TW202338128A - 電磁脈衝對 pvd 台階覆蓋的影響 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用於處理基板的方法及設備。例如，物理氣相沉積處理腔室包含：腔室主體，界定處理體積；基板支撐件，在處理體積內安置且包含經配置為支撐基板的基板支撐表面；電源，經配置為激勵靶，以用於朝向基板濺射材料；電磁體，操作地耦接到腔室主體且經定位以在濺射期間形成在基板之上穿過鞘的電磁場線，以用於朝向基板導引濺射材料；及控制器，操作地耦接到物理氣相沉積處理腔室，以用於基於包含脈衝排程的方案控制電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝電磁體以控制離子相對於基板上的特徵的方向性。

Description

電磁脈衝對　PVD　台階覆蓋的影響
本申請案主張於2022年3月29日申請的美國臨時申請案第63/324,944號的權益及優先權，該申請案的全部內容以引用方式併入本文中。
本揭示的實施例通常係關於用於處理基板的方法及設備，且例如關於在物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)期間使用電磁(electromagnet; EM)脈衝來控制離子方向性的方法及設備。
濺射（亦稱為物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)）係在積體電路中形成金屬特徵的方法。濺射在基板上沉積材料層。源材料（如靶）藉由電場強烈加速的離子轟擊。轟擊從靶噴射材料，且材料（例如，金屬）隨後在基板上沉積（例如，在基板的表面上產生金屬膜）。離子亦用於轟擊沉積金屬的表面以產生良好紋理，以用於附著並緻密化膜。然而，離子容易受到基板自偏壓的影響且可變得具有方向性（垂直），且因此增加底部覆蓋，同時側壁覆蓋變得不足。由此，如與離子化PVD電漿中的底部覆蓋相比，側壁覆蓋往往難以獲得。
因此，發明者已經提供了用於利用受控離子方向性的PVD的改進方法及設備。
本文提供了用於處理基板的方法及設備。例如，在至少一些實施例中，物理氣相沉積處理腔室包含：腔室主體，界定處理體積；基板支撐件，在處理體積內安置且包含經配置為支撐基板的基板支撐表面；電源，經配置為激勵靶，以用於朝向基板濺射材料；電磁體，操作地耦接到腔室主體且經定位以在濺射期間形成在基板之上穿過鞘的電磁場線，以用於朝向基板導引濺射材料；及控制器，操作地耦接到物理氣相沉積處理腔室，以用於基於包含脈衝排程的方案控制電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝電磁體以控制離子相對於基板上的特徵的方向性。
根據至少一些實施例中，一種用於執行物理氣相沉積的方法包含：使用電源激勵靶，以用於朝向在基板支撐件的基板表面上安置的基板濺射材料；在濺射期間使用電磁體形成在基板之上穿過鞘的電磁場線，以用於朝向基板導引濺射材料；及基於包含脈衝排程的方案控制電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝電磁體以控制離子相對於基板上的特徵的方向性。
根據至少一些實施例，一種其上儲存有指令的非暫時性電腦可讀取儲存媒體，當藉由處理器執行時，該等指令執行用於執行物理氣相沉積的方法。方法包含：使用電源激勵靶，以用於朝向在基板支撐件的基板表面上安置的基板濺射材料；在濺射期間使用電磁體形成在基板之上穿過鞘的電磁場線，以用於朝向基板導引濺射材料；及基於包含脈衝排程的方案控制電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝電磁體以控制離子相對於基板上的特徵的方向性。
下文描述了本揭示的其他及進一步實施例。
本文揭示了在物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)期間使用(electromagnet; EM)脈衝來在台階覆蓋期間控制離子方向性的方法及設備的實施例。例如，在至少一些實施例中，物理氣相沉積處理腔室可包含界定處理體積的腔室主體、在處理體積內安置且包含經配置為支撐基板的基板支撐表面的基板支撐件。電源可經配置為激勵靶，以用於朝向基板濺射材料。電磁體可操作地耦接到腔室主體用於朝向基板支撐件導引濺射材料，且控制器可操作地耦接到物理氣相沉積處理腔室，以用於基於包含脈衝排程的方案控制電磁體，該脈衝方案用於在操作期間脈衝電磁體以控制離子相對於基板上的特徵的方向性。
本發明的方法及設備有利地提供對PVD製程中的離子（例如，台階覆蓋）的較大控制，因此進一步有利地促進對沉積結果（如在基板中的特徵中沉積）的控制。例如，電磁(electromagnet; EM)脈衝可導致在基板表面處攪動離子，因此隨著離子接近鞘有效地加寬入射離子的角分佈。由此，降低了鞘產生離子的垂直方向的效應（若未消除），從而導致高底部覆蓋及低側壁覆蓋。
本揭示的實施例在本文中關於PVD腔室（或其他電漿處理腔室）說明性地描述。然而，本發明方法可在根據本文揭示的教示修改的任何處理腔室中使用。第1圖示出了根據本揭示的實施例的適用於在具有給定直徑的基板上濺射沉積材料的處理腔室100，例如，濺射處理腔室。在一些實施例中，PVD腔室進一步包括在其中安置且藉由處理工具配接器138支撐的準直儀118。在第1圖中示出的實施例中，處理工具配接器138係冷卻的處理工具配接器。可適用於從本揭示獲益的適宜PVD腔室的說明性實例包括可從位於加利福尼亞州聖克拉拉市的應用材料公司商業獲得的PVD處理腔室。可獲自應用材料公司及其他製造商的其他處理腔室根據本文描述的實施例亦可適用。
處理腔室100通常包括界定主體105的上部側壁102（例如，腔室主體）、下部側壁103、接地配接器104、及蓋組件111，該主體封閉內部體積106（處理體積）。內部體積106包括中心部分及圍繞中心部分的周邊部分，該中心部分具有與待處理的基板相似的給定直徑。此外，內部體積106包括在基板之上且靠近靶的環形區域，其中環形區域的內徑係實質上等於或大於基板的直徑，使得電漿的主導部分在基板之上且從基板徑向向外的位置上安置。
配接器板107可在上部側壁102與下部側壁103之間安置。基板支撐件108在處理腔室100的內部體積106中安置。基板支撐件108包含基板支撐表面119且經配置為支撐具有給定直徑（例如，150 mm、200 mm、300 mm、450 mm、或類似者）的基板。基板傳遞埠109在下部側壁103中形成以用於將基板傳遞進出內部體積106。
在一些實施例中，處理腔室100經配置為在基板（如基板101）上沉積例如鈦、氧化鋁、鋁、氮氧化鋁、銅、鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氮氧化鈦、鎢、或氮化鎢。適宜應用的非限制性實例包括在通孔、溝槽、雙鑲嵌結構、或類似者中的種晶層沉積。
氣體源110耦接到處理腔室100以將處理氣體供應到內部體積106中。在一些實施例中，若必要，處理氣體可包括惰性氣體、非反應性氣體、及反應性氣體。可藉由氣體源110提供的處理氣體的實例包括但不限於氬氣(Ar)、氦(He)、氖氣(Ne)、氮氣(N 2)、氧氣(O 2)、及水(H 2O)蒸汽等等。
泵送裝置112耦接到與內部體積106連通的處理腔室100以控制內部體積106的壓力。在一些實施例中，在沉積期間，處理腔室100的壓力位準可維持在約1 Torr或更小。在一些實施例中，在沉積期間，處理腔室100的壓力位準可維持在約500 mTorr或更小。在一些實施例中，在沉積期間，處理腔室100的壓力位準可維持在約1 mTorr至約300 mTorr。
接地配接器104可支撐靶，諸如靶114。靶114由待在基板上沉積的材料製造。在一些實施例中，靶114可由鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、其合金、其組合、或類似者製造。在一些實施例中，靶114可由銅(Cu)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、或鋁(Al)製造。
靶114可耦接到包含靶114的電源117的源組件。在一些實施例中，電源117可係RF電源，該RF電源可經由匹配網路116耦接到靶114。在一些實施例中，電源117可替代地係DC電源，在此情況下省略匹配網路116。在一些實施例中，電源117可包括DC及RF電源。
磁控管170在靶114之上定位。磁控管170可包括藉由連接到軸件176的基底板174支撐的複數個磁體172，該軸件可與處理腔室100及基板101的中心軸軸向地對準。磁體172在處理腔室100內於靶114的前面附近產生磁場以產生電漿，因此大量的離子通量撞擊靶114，從而導致靶材料的濺射發射。磁體172可繞著軸件176旋轉以增加跨於靶114的表面的磁場均勻性。磁控管的實例包括電磁線性磁控管、蛇形磁控管、螺旋磁控管、雙指型磁控管、矩形螺旋磁控管、雙運動磁控管等等。磁體172繞著環形區域內的處理腔室100的中心軸旋轉，該環形區域在基板的約外徑到內部體積106的約外徑之間延伸。通常，磁體172可經旋轉使得在磁體172的旋轉期間最內磁體位置在所處理的基板的直徑之上或直徑以外安置（例如，從旋轉軸到磁體172的最內位置的距離等於或大於所處理基板的直徑）。
磁控管170可具有任何適宜的運動模式，其中磁控管的磁體在基板的約外徑與處理體積的內徑之間的環形區域內旋轉。在一些實施例中，磁控管170具有繞著處理腔室100的中心軸的磁體172的固定旋轉半徑。在一些實施例中，磁控管170經配置為具有磁體172繞著處理腔室100的中心軸旋轉的多個半徑或可調節半徑。例如，在一些實施例中，磁控管可具有在約5.5英吋與約7英吋之間可調節的旋轉半徑（例如，用於處理300 mm的基板）。例如，在一些實施例中，磁控管具有雙運動，其中磁體172以第一半徑（例如，當處理300 mm基板時為約6.7英吋）旋轉達第一預定時間段，且以第二半徑（例如，當處理300 mm基板時為約6.0英吋）旋轉達第二預定時間段。在一些實施例中，第一及第二預定時間段實質上相等（例如，磁控管以第一半徑旋轉達處理時間的約一半，且以第二半徑旋轉達處理時間的約一半）。在一些實施例中，磁控管可以複數個半徑（例如，多於僅兩個）旋轉，該等半徑可離散地設定達不同的時間段，或可在整個處理期間連續變化。
在操作中，旋轉磁體172以在內部體積106的環形部分中形成電漿165來濺射靶114。在至少一些實施例中，當提供準直儀118以濺射周邊區域133之上的靶114時，電漿165可在準直儀的周邊區域133之上形成。根據本揭示可修改為以適宜半徑或半徑範圍旋轉的適宜磁控管的非限制性實例包括在以下專利案中揭示的磁控管：Chang等人於2012年2月14日提交並且標題為「Control of Arbitrary Scan Path of a Rotating Magnetron」的美國專利案8,114,256，及Miller等人於2017年2月28日提交並且標題為「Sputter Source for Use in a Semiconductor Process Chamber」的美國專利案9,580,795。
處理腔室100進一步包括上部屏蔽件113及下部屏蔽件120。在一些實施例中，準直儀118可在內部體積106中於靶114與基板支撐件108之間定位。在一些實施例中，準直儀118具有中心區域135及周邊區域133，該中心區域具有厚度T 1，且該周邊區域具有小於T 1的厚度T 2。中心區域135通常對應於所處理基板的直徑（例如，等於或實質上等於基板的直徑）。因此，周邊區域133通常對應於從所處理基板徑向向外的環形區域（例如，周邊區域133的內徑實質上等於或大於基板的直徑）。或者，準直儀118的中心區域可具有大於所處理基板的直徑。在一些實施例中，準直儀118可具有跨整個準直儀的均勻厚度，而沒有分離的中心及周邊區域。準直儀118使用任何固定手段耦接到上部屏蔽件113。在一些實施例中，準直儀118可與上部屏蔽件113一體成型。在一些實施例中，準直儀118可耦接到處理腔室內的一些其他部件，且幫助關於上部屏蔽件113定位。
在一些實施例中，準直儀118可電氣偏壓以控制到基板的離子通量及基板處的中性角分佈，及由於添加的DC偏壓而增加沉積速率。電氣偏壓準直儀導致準直儀的離子損耗減少，有利地在基板處提供較大離子/中子比。準直儀電源（未圖示）可耦接到準直儀118以促進準直儀118的偏壓。
在一些實施例中，準直儀118可與接地的腔室部件（如接地配接器104）電氣隔離。例如，如第1圖中描繪，準直儀118耦接到上部屏蔽件113，該上部屏蔽件繼而耦接到處理工具配接器138。處理工具配接器138可由與處理腔室100中的處理條件相容的適宜導電材料製成。絕緣環156及絕緣環157在處理工具配接器138的任一側面上安置以電氣隔離處理工具配接器138與接地配接器104。絕緣環156、157可由適宜的處理相容的介電材料製成。
在一些實施例中，第一組磁體196可鄰近接地配接器104安置以有助於產生磁場來穿過周邊區域133引導從靶114移位的離子。藉由第一組磁體196形成的磁場可替代地或組合地防止離子撞擊腔室的側壁（或上部屏蔽件113的側壁）並且穿過準直儀118導引離子。例如，第一組磁體196經配置為形成在周邊部分中具有磁場線的磁場。磁場線有利地穿過內部體積的周邊部分引導離子，並且當存在時，穿過準直儀118的周邊區域133引導離子。
在一些實施例中，第二組磁體194可在一位置中安置以在準直儀118（當使用時）的底部與基板之間形成電場，以用於引導從靶114移位的金屬離子並且在基板101上方更均勻地分配離子。例如，在一些實施例中，第二組磁體可在配接器板107與上部側壁102之間安置。例如，第二組磁體194經配置為形成具有朝向基板上的特徵引導離子的磁場線的磁場。
在一些實施例中，第三組磁體154可在第一組磁體196與第二組磁體194之間安置並且大致以準直儀118的中心區域135的面向基板的表面為中心或在該表面下方，以用於進一步朝向基板101的中心引導金屬離子。例如，第三組磁體154經配置為產生具有朝向中心部分並且朝向支撐表面的中心向內及向下導引的磁場線的磁場。
在處理腔室100周圍安置的磁體的數量可經選擇為控制電漿解離、濺射效率、及離子控制。第一組磁體、第二組磁體、及第三組磁體196、194、154可係經配置為從靶（並且在一些實施例中穿過準直儀118）沿著期望軌跡、穿過鞘並且朝向基板支撐件108上的特徵引導金屬離子的電磁體。第一組磁體、第二組磁體、及第三組磁體196、194、154可係固定或可移動的以調節一組磁體在平行於腔室的中心軸的方向上的位置。在至少一些實施例中，第一組磁體、第二組磁體、及第三組磁體196、194、154中的一或多個可係經配置為促進從靶（並且在一些實施例中穿過準直儀118）沿著期望軌跡並且朝向基板支撐件108上的特徵引導金屬離子的永久磁體。第一組磁體、第二組磁體、及第三組磁體196、194、154的準確配置電磁體及永久磁體可基於使用者需求、電漿處理類型、製造商偏好等。
RF電源180可穿過基板支撐件108耦接到處理腔室100以提供在靶114與基板支撐件108之間的偏壓功率。在一些實施例中，RF電源180可具有在約400 Hz與約60 MHz之間的頻率，諸如約13.56 MHz。在一些實施例中，第三組磁體154可排除並且偏壓功率用於朝向基板101的中心吸引金屬離子。
處理工具配接器138包括一或多個特徵以促進在內部體積106內支撐處理工具，諸如準直儀118。例如，如第1圖所示，處理工具配接器138包括在徑向向內方向上延伸以支撐上部屏蔽件113的安裝環、或支架164。在一些實施例中，安裝環或支架164係繞著處理工具配接器138的內徑的連續環以促進與安裝到處理工具配接器138的上部屏蔽件113的更均勻熱接觸。
在一些實施例中，冷卻劑通道166可在處理工具配接器138中提供以促進穿過處理工具配接器138流動冷卻劑來移除在處理期間產生的熱量。例如，冷卻劑通道166可耦接到冷卻劑源153以提供適宜冷卻劑，諸如水。冷卻劑通道166有利地從處理工具（例如，準直儀118）移除尚未傳遞到其他冷卻的腔室部件（如接地配接器104）的熱量。例如，在處理工具配接器138與接地配接器104之間安置的絕緣環156、157通常由具有不良導熱性的材料製成。因此，絕緣環156、157減小從準直儀118到接地配接器104的熱傳遞速率，並且處理工具配接器138有利地維持或增加準直儀118的冷卻速率。除了在處理工具配接器138中提供的冷卻劑通道166之外，接地配接器104亦可包括冷卻劑通道以進一步促進移除在處理期間產生的熱量。
提供徑向向內延伸的楔形部（例如，安裝環、或支架164）以支撐在處理腔室100的內部體積106內的中心開口內的上部屏蔽件113。在一些實施例中，支架164在靠近冷卻劑通道166的位置中安置以促進最大化從準直儀118到在使用期間在冷卻劑通道166中流動的冷卻劑的熱傳遞。
在一些實施例中，下部屏蔽件120可靠近準直儀118及接地配接器104的內部或上部側壁102提供。準直儀118包括複數個孔以導引內部體積106內的氣體及/或材料通量。準直儀118可經由處理工具配接器138耦接到準直儀電源。
下部屏蔽件120可包括管狀主體121，該管狀主體具有在管狀主體121的上表面中安置的徑向向外延伸的凸緣122。凸緣122提供與上部側壁102的上表面的配合界面。在一些實施例中，下部屏蔽件120的管狀主體121可包括肩部區域123，該肩部區域可具有小於管狀主體121的剩餘部分的內徑的內徑。在一些實施例中，管狀主體121的內表面沿著錐形表面124徑向向內過渡到肩部區域123的內表面。屏蔽環126可在處理腔室100中鄰近下部屏蔽件120，並且在下部屏蔽件120及配接器板107的中間安置。屏蔽環126可至少部分在藉由下部屏蔽件120的肩部區域123的相對側面及配接器板107的內部側壁形成的凹陷128中安置。
在一些實施例中，屏蔽環126可包括軸向突出的環形側壁127，該環形側壁具有大於下部屏蔽件120的肩部區域123的外徑的內徑。徑向凸緣130從環形側壁127延伸。徑向凸緣130可相對於屏蔽環126的環形側壁127的內側直徑表面以大於約九十度(90°)的角度形成。徑向凸緣130包括在徑向凸緣130的下表面上形成的突起132。突起132可係在實質上平行於屏蔽環126的環形側壁127的內側直徑表面的定向上從徑向凸緣130的表面延伸的圓形脊部。突起132通常經配接以與基板支撐件108上安置的邊緣環136中形成的凹陷134配合。凹陷134可係在邊緣環136中形成的環形溝槽。突起132與凹陷134的接合相對於基板支撐件108的縱軸定心屏蔽環126。基板101（圖示為在升舉銷140上支撐）藉由協調基板支撐件108與機器人托板（未圖示）之間的定位校準來相對於基板支撐件108的縱軸定心。因此，在處理期間，基板101可在處理腔室100內定心並且屏蔽環126可繞著基板101徑向定心。
控制器198耦接到處理腔室100。控制器198包括中央處理單元160、記憶體158（非暫時性電腦可讀取儲存媒體）、及支援電路162。控制器198用於控制處理序列，從而調節從氣體源110到處理腔室100中的氣體流動且控制靶114的離子轟擊。中央處理單元160可係任何形式的通用電腦處理器，該通用電腦處理器可在工業安置中使用。軟體常式可在記憶體158中儲存，記憶體158諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟、或硬碟驅動器、或其他形式的數位儲存器。支援電路162習知地耦接到中央處理單元160並且可包含快取記憶體、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源、及類似者。當由中央處理單元160執行時，軟體常式將中央處理單元轉換為專用電腦（例如，控制器198），該通用電腦控制處理腔室，使得包括下文揭示的電漿點燃製程的製程根據本揭示的實施例執行。軟體常式亦可由第二控制器（未圖示）儲存及/或執行，該第二控制器位於處理腔室100遠端。
第2A圖係經配置為與第1圖的處理腔室一起使用的電磁配置200的圖，第2B圖係第2A圖的細節2B的放大區域，並且第3圖係描繪根據本揭示的一些實施例的處理基板的方法300的流程圖。
在操作中，其上安置有基板101的機器人托板（未圖示）穿過基板傳遞埠109延伸。基板支撐件108可降低以允許將基板101傳遞到從基板支撐件108延伸的升舉銷140。升高及降低基板支撐件108及/或升舉銷140可藉由耦接到基板支撐件108的驅動器142控制。基板101可降低到基板支撐件108的基板接收表面144上。利用在基板支撐件108的基板接收表面144上定位的基板101，濺射沉積可在基板101上執行。在至少一些實施例中，在濺射沉積期間，基板101的溫度可藉由利用在基板支撐件108中安置的熱控制通道146來控制。
在處理期間，材料從靶114濺射並且在基板101的表面上沉積。例如，來自電漿165的離子朝向靶114加速並且撞擊靶114，從而導致靶材料從靶114移位。移位的靶材料及處理氣體在基板101上形成具有期望組成的層。由此，於302，方法300包含使用電源激勵靶，以用於朝向在基板支撐件的基板表面上安置的基板濺射材料。例如，在至少一些實施例中，電源117可係經配置為將功率提供到靶114的DC電源。例如，在濺射期間，DC電源可經配置為將約0 kW至約100 kW提供到靶114。在至少一些實施例中，DC電源可經配置為提供約1 kW至約100 kW（例如，約25 kW）。
如上文提及，本發明的方法及設備有利地提供在PVD製程中對離子的較大控制。例如，EM脈衝可導致在基板表面處攪動離子，因此隨著離子接近鞘有效地加寬入射離子的角分佈202（例如，參見第2B圖）。由此，降低了鞘產生離子的垂直方向的效應（若未消除），從而導致高底部覆蓋及低側壁覆蓋。在至少一些實施例中，如下文描述，可使用方法300達成氮化鉭(TaN)台階覆蓋改進。
由此，接下來，於304，方法300包含在濺射期間使用電磁體形成在基板之上穿過鞘的電磁場線，以用於朝向基板導引濺射材料。例如，如上文提及，第一組磁體196、第二組磁體194、及/或第三組磁體154可經配置為電磁體或永久磁體。在至少一些實施例中，第一組磁體196可經配置為永久磁體且用於促進從靶（並且在一些實施例中穿過準直儀118，當使用時）沿著期望軌跡並且朝向基板101上的特徵204引導金屬離子。此外，第二組磁體194（例如，第一或底部磁體）及第三組磁體154（例如，第二或頂部磁體）可係EM磁體。第二組磁體194及/或第三組磁體154可耦接到上部側壁102並且經定位為在濺射期間形成在基板101之上穿過鞘212的電磁場線，以用於朝向基板導引濺射材料（例如，參見第2B圖）。在至少一些實施例中，第三組磁體154可在第二組磁體194之上定位並且第三組磁體154及第二組磁體94的每一者可形成在基板101之上穿過鞘212的磁場線214。
在至少一些實施例中，第一組磁體196、第二組磁體194、及/或第三組磁體154中的一或多者可在處理腔室100之下、在基板支撐件下方、或沿著處理腔室100的其他具體位置處安置。
接下來，於306，方法306包含基於包含脈衝排程的方案控制電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝電磁體以控制離子相對於基板上的特徵的方向性。例如，在至少一些實施例中，到第三組磁體154及第二組磁體194的脈衝可係正弦波、非正弦波、或方波中的一者。在至少一些實施例中，控制器198可經配置為使用在記憶體158中儲存的方案，以用於控制第三組磁體154及/或第二組磁體194。例如，基於脈衝排程，控制器195可經配置為將從約-25 A至約25 A（例如，約-23.6 A至約23.6）的電流供應到第三組磁體194，且將從約-25 A至約25 A（例如，約-8.75 A至約8.75 A）的電流供應到第二組磁體。在至少一些實施例中，在脈衝期間，第三組磁體可供應從約-23.6 A至約-5.6 A的電流，且在至少一些實施例中，供應從約5.6 A至約23.6 A的電流。在至少一些實施例中，在脈衝期間，第二組磁體可供應從約-8.75 A至約-0.75 A的電流，且在至少一些實施例中，供應從約0.75 A至約8.75 A的電流。此外，在至少一些實施例中，發送到第三組磁體154及第二組磁體196的脈衝的頻率可係約0 Hz至約2000 Hz（例如，約0 Hz至約50 Hz）且發送到第二電磁體的脈衝的頻率係約0 Hz至約2000 Hz（例如，約2 Hz至約50 Hz）。發明者已發現，在TaN台階覆蓋期間使用本文描述的脈衝方案控制離子方向性改進了懸垂及側壁覆蓋與底部覆蓋的比率，而介電常數損傷相對低。
在至少一些實施例中，方法300可包含將AC偏壓功率提供到基板支撐件。例如，靶114及基板支撐件108可藉由電源117或RF電源180相對於彼此偏壓以維持由氣體源110供應的處理氣體形成的電漿。此外，在一些實施例中，DC脈衝偏壓功率可施加到準直儀118（當使用時）以有助於控制穿過準直儀118的離子與中子的比率，從而有利地增強溝槽側壁及底部填充的能力。因此，方法300可包含向基板支撐件108的中心或基板支撐件108的邊緣的至少一者提供AC偏壓功率。在至少一些實施例中，AC偏壓功率可從約0 W至約1000 W（例如，約0 W至約150 W）。
在306之後，在沒有AC偏壓功率的情況下在特徵204的側壁208及特徵204的底部210上沉積的濺射材料206的比率係約0.65至約0.67，且在具有AC偏壓功率的情況下在基板上的特徵的側壁及底部上沉積的濺射材料的比率係約0.36至約0.38。亦即，與習知的方法及設備相比，本文描述的方法及設備減少（若未消除）鞘產生離子的垂直方向的效應，此可導致高底部覆蓋及低側壁覆蓋（參見第2A圖，例如，第2A圖圖示了側壁208及底部210上的離子的期望角分佈202及濺射材料的覆蓋）。在至少一些實施例中，與不利用脈衝相比，在利用脈衝的情況下，本文描述的方法及設備可提供與底部覆蓋相比多約30%的側壁覆蓋。
在濺射沉積之後，基板101可利用升舉銷140提升到與基板支撐件108間隔開的位置。升高的位置可靠近鄰近配接器板107的屏蔽環126及反射器環148中的一者或兩者。配接器板107包括一或多個燈150，該等燈在反射器環148的下表面與配接器板107的凹面152中間的位置處耦接到配接器板107。燈150提供在可見或近可見波長中的光學及/或輻射能，如在紅外(IR)及/或紫外(UV)光譜中。來自燈150的能量朝向基板101的背側（例如，下表面）徑向向內聚焦以加熱基板101及其上沉積的材料。在圍繞基板101的腔室部件上的反射表面用於朝向基板101的背側及遠離其他腔室部件聚焦能量，其中能量將損耗及/或不利用。配接器板107可耦接到冷卻劑源153以在加熱期間控制配接器板107的溫度。
在將基板101控制到預定溫度之後，基板101降低到基板支撐件108的基板接收表面144上的位置。基板101可經由傳導利用基板支撐件108中的熱控制通道146快速冷卻。基板101的溫度可在約數秒至約一分鐘內從第一溫度斜降到第二溫度。基板101可穿過基板傳遞埠109從處理腔室100移除，以用於進一步處理。基板101可維持在預定溫度範圍下，如小於攝氏250度。
其後，基板101可經由機器人托板穿過基板傳遞埠109延伸。
儘管上述內容涉及本揭示的實施例，但本揭示的其他及進一步實施例可在不脫離其基本範疇的情況下設計。
100:處理腔室 101:基板 102:上部側壁 103:下部側壁 104:接地配接器 105:主體 106:內部體積 107:配接器板 108:基板支撐件 109:基板傳遞埠 110:氣體源 111:蓋組件 112:泵送裝置 113:上部屏蔽件 114:靶 116:匹配網路 117:電源 118:準直儀 119:基板支撐表面 120:下部屏蔽件 121:管狀主體 122:凸緣 123:肩部區域 124:錐形表面 126:屏蔽環 127:環形側壁 128:凹陷 130:徑向凸緣 132:突起 133:周邊區域 134:凹陷 135:中心區域 136:邊緣環 138:處理工具配接器 140:升舉銷 142:驅動器 144:基板接收表面 146:熱控制通道 148:反射器環 150:燈 152:凹面 153:冷卻劑源 154:第三組磁體 156:絕緣環 157:絕緣環 158:記憶體 160:中央處理單元 162:支援電路 164:支架 165:電漿 166:冷卻劑通道 170:磁控管 172:磁體 174:基底板 176:軸件 180:RF電源 194:第二組磁體 196:第一組磁體 198:控制器 200:電磁配置 202:角分佈 204:特徵 206:濺射材料 208:側壁 210:底部 212:鞘 214:磁場線 300:方法 T 1:厚度 T 2:厚度
上文所簡要概述並且在下文更詳細論述的本揭示的實施例可藉由參考在附圖中描繪的本揭示的說明性實施例來理解。然而，附圖僅示出本揭示的常見實施例，並且由此不被認為限制範疇，因為本揭示可允許其他等同有效的實施例。
第1圖描繪了根據本揭示的一些實施例的處理腔室的示意性橫截面圖。
第2A圖係根據本揭示的一些實施例的經配置為與第1圖的處理腔室一起使用的電磁配置的圖。
第2B圖係根據本揭示的一些實施例的第2A圖的細節2B的放大區域。
第3圖係描繪根據本揭示的一些實施例的處理基板的方法的流程圖。
為了便於理解，相同元件符號在可能的情況下已經用於標識圖中共有的相同元件。諸圖並非按比例繪製，並且為了清楚起見可簡化。一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
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:處理腔室
101:基板
102:上部側壁
103:下部側壁
104:接地配接器
105:主體
106:內部體積
107:配接器板
108:基板支撐件
109:基板傳遞埠
110:氣體源
111:蓋組件
112:泵送裝置
113:上部屏蔽件
114:靶
116:匹配網路
117:電源
118:準直儀
119:基板支撐表面
120:下部屏蔽件
121:管狀主體
122:凸緣
123:肩部區域
124:錐形表面
126:屏蔽環
127:環形側壁
128:凹陷
130:徑向凸緣
132:突起
133:周邊區域
134:凹陷
135:中心區域
136:邊緣環
138:處理工具配接器
140:升舉銷
142:驅動器
144:基板接收表面
146:熱控制通道
148:反射器環
150:燈
152:凹面
153:冷卻劑源
154:第三組磁體
156:絕緣環
157:絕緣環
158:記憶體
160:中央處理單元
162:支援電路
164:支架
165:電漿
166:冷卻劑通道
170:磁控管
172:磁體
174:基底板
176:軸件
180:RF電源
194:第二組磁體
196:第一組磁體
198:控制器
T1:厚度
T2:厚度

Claims (20)

  1. 一種物理氣相沉積處理腔室，包含： 一腔室主體，界定一處理體積； 一基板支撐件，在該處理體積內安置且包含經配置為支撐一基板的一基板支撐表面； 一電源，經配置為激勵一靶，以用於朝向該基板濺射材料； 一電磁體，操作地耦接到該腔室主體且經定位為在濺射期間形成在該基板之上穿過一鞘的電磁場線，以用於朝向該基板導引濺射材料；及 一控制器，操作地耦接到該物理氣相沉積處理腔室，以用於基於包含一脈衝排程的一方案控制該電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝該電磁體以控制離子相對於該基板上的一特徵的方向性。
  2. 如請求項1所述的物理氣相沉積處理腔室，進一步包含經配置為將一AC偏壓功率提供到該基板支撐件的一RF電源。
  3. 如請求項1或2中的任一項所述的物理氣相沉積處理腔室，其中該AC偏壓功率在該基板支撐件的一中心或該基板支撐件的一邊緣的至少一者處提供，且大於0且高達約1000 W。
  4. 如請求項1或2中的任一項所述的物理氣相沉積處理腔室，其中在沒有該AC偏壓功率的情況下在該特徵的一側壁及該特徵的一底部上沉積的濺射材料的一比率係約0.65至約0.67，且在具有該AC偏壓功率的情況下在該基板上的該特徵的該側壁及該底部上沉積的濺射材料的一比率係約0.36至約0.38。
  5. 如請求項1所述的物理氣相沉積處理腔室，其中該電源係經配置為在濺射期間將約0至約100 kW提供到該靶的一DC電源。
  6. 如請求項1所述的物理氣相沉積處理腔室，進一步包含在該電磁體下方安置的一第二電磁體。
  7. 如請求項1、2、5或6中的任一項所述的物理氣相沉積處理腔室，其中該脈衝排程將從約-25 A至約25 A的電流供應到該電磁體且將從約-25 A至約25 A的電流供應到該第二電磁體。
  8. 如請求項1、2、5或6中的任一項所述的物理氣相沉積處理腔室，其中到該電磁體的一脈衝的一頻率係約0 Hz至約2000 Hz，且到該第二電磁體的一脈衝的一頻率係約0 Hz至約2000 Hz。
  9. 如請求項1、2、5或6中的任一項所述的物理氣相沉積處理腔室，其中該脈衝排程包含在一正弦波、一非正弦波、或一方波的一者中的待發送到該電磁體中的複數個脈衝。
  10. 一種用於執行物理氣相沉積的方法，包含以下步驟： 使用一電源激勵一靶，以用於朝向在一基板支撐件的一基板表面上安置的一基板濺射材料； 在濺射期間使用一電磁體在該基板之上穿過一鞘形成電磁場線，以用於朝向該基板導引濺射材料；及 基於包含一脈衝排程的一方案控制該電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝該電磁體以控制離子相對於該基板上的一特徵的方向性。
  11. 如請求項10所述的方法，進一步包含以下步驟：將一AC偏壓功率提供到該基板支撐件。
  12. 如請求項10或11中的任一項所述的方法，進一步包含以下步驟：在該基板支撐件的一中心或該基板支撐件的一邊緣的至少一者處提供從大於0至約1000 W的該AC偏壓功率。
  13. 如請求項10或11中的任一項所述的方法，其中在沒有該AC偏壓功率的情況下在該特徵的一側壁及該特徵的一底部上沉積的濺射材料的一比率係約0.65至約0.67，且在具有該AC偏壓功率的情況下在該基板上的該特徵的該側壁及該底部上沉積的濺射材料的一比率係約0.36至約0.38。
  14. 如請求項10所述的方法，其中該電源係經配置為在濺射期間將約1 kW至約100 kW提供到該靶的一DC電源。
  15. 如請求項10所述的方法，進一步包含以下步驟：提供在該電磁體下方安置的一第二電磁體。
  16. 如請求項10、11、14、或15中的任一項所述的方法，進一步包含以下步驟：將從約-25 A至約25 A的電流供應到該電磁體，且將從約-25 A至約25 A的電流供應到該第二電磁體。
  17. 如請求項10、11、14、或15中的任一項所述的方法，其中到該電磁體的一脈衝的一頻率係約0 Hz至約2000 Hz，且到該第二電磁體的一脈衝的一頻率係約0 Hz至約2000 Hz。
  18. 如請求項10、11、14、或15中的任一項所述的方法，其中該脈衝排程包含在一正弦波、一非正弦波、或一方波的一者中的待發送到該電磁體中的複數個脈衝。
  19. 一種其上儲存有指令的非暫時性電腦可讀取儲存媒體，當藉由一處理器執行時，該等指令執行用於執行物理氣相沉積的一方法，包含： 使用一電源激勵一靶，以用於朝向在一基板支撐件的一基板表面上安置的一基板濺射材料； 在濺射期間使用一電磁體在該基板之上穿過一鞘形成電磁場線，以用於朝向該基板導引濺射材料；及 基於包含一脈衝排程的一方案控制該電磁體，該脈衝排程用於在操作期間脈衝該電磁體以控制離子相對於該基板上的一特徵的方向性。
  20. 如請求項19所述的非暫時性電腦可讀取儲存媒體，進一步包含將一AC偏壓功率提供到該基板支撐件。
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