可配置的可变位置式封闭轨道磁电管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式大体涉及在物理气相沉积腔室中对于基板处理所使用的磁电 管。
【背景技术】
[0002] 溅射，或者称为物理气相沉积（PVD)，早已被用于在半导体集成电路的制造中沉积 金属和相关材料。溅射的使用已延伸到将金属层沉积到高深宽比的孔（诸如过孔（via)或 其它垂直互连结构）的侧壁上。当前，先进的溅射应用包括沉积金属种晶层用于稍后在过 孔中电镀金属层和在过孔侧壁的介电材料上沉积阻挡层以防止金属层扩散至电介质中。
[0003] 举例而言，氮化钛（TiN)金属化在后端工艺（back end of the line, BEOL)和前 端工艺（front end of the line, FEOL)半导体应用中已使用数年之久。一个示例性应用 是针对硬掩模，所述硬掩模是基板上每个装置具有多个层或多道程序的BEOL应用。需要沉 积覆盖TiN层，所述覆盖TiN层将充当图案化层和硬掩模。TiN是一种具有众多理想质量的 金属层。然而，一个明显缺点在于TiN层的固有应力和破裂、剥离及成片剥落（flake)从而 产生缺陷的趋向。
[0004] 因此，发明人提供了一种磁体配置，所述磁体配置能够有利地用于沉积材料，同时 改良颗粒性能。
【发明内容】
[0005] 本文提供用于磁电管组件的方法和设备。在一些实施方式中，磁电管组件包括：第 一底板；第二底板，所述第二底板相对于第一底板在第一位置与第二位置之间是可移动的； 外部磁极，所述外部磁极为环形并包括耦接至第一底板的外部磁极区段和耦接至第二底板 的外部磁极区段；和内部磁极，所述内部磁极设置于外部磁极内，其中外部磁极和内部磁极 限定闭环（closed loop)磁场，并且其中当在第一位置和第二位置两者中设置第二底板时 维持所述闭环磁场。
[0006] 在一些实施方式中，磁电管组件包括：具有中央轴的支撑构件，磁电管组件围绕所 述中央轴旋转；第一底板，所述第一底板固定地耦接至支撑构件；第二底板，所述第二底板 在第一位置与第二位置之间可移动地耦接至支撑构件；外部磁极，所述外部磁极为环形并 包括耦接至第一底板的外部磁极区段和耦接至第二底板的外部磁极区段；和内部磁极，所 述内部磁极设置于外部磁极内，其中外部磁极和内部磁极限定闭环磁场，并且其中当在第 一位置和第二位置两者中设置第二底板时维持所述闭环磁场，其中当在第一位置设置第二 底板时，所述闭环磁场具有第一几何配置，当在第二位置设置第二底板时，所述闭环磁场具 有不同于第一几何配置的第二几何配置。
[0007] 在一些实施方式中，基板处理系统包括：腔室；盖，所述盖可移除地设置于腔室顶 上；耦接至盖的靶组件，所述靶组件包括待从靶中溅射并在基板上沉积的靶材料；设置于 腔室内的基板支撑件，所述基板支撑件用于在处理期间支撑基板；和磁电管组件。磁电管组 件可为本文所披露的实施方式的任一者中所描述的磁电管组件。
[0008] 在下文中将描述本发明的其它和进一步的实施方式。
【附图说明】
[0009] 可参照附图中描述的本发明的说明性实施方式来理解上文已简要概述且在下文 将更详细论述的本发明的实施方式。然而，应注意，附图仅图示出本发明的典型实施方式， 且因此这些附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施 方式。
[0010] 图1描绘根据本发明的一些实施方式的处理腔室的示意性截面图。
[0011] 图2A至图2B分别描绘根据本发明的一些实施方式的可旋转磁体组件的仰视图。
[0012] 图3A至图3B描绘根据本发明的一些实施方式的可旋转磁体组件的磁场轨道的示 意性仰视图。
[0013] 为了便于理解，在可能的情况下，相同的参考数字已用于指代各图共有的相同元 件。各图并未按比例绘制且可为了清晰而简化。预期一个实施方式的元件和特征结构可有 利地并入其它实施方式而无需进一步详述。
【具体实施方式】
[0014] 本发明涉及一种双位置磁电管和包含此类磁电管的物理气相沉积（PVD)腔室，所 述磁电管能够在沉积处理期间有利地提供减少的颗粒。
[0015] 本文所披露的磁电管的实施方式具有可配置在两个位置处的磁体组件，从而通过 磁极在不同位置处的重新配置而实现溅射靶表面处磁场的变化。磁电管具有两个模式，两 者基本上皆为大型封闭轨道配置。通过旋转磁体的区段来选择每个模式。可旋转第一封闭 轨道磁体的区段，而非旋转全部组件或弧的小区段，以形成具有与第一封闭轨道磁体不同 的磁场的第二封闭轨道磁体。
[0016] 在大多数实施方式中，磁电管的主要磁场线将接近溅射靶的径向边缘。在一些实 施方式中，为了最大化靶使用和保持阴极（靶）电压尽可能低，将封闭轨道的长度配置为尽 可能长。因此，在一些实施方式中，（例如）当外部半径轨道比磁电管壳体（housing)的圆 周的一半长时，不可能绕枢轴旋转全部磁体。因此，本发明的实施方式有利地允许将极大封 闭轨道磁电管配置成不同的封闭轨道磁电管，从而提供两个不同的磁场。
[0017] 图1描绘根据本发明的一些实施方式的物理气相沉积（PVD)处理系统100的简 化截面图。适合根据本文所提供教导的修改的其它PVD腔室的实例包括ALPS" Plus和 SIP ENCOREK PVD处理腔室，两者皆购自California(加利福尼亚）州Santa Clara(圣 克拉拉）市的Applied Materials, Inc.(应用材料公司）。来自应用材料公司或其它制造 商的其它处理腔室（包括为除PVD外的其它类型的处理所配置的那些处理腔室）亦可受益 于根据本文所披露的教导的修改。
[0018] 为了说明，PVD处理系统100包括可移除地设置于处理腔室104顶上的腔室盖 102。腔室盖102可包括靶组件114和接地组件103。处理腔室104含有用于在其上接收基 板108的基板支撑件106。基板支撑件106可位于下接地围壁（enclosure wall) 110内，所 述下接地围壁110可为处理腔室104的腔室壁。可将下接地围壁110电耦接至腔室盖102 的接地组件103,以使得向设置于腔室盖102上方的射频电源182提供射频返回路径。射频 电源182可将射频能量提供给靶组件114,如下文所论述。替代地或结合地，可将直流电源 类似地耦接至靶组件114。
[0019] PVD处理系统100可包括源分布板158,所述源分布板与靶组件114的背侧相对并 沿靶组件114的外围边缘电耦接至靶组件114。PVD处理系统100可包括设置于靶组件114 的背侧与源分布板158之间的腔体（cavity) 170。腔体170可至少部分地容纳磁电管组件 196,如下文所论述。至少部分地由导电支撑环164的内表面、源分布板158的面向革巴的表 面和靶组件114(或背板组件160)的面向源分布板的表面（例如，背侧）限定腔体170。
[0020] PVD处理系统100进一步包括磁电管组件196。磁电管组件196提供接近靶的旋 转磁场以帮助处理腔室104内的等离子体处理。磁电管组件包括设置于腔体170内的可旋 转磁体组件148。可旋转磁体组件148围绕处理腔室104的中央轴186旋转。可旋转磁体 组件148提供在使用期间可选的两个不同的封闭磁场配置。在一些实施方式中，可通过旋 转可旋转磁体组件148的区段来选择配置，如下文相对于图2A至图2B和图3A至图3B所 描述的。
[0021] 举例而言，图2A至图2B分别描绘根据本发明的一些实施方式的可旋转磁体组件 148的仰视图。在与图2A至图2B -致的实施方式中，可旋转磁体组件148包括耦接至第 一底板204和第二底板206的支撑构件202。支撑构件202具有中央轴208,可旋转磁体组 件148围绕所述中央轴208旋转。第一底板204与第二底板206可相对于彼此移动。举例 而言，在一些实施方式中，可将第一底板204固定地耦接至支撑构件202并且可将第二底板 206可移动地耦接至支撑构件202。
[0022] 举例而言，在一些实施方式中，可提供可旋转托架210以将支撑构件202与第二 底板206可移动地耦接。可旋转托架210可具有旋转轴212,所述旋转轴212促进第二底 板206从第一位置（如图2A所示）旋转至第二位置（如图2B所示）。举例而言，可旋转 托架210内的或第一底板204、第二底板206或支撑构件202中之一或更多者上的机械止 动件（mechanical stop)将限制第二底板206相对于第一底板204的运动范围。第一底板 204相对于第二底板206的相对位置可通过任何合适的手段控制，这些手段诸如致动器、可 旋转磁体组件148的旋转速率或可旋转磁体组件148的旋转方向。