[發明專利]具有可旋轉襯底基座的物理氣相沉積室

無效

• 申請號: 200580041193.4
• 申請日: 2005-11-07
• 公開（公告）號: CN101068948A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 伊利亞·拉維特斯凱;邁克爾·羅森斯坦;吉富吾一;洪宮·王;振東·劉;葉夢奇
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;陳紅

技術領域

本發明的實施方式一般涉及半導體襯底處理系統。更具體地，本發明涉及半導體襯底處理系統的物理氣相沉積室。

背景技術

物理氣相沉積(PVD)，或濺射是集成電路和器件制造中最普遍使用的工藝之一。PVD為在真空室中進行的等離子體工藝，在該真空室中負偏壓靶(通常為磁控管靶)暴露于具有相對重的原子的惰性氣體(例如，氬(Ar))或包括這樣的惰性氣體的氣體混合物的等離子體中。通過惰性氣體的離子對該靶的轟擊導致靶材料的原子發射。發射的原子聚集為設置在靶下方的襯底基座上的襯底上的沉積膜。

PVD工藝的一個關鍵參數是沉積膜的厚度不均勻性。已有許多改進致力于減小膜的不均勻性。這樣的改進通常涉及靶(例如，靶材料組成、磁控管結構等)和真空室的設計。然而，這樣的方法單獨并不能滿足對于膜均勻性日益增長的嚴格要求。

所以，在本領域中仍然存在改進PVD室的需求。

發明內容

本發明公開了一種用于沉積高度均勻的薄膜的PVD室。該室包括可旋轉的襯底基座。在一個實施方式中，該基座在膜沉積過程中以每分鐘約10轉到每分鐘100轉的角速度旋轉。在進一步的實施方式中，一個或多個濺射靶可移動地設置在該基座之上。靶相對于基座的取向可橫向、垂直或成角度地調節。在一個實施方式中，靶可調節為在相對于基座旋轉軸為約0度到約45度之間的角度。

附圖說明

參照所附的附圖示出了其一部分的實施方式可以獲得對以上簡要概述的本發明的更具體的描述，從而可以更詳細地理解本發明的理解本發明的上述特征。然而，應該理解，附圖僅僅闡明本發明的典型實施方式并且因此不應認為是對其范圍的限制，對于本發明而言，可允許其它等效的實施方式。

圖1為具有可旋轉襯底基座的PVD室的一個實施方式的示意性截面圖；

圖2為具有可旋轉襯底基座的PVD室的另一實施方式的示意性截面圖；

圖2A到圖2B為具有位于不同處理位置的靶的PVD室的示意性截面圖；

圖3A為圖1的可旋轉襯底基座的部分橫截面圖；

圖3B為圖1的襯底支撐基座的俯視圖；

圖4A為另一PVD室的示意性透視圖，該室具有多個設置在可旋轉襯底基座周圍的斜角濺射靶；

圖4B為沿著圖4A的線4A-4A提取的圖4A的PVD室的截面圖。

為了便于理解，盡可能的，相同的附圖標記表示對于各個附圖而言公共的相同元件。

具體實施方式

本發明通常為用于沉積高度均勻薄膜的PVD室。通過可旋轉的襯底支撐基座可至少部分獲得膜沉積不均勻性的改進。

圖1示出了具有可旋轉襯底基座126的PVD室100的一個實施方式。圖3A示出了襯底基座126的部分橫截面圖。圖3A的橫截面圖沿著襯底基座126的徑向提取。圖1和圖3A的視圖為了闡釋性的目的做了簡化并且未按比例繪出。為了最好的理解本發明的該實施方式，讀者應該同時參照圖1和圖3A。

PVD室100通常包括蓋組件102、主組件104、運動控制單元170、支撐系統160以及控制器180。在一個實施方式中，蓋組件102包括靶組件110和上機殼122。靶組件110包括設置在靶底座112(例如，水冷底座)中的可旋轉的磁控管組114，靶118以及靶護罩120。磁控管組件114與驅動116機械聯接，從而在操作時，該驅動116以預定的角速度旋轉該磁控管組。在2003年11月4日授權給A.Tepman的美國專利No.6,641,701中描述了可適于受益于本發明的一個磁控管組。靶組件110與諸如RF、DC、脈沖DC以及類似功率源的等離子功率源(未圖示)電連接。

在一個實施方式中，主組件104包括室體128、可旋轉襯底基座126、與室體128沿周邊附著的倒置護罩136以及多個輻射加熱器134。護罩136通常從室體128的上部朝向基座126向下和向內延伸。襯底基座126包括彼此聯接的襯底工作臺154和柱狀模塊150。在蓋組件102和主組件104之間的真空密封聯接由至少一個如圖所示的O形環132的密封物示例性地提供。

襯底130(例如，硅(Si)晶片等)通過室體128中的狹口閥124移入和移出PVD室100。輻射加熱器134(例如，紅外(IR)燈等)通常用于將襯底130和/或室100的內部部件預加熱到由具體工藝配方確定的溫度。由于輻射加熱器134位于護罩136的下方，加熱器134可避免可能不利地影響加熱器性能的濺射出的靶材料的沉積。