[發明專利]一種改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構

有效

• 申請號: 201711392270.1
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108118300B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 胡彬彬
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

本發明提出一種改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構，包括：濺射腔，其設置于濺射腔安裝板上；鉭靶，設置于所述濺射腔內部，并正對于晶圓表面；鉭環，設置于所述濺射腔內部側壁，其中所述濺射腔內部側壁上設置有第一安裝位置和第二安裝位置，當晶圓和鉭靶之間的距離發生變化時，將所述鉭環從所述第一安裝位置移動到第二安裝位置。本發明提出的改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構，以補償長壽命鉭靶材后期靶材與晶圓的間距，晶圓與鉭環的間距，以及鉭環與靶材的間距，保持工藝穩定。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，且特別涉及一種改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構。

背景技術

在12寸半導體制造生產中，后段使用銅線來實現金屬互聯。而在銅線與下層介電層之間，需要使用氮化鉭薄膜來做為保護層，保護銅不會滲入下層中去。氮化鉭這層薄膜是使用PVD工藝方式進行生產。而有別于傳統的PVD工藝，生產氮化鉭的工藝腔體10中除了使用直流電(DC Source Power)轟擊靶材30以外，為了加強溝槽側壁填充性(之后的互聯銅線需要填充進入這個溝槽之內)，還在工藝套件上安裝了鉭環20，通過交流電加直流電的方式(RF Coil Power+DC Coil Power)轟擊鉭環(Ta Coil)20來對側壁進行鍍膜(Re-sputter)(見圖1)。在這一工藝過程中，鉭靶30與晶圓40之間、鉭靶30與鉭環20之間、鉭環20與晶圓40之間的距離對工藝穩定和產品的性能有重要影響。

由于鉭靶在后段金屬互聯工藝中使用次數多，原材料成本高，為了降低成本，業界開始嘗試使用長壽命鉭靶(～5000千瓦時)來取代正常鉭靶(～2000千瓦時)，但由于濺射工藝的刻蝕，在長壽命鉭靶后期，靶材30表面與晶圓40之間的距離增大(如圖1所示)開始導致工藝參數不穩定，影響靶材30的正常使用。目前主要通過抬高晶圓40位置來補償靶材30表面的刻蝕(如圖2所示)，但鉭腔10里的鉭環20和靶材30之間的距離以及晶圓40與鉭環20之間的距離發生改變，依然會導致工藝的不穩定。

發明內容

本發明提出一種改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構，以補償長壽命鉭靶材后期靶材與晶圓的間距，晶圓與鉭環的間距，以及鉭環與靶材的間距，保持工藝穩定。

為了達到上述目的，本發明提出一種改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構，包括：濺射腔，其設置于濺射腔安裝板上；鉭靶，設置于所述濺射腔內部，并正對于晶圓表面；鉭環，設置于所述濺射腔內部側壁，其中所述濺射腔內部側壁上設置有第一安裝位置和第二安裝位置，當晶圓和鉭靶之間的距離發生變化時，將所述鉭環從所述第一安裝位置移動到第二安裝位置。

進一步的，所述濺射腔安裝板上設置有陶瓷環，實現腔體密封。

進一步的，所述鉭靶為高純濺射材料。

進一步的，所述鉭環設置有鉭環射頻偏壓裝置。

進一步的，所述第一安裝位置和第二安裝位置之間的距離預先進行設定，其設定間距根據鉭靶靶面的刻蝕后退距離決定。

進一步的，所述第一安裝位置和第二安裝位置之間的設定間距為3～10毫米。

本發明提出的改善長壽命鉭靶材后期使用的腔體套件結構，鉭環在工藝套件原本的安裝位置上方增加一個安裝位置，在靶材后期使用需要抬高晶圓位置時，將鉭環安裝在上方新的安裝位置上，以保持鉭靶與晶圓之間、鉭靶與鉭環之間、鉭環與晶圓之間的距離保持不變。本發明可以補償長壽命鉭靶材后期靶材與晶圓的間距，晶圓與鉭環的間距，以及鉭環與靶材的間距，保持工藝穩定。

附圖說明

圖1所示為現有技術中靶材后期表面被刻蝕導致靶材與晶圓距增加示意圖。

圖2所示為現有技術中抬高晶圓位置補償靶材表面的刻蝕示意圖。

圖3所示為本發明較佳實施例的靶材初期各部分間距示意圖。