行衝擊處理。
在另一實施例中，提供一種在基板上沉積材料之方法。方法依序包括在基板上沉積材料層的同時調整施加至基板的偏壓，偏壓介於約30W及約80W之間，及在材料層上實行衝擊處理。
在另一實施例中，提供一種處理基板之方法。方法包括在佈置於處理腔室中的基板上沉積材料層。方法亦包括在沉積材料層期間調整施加至基板的偏壓。方法亦包括產生氬電漿且以氬電漿衝擊材料層。
此處所述的實施例包括用於在基板上沉積材料層同時控制基板的弓曲及材料層的表面粗糙度之方法。在沉積材料層的同時調整施加至基板的偏壓以控制基板的弓曲。在材料層上實行衝擊處理以改善材料層的表面粗糙度。衝擊處理及偏壓分別改善材料層的表面粗糙度，且減少歸因於基板的弓曲的材料層斷裂的發生。
在一個實施例中，可使用物理氣相沉積（PVD）來沉積材料層。在沉積操作期間，基板佈置於基板支撐基座上。在一個實施例中，基板支撐基座為靜電夾盤。第一電極佈置於基板支撐基座中，且對基板提供夾持力。第二電極佈置於基座中且提供偏壓至與基座相反的基板的表面。施加至基板的偏壓至少部分控制由沉積操作導致的基板的弓曲。
第1圖根據某些實施例，圖示用於在基板上沉積膜之方法100的操作。在操作102處，實行物理氣相沉積（PVD）以在基板上沉積材料。PVD處理包括從濺鍍標靶濺鍍材料，且將濺鍍的材料沉積至基板上。在一個實施例中，沉積於基板上的材料為氮化鋁（AlN）層。
在可與以上所討論的一或更多實施例結合的某些實施例中，沉積於基板上的材料包括含鈧材料。在可與以上所討論的一或更多實施例結合的某些實施例中，材料層包括在約1原子百分比及約25原子百分比之間的濃度下的鈧。舉例而言，材料層可包括在約1原子百分比及約10原子百分比之間的濃度下的鈧，或在約10原子百分比及約25原子百分比之間。
沉積於基板上的材料層的厚度介於約200奈米及約2,500奈米之間，舉例而言，約1微米。在可與以上所述的一或更多實施例結合的某些實施例中，PVD處理劃分成不只一個沉積操作。舉例而言，沉積操作可反覆約4次及約30次之間，舉例而言，約5次及約10次之間，例如約8次。亦即，材料層可為多重、較小層的堆疊，而最終形成材料層。
PVD處理的時期可取決於沉積操作的數量。舉例而言，具有約1.5微米的厚度的材料層可藉由約20次沉積操作及約50次沉積操作之間來沉積，例如約30次沉積操作。沉積操作之各者可具有介於約30秒及約80秒之間的時期，例如介於約45秒及約60秒之間，例如約57秒。PVD處理的功率介於約5kW及約8.5kW之間，舉例而言，約8kW。
如另一範例，具有約200奈米的厚度的材料層可藉由約5次沉積操作及約10次沉積操作之間來沉積，例如約8次沉積操作。沉積操作之各者可具有介於約10秒及約60秒之間的時期，例如介於約15秒及約30秒之間，例如約25秒。任何特定沉積操作可具有比先前或後續沉積操作更長或更短的時期。在各個沉積操作期間沉積的材料的厚度可為不同的。舉例而言，五個沉積操作可沉積5nm的材料，而八個後續的沉積操作可沉積20nm的材料。
在基板上沉積材料的同時，基板可能弓曲（例如，彎曲）。為了減少基板弓曲的量，在沉積處處理期間施加偏壓至基板。可在各個沉積操作期間施加偏壓至基板。在可與以上所討論的一或更多實施例結合的一個實施例中，於各個沉積操作期間施加單一偏壓（例如，50W）至基板。在沉積操作之各者期間可施加相同偏壓（例如，50W）至基板。
在可與以上所述的一或更多實施例結合的某些實施例中，於第一數量的沉積操作期間可施加第一偏壓值至基板，且於第二數量的沉積操作期間可施加第二偏壓值至基板。舉例而言，在第一個10次沉積操作期間施加約40W的第一偏壓，且在後續12次沉積操作期間施加60W的第二偏壓。
在可與以上所述的一或更多實施例結合的某些實施例中，施加至基板的偏壓可基於從先前沉積操作基板弓曲的結果來決定。舉例而言，在第一沉積操作期間施加至基板的第一偏壓可造成基板弓曲。基板的弓曲在第一沉積操作之後量測。在後續沉積操作期間施加至基板的偏壓可基於量測的基板弓曲來決定，使得在後續操作期間施加的偏壓抵銷量測的基板弓曲。亦即，隨著後續的沉積操作，基板的弓曲可忽略。
舉例而言，建立凹的基板弓曲（例如，40W）的偏壓可隨著建立凸的基板弓曲（例如，60W）的沉積操作而施加至基板。亦即，施加至基板的偏壓可藉由施加先前沉積操作導致的弓曲相反的弓曲來減少基板的弓曲。在沉積操作期間施加至基板的偏壓可在導致凸的基板弓曲的偏壓及導致凹的基板弓曲的偏壓之間替換。因此，在其上沉積材料層的基板的弓曲實質上減少。
在可與以上所述的一或更多實施例結合的某些實施例中，在基板上沉積材料層之前已知基板的弓曲。在此情況中，達成適合基板弓曲的偏壓可基於基板預先存在的弓曲來決定。舉例而言，造成凸的基板弓曲的偏壓可施加至具有凹的弓曲的基板，使得在其上沉積材料層之後基板所得到的弓曲實質上為中性的。
在可與以上所討論的一或更多實施例結合的某些實施例中，在各個沉積操作期間施加的偏壓可與先前沉積操作期間施加的偏壓不同。舉例而言，在第一沉積操作期間的偏壓可為約0W。偏壓可對各個後續沉積操作增加，使得在最後沉積操作期間的偏壓為約100W。
在可與以上所述的一或更多實施例結合的某些實施例中，可基於沉積於基板上材料的厚度調整偏壓。舉例而言，隨著沉積的材料厚度增加可增加偏壓。隨著沉積的材料厚度增加，更大的偏壓可達成適合的基板弓曲輪廓。
在可與以上所述的一或更多實施例結合的某些實施例中，可基於線性函數對各個沉積操作調整偏壓。在可與以上所述的一或更多實施例結合的其他實施例中，可基於步階函數對各個沉積操作調整偏壓。
在操作102期間施加至基板的平均偏壓為介於約30W及約100W之間，例如介於約50W及約75W之間。施加至基板的偏壓可為連續偏壓或脈衝偏壓。在基板的處理期間，施加至基板的偏壓藉由控制器自動調整。
有利地，調整施加至基板的偏壓控制基板的弓曲。調整偏壓從拉伸型弓曲改變基板弓曲至壓縮型弓曲。亦即，對具有材料層佈置於其上的基板達成實質上中性的弓曲輪廓。藉由控制基板的弓曲，減少對材料層損傷的發生（例如，斷裂）。基板的弓曲亦可影響基板的後續處理。舉例而言，基板的弓曲可導致在光刻處理期間非均勻的光分配。再者，調整或調節基板偏壓不會減少材料層的品質（例如，結晶度）。
在PVD處理期間使用的壓力可介於約1.5mTorr及約6.5mTorr之間，舉例而言介於約2mTorr及約3.5mTorr之間，例如約2.5mTorr。可調整壓力以改善材料層的表面粗糙度。
在操作104處，於基板上沉積的材料層上實行氬衝擊處理。氬衝擊處理包括在處理腔室中產生氬電漿。衝擊處理實行約50秒及約250秒之間，例如介於約100秒及約200秒之間，例如約150秒。
有利地，衝擊處理進一步改善沉積的材料層的表面粗糙度，而不會影響基板弓曲或材料層的結晶度（即，品質）。在衝擊處理之後材料層的表面粗糙度介於約1.10奈米及約0.85奈米之間，舉例而言約0.99奈米。
在可與以上所述一或更多實施例結合的一個實施例中，方法100可重複。舉例而言，可實行操作102以在基板上沉積材料達約10秒及30秒之間，例如介於約22秒及約28秒之間，例如約25秒。可接著實行操作104的衝擊處理達約15秒及約45秒之間，例如介於約20秒及40秒之間，例如約30秒。在此實施例中，方法100可重複約5次及約10次之間，例如約8次，使得操作102的總沉積時間為介於約50秒及約300秒之間，例如約200秒，且操作104的總衝擊時間為介於約75秒及約450秒之間，例如約240秒。
第2A圖根據某些實施例，為在基板上沉積材料層之後基板弓曲的資料代表的圖表200。材料層藉由沉積處理而沉積於基板上，例如關於第1圖所討論的沉積處理。相對應至第2A圖的沉積處理的功率為約8kW。
相對應至圖表200中描繪的基板弓曲的基板上沉積的材料層的厚度為約500nm。圖表200的垂直軸相對應至基板弓曲，且水平軸為基板上距離基板的中心點（Y=0mm）的位置。關於第2A圖討論的材料層上並未實行後處理。
在圖表200上的第一線252描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。在處理期間相對應至第一線252並未施加偏壓至基板。如藉由第一線252所描繪，基板具有凸的弓曲，其中基板的外部部分（在約Y=±150mm處接近外部邊緣）以朝向基板具有材料層沉積於其上的表面之方向弓曲，且基板的中心部分（在約Y=0mm處接近基板的中心）弓曲遠離具有材料層沉積於其上的表面。如一範例，相對應至第一線252的基板的總弓曲結果為介於約120微米及約180微米之間，例如約140微米。
在圖表200上的第二線254描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。相對應至第二線254在處理期間施加至基板的偏壓高於相對應至第一線252施加至基板的偏壓。舉例而言，相對應至第二線254施加至基板的偏壓介於約10W及約45W之間，例如約40W。
如藉由第二線254描繪，相對應的基板具有凸的弓曲，其中基板的外部部分（接近Y=±150mm）朝向其上沉積的材料層弓曲，且基板的中心部分（接近Y=0mm）弓曲遠離材料層。相對應至第二線254的基板的弓曲小於相對應至第一線252的基板的弓曲。相對應至第二線254的基板的總弓曲介於約90微米及約120微米之間，例如約105微米。亦即，相對應至第二線254的基板的弓曲相較於相對應至第一線252的基板的弓曲減少約百分之25。
在圖表200上的第三線256描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。相對應至第三線256在處理期間施加至基板的偏壓高於相對應至第二線254施加至基板的偏壓。舉例而言，相對應至第三線256施加至基板的偏壓介於約30W及約55W之間，例如約50W。
如第三線256所描繪，相對應的基板接近基板的中心（Y=0mm）具有凸的弓曲（弓曲遠離材料層），及接近基板的外部邊緣（Y=±150mm）具有凹的弓曲（朝向材料層弓曲）。相對應至第三線256的基板的弓曲小於（即，減少的）相對應至第二線254的基板的弓曲。舉例而言，相對應至第三線256的基板的弓曲介於約10微米及約50微米之間，例如約20微米。亦即，相對應至第三線256的基板的弓曲相較於相對應至第二線254的基板的弓曲減少約百分之80。
在圖表200上的第四線258描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。相對應至第四線258在處理期間施加至基板的偏壓高於相對應至第三線256施加至基板的偏壓。舉例而言，相對應至第四線258施加至基板的偏壓為介於約50W及約80W之間，例如約60W。
如第四線258所描繪，相對應的基板具有凹的弓曲，其中基板的中心部分（在Y=0mm處接近基板的中心）朝向材料層弓曲，且基板的外部部分（在Y=±150mm處接近基板的外部邊緣）弓曲遠離材料層。相對應至第四線258的基板的弓曲大於相對應至第三線256的基板的弓曲。然而，相對應至第四線258的基板的弓曲小於相對應至第一線252及第二線254的基板的弓曲。
相對應至第四線258施加至基板的偏壓相較於相對應至第三線256的基板的弓曲造成基板的弓曲增加。舉例而言，相對應至第四線258的基板的弓曲介於約50微米及約150微米之間，例如約75微米。因此，相對應至第四線258的基板的弓曲相較於相對應至第三線256的基板產生增加約百分之30的基板弓曲。在圖表200上的第五線260描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。相對應至第五線260在處理期間施加至基板的偏壓高於相對應至第四線258施加至基板的偏壓。舉例而言，相對應至第五線260施加至基板的偏壓為介於約65W及約120W之間，例如約100W。
如第五線160所描繪，相對應的基板具有凹的弓曲，其中基板的中心部分（在Y=0mm處接近基板的中心）朝向材料層弓曲，且基板的外部部分（在Y=±150mm處接近基板的外部邊緣）弓曲遠離材料層。相對應至第五線的基板的弓曲大於相對應至第一線252、第二線254、第三線256及第四線258的基板的弓曲。相對應至第五線260對基板的最大弓曲為約375微米。
儘管第一線252及第二線254圖示具有凸的弓曲，取決於各種參數此等線可具有凹的弓曲，例如施加至基板的偏壓或在基板的何者表面上沉積材料層。類似地，相對應至第三線256、第四線258及第五線260的基板的弓曲可為圖表200中及以上所述相反的弓曲。
如圖表200圖示，在材料層的沉積期間調整施加至基板的偏壓控制基板的弓曲。舉例而言，隨著偏壓增加，基板的弓曲減少至某點，在此點之後基板的弓曲增加。基於以上圖表200，基板的弓曲最小化的偏壓為在材料層的沉積期間施加至基板介於約40W及約60W之間。基板的弓曲最小化的偏壓歸因於各種參數而可改變，例如在處理期間沉積於基板上的材料層的厚度、在偏壓的沉積操作之前於基板上存在的材料層的厚度等等。
第2B圖根據某些實施例，為圖示在特定厚度的材料層沉積於基板上之後最小基板弓曲的資料代表的圖表250。圖表包括一或更多線210-218，各個相對應至具有不同厚度的材料層沉積於其上的基板。如以下所討論，材料層的厚度從第一線210減少至第五線218。沉積材料層的沉積處理的壓力介於約4mTorr及約6mTorr之間，例如約5.2mTorr。圖表250的垂直軸以微米相對應至基板弓曲，且水平軸相對應至基板上從基板的外部邊緣（Y=±150mm）至中心點（Y=0mm）的位置。關於第2B圖討論的材料層上並未實行後處理。
第一線210描繪具有約2500nm的厚度的材料層沉積於基板上的基板的弓曲。在材料層的沉積期間施加至基板的偏壓介於約70W及約80W之間，例如約75W。如第一線210所描繪，基板接近中心（Y=0mm）具有凸的弓曲，且接近邊緣在約Y=±125mm處具有凹的弓曲。
第二線212描繪具有約1500nm的厚度的材料層沉積於基板上的基板的弓曲。在材料層的沉積期間施加至基板的偏壓介於約65W及約75W之間，例如約70W。如第二線212所描繪，相對應的基板接近中心（Y=0mm）具有凸的弓曲，且接近邊緣在約Y=±125mm處具有凹的弓曲。相對應至第二線212的基板的弓曲相較於相對應至第一線210的基板減少約百分之50。
第三線214描繪具有約1000nm的厚度的材料層沉積於基板上的基板的弓曲。在材料層的沉積期間施加至基板的偏壓介於約60W及約70W之間，例如約65W。如第三線214所描繪，相對應的基板接近中心（Y=0mm）具有凸的弓曲，且接近邊緣在約Y=±125mm處具有凹的弓曲。相對應至第三線214的基板的弓曲相較於相對應至第二線212的基板減少約百分之25。
第四線216描繪具有約400nm的厚度的材料層沉積於基板上的基板的弓曲。在材料層的沉積期間施加至基板的偏壓介於約50W及約60W之間，例如約55W。如第四線216所描繪，相對應的基板接近中心（Y=0mm）具有凸的弓曲，且接近邊緣在約Y=±125mm處具有凹的弓曲。相對應至第四線216的基板的弓曲相較於相對應至第三線214的基板減少約百分之50。
第五線218描繪具有約200nm的厚度的材料層沉積於基板上的基板的弓曲。在材料層的沉積期間施加至基板的平均偏壓介於約45W及約55W之間，例如約50W。如第五線218所描繪，相對應的基板接近中心（Y=0mm）具有凸的弓曲，且接近邊緣在約Y=±125mm處具有凹的弓曲。相對應至第五線218的基板的弓曲相較於相對應至第四線216的基板減少約百分之70。
以上所討論的材料層的厚度及偏壓的結合展現在材料層的沉積期間施加至基板的偏壓可用以調節基板的弓曲。如在第2B圖中圖示，在材料層的沉積期間施加至基板的偏壓取決於沉積於其上的材料層的厚度可用以影響或調節基板的弓曲。對於具有小於2500nm的厚度的材料層，在任何方向中的基板的弓曲可維持至小於約100微米。
第3圖根據某些實施例，為圖示在沉積於基板上之後材料層的量測的品質的資料代表的圖表300。使用x射線衍射搖擺曲線掃描沿著AlN(002)晶格方向量測材料層的品質。材料層藉由沉積處理而沉積在基板上，例如關於以上第1、2A及2B圖所討論的沉積處理。用以在基板上沉積材料層的沉積處理的壓力為介於約4mTorr及約6mTorr之間，例如約5.2mTorr。材料層的厚度為約2500微米。
第一線310、第二線312及第三線314分別表示在基板的中心點處、從中心點處約70mm及接近邊緣的材料層的品質。小於1度的AlN(002)搖擺曲線的半峰全幅（FWHM）表示材料層的足夠結晶度（結構）。XRD搖擺曲線已標準化至1，且因此半峰為約0.5。對第一線310及第二線312的半峰全幅為小於1度，而對第三線314的FWHM為約1度。對第一線310、第二線312及第三線314的FWHM圖示材料層的結晶度從中心點（相對應至第一線310）至基板的外部邊緣（相對應至第三線314）為固定且均勻的。因此，以上所討論的沉積處理改善具有材料層沉積於其上的基板的弓曲，同時在材料層之中維持足夠的結晶度及均勻的結晶品質。
第4圖根據某些實施例，為圖示在基板上沉積材料層之後基板弓曲的資料代表的圖表400。材料層藉由沉積處理而沉積於基板上，例如關於以上第1、2A及2B圖討論的沉積處理。在圖表400中描繪的基板弓曲代表具有200nm厚的材料沉積於其上的基板的弓曲。圖表400的垂直軸代表基板弓曲，且水平軸為基板上距離基板的中心點（Y=0mm）的位置。
在圖表400上的第一線404描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。沉積材料層的PVD處理的壓力為約介於約2mTorr及約6mTorr之間，例如5.2mTorr。沉積處理重複約八次，以達到200nm的材料層厚度。亦即，藉由八次操作之各者沉積的材料層的厚度為約25nm。在材料層上並未實行後沉積處理，例如衝擊。如第一線404所描繪，相對應的基板從外部邊緣（Y=±150mm）至中心（Y=0mm）任一者具有約10微米的總弓曲幅度。藉由第一線404描繪的沉積於基板上的材料層的表面粗糙度為約1.24nm。
在圖表400上的第二線402描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。材料層以間隔沉積於基板上，以達到約200nm的厚度。重複沉積操作約6次及約12次之間，例如約8次。亦即，藉由各個沉積操作在基板上沉積的材料層的厚度為約16nm及約33nm之間，例如約25nm。
例如關於以上第1圖討論的衝擊處理的衝擊處理在沉積各個20nm的材料層之後實行。如第二線402所描繪，相對應的基板從外部邊緣（Y=±150mm）至中心（Y=0mm）任一者具有約135微米的總弓曲幅度。藉由第二線402描繪的沉積於基板上的材料層的表面粗糙度為約0.86nm。用以沉積材料層的PVD處理的壓力為約2mTorr及約6mTorr之間，例如2.5mTorr。
在圖表400上的第三線406描繪具有材料層沉積於其上的基板的弓曲。材料層以間隔沉積於基板上，以達到約200nm的厚度。重複沉積操作約6次及約12次之間，例如約8次。用以沉積材料層的PVD處理的壓力為約2mTorr及約6mTorr之間，例如2.5mTorr。例如關於以上第1圖討論的衝擊處理的衝擊處理在沉積200nm的材料層之後實行。如第三線406所描繪，相對應的基板從外部邊緣（Y=±150mm）至中心（Y=0mm）任一者具有約13微米的總弓曲幅度。藉由第三線406描繪的沉積於基板上的材料層的表面粗糙度為約0.97nm。
如上所討論，在衝擊處理之後相對應至第二線402及第三線406的沉積於基板上的材料層的表面粗糙度比沒有衝擊處理相對應至第一線404的沉積於基板上的材料層更平滑。儘管相對應至第二線402在基板上實行的衝擊處理相較於在其上具有衝擊處理相對應至第三線406的基板提供些微平滑表面粗糙度，相對應至第三線406的基板的弓曲比相對應至第二線402的基板的弓曲顯著較佳。亦即，相對應至第二線402在基板上於材料層的沉積間隔之各者之後操作衝擊相較於相對應至第三線406在材料層的沉積之後的單一衝擊操作而言導致顯著增加的基板弓曲。因此，在材料層的沉積之後的單一衝擊操作用以達成低的基板弓曲及平滑表面粗糙度兩者。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生本揭露案的其他及進一步實施例而不會悖離其基本範疇，且其範疇藉由以下申請專利範圍來決定。
100:方法 102:操作 104:操作 200:圖表 210:第一線 212:第二線 214:第三線 216:第四線 218:第五線 250:圖表 252:第一線 254:第二線 256:第三線 258:第四線 260:第五線 300:圖表 310:第一線 312:第二線 314:第三線 400:圖表 402:第二線 404:第一線 406:第三線
由此方式可詳細理解本揭露案以上所載之特徵，以上簡要概述的本揭露案的更特定說明可藉由參考實施例而獲得，某些實施例圖示於隨附圖式中。然而，應理解隨附圖式僅圖示範例實施例，且因此不應考量為其範疇之限制，因為本揭露案認可其他均等效果的實施例。
第1圖根據某些實施例，圖示用於在基板上沉積膜之方法的操作。
第2A圖根據某些實施例，為圖示在基板上沉積材料層之後基板弓曲的資料代表的圖表。
第2B圖根據某些實施例，為圖示在基板上沉積材料層之後基板弓曲的資料代表的圖表。
第3圖根據某些實施例，為圖示在沉積於基板上之後材料層的量測的品質的資料代表的圖表。
第4圖根據某些實施例，為圖示在沉積於基板上之後基板弓曲的資料代表的圖表。
為了促進理解，已盡可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。應理解一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明。
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:方法
102:操作
104:操作

Claims (20)

  1. 一種用於在一基板上沉積一複合氮化物材料之方法，該方法包含以下步驟： 在一基板上沉積一材料層；及 於沉積該材料層之步驟同時調整施加至該基板的一偏壓，該偏壓控制該基板的一弓曲。
  2. 如請求項1所述之方法，其中沉積該材料層之步驟的一壓力介於約2mTorr及約6mTorr之間。
  3. 如請求項1所述之方法，其中施加至該基板的該偏壓介於約40瓦及約100瓦之間。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該材料層的一厚度介於約100奈米及約2500奈米之間。
  5. 如請求項1所述之方法，其中用於沉積該材料層之步驟的一功率介於約4kW及約10kW之間。
  6. 如請求項1所述之方法，其中施加至該基板的該偏壓介於約40瓦及約80瓦之間，且其中該偏壓用以減少該基板的一弓曲輪廓。
  7. 如請求項1所述之方法，其中調整該偏壓之步驟包含以下步驟： 在沉積該材料層的一第一部分同時施加一第一偏壓；及 在沉積該材料層的一第二部分同時施加一第二偏壓，其中該第一偏壓不同於該第二偏壓。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該材料層包含氮化鋁。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該材料層進一步包含在約1原子百分比及約10原子百分比之間的一濃度中的鈧。
  10. 如請求項8所述之方法，其中該材料層進一步包含在約10原子百分比及約25原子百分比之間的一濃度中的鈧。
  11. 一種用於在一基板上沉積一複合氮化物材料之方法，該方法依序包含以下步驟： 在一基板上沉積一材料層的同時調整施加至該基板的一偏壓；及 在該材料層上實行一氬衝擊處理。
  12. 如請求項11所述之方法，其中沉積該材料層之步驟的一壓力介於約2mTorr及約6mTorr之間。
  13. 如請求項11所述之方法，其中施加至該基板的該偏壓介於約40瓦及約80瓦之間。
  14. 一種用於在一基板上沉積一複合氮化物材料之方法，該方法依序包含以下步驟： 在一基板上沉積一材料層的同時調整施加至該基板的一偏壓；及 在該材料層上實行一氬衝擊處理，其中該氬衝擊處理包含： 在該基板的一表面上局部產生一氬電漿；及 將該材料層暴露至該氬電漿以減少該材料層的一表面粗糙度。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該氬衝擊處理的一功率介於約250W及約1000W之間，且其中該氬衝擊處理的一時期介於約10秒及約400秒之間。
  16. 如請求項15所述之方法，其中用於沉積該材料層之步驟的一功率介於約4kW及約10kW之間。
  17. 如請求項14所述之方法，其中該材料層的一厚度介於約100奈米及約2500奈米之間。
  18. 如請求項14所述之方法，其中該材料層包含氮化鋁。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該材料層進一步包含在約1原子百分比及約10原子百分比之間的一濃度中的鈧。
  20. 如請求項18所述之方法，其中該材料層進一步包含在約10原子百分比及約25原子百分比之間的一濃度中的鈧。
TW109133089A 2019-10-25 2020-09-24 用於在基板上沉積複合氮化物材料之方法 TWI826730B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962926362P 2019-10-25 2019-10-25
US62/926,362 2019-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202120717A true TW202120717A (zh) 2021-06-01
TWI826730B TWI826730B (zh) 2023-12-21

Family

ID=75585718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109133089A TWI826730B (zh) 2019-10-25 2020-09-24 用於在基板上沉積複合氮化物材料之方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11802349B2 (zh)
EP (1) EP4048824A4 (zh)
KR (1) KR20220084394A (zh)
CN (1) CN114641591A (zh)
TW (1) TWI826730B (zh)
WO (1) WO2021080701A1 (zh)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2509067B2 (ja) * 1992-03-13 1996-06-19 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション デバイス作製方法および導電膜の共鳴周波数測定装置
US5976993A (en) 1996-03-28 1999-11-02 Applied Materials, Inc. Method for reducing the intrinsic stress of high density plasma films
JP3015890B1 (ja) * 1999-03-26 2000-03-06 工業技術院長 高硬度、高耐食性被覆鋼の製造方法
JP2002187793A (ja) * 2000-10-11 2002-07-05 Osg Corp ダイヤモンド被膜の平滑化方法、およびダイヤモンド被覆部材の製造方法
JP4610770B2 (ja) * 2001-03-30 2011-01-12 キヤノン株式会社 光ディスク原盤の製造方法
KR100668359B1 (ko) * 2004-12-31 2007-01-12 한국야금 주식회사 표면 조도가 우수한 질화계 경질 박막
US8138104B2 (en) 2005-05-26 2012-03-20 Applied Materials, Inc. Method to increase silicon nitride tensile stress using nitrogen plasma in-situ treatment and ex-situ UV cure
US20100052064A1 (en) * 2006-07-20 2010-03-04 Agency For Science, Technology And Research Method for straining a semiconductor wafer and a wafer substrate unit used therein
EP2042261A3 (en) * 2007-09-26 2015-02-18 Sandvik Intellectual Property AB Method of making a coated cutting tool
US8808513B2 (en) 2008-03-25 2014-08-19 Oem Group, Inc Stress adjustment in reactive sputtering
GB201410317D0 (en) * 2014-06-10 2014-07-23 Spts Technologies Ltd Substrate
GB201517879D0 (en) * 2015-10-09 2015-11-25 Spts Technologies Ltd Method of deposition
EP3232463B1 (en) 2016-04-11 2020-06-24 SPTS Technologies Limited Dc magnetron sputtering
JP6653383B2 (ja) 2016-05-16 2020-02-26 株式会社アルバック 内部応力制御膜の形成方法
US10745282B2 (en) 2017-06-08 2020-08-18 Applied Materials, Inc. Diamond-like carbon film
WO2018226370A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-13 Applied Materials, Inc. High-density low temperature carbon films for hardmask and other patterning applications
US11043375B2 (en) 2017-08-16 2021-06-22 Applied Materials, Inc. Plasma deposition of carbon hardmask
US10896821B2 (en) * 2018-09-28 2021-01-19 Lam Research Corporation Asymmetric wafer bow compensation by physical vapor deposition

Also Published As

Publication number Publication date
EP4048824A1 (en) 2022-08-31
TWI826730B (zh) 2023-12-21
US20210123156A1 (en) 2021-04-29
KR20220084394A (ko) 2022-06-21
WO2021080701A1 (en) 2021-04-29
CN114641591A (zh) 2022-06-17
EP4048824A4 (en) 2024-08-07
US11802349B2 (en) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108456843B (zh) 一种高性能TiAlSiN纳米复合涂层及其制备方法和应用
TW200916418A (en) Molding tool
SE0600585L (sv) Förfarande för framställning av med a-aluminiumoxidskikt försett element och ytbehandling
US10006116B2 (en) Forming method of intermediate layer formed between base material and DLC film, DLC film forming method, and intermediate layer formed between base material and DLC film
TW202120717A (zh) 沉積高品質pvd膜的方法
CN108300964B (zh) 电镀渐变色的方法
TW202223121A (zh) 沉積方法
CN104746006B (zh) 可调节TiW薄膜应力的TiW薄膜的磁控溅射制备工艺
US20090113726A1 (en) Method for obtaining a hard surface at the nanoscale
TWI674327B (zh) 用於沉積材料於基板上的沉積裝置、組件及方法
JP6317056B2 (ja) アルミニウム膜被着方法
JP3971336B2 (ja) α型結晶構造主体のアルミナ皮膜の製造方法およびα型結晶構造主体のアルミナ皮膜で被覆された部材の製造方法
JP5150312B2 (ja) 微細凹凸構造の形成方法、及び微細凹凸構造を有する基板
US20070009670A9 (en) Sputter method or device for the production of natural voltage optimized coatings
JP2010001542A (ja) 成膜方法及び成膜装置
KR100388294B1 (ko) 회로기판용 폴리이미드 위에 금속 박막을 증착하는 방법
KR20190002858A (ko) 플라이아이 렌즈 성형용 금형 코어 및 이의 제조방법
CN116695053A (zh) 一种无尘镊子及其制作方法
KR101429645B1 (ko) 경질 코팅층 및 그 제조방법
JP2006276123A (ja) プラスチック製眼鏡レンズ及びその製造方法
JP4396885B2 (ja) マグネトロンスパッタ装置
JP5256466B2 (ja) 成膜装置及び酸化物薄膜成膜用基板の製造方法
JP2022027215A (ja) ハードマスク及びハードマスクの製造方法
JP5199162B2 (ja) 機能性フィルムの製造方法、及び製造装置
TW201439355A (zh) 可變溫度材料生長階段及薄膜生長