Α7 Β7 408358 五、發明説明（1 ) 本發明係有關於電漿產生器，更明確地說係有關於產 生電漿用之方法與裝置，以在半導體裝置之製作中濺射沉 li^!--ϋ JNJ- ^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 積一層材料。 低壓電漿已成為在各式半導體裝置製作處理，包括表 面處理、沉積與蝕刻處理中所運用之能量離子與致動原子 之慣用來源。例如•為了使用濺射沉積在一半導體晶圓上 沉積材料，一電漿在負極偏壓及受到鄰近目標所定位之磁 鐵產生之磁控管磁場的濺射目標材料附近被產生。在電漿 丙創造的電子以大致繞著該目標附近之磁控管磁場的螺 旋路徑運行，而在該電漿內創造離子，其衝擊該目標的表 面以由該目標逐出「濺射」）材料。然後，被濺射之材 料被運送並沉積在該半導體晶圓之表面上》該磁控管磁鐵 典型上為永久磁鐵，其機械式地橫越該目標之背表面被移 動，以促進該目標材料由該目標表面之更均勻蝕耗。電磁 鐵亦曽被用作為磁控管•不論磁控管之磁場是由永久磁鐵 或電磁鐵線圏產生以提供磁控管磁場，均會對慣用電漿濺 射裝置適度地添加成本與複雜性。 鯉濟部中央標準局貝工消費合作社印製 被濺射之材料具有由該目標至正被沉積之基體，以傾 斜於該基體表面之角度，在直線路徑運行之趨勢·其後果 為，沉積在蝕刻槽溝與具有槽溝之半導體裝置的孔或具有 深度對寬度之縱橫比為高之孔內的材料會形成橋人造成在 沉積層之不欲有的凹洞。為防止這種凹洞，若該濺射材料 被該電漿足夠地離子化，該濺射材料可根據將該基體以負 極充電而被改方向至該目標與該基體間實質垂直的路徑》 ' —4 - 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 408558 A7 _______B7 _ 五、發明説明（2 ) 然而，以低密度電漿所濺射之材料通常具有低於1%之離 子化程度，其經常不足以避免額外數目之凹洞形成《因之， 其欲於提高電漿之密度以提高濺射材料之離子化率，以便 減少在沉積層中不願有凹洞的形成。就如此處所使用者， 「稠密的電漿」一詞係欲於指具有高電子與離子密度者。 其有數種以RF場激發電漿之習知技術，包括電容耦 合、電感耦合與波加熱。在一標準的電感耦合電漿（ICP) 產生器中，通過圍繞該電漿之一線南的RF電流感應在該 電漿內之電磁電流。這些電流以歐姆熱將傳導的電漿加 熱，使得其維持於穩定狀態。例如於美國專利第4, 362, 632 號顯示者，通過一線圈之電流被耦合於該線圈之RF產生 器經由一阻抗配對網路供應，使得該線圈作用成一變壓器 之第一繞組。該電漿作用成一變壓器之單圈第二繞組。 高密度電漿典型上須該室在相當高的壓力被操作。其 結果為該電漿離子與該沉積材料原子間的撞擊頻率被提 高，且該沉積原子之漫射被類似地增加。此沉積原子之漫 射典型地造成在該基體上之沉積層厚度於與該目標中心 對齊之基體部位較厚，而在外圍區域較薄。 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之一目標為要提供一種改進方法與裝置，用於 在一室內產生電漿及用於濺射沉積一層，其為實用之目的 而排除上面所提及之限制。 這些與其他目標及益處依照本發明之一層面係由一 電漿產生裝置達成，其消除在濺射時對磁控管之需求。其 已發現高密度電漿可產生足夠的離子化*以在一工作件上 - —5 - 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' 經濟部中夬標準局負工消費合作社印製 408358 a7 ___B7_五、發明説明（3 ) 提供目標材料之高沉積率，且因而消除對磁控管磁場與伴 隨之磁控管磁鐵的需求。藉由消除該磁控管下，一工作件 上之目標材料之沉積均勻度亦可被改進。此外，槽溝狀構 造之側壁與接觸孔之類的覆蓋亦可被増加。而且，在一工 作件上目標材料之沉積率可與使用磁控管濺射所能獲得者 相同或更好。 在一較佳實施例中，一種裝置用於在一半導體製作系 統內激發電漿以濺射ίί料至一工作件上，其可包括一個具 有免用磁控管之目標的半導體製作室與一電漿產生區域 鄰近該目標。被該室所承載之一單圈線圈被定位以耦合能 量進入電漿產生區域，來產生離子撞擊該目標，而排除需 有磁控管磁場以產生離子用於由該目標濺射材料至該工 作件上。其後果為，實際上所有撞擊目標之離子係由被線 圈耦合至該電漿產生區域內的RF能量所產生。該目標與 線圏二者可包括為鈦、鋁或其他適合的材料*或者，一輔 助的環狀目標可繞著該工作件之週邊被定位，以補充由一 主要扁平目標被濺射至該工作件上之材料，其中該主要扁 平目標被定位於該工作件上方。 第1圚為依照本發明一實施例之電漿產生室的部分橫 截面透視圖。 第2圖為第1 _之電漿產生室顯示被安裝在一真空室 內之部分橫截面圖。 第3圖為第1-2圖之電漿產生室相互電氣連結的示意 圖。 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) -裝- -訂 ΙΊ- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 408358 A7 B7 五、發明説明（4 ) 第4圓為第1-2圖之電漿產生室替選相互電氣連結的 示意圖。 第5圖為一工作件以使用慣用磁控管濺射於其上沉積 有目標材料之示意橫截面圖· 第6圖為一工作件依照本發明實施例另一層面於其上 沉積有目標材料之示意橫截面圖。 第7圖為依照本發明實施例另一層面之電漿產生裝置 用的線圏環透視圖。 第8圖為揭示依照本發明實施例尚有之另一眉面所沉 積材料的各別沉積剖面。 首先參照第1-2圖，依照本發明一實施例之電漿產生 器包含一實質上為圓筒之電漿室1QG，其被承裝在一真空 室之102(第2圓）內。此實施例之電漿室100內具有一單 圏螺旋線圏1Q4其被室屏蔽1Q6承載在真空室壁108(第2 圖）內部。室屏蔽106保護真空室102之內壁108(第2圖）， 免於有材料被沉積在電漿室1〇〇之內部。 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 由RF產生器404(顯示於第3-4圓中）來之無線電頻率 (RF)能量從該線圈104被輻射進入電漿室100之內部，其 在該電漿室100內激發電漿。就如在下面將更詳細解釋 者，依照本發明之一層面，一離子流撞擊被定位於電漿室 上方之.以負極偏壓的免用磁控管之目標110。無磁控管磁 鐵被置於該免用磁控管之目標110上方。該等電漿離子由 免用磁控管之目標110排出材料至一基體112上，其可為 一晶圆或其他工作件，而被一基座114支撐在電漿室1〇〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 408353 A7 . _______B7_· 五、發明説明（5 ) 底部。其已被發現高密度電漿產生足夠的離子化，以提供 在基體上之目標材料的高沉積率，其允許磁控管磁場與伴 隨之磁控管磁鐵的消除。 材料亦可由線圏104被濺射至基體112上以補充由該 免用磁控管之目標U0正被濺射至工作件上的材料。其結 果為，被沉積在基體112上之層可由線圏104與免用磁控 管之目標110來的材料構咸，其可實質地改進結果所形成 之層的沉積均勻性。 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 線圈104被數個將線圏104由支撐室屏蔽106加以電 氣式絕緣之支撐物120 (第1圖）承載於室屏蔽106上。就 如1 996年5月9日建掼之共同審理中申請案第08/647, 182 號，標題為“Recessed Coil for Generating a Plasma” (Attorney Docket # 1186/PVD/DV)，且已指定給本申請 案讓受人（該申請案被併入於此處以參考其全體）中所設 立者，絕緣線圈支撐物12 0具有一內部迷宮式構造，其允 許導體材料由免用磁控管之目標110至支撐物120上的重 覆沉積，而又防止沉積材料由線圈104至屏蔽室106之完 整的傳導路徑之形成，其可能使線圏丨04至室屏蔽106(其 典型上係被接地）短路。 功率被絕緣連接器支撐物124所支撐之連接器螺栓 1 22 (第2圖）施加至線圏104。就如前共同審理中申請案第 08/647，182 號，標題為 “Recessed Coil for Generating a Plasma”中所設立者，連接器支撐物124如線圈支撐支撐 物120般地，允許導體材料由免用磁控管之目標110至支 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（2丨0X297公嫠） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408353 A7 __B7_·_. . _ 五、發明説明（6 ) 撐物120上的重覆沉積，而又防止沉積材料由線圏104至 屏蔽室106之完整的傳導路徑之形成，其可能使線圈104 至室屏蔽106短路。線圈連接器支撐物124包括一大致為 盤形的底座構件125者，其較佳地由如陶瓷之絕緣介質材 料做成。覆蓋且屏蔽著底座構件125為一大致圓筒形的蓋 構件126，其較佳地由正被沉積之相同材料做成。因此， 若正被沉積之沉積係由鈦做成，蓋構件126也較佳地由鈦 做成。為促進被沉積材料（此處例如為鈦）之附著，其以 藉由噴珠法來處理該金屬表面，其將減少被沉積材料之粒 子的剝落與脫皮。連接器支撐物124亦具有一中央孔，該 螺紋導體連接器螺栓122穿過此而延伸，而RF功率透過此 被施加至線圏I 04。連接器螺栓122被一鈦套管127承裝， 其具有承裝線圈104之鈦噴珠的截斷套管128 »連接器支 撐物124被絕緣底座構件125在屏蔽室106的壁140之內 側被固定於壁140上，且螺帽129以螺紋被鎖於在壁140 另一側的連接器螺栓122上。螺帽129被連接器131與絕 緣隔片132由壁140加以隔開。電氣連接器131經由配對 網路402(於第3-4圚中示意地顯示）將連接器螺栓122連 接至RF產生器404。 就如前述共同審理中申請案第08/647, 1 82號，標題 為 “Recessed Coil for Generating a Plasma”中所設立 者，連接支撐物丨24亦具有多少類似於線圈支撐物120者 的內部迷宮構造•此內部迷宮構造防止線圈與室屏蔽 106之壁140間的短路。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
408358 A7 B7 五、發明説明（7 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 第3圖為此說明實施例之電漿產生裝置電氣連接。為 了吸引被電漿產生之離子，免用磁控管之目標U0較佳地 被一可變DC電源40 0以負極加以偏壓。在相同方式下，基 座114亦可被一可變DC電源401以負極偏壓，以使基體112 以負極偏壓，而吸引離子化之沉積材料至基體112 »在如 第4圖顯示之替選實施例中，基座114亦可被高頻RF功率 在除了基座114被可變DC電源401之負DC偏離壓外，加 以偏壓而更均勻地吸引離子化的沉積材料至基體112·在 此替選實施例中，基座114之一端部可被耦合至RF源，其 諸如一放大器與配對網路420的輸出，其輸入在基座114 之其他端部被耦合接地時，較佳地經由電容器50 6(其可為 一可變電容器），且亦經由一可變DC電源401被耦合於RF 產生器44 0。例如，被可變DC電源4fll偏壓的基座114之 外部負DC偏壓，可將基座114與基體U2相對於接地以負 極偏壓至約-3 GV *然後當基座114被耦合於RF電源（如放 大器與配對網路42 0之輸出，其輸入被耦合於RF產生器 404)時，其將為偏壓之平均值。相對於接地，絕對值大於 約5DV之基座114與基體112的偏壓必須避免，以降低基 體H2之濺射（與再濺射）。 如在1996年7月9日建檔之共同審理中申請案第 08/677, 588 號，標題為 “ A Method for Providing Full-face High Density Plasma Physical Vapor Deposition" (Attorney Docket #14G2/PVD/DV)，且已指定給本申請案 讓受人（該申請案被併入於此處以參考其全體）中所設立 ~ 10 — 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐） 408358 at _____B7_ 五、發明説明（8 ) 者，基座114與基體112之外部偏壓在另一替選實施例中 可被省略。例如，基體112可相對於接地生成介於約-5V 至-10V的自我偏壓，此就算在有沒外部偏壓亦然。 就如第3圖中顯示者，線圏1 04之一端部可被耦合於 如放大器與配對網路4 02之输出的RF源|其輸入被耦合於 RF產生器404。線圏1 04之另一端部可較佳地經由一電容 器406(其可為一可變電容器）被耦合於接地。或者，如第 4圖中顯示者，線圈104可被一可變DC電源501以正極或 負極加以偏壓》線圈104可被可變電源501以正極偏壓， 以使離子化沉積材料彈回離開線圏104 *或者，線圏104 可被可變電源501以負極偏壓以吸引離子化的沉積材料至 線圏104。例如，被可變電源5G1偏壓之線圏〗04的外部 正極DC偏壓可將線圏104以正極偏壓至約相對於接地之 + 2 0V，然後當線圈1G4被耦合於RF源（如放大器與配對網 路42Q之輸出，其輸入被耦合於RF產生器404)時，其將 為該偏壓之平均值· 經濟部中央標準局負工消費合作， 杜印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 第2圖顯示電漿室100被安裝於一物理蒸氣沉積（PVD) 系統之真空室102 ·雖然本發明之電漿產生器為說明之目 的以有關一 PVD系統被描述，其須瞭解依照本發明之電漿 產生器適於其運用電漿之半導體製作處理，包括電漿蝕 刻、化學蒸氣沉積（CVD)與各種表面處理過程。 就如在第2圖中可最佳看出者，此實施例之電漿室1〇〇 具有暗空間屏蔽環130，其針對被負極偏壓的免用磁控管 之目標110上方提供一接地平面。此外，如在前述共同審 本紙張尺度適用中國國家橾準'（CNS ) A4規格（210X297公釐） 408358 a? B7 五、發明説明（9 ) 理中申請案第08/647, U2號，題目為“Recessed Coil for Generating a Plasma”中更詳細描述者，屏蔽環130為該 目標外層邊緣對於電漿加以屏蔽，以減少該目標材料外層 邊綠之濺射·暗空間屏蔽環ί30亦實施還有之另一功能， 其中其被定位而為線圏1〇4(與線圈支撐支撐物120及連 接器支撐物124)對於正由免用磁控管之目標110正被濺 射的材料加以屏蔽。 在此圖解之實施例中，暗空間屏蔽130係為由（反磁 的）鈦或（非鐵電性的）不鏽鋼或（非磁性的）鎳做成，而具 有大致倒立的截頭錐形狀。該暗空間屏蔽朝電漿室100之 中心向內延伸，而以大約1/4英吋的距離d疊在線圏104 上•當然其被瞭解到此重疊之量可隨線圈104之相對位置 與尺寸及其他因素而變化》例如，此重疊可被增加以提高 為線圏104對於濺射材料之屏蔽，但増加重疊亦可能進一 步為免用磁控管之目標110對於電漿加以屏蔽，其在某些 應用上可能為不欲有的。或者，暗空間屏蔽1 30與線圏104 間之重疊數量可根據將線圈104朝更靠近電漿室100之中 心移動，以提高高密度電漿之激發。 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 室屏蔽106大致為碗形且包括大致圓筒形而垂直面向 之壁140，支撐物120與124被附裝於此以絕綠地支撐線 圈104。該屏蔽進一步具有大致環形之地板壁142，其圍 繞在圖解實施例中支撐具有約8”直徑（約200mm)之基體 112的卡盤或基座114。夾環154將晶圓夾於卡盤114，並 覆蓋室屏蔽106之地板壁142與卡盤114間的間隙。因此’ -12 - . 本紙接尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2[0X297公釐） 408358 A7 B7 五、發明説明（10 ) 由第2圖很明顯的是室屏蔽106與夾環154—起保護真空 室102之內部免於沉積材料被沉積在電漿室100內之基體 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 112上。就如在前述共同審理中申請案第_號，1996 年_月__日建檔，標題為“ A Method for Providing Full-face High Density PIASMA PHYSICAL VAPOR DEPOSITION” (Attorney Docket # 1 402/PVD/DV)中更完整描述者，該 夾環可被去掉。室屏蔽106如暗空間屏蔽13(3，亦較佳地 由（反磁的）鈦或（非鐵電性的）不鏽鋼或（非磁性的）鎳做 成· 真空室壁108具有上層環狀凸緣150。電漿室100被耦 合該真空室壁凸緣150之轉接器環總成152支撐。室.屏蔽 106具有一水平延伸之外層凸緣構件160，其被整個扣緊 螺絲（未畫出）牢繫於轉接器環總成152之水平延伸的凸緣 構件162 ·室屏蔽106經由轉接器環總成152被接地至系 統接地。 暗空間屏蔽130亦具有一上層凸緣170，其被繫固於 轉接器環總成152 »暗空間屏蔽130類似室屏蔽106經由 轉接器環總成152被接地。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 免用磁控管之目標1】0大致為盤形，且亦被轉接器環 總成152支撐•然而|免用磁控管之目標110被以負極偏 壓，且因而須與被接地之轉接器環總成152絕緣。因之， 座落於免用磁控管之目標110下方側面所形成之槽溝76 內者為一陶瓷絕緣環總成172，其亦被座落在轉接器環總 成152上層側面內的對應槽溝174內。緣環總成172(其可 — 13 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 40δν53 Α7 Β7 五、發明説明（11 ) 由包括陶瓷之各種絕緣材料做成），將免用磁控管之目標 110由轉接器環總成152隔開，使得免用磁控管之目標110 可以適當地被以負極加以偏壓》該目標、轉接器與陶瓷環 總成被提供有0環密封表面，以由真空室凸綠150提供一 真空密閉總成至免用磁控管之目標110。 依照本發明之一層面，其沒有旋轉磁控管產生在一目 標表面上方為產生離子之目的而掃掠的磁場以濺射該目 標。然而，其已被發現這種磁控管所產生之磁場被扭曲了 正被吸引至該目標之電漿通量的能量與動量分佈。 未使用磁控管以便濺射之好處為在電漿室100的電漿 產生區域內不會實際有任何磁控管磁場會讓被施加至免 用磁控管之目標110的DC電力在ft較起磁控管濺射被使 用之情形會被降低•例如，在於電漿室100之電漿產生區 域沒有磁控管磁場下，其已被發現，被施加於免用磁控管 之目標110的DC電力為在約2. 5kW至3.3 kW的範圍內，而 在有磁控管濺射的情形中，被施加至該目標的DC電力較 佳地為在3. 5kW至5. GkW的範圍內。沒有於磁控管濺射中 所使用的扭曲磁場亦導致免用磁控管之目標110之更均勻 的蝕耗，其在比較起磁控管濺射被使用之情形時會改進目 標材料在基體112上的沉積均勻性。例如，在於電漿室1〇〇 之電漿產生區域沒有磁控管磁場下，沉積材料之非均勻性 程度（在一探測區內以點測量的與均勻性偏離例如為81 點）已被發現為約10¾以下，而在磁控管濺射之情形中’ 非均勻性程度可為20 %以上。 , —14 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------ΊΜ— *r'. (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ' _ B7 . 五、發明説明（12 ) 在於電漿室1 00之電漿產生區域沒有磁控管磁場下， 高密度電槳內之目標材料離子動量與能量分佈亦為非常 .不同，里目標材料離子之通量比起磁控管濺射被使用之情 形傾向於更垂直於基體112 ·藉由提供一免用磁控管之目 .標110鄰接該電漿產生區域，其實質上免於反而會由免用 磁控管之目標UG產生磁控管濺射至基體112上之任何磁 控管磁場下，其實際上沒有高密度電漿或目標材料離子之 通量的磁扭曲。 · _ 在電漿室100之電漿產生區域實際上沒有任何磁控管 磁場亦促成該高密度電漿之有效電子密度高於磁控管濺 射被使用之情形。在於電漿室100之電漿產生區域沒有磁 控管磁場下，高密度電漿中典型的電子密度為約1012cnT3 之程度，比磁控管濺射被使用的情形約高1.5至2.0倍。 高密度電漿中較高的電子密度可導致在高密度電漿中濺 射目標材料之較高離子化程度。例如，在高密度電漿中沒 有磁控管濺射之濺射目標材料的離子化程度典型上可為 80 %-90 % »高密度電漿中典型的壓力為在約10m Torr 至50mTorr的範圍內，以約30mTorr為較佳。濺射目標材 料標在高密度電漿中的平均自由路徑典型上為相當短，使 得在由免用磁控管之目標110至基體112的距離上有約 1，〇〇〇次撞擊，此距離典型上為約125mm至150mm。 在沒有磁控管濺射由免用磁控管之目標110沉積至基 體112之材料的沉積率可實質地與有磁控管濺射的情形.相 同或更高，就算被降低的DC電力被施加至免用磁控管之 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --Ί---------- Γ: {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 408358 ' A7 ， B7__ 五、發明説明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 目標110導致每一離子較少漉射亦然，由於較高密度電漿 會導致由免用磁控管之目標110更多的離子濺射材料。例 如，在無磁控管濺射下，由免用磁控管之目標Π0沉積茧 基體〖12之材料的沉積率可為約1, 28 0 A/min，而以被施加 至免用磁控管之目標110之DC電力大約為3. 5kW，且被施 加至線圏104之RF功率大約為5. OkW，而在有磁控管濺射 之情形中，沉積率為1，20〇i/min ’被施加之DC電力為 5. OkW及被施加之RF功率為1. 5kW。在實質上沒有任何磁 .控管濺射被施加至線圏104的提高後RF功率被用以感應 較高密度之電漿，其促成實質相同或較高的沉積率，並比 較起有磁控管濺射被使用之DC電力為5.OkW及被施加之 情形改進目標材料在基體112上的沉積均勻性。 消除磁控管濺射的所有上面提及之好處導致由免用 磁控管之目標UQ至基體112上之材料沉積的強化均勻性 及由免用磁控管之目標110:至基體112細緻特點與構造上 的更有效之材料沉積，特別是非常高縱橫比，諸如深、窄 基座空間及接觸孔。更有效的沉積促成較佳的整體曲順覆 蓋。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 例如，當磁控管濺射被用於如習知技藝第5圖顯示地 在基體181之表面180及在一接觸孔182內沉積一鈦層189 時，其歩階覆蓋（被沉積在接觸孔底部之鈦的厚度與被沉 積在該基體表面之鈦的厚度比）為在40 %至50 %之範圍 內，且接觸孔182之頸183具有一晶體化之鈦的垂懸184。 此側壁覆蓋（被沉積在該接觸孔側壁底部之鈦的厚度與被 —16 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A 7 40 8 ο 5 B b7 五、發明説明（14 ) 沉積在該接觸孔側壁底部之鈦的厚度比）會因該接觸孔之 頸183的晶體化鈦之垂懸184而為非常小《 在對照之下，在本發明之一實施例中，當磁控管濺射 被用於如第6圖顯示地在基體191之表面190及在一接觸 孔192內沉積一鈦層199時，其步階覆蓋為在40 %至50 %，且接觸孔192之頸193實質上比顯示於第5圖之接觸 子182的頸183平滑，而實質上沒有對應於顯示於第5圖 之晶體化鈦的垂懸之任何構造。顯示於第6圖之側壁覆蓋 比起顯示於習知技藝第5圓之側壁覆蓋大了很多也改進很 多》在高密度電漿中之目標材料鈦離子動量與能量分佈及 根據消除磁控管濺射所促成之加強沉積，咸信能比起磁控 管濺射被使用時產生沉積鈦之更為無定形的構造及較少 的晶體化垂懸p顯示於第6圓之接觸孔192的更平滑側壁 195根據流入接觸孔192之被加熱鋁，比起顯示於第5圖 之流入接觸孔182的加熱鋁，以及比起直接流入沒有任何 鈦中介層被沉積於真上的矽半導體基體中所形成之接觭 孔的加熱鈦亦促成改良的「弄濕」。 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖示實施例之線圏104係由2英吋乘1/16英吋之耐用 加強噴珠固態高純度（較佳地為99.995 %純）鈦或銅帶被 做成具有約11.5英吋直徑單圈螺旋線圈所做成》然而， 其他高傳導材料與形狀可視正被濺射之材料與其他因素 而定。例如，該帶可厚為1/8英吋。同時，若將被濺射之 材料為鈦，該目標與該線圈必須由高純度鋁做成。除了所 圖示之帶子形狀，中空管可被運用，尤其是水冷卻為所要 -17 — 本紙張·尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） . 408358 A7 ___B7_;___ 五、發明説明（15 ) 的時。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 還進一步而言，在取代所圓示之帶子狀下，該線圏可 如第7圖顯示地為一扁平、開放端部之圓形環200，就如 描述於共同審理中申請案第08/644, 096號，1 996年5月 10 日建檔，標題為: “CoilsforGeneratingaPlasmaand for Sputtering” （Attorney Docket #1390/PVD/DV)且 被指定給本申請案之讓受人者，此申請案被併入於此處以 參考其全體。在圓形環20 0下方側面上之槽溝212有肋於 由如顯示於第2圓之室壁屏蔽140之室壁屏蔽$撐圓形環 2 0 0。此一配置對多圏線圈之好處在於其所需之電流位準 可就已知的RF功率位準被實質地降低。然而，多圏線圈 傾向於較複雜，且因此比起單圏線圏會更昂貴及困難地清 潔。例如，三圈之鈦螺旋線圈及其所配之支撐構造會是十 分昂貴的》另一方面而言，單圈線圏一般具有簡單很多之 設計、較易於製造，因此較便宜，且提供較少材料來濺射 至工作件上及亦提供較小的表面面積，沉積材料之粒子可 形成於其上，然後隨之剝落而污染該工作件。 經濟部争央標準局員工消費合作社印製 每一上面討論之實施例運用在電漿室100內之單一線 圈104。其須被瞭解到本發明可應用於具有一個以上之RF 供電線圏與RF供電之屏蔽。例如，本發明可被應用於多 線圏室，用以發出描述於共同審理中申請案第0 8/55 9, 345 號，1 995年11月15日建槍，標題為：1ethod and Apparatus for Lauching a Helicon Wave in Plasma” 中之型式的螺旋波，其被指定給本申請案之讓受人且被併 _ 18 _ 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ： 408C5〇 ,. A7 __B7_ 五、發明説明（ie ) 入於此處以便參考· 該等適當的RF產生器與配對電路為熟習該技藝者所 習知的》例如，如ENI系列之RF產生器，其具有能力來‘獵 取頻率”作為與配對電路與天線相配之最佳頻率配對者係 為適當的•用以產生RF功率至線圏104之產生器的頻率係 較佳地為2MHz |但其被預計該範圍會變化，例如由1MHz 至4MHz。3. Okff之RF功率設定為較佳的，但1. 5-4. 5kW 之範圍為滿意的。此外，用以將免用磁控管之目標110偏 壓3. 5kW之DC電力設定為較佳的，但2,5-3. 5kW之範圍及 基座114偏壓為-30伏DC為滿意的· 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事.項再填寫本頁) 在上面說明之實施例中，室屏蔽106具有16»之直徑， 但以6”-25”直徑範圍可獲得滿意結果係為被預期的。該等 屏蔽可由各式材料做成，包括如陶瓷或石英之絕緣材料。 然而，可能將被塗覆以該目標材料之該屏蔽與所有金屬表 面較佳地係由如不鏽鋼之材料做成，除非其係與濺射目標 材料相同的材料做成。將被塗覆之構造的材料必須近似地 配合正被濺射之材料的熱膨脹係數，以減少濺射材料由該 屏蔽或其他構造剝落至該晶圓上。此外，將被塗覆之材料 必須具有對濺射材料之良好附著》因此，例如若濺射材料 為鈦，則該等屏蔽、托架與其他構造將被塗覆的較佳材料 為噴珠鈦。較可能濺射之任何表面*諸如該線圏之端部帽 與連接器支撐物，將較佳地由與該目標相同型式的材料做 成，例如為高純度噴珠鈦。當然，若將被沉積之材料不為 鈦材料，該較佳之材料為被沉積之材料，例如為不鏽鋼。 —19 —
本紙張尺度適用t國國家標準（CNS > A4说格（21〇k一297公H 408358 at B7 五、發明説明（1?) 附著性可藉由在濺射該目標前以鉬塗覆而被改良。然而’ 較佳的是該線圈（或可能濺射之任何其他表面）不用鉬或 其他材料塗覆，由於若工作件由該線圏，鉬會污染之。 該晶圓至目標間隔為較佳地約140mm(約5· 5”）|但範 圍可為約1. 5”至8”。就此晶圓至目標間隔而言，滿意的 步階晶圓底部覆蓋已以直徑為Π.5英吋之線圏以1.9英 吋距離與該目標相隔而被達成。其已被發現増加將線圏移 離該工作件邊緣之該線圈的直徑對底部覆蓋有不良影 響。另一方面，減小線圈直徑以將該線圏移更靠近該晶圓 邊緣會不良地影響層均匀性。 沉積均勻性亦表現出為線圈由該目標之間隔的函數。 就如先前提及者，該線圈與目標間1.9英吋的間隔就目標 至晶圓間隔為140mm已被發現為滿意的*垂直地朝向或遠 離該目標（或晶圓）移動該線圏會有害地影響沉積層均勻 性· 經濟部中央標準工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 各種前導氣體可被用於產生電漿，包括Ar，H2，02 或反應性氣體，諸如NF3，CF4與許多其他者。各種前導 氣體壓力為適當的，包括0.1-5Qmni Torr之壓力。就離子 化PVD而言，介於10ra Torr與50m Torr間之壓力，較佳 地為30m Torr，促成源射材料之最佳離子化。 在上面說明的實施例中，免甩磁控管之目標110被顯 示具有一扁平表面面對基體112。當然用於免用磁控管之 目標110之其他設計形狀為可能的，且就由該目標至該基 體上之沉積材料可能導致不同的沉積剖面*例如，一輔肋 —20 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) 408358 A7 A7 B7 五、發明説明（18 ) 經濟部中央標準局舅工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 環狀目標（為鈦、鋁或其他適當的材料）可繞著該基體周 邊被定位，而在一主要扁平目標被定位於該基體上方下， 補充由該主要扁平目標至該基體上正被濺射之材料。為了 容納線圏104以促進該電漿之離子化，其已發現將免用磁 控管之目標110由基體112之表面隔開係為有益的。然而， 此該目標與該基體間增加的間隔會有害地影響由該目標 正被沉積之材料的均勻性*就如在第8圖中250 0處指出 者，這種非均勻性典型地展現其本身成為朝向該基體中心 有被沉積材料之加厚而在朝向該基體邊緣有隨後之弄 薄。此非均勻性可藉由不僅在基體112上方由免用磁控管 之目標110，亦可由在基體112邊緣繞圈之線圏104(或該 輔助的免用磁控管之目標）濺射沉積材料而被有效地補 償。由於基體112之邊緣比起基體112之中心較靠近線圏 104 (或該輔助的免用磁控管之目標），其B被發現由線圈 104(或該輔助的免用磁控管之目標）濺射之材料傾向於在 朝向基體112之邊緣比起中心沉積較厚，如第8圖中2520 處所指出者。此當然為由免用磁控管之目標110之材料沉 積型態的相反•藉由適當地調整被施加至線圈1 04之DC 比與（或）RF功率位準（或被施加至輔助免用磁控管之目標 之DC與（或）RF功率）成為施加至免用磁控管之目標110之 偏壓的DC電力位準下，其已被發現正由免用磁控管之目 標11Q (或輔助免用磁控管之目標）正被濺射之材料沉積高 度可被選擇，其方式為要實質地補償由免用磁控管之目標 110之該材料的沉積剖面非均勻性，使得如第8圖中以沉 -21 - , 本紙張欠度通用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 408358 at __B7__ 五、發明説明（19 ) 積剖面2540所指出地，由濺射材料二者來源之層的整體 沉積剖面可實際地比獨自以免用磁控管之目標110經常被 獲致者更為均勻。其較佳的是線圈104(或輔助的免用磁控 管之目標）供應足夠的濺射材料，使得由線圈1〇4(或輔助 的免用磁控管之目標）被濺射之材料，除了由免用磁控管 之目標110正被濺射與沉積在基體112上之材料外，以在 基體112邊緣測量之每分鐘至少5〇i之速度被沉積。 不使用任何磁控管濺射之另一好處在於繞著電漿室 100沒有任何磁控管磁鐵造成比磁控管濺射被使用有較不 複雜的整骽結構。類似地，電漿室100週圍沒有任何磁控 管磁鐵會消除為提供任何磁控管磁鐵機械動量之任何複 雜機構的需求，造成比磁控管濺射被使用時更簡單的機械 技術。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁.) 當然其將被瞭解到本發明在其各種層面內的修改對 熟習該技藝者係為明白的，有些是在研習後可明白，有些 則屬例行機械與電子設計之事宜*其他的實施例亦為可能 的，其特殊的設計視特定的用途而定。如此之故，本發明 之領域不應受限於此處所描述之特別實施例，而應是僅由 所附之申請專利範圍及其等值者所定義。 元 件標 號對照 表 元件編號 譯 名 元件編號 譯 名. 100 電槳室 106 室屏蔽 102 真空室 108 真空室壁 104 螺旋線圏 110 免用磁控管之目標 ,-22 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408353 a7 _B7_._ 五、發明説明（2〇 ) 元件標號對照表 元件編號 譯. 名元件編號 譯 名 112 基體 174 槽溝 114 基座、卡盤 176 槽溝 120 支擦物 178 0環密封表面 122 連接器螺栓 180 表面 124 連接器支撐物 181 基體 125 底座構件 182 接觸孔 126 蓋構件 183 頸 127 鈦套管 184 垂懸 128 截斷套管 189 鈦層 129 螺帽 190 表面 130 暗空間屏蔽環 191 基體 131 電氣連接 192 接觸孔 132 絕緣隔片 193 頸 140 壁 195 側壁 142 地板壁 199 鈦層 150 真空室壁凸緣 200 圓形環 152 連接器環總成 212 槽溝 154 夾環 400 可變DC電源 160 凸緣構件 401 可變DC電源 162 凸緣構件 402 配對網路 170 上層凸緣 404 RF產生器 172 陶瓷絕緣環總成 406 電容器 —23 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)
408358 b77 五、發明説明（21 ) 元件標號對照表 元件編號 譯 名元件編號 譯 名 420 配對網路 440 RF產生器 501 可變DC電源 506 電容器 {請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 厂裝 訂· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 —24 — 本紙張尺度適用中國國家標準了CNS ) A4規格(2[0X297公釐）