[發明專利]PVD濺射沉積腔室中的傾斜磁控管

在審

• 申請號: 201880099083.0
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN112955579A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 孫立中;楊曉東;周玉飛;楊毅
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/50;C23C14/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

一種腔室包含靶(16)及設置在靶(16)之上的磁控管(50)。磁控管(50)包含多個磁體(52,54)。磁控管(50)具有縱向維度和橫向維度。磁控管(50)的縱向維度相對于靶(16)傾斜，使得磁體(52,54)和靶(16)之間的距離變化。當磁控管(50)在操作期間旋轉時，磁控管(50)產生的磁場強度是磁體(52,54)產生的各種磁場強度的平均值。磁場強度的平均導致均勻的膜性質和均勻的靶侵蝕。

技術領域

本揭示案的實施方式涉及物理氣相沉積(PVD)腔室。更確切而言，本揭示案的一些實施方式涉及PVD腔室中的傾斜的磁控管。

背景技術

在半導體處理中，PVD是用于沉積薄膜的常規使用的處理。PVD處理一般包含使用等離子體中產生的離子轟擊包含源材料的靶，造成源材料從靶濺射。通常，接著，經由電壓偏壓將噴射的源材料朝著正被處理的基板加速，從而在有或沒有濺射的源材料與另一種反應物發生反應的情況下，將源材料沉積于基板的表面上。

在PVD處理中，通常將磁控管放置在PVD腔室中的靶上方。平面磁控管系統通常使用設置在靶上方的旋轉磁控管和靶與基板之間的DC偏壓及/或耦合到靶與基板之間的空間中以形成等離子體的RF源。磁控管是一種磁體組件以在靶的濺射表面附近提供磁場線。在靶和等離子體區域之間的負偏壓電壓使離子朝著靶加速，以從靶逐出靶材料。來自磁控管的磁場將自由電子(包含從靶材料轉移的二次電子)限制在靶附近，以使自由電子與濺射材料的離子化碰撞最大化。磁控管通常包含一個或更多個磁體，這些磁體組裝在平行于靶放置的金屬板上，并且繞著靶的背側(亦即，非濺射表面)旋轉，以在靶表面周圍散布磁場。

厚度和應力均勻性是生產優質膜的關鍵參數。在常規的PVD腔室中，磁控管產生在大小上變化且在空間上變化的磁場。磁場上的大變化使得難以保持均勻的磁場，從而無法允許均勻的靶侵蝕和膜性質。非均勻的磁場導致PVD沉積的膜中出現高應力和厚度非均勻性。另外，導致靶非均勻侵蝕的非均勻磁場減低了靶的壽命。

據此，需要一種改進的PVD腔室。

發明內容

本揭示案的實施方式涉及物理氣相沉積(PVD)腔室。更確切而言，本揭示案的實施方式涉及PVD腔室中的傾斜的磁控管。在一個實施方式中，一種處理腔室包含：腔室主體；基板支撐件，設置于所述腔室主體中；濺射靶，設置于所述腔室主體中，所述濺射靶具有面對所述基板支撐件的表面；及磁控管，設置于所述濺射靶之上。所述磁控管包含磁體，所述磁體具有面對所述濺射靶的端部，所述端部界定一平面，所述平面相對于所述濺射靶的所述表面以銳角傾斜。

在另一實施方式中，一種處理腔室包含：腔室主體；基板支撐件，設置于所述腔室主體中；濺射靶，設置于所述腔室主體中，所述濺射靶具有面對所述基板支撐件的表面；及磁控管，設置于所述濺射靶之上。所述磁控管包含具有縱向維度的背板，所述縱向維度相對于所述濺射靶的所述表面以第一銳角傾斜。

在另一實施方式中，提供一種與濺射靶一起使用的處理腔室。所述處理腔室包含：腔室主體；基板支撐件，設置于所述腔室主體中；及磁控管，在所述濺射靶安裝于所述處理腔室中且位于所述基板支撐件之上時，所述磁控管設置于所述濺射靶之上。所述磁控管包含磁體，所述磁體具有面對所述濺射靶的端部，所述端部界定一平面，所述平面相對于所述濺射靶的面對所述基板支撐件的表面以銳角傾斜。

附圖說明

為了能詳細理解本揭示案的上述特征的方式，可通過參考實施方式來對以上簡要概述的本揭示案進行更特定的描述，其中一些實施方式圖示在附圖中。然而，應注意，附圖僅圖示了本揭示案的典型實施方式，因此不應被認為是對其范圍的限制，因為本揭示案可允許其他等效的實施方式。

圖1是PVD腔室的簡要截面側視圖。

圖2是磁控管和靶的截面側視圖。

圖3A是圖2的磁控管的俯視圖。

圖3B是圖2的磁控管的正視圖。