[實用新型]物理氣相沉積反應室的磁鐵旋轉機構

有效

• 申請號: 201820700285.3
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN208234983U
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 李承峯;何木春;黃裕鴻;邱新智;鄭耀璇;陳英信
• 申請（專利權）人: 天虹科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

一種物理氣相沉積反應室的磁鐵旋轉機構，包括基座、固定齒輪、中心軸、旋臂、旋轉齒輪、磁盤及平衡塊，該基座固設于反應室內部，該固定齒輪固設于該基座的底面上，該中心軸穿過基座與固定齒輪，上端鏈接一驅動器，下端凸伸出固定齒輪并與旋臂固設，該旋轉齒輪可轉動地結合于該旋臂的一端，且與該固定齒輪相嚙合，中央具有一輪軸凸伸至旋臂的下方，該磁盤包含固設于輪軸下端且平行間隔設置的多數盤體及固設于該多數盤體間且以相反磁極呈雙螺旋線狀排列的多數磁鐵，該平衡塊固設于旋臂的另一端，且使固定齒輪位于平衡塊與旋轉齒輪之間。本實用新型使整個靶材都能被磁場掃描到，進而提升靶材使用效率及鍍膜均勻性。

技術領域

本實用新型涉及物理氣相沉積反應室，特別是一種物理氣相沉積反應室的磁鐵旋轉機構。

背景技術

物理氣相沉積法(PVD)，亦稱濺鍍制程，被廣泛使用在半導體集成電路的制造中，用以于晶圓或其他基板上沉積目標材料層。請參閱圖1所示，即已知進行濺鍍制程的物理氣相沉積反應室的結構，其主要系于該反應室10的內部設有一靶材11，于該靶材11的下方設有一托盤12可承載一晶圓13(或一基板)，于該靶材11的上方設有一磁盤14，該磁盤14上設有具垂直磁極的多數磁鐵140(永久性磁鐵)，該多數磁鐵140排列成環圈狀且由外向內形成有多數圈，各相鄰環圈的磁鐵140的磁極為相反，該磁盤14結合于一中心軸15的下端，使可由該中心軸15上端的一驅動器16驅動其旋轉。如此，便可藉由于該靶材11下方真空狀態的反應室10中送入非活性工作氣體(如氬氣)，并利用該磁盤14產生的磁場使電子在特定區域旋轉，撞擊氬氣以產生氬氣離子及電子的連鎖反應(即產生電漿)，使得帶正電荷的氬離子被精力充沛地附著至被負電地偏壓的該靶材11上并從該標靶濺射出原子，這些被濺射出的原子的一部分落在晶圓13上并沉積一層靶材物質層于該晶圓13上。其中，該電漿的密度依靠該磁盤14轉動時其上的磁鐵140所產生的磁場來控制，即可利用該磁場困住電子以藉此增加電漿密度進而增加濺鍍率。

然而，該已知物理氣相沉積反應室的磁盤14的中心結合在該中心軸15上，因此其僅只能被驅動以該中心軸15為圓心旋轉，所以其所形成的磁場亦是沿著該中心軸15自轉，因此很容易形成圓形的封閉軌跡(請配合參閱圖2所示)，因此在進行濺鍍制程時，此封閉軌跡很容易在該靶材11的特定區域形成深度較平均深度深的深蝕刻溝槽a，此深蝕刻溝槽a將決定該靶材11的使用壽命，如果此深蝕刻溝槽a的蝕刻速度比平均靶材蝕刻速度快很多時，則該靶材11便很容易因為某些區域的厚度特別薄而必須停止使用，常見到的一種狀況是，當該靶材11最薄的地方已經不符合靶材厚度的規格而需要更換時，該靶材11大部分的地方卻都還可以用，經過重量的量測及換算，甚至有可能該靶材11只用了百分之二十的重量時這個靶材11就需要更換了。如此，將造成該靶材11使用效率低落情形，進而使制作成本大幅增加。另外，該晶圓13若是有深寬比大于1的深孔a1(或深溝槽)時，則靠近該靶材11右邊所對應到的晶圓13位置，其深孔a1(或深溝槽)左壁會缺乏鍍膜原子，因此鍍膜a2的厚度會較薄(如圖3所示)，反之靠近該靶材11左邊所對應到的晶圓13位置，其深孔a1(或深溝槽)右壁會缺乏鍍膜原子，因此鍍膜a2的厚度會較薄(如圖4所示)，故而其填洞均勻度不好。而且，由于該已知磁盤14的旋轉方式所產生的磁場會造成均勻度不好情形，因此在后續CMP平坦化制程時，則勢必需要研磨掉較多的厚度(如圖5斜線部分)來使厚度均勻度變好，而如此則便會增加后續加工的麻煩及時間，進而影響工作效率。

實用新型內容

本實用新型主要目的在于解決上述已知物理氣相沉積反應室的磁鐵旋轉方式所存在的靶材使用效率差及濺鍍制程時的鍍膜均勻度不佳等問題。