[發(fā)明專利]用于PVD腔室的濺射靶材

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080019306.1
• 申請(qǐng)日: 2010-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN102414793A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: Z·劉;R·王;X·唐;S·岡迪科塔;T-J·龔;M·M·拉希德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料公司
• 主分類號(hào): H01L21/203
• 分類號(hào): H01L21/203;C23C14/34
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉;張欣

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明的實(shí)施例大致有關(guān)于物理氣相沉積領(lǐng)域。更明確地，本發(fā)明的實(shí)施例是關(guān)于用以改善沉積于物理氣相沉積腔室中的薄膜的薄膜均勻性的凹面濺射靶材設(shè)計(jì)、包括凹面濺射靶材的腔室、及利用凹面靶材濺射材料于基板上的方法。

【背景技術(shù)】

濺射是一種物理氣相沉積(PVD)處理，其中高能離子撞擊且侵蝕固體靶材并將靶材材料沉積于基板(例如，半導(dǎo)體基板，特定實(shí)例為硅晶圓)的表面上。半導(dǎo)體制造中，濺射處理通常實(shí)現(xiàn)于半導(dǎo)體制造腔室(此腔室也為已知的PVD處理腔室或?yàn)R射腔室)中。

濺射腔室用來濺射沉積材料于基板上以制造電子電路，電子電路是諸如集成電路晶片與顯示器。一般而言，濺射腔室包括封圍壁，該封圍壁圍繞處理氣體被導(dǎo)引進(jìn)入其中的處理區(qū)；氣體激發(fā)器，該氣體激發(fā)器用以激發(fā)處理氣體；及排氣口，該排氣口用以排氣且控制腔室中的處理氣體壓力。腔室用于自濺射靶材濺射沉積材料于基板上，材料諸如金屬(諸如，鋁、銅、鎢或鉭)或金屬化合物(諸如，氮化鉭、氮化鎢或氮化鈦)。濺射處理中，濺射靶材由充能離子(例如，等離子體)所沖擊，致使材料離開靶材而沉積成基板上的薄膜。

典型半導(dǎo)體制造腔室具有一靶材組件，該靶材組件包括固體金屬或其他材料的盤形靶材，靶材由固持靶材的背板所支撐。為了促進(jìn)均勻沉積，PVD腔室可具有環(huán)繞盤形靶材周圍的環(huán)狀同心金屬環(huán)(通常稱為擋板)。擋板的內(nèi)表面與靶材的周圍表面間的縫隙一般稱為暗區(qū)(darkspace)縫隙。

圖1和圖2描繪現(xiàn)有技術(shù)中用于PVD腔室內(nèi)的靶材組件的配置。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體制造腔室100的示意剖面圖示，半導(dǎo)體制造腔室100包括腔室主體102及基板104，基板104由腔室主體102中的基板支撐件106所支撐。靶材組件111包括背板114所支撐的靶材112。相對(duì)于基板支撐件106有所間隔而設(shè)置的靶材包括有正面或可濺射區(qū)120。擋板108包括一大致環(huán)狀外形金屬環(huán)，該金屬環(huán)延伸圍繞靶材周圍。擋板108由擋板支撐件110固持于腔室中。靶材112的正面120是實(shí)質(zhì)平坦的。

圖2顯示現(xiàn)有技術(shù)中靶材組件211的另一配置，此配置包括背板214及接合至背板的靶材212。靶材212外形為平截頭體，且外形上大致為具有兩個(gè)向內(nèi)斜角邊緣213的凸面，以致靶材的外周圍部分的厚度小于靶材的中心部分。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近來發(fā)展中，特別在高介電常數(shù)與金屬閘極應(yīng)用中，對(duì)薄膜良好均勻性的嚴(yán)格需求達(dá)到1至5埃等級(jí)，這對(duì)傳統(tǒng)物理氣相沉積(PVD)造成挑戰(zhàn)。靶材表面至晶圓的間隔較長(zhǎng)的磁控濺射中，晶圓中心區(qū)的薄膜傾向比晶圓上其他位置更厚，這妨礙達(dá)成薄膜厚度均勻性。期望提出能夠提供橫跨基板整個(gè)半徑的較佳薄膜厚度均勻性的薄膜濺射系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

因此，本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例有關(guān)于濺射設(shè)備，該濺射設(shè)備包括腔室，該腔室具有界定處理區(qū)域的壁，處理區(qū)域包括有基板支撐件；靶材，該靶材與基板支撐件有所間隔；及

功率源，該功率源耦接至靶材以自靶材濺射材料，靶材具有界定可濺射靶材表面的正面，可濺射靶材表面延伸于靶材的周圍邊緣之間，而可濺射靶材表面界定一實(shí)質(zhì)上在周圍邊緣之間的整體凹面形狀。

一實(shí)施例中，整體凹面形狀由被斜面區(qū)圍繞的實(shí)質(zhì)平坦中心區(qū)所界定。一實(shí)施例中，斜面區(qū)的傾斜角度在約5至30度范圍中，以致靶材周圍邊緣的厚度大于中心區(qū)的厚度。特定實(shí)施例中，斜面區(qū)的角度在約7與15度范圍中。在更為特定的實(shí)施例中，斜面區(qū)的角度在約7與13度范圍中。

某些實(shí)施例中，斜面區(qū)延伸至周圍邊緣。替代實(shí)施例中，斜面區(qū)延伸至外周圍正面區(qū)。

一或多個(gè)實(shí)施例中，靶材周圍邊緣界定靶材直徑R_p而中心區(qū)具有直徑R_c，且中心區(qū)直徑使得R_c/R_p比例為0％至約90％。一或多個(gè)實(shí)施例中，其中R_c/R_p比例至少約60％且小于約90％。特定實(shí)施例中，R_c/R_p比例約70％。