[發明專利]磁控濺射方法以及磁控濺射裝置

在審

• 申請號: 201610664192.5
• 申請日: 2016-08-12
• 公開（公告）號: CN107723673A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 姚艷雙;張鶴南;董博宇;郭冰亮;張軍;武學偉;徐寶崗;崔亞欣;馬懷超;劉紹輝;王軍
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/54
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 馬佑平,楊國權

技術領域

本發明涉及物理氣相沉積技術領域，更具體地，涉及一種磁控濺射方法以及在該方法中使用的磁控濺射裝置。

背景技術

PVD(物理氣相沉積)作為一種薄膜沉積技術，主要用于各種功能薄膜的沉積，被廣泛應用于集成電路、太陽能電池、LED、平板顯示等泛半導體領域。

在某些PVD工藝生產過程中，薄膜濺射通常是在高溫下進行，需要通過加熱器將托盤上的wafer(晶圓)預熱到工藝溫度。例如AlN(氮化鋁)薄膜沉積。這種高溫PVD工藝對腔室潔凈度、真空條件和溫度等條件要求較為嚴格，壓力要求在10-8Torr(托)以下，襯底溫度要求在500℃以上，同時對于襯底要求快速加熱和快速冷卻，以滿足機械手搬運襯底的溫度要求。在常溫或小于300℃工藝溫度下，靶材清洗或預燒后，托盤進入工藝腔室不會造成腔室環境的本底壓力升高，或在抽氣泵作用下可以快速恢復至工藝要求壓力；而在高溫PVD工藝下，托盤的放氣量明顯高于常溫，嚴重影響腔室環境的恢復，腔室壓力無法滿足，最終導致工藝結果無法滿足要求。

為了高溫PVD工藝要求，目前，托盤上的wafer在該設備中首先會經過預熱腔室進行預熱，托盤達到一定溫度后由機械手傳入工藝腔室；工藝腔室將托盤加熱至工藝要求溫度后，對wafer進行磁控濺射。工藝腔室在進行磁控濺射前只檢測托盤溫度狀態，并不自動檢測腔室目前的真空狀態。主要存在以下問題：

wafer及托盤在被送入工藝腔室之前首先經過預熱腔室加熱，經過加熱后的wafer和托盤尚不能達到工藝要求溫度，再次由工藝腔室進行加熱，工藝腔室溫度高于預熱腔室溫度，托盤放氣量明顯增大。而工藝腔室進行磁控濺射之前并不檢測腔室目前真空狀態，若由于托盤放氣量增大導致真空狀態無法滿足工藝要求，會降低薄膜鍍層牢固度，從而影響PVD產物良率。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種磁控濺射方法的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種磁控濺射方法。該方法包括：

步驟1：將待加工件移入工藝腔室內并放置于基座上；

步驟2：將所述基座移動到加熱位置，對所述待加工件進行加熱，當所述待加工件的溫度達到預設溫度時進入步驟3；

步驟3：檢測所述工藝腔室的真空狀態，如果滿足磁控濺射工藝要求，則進行步驟4，如果不滿足則返回步驟2；

步驟4：將所述基座移動到工藝位置，對所述待加工件進行磁控濺射。

可選地，所述步驟3包括：

按預設時間間隔，循環檢測所述工藝腔室的真空狀態。

可選地，所述預設時間間隔為300s；檢測工藝腔室的真空狀態包括：檢測工藝腔室的壓升率，并判斷壓升率是否達到預定值；當壓升率小于或者等于10000ntorr/s時，進行預濺射。

可選地，所述步驟4包括：

步驟4-1：對所述待加工件進行預濺射；

步驟4-2：對所述待加工件進行主濺射。

可選地，所述步驟4-1包括：

將所述基座移動到預濺射位置；

將遮蔽盤移至靶材與所述待加工件之間；

在所述工藝腔室內通入惰性氣體；

進行預濺射，以對所述靶材的表面進行預處理。

可選地，所述惰性氣體包括氬氣和氮氣，其中，氬氣的流量為30sccm，氮氣的流量為50sccm；所述預濺射包括：

施加3000W的濺射功率進行預濺射，持續時間為30秒。

可選地，所述步驟4-2包括：

將遮蔽盤從靶材與所述待加工件之間移開；

將所述基座移動到主濺射位置；

對所述待加工件進行主濺射以在所述待加工件上形成薄膜；以及

將所述待加工件移出所述工藝腔室。

可選地，所述主濺射包括：施加3000W的濺射功率進行主濺射，持續時間為550秒。

可選地，所述預設溫度為650℃。

根據本發明的第二方面，提供了一種磁控濺射裝置。該裝置包括工藝腔室，所述工藝腔室采用本發明提供的磁控濺射方法，對待加工件進行加熱和磁控濺射。

可選地，在所述工藝腔室的上方設置有靶材；在所述工藝腔室的下方設置有用于承接待加工件的基座，所述基座被配置為能夠在所述加熱位置和所述工藝位置之間升降；

所述工藝腔室還包括：

遮蔽盤，其被配置為能夠被移入和移出所述靶材與待加工件之間的區域；

加熱裝置，其位于所述基座與所述待加工件之間；以及