[發明專利]用于改善薄膜均勻性的鍍膜設備

有效

• 申請號: 202110330031.3
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112708865B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 周云;宋維聰;解文駿;方合
• 申請（專利權）人: 上海陛通半導體能源科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/50;C23C16/458;C23C14/54;C23C16/52
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發明提供一種用于改善薄膜均勻性的鍍膜設備，包括：腔體、沉積源、晶圓基座，靶材位于腔體的上部，磁鐵位于靶材上方，晶圓基座位于腔體下部，晶圓基座包括基座表面及位于基座表面下方的平板電極，平板電極用于提供偏壓場，平板電極被一個或多個絕緣環分為多個電極區域，每個被絕緣環分開的電極區均能獨立產生一個脈沖直流偏壓或者射頻偏壓，以在晶圓表面不同區域產生相同或者不同的負偏壓。本發明通過對平板電極的進行分區，由此可以根據晶圓表面不同區域的工藝需要設定不同的偏壓大小，并通過調節各電極區域串聯電阻的阻值來優化沉積薄膜的應力均勻性和方阻均勻性，能大幅提高沉積薄膜的品質，有助于提高生產良率。

技術領域

本發明屬于半導體制造設備領域，特別是涉及一種用于改善薄膜均勻性的鍍膜設備。

背景技術

對于濺射鍍膜工藝，從靶材表面濺射下來的金屬粒子與反應氣體反應并最終在晶圓表面沉積形成薄膜。濺射鍍膜工藝中的各項參數，包括靶材表面磁場分布、氣體流量和壓力、反應溫度、基片負偏壓等，都可能對薄膜品質產生重要影響；而這其中，靶材表面磁場和基片負偏壓的影響尤為突出。比如，靶材表面磁場對方阻均勻性和應力均勻性等薄膜特性有著非常大的影響；負偏壓對薄膜特性的影響也非常大，利用負偏壓對陽離子的吸引和加速作用，增大基片偏壓能加大陽離子轟擊晶圓表面沉積薄膜的能量，可以讓薄膜的應力從張應力變到壓應力，還可以增加濺射薄膜的致密度從而改變薄膜的方阻。但是，對于常見的磁控濺射設備，靶材表面磁場的均勻性往往難以盡如人意，其中一大原因就是常見鍍膜設備中靶材背面的磁控管設計的出發點都是為了改善膜厚的均勻性和靶材利用率，所以難以兼顧濺射薄膜的方阻均勻性和應力均勻性。這樣設計出來的磁控管就會造成晶圓中心區域和邊緣區域附近的惰性氣體離子的分布存在很大的差異性，分布不均勻的離子對晶圓表面薄膜的轟擊能量也會不同，從而會影響到晶圓表面薄膜的應力均勻性和方阻均勻性。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于改善薄膜均勻性的鍍膜設備，用于解決現有技術中晶圓表面薄膜的應力均勻性和方阻均勻性難以改善的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于改善薄膜均勻性的鍍膜設備，所述鍍膜設備包括：腔體、沉積源、晶圓基座，所述沉積源位于所述腔體的上部，所述晶圓基座位于所述腔體下部，所述晶圓基座包括基座表面及位于基座表面下方的平板電極，所述平板電極用于提供偏壓場，所述平板電極被一個或多個絕緣環分為多個電極區域，每個被所述絕緣環分開的所述電極區域均能獨立產生一個脈沖直流偏壓或者射頻偏壓，以在晶圓表面不同區域產生相同或者不同的負偏壓。

可選地，所述鍍膜設備為濺射鍍膜設備，所述沉積源包括磁鐵和靶材，所述靶材位于所述腔體的上部，所述磁鐵位于所述靶材上方。

可選地，所述鍍膜設備為化學氣相沉積設備或原子層沉積設備，所述沉積源為薄膜沉積所使用的噴淋頭。

可選地，所述平板電極上的每個電極區域均連接有電源，通過改變所述電源的輸出功率大小來改變每個所述電極區域的負偏壓大小。

可選地，所述電源包括直流電源、脈沖直流電源及射頻電源中的一種。

可選地，每一個電極區均與一個可變電阻相串聯，通過調節所述可變電阻的阻值以調整每個所述電極區域的負偏壓大小。

可選地，每個所述電極區域的負偏壓大小根據晶圓表面不同區域的應力或/及方阻需求設定。

可選地，通過不同負偏壓大小對陽離子的吸引和加速作用，調節晶圓上表面附近陽離子往下轟擊晶圓表面不同區域的能量，以改善晶圓表面沉積薄膜應力均勻性和方阻均勻性。

可選地，所述平板電極被一個或多個絕緣環分為多個圓形電極區域或環形電極區域。

可選地，所述晶圓基座內部還設有加熱盤，所述加熱盤包括單個加熱區塊或多個加熱區塊中的一種，所述多個加熱區塊的每個加熱區塊可獨立控制加熱功率，以提高加熱均勻性，改善薄膜晶圓表面沉積薄膜應力均勻性和方阻均勻性。