TW399101B - Modified physical vapor deposition chamber and method of depositing materials at low pressure - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1 ) 本發明係關於喷鍍沈積之裝置及方法。更特別地，本 發明係關於容許在低壓下沈積之改良的物理蒸氣沈積裝 置。 發明背景= 例如欽、鶴化鈦、氮化欽、18、铭合金、鑛、石夕化 鎢、矽化鉬、矽及銅及銅合金等材料的噴鍍沈積是習知技 術。典型之物理蒸氣沈積處理室（PVD)如第1圖所示。 參考第1圖，處理室10,具有頂壁11及侧壁12，包 含由欲被喷鍍之材料製成的目標13，或其前驅物。目標13 係裝設在目標載體14上，該載體與電源15連接。基座16 用於支撐欲被喷鍍的基體20以致於基座之頂部表面17與 目標13平行且分隔。基座16亦與電源18連接。氣體入口 19容許例如氬等反應性及/或惰性氣體添加至處理室10 中。 磁鐵對21裝設在目標13後方。該磁鐵對21產生環繞 目標13外部周圍的磁埸，該磁場有助於限制基座16上方 的電漿。磁鐵對21形成直角的電磁場22,如虛線所示，界 於目標13及基座16之間，因此藉由增加沈積速率而增進 電漿密度及改良噴鍍效率，而不會負面地影響被喷鍍膜的 品質。 當啟動處理室10内的氣流時，介於目標13及基座16 之間之區域内的惰性氣體分子變得離子化並撞擊目標13之 表面，置換沈積在基體20上之目標13的材料》 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） „——-I.------裝------訂------沭 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 A7 B7 五、發明説明（2 ) 然而’因為被喷鍍之材料係以隨機的方向散射，被喷 錄的材料不僅沈積在基體20上’亦沈積在壁11，12並固 疋在處理室10内侧。因此習知技術亦環繞目標13之周圍 裝設朝向基體20延伸之屏蔽件24。被噴鍍的材料沈積在屏 蔽件24，24’上，而非沈積在處理室1〇之壁11，12上，減 少清潔處理室壁的需要。已知許多不同之定期地去除這些 沈積物之清潔屏蔽件24，24,的習知方法。 由於微米及次微米設計法則之問世，基體中的開口已 變得較小’例如鋁等接觸材料係喷鍍進入該開口，且這些 開口之縱橫尺寸比，即深度相對於開口直徑的比例，變得 較高。在PVD處理室中被喷鍍之材料係由目標以隨機之方 向散射，且難以充填如此小的開口，因為非常稀少之被喷 錄粒子係以垂直方向撞擊基體。因此大部分被喷鍍的材料 沈積在基體中開口的頂部及側壁表面《其造成沈積物之頂 部橋接超過開口，留下如第2圊所示之空隙。在第2圖 中’顯示鋁層40沈積於矽基體42之高縱橫尺寸比之開口 41内，留下空隙43 » 亦已知在低壓下比在高壓下可達到更多的底部充填。 然而，非常難以使電漿維持在低於約1毫托甚多之壓力 下。再次參考第1圊’在目標13周圍的磁場22係設置在 屏蔽件24，24'上。由電漿逃脫的電子撞取屏蔽件24, 24'，在該處損失《若在低壓下損失高百分比電子，造成薄 電漿操作條件且使電漿失效。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29<7公釐） · I I —訂 11 n ι Μ -一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 -五、發明説明（ 因此，高度希望能提供一種喷鍍處理室，其中電漿可 維持在低壓下以致於可充填高縱橫尺寸比之開口，但不會 形成空隙。 發明概述： 根據本發明’ PVD處理室係改良成延伸陰極（目 標），因此，改變接近電漿區域的電場以増進電漿區域内 電子之約束。其接著降低維持電漿之氣壓量，因此減少被 喷鍍物質之散射並改良高縱橫尺寸比開口的充填。 圖式之簡要說明： 第1圖為習知技術之物理蒸氣沈積處理室的概要圖， 該處理室中具有屏蔽件； 第2圖為利用習知技術之物理蒸氣沈積處理室之基鱧 内部分經充填的開口的截面圖； 第3圖為說明本發明之物理蒸氣沈積處理室區域的概 要圖。 發明之詳細說明： 申請人之發明可參考第3圖進一步說明。第3圊說明 具有包含延伸件102之目標1〇1的物理蒸氣沈積處理室之 一部分。處理室100亦包含裝設在目標1〇1後方的磁鐵1〇3 及104，支撐基體1〇8之基座106，及屏蔽件或陽極124。 陰極101延伸至改變關於陽極124之接近電漿區域的電 場。目標延伸件102與目標1〇1處在相同電壓下，並因此 增加該區域内的電場。增加的電場具有高負電壓，其接著 驅動具有負電荷的電子，該電子已由電漿逃脫而回到電漿 ΜΛ張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I ^ ^ 裝 I I I __ I 訂— - I n I— I、 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7五、發明説明（4 ) 區域110。因此，增加電漿中電子之約束增加。此結果為電 漿可維持在低處理室壓力之處理室110内，而不會失效。 目標延伸件102將藉自目標101被喷鍍的材料塗覆， 並接著目標材料可由目標延伸件102喷出。然而，由目標 延伸件102噴出之速率比位在磁鐵103，104下方之目標面 101的喷鍍速率低。再者，在延伸件102上的沈積速率比用 於製成延伸件102之材料的喷鍍速率高。因此，目標材料 之淨沈積將沈積在目標延伸件上。因此，在喷鍍過程期 間，任何由目標延伸件102喷鍍至基體108上的材料將為 目標材料，而非由目標延伸件102本身喷鍍的材料。因此 目標延伸件102不會污染基體108。 目標延伸件102可為目標101之一部分，或可為不同 的部分，若有需要可獨立地控制其偏壓。如熟習是項技術 者所知，在PVD處理室100中屏蔽件或陽極124的位置亦 可改變，及形狀可改變。然而，在目標延伸件102上仍能 產生強電場，結果如上述說明。 因此雖然本發明已藉由特定實施例說明，但可進行任 何均等之不同改變且欲包含在本說明書内。本發明僅欲限 制於後附之申請專利範圍。 j / I 訂·" -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2! 0 X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（5 ) 元件符號對照表： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 10 處理室 102 延伸件 11 頂壁 103 磁鐵 12 侧壁 104 磁鐵 13 目標 106 基座 14 載體 108 基體 15 電源 110 電漿區域 16 基座 124 陽極 17 頂部表面 18 電源 19 氣體入口 20 基體 21 磁鐵對 22 電磁場 24 屏蔽件 24' 屏蔽件 40 鋁層 41 開口 42 矽基體 43 空隙 100 處理室 101 目標，陰極 102 延伸件 I t ^ I * I , I II ' I. *1THI I ^ I- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 修正Λ10,八丨 蝻亦__申請專利範圍 公告 -Λ8 Β8 C8 D8 第86118336號修正本 88年10月 1. 一種物理蒸氣沈積處理室，其包含一陰極目標、一與該目標呈間隔 並相對之基體支撐座、一陽極屏蔽件、及一對設置在目標後方的磁 鐵，其改良包含一設於該陽極屏蔽件之目標延伸件，該目標延伸件 具有與該目標相同之電壓，該目標維持一鄰近於該目標表面之電漿 區，以及約束電子於電漿區域中。 2. 一種減少物理蒸氣沈積處理室中維持電漿所需壓力的方法，其包含 提供一個接觸於該目標之目標延伸件，及一環繞該目標延伸件之陽 極’該目標延伸件維持一鄰近於該目標表面之電漿區，以及約束電 子於電漿區域中。 3. 一種改良藉由噴鍍充塡基質中高縱橫尺寸比之開口的方法，其包含 一接觸於該目標及設於一陽極屏蔽件內之噴鑛目標延伸件，該陽極 屏蔽件產生一鄰近於該目標表面之電漿區’以及約束電子於電漿區 域中，藉此減少維持電漿所需壓力並減少被噴鍍物質的散射，因此 增加垂直撞擊基體之被噴鍍顆粒的數目。 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中目標延伸件帶負電荷。 ·‘ 一—r 40^ m n n n ^^1 ϋ n n n flu >n 1 I k « n n I an lfl ^1· HI 0 Ha n til n n n ^1· I « · · 1¾ 矣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 本纸張疋度適用中國國家標準（CNSM..l規格（210 X 297公堃） 修正Λ10,八丨 蝻亦__申請專利範圍 公告 -Λ8 Β8 C8 D8 第86118336號修正本 88年10月 1. 一種物理蒸氣沈積處理室，其包含一陰極目標、一與該目標呈間隔 並相對之基體支撐座、一陽極屏蔽件、及一對設置在目標後方的磁 鐵，其改良包含一設於該陽極屏蔽件之目標延伸件，該目標延伸件 具有與該目標相同之電壓，該目標維持一鄰近於該目標表面之電漿 區，以及約束電子於電漿區域中。 2. 一種減少物理蒸氣沈積處理室中維持電漿所需壓力的方法，其包含 提供一個接觸於該目標之目標延伸件，及一環繞該目標延伸件之陽 極’該目標延伸件維持一鄰近於該目標表面之電漿區，以及約束電 子於電漿區域中。 3. 一種改良藉由噴鍍充塡基質中高縱橫尺寸比之開口的方法，其包含 一接觸於該目標及設於一陽極屏蔽件內之噴鑛目標延伸件，該陽極 屏蔽件產生一鄰近於該目標表面之電漿區’以及約束電子於電漿區 域中，藉此減少維持電漿所需壓力並減少被噴鍍物質的散射，因此 增加垂直撞擊基體之被噴鍍顆粒的數目。 4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中目標延伸件帶負電荷。 ·‘ 一—r 40^ m n n n ^^1 ϋ n n n flu >n 1 I k « n n I an lfl ^1· HI 0 Ha n til n n n ^1· I « · · 1¾ 矣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 本纸張疋度適用中國國家標準（CNSM..l規格（210 X 297公堃）