[發明專利]用于由具有受控冷卻的物理氣相沉積(PVD)來沉積鋁的方法和設備

在審

• 申請號: 202080086113.1
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN114787413A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 許紹杰;鐘姚穎;王欣欣;正敏·C·莊
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/58;C23C14/54;C23C14/34
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張鑫

1.一種在反應器腔室中執行物理氣相沉積以在設置在工件支撐件上的基板上形成鋁材料的方法，所述方法包括以下步驟：

在基板的頂部上沉積第一鋁層以形成具有第一晶粒尺寸和第一溫度的第一鋁區域；以及

以足以將所述第一晶粒尺寸增加到第二晶粒尺寸的速率將基板頂部上的所述第一鋁區域冷卻到第二溫度。

2.如權利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟：將冷卻延遲達第一持續時間。

3.如權利要求2所述的方法，其中所述第一持續時間是約5秒至120秒。

4.如權利要求1所述的方法，其中以每秒10攝氏度至40攝氏度的冷卻速率執行冷卻。

5.如權利要求1所述的方法，其中所述第一溫度大于375攝氏度至450攝氏度，且所述第二溫度小于100攝氏度。

6.如權利要求1所述的方法，其中在經加熱的表面頂部上執行在基板的頂部上沉積第一鋁層以形成具有第一晶粒尺寸和第一溫度的第一鋁區域的步驟，并且其中通過將所述基板從所述經加熱的表面移開來執行冷卻。

7.如權利要求1所述的方法，其中以足以將所述第一晶粒尺寸增加到第二晶粒尺寸的速率將所述第一鋁區域冷卻到第二溫度的步驟進一步包括以下步驟：延遲將基板頂部上的所述第一鋁區域傳送到快速冷卻腔室。

8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其中在4kW至60kW的量的第一DC功率下執行沉積第一鋁層的步驟。

9.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其中通過在物理氣相沉積工藝中將所述基板暴露于鋁和氬來沉積所述第一鋁層。

10.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其中使用包括鋁靶的物理氣相沉積工藝來形成鋁材料。

11.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其中以足以將所述第一晶粒尺寸增加到第二晶粒尺寸的速率將基板頂部上的所述第一鋁區域冷卻到第二溫度的步驟進一步包括以下步驟：增加鄰近基板的背側的氣流以冷卻所述基板。

12.如權利要求1所述的方法，

其中沉積所述第一鋁層的步驟進一步包括以下步驟：

在經加熱的工件支撐件的頂部上，將所述基板維持在200℃至400℃的所述第一溫度以及低于10毫托的第一壓力下；

通過向鋁濺射靶施加約4kW至60kW的第一DC功率和至少600W的第一AC靶偏壓功率來從所述鋁濺射靶濺射原子；

維持反應條件達足以形成具有所述第一晶粒尺寸的所述第一鋁層的持續時間；

其中冷卻所述第一鋁區域的步驟包括以下步驟：將所述第一鋁層冷卻到所述第二溫度以將所述第一晶粒尺寸增加到所述第二晶粒尺寸；并且進一步包括以下步驟：

將基板的冷卻延遲達第一持續時間。

13.如權利要求12所述的方法，其中將所述第一鋁層冷卻到所述第二溫度的步驟包括以下步驟：提供鄰近基板的背側的氣流以冷卻所述基板。

14.如權利要求12所述的方法，其中以每秒10攝氏度至40攝氏度的冷卻速率執行冷卻。

15.如權利要求12至14中任一項所述的方法，其中延遲所述冷卻的步驟進一步包括以下步驟：將所述基板從所述工件支撐件移開。

16.如權利要求15所述的方法，其中延遲所述冷卻的步驟進一步包括以下步驟：通過使所述基板與一個或多個升降桿接觸來將所述基板從所述工件支撐件移開。