专利名称：：物理气相沉积方法及其设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种半导体制造工艺及其设备，特别是涉及一种物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，简称PVD)制造工艺及其设备。
背景技术：
：在半导体制造工艺中，薄膜的形成方法包括有物理气相沉积法或是化学气相沉积法等方法，而物理气相沉积法又可分为蒸镀法(Evaporation)与溅射法(Sputtering)两种形式。其中，蒸镀对蒸镀源加热，利用蒸镀源在高温时所具备的饱和蒸气压来进行薄膜的沉积。而溅射则是利用等离子体中所产生的离子轰击(IonBombardment)靶材(Target)，而使靶材上的原子被溅击出来，且这些被溅击出来的原子之后则会沉积至基底上而形成薄膜。值得注意的是，在溅射过程中，由于等离子体的产生与等离子体气体离子(例如氩气气体离子)产生的多少有密切的关系，也就是具有高能量的电子与等离子体气体原子碰撞机率的多少，明显影响溅射行为的进行。于是，为了提高等离子体气体原子离子化的机率(也称溅击率(SputteringYield))，优选的方式就是让电子从等离子体消失前所行经的距离拉长。目前一般常采用的方法为磁控溅射(MagnetronSputtering)法，其于等离子体反应室中的靶材上方，额外配置一旋转磁控(RotatableMagnetron)装置，如此可藉由此磁控装置所产生的磁场来影响带电粒子的移动，进而使其移动路径产生偏折，并呈现螺旋式的移动。所以，藉由此磁控装置的配置可以大幅提高等离子体气体原子碰撞游离的机率，进而提高其溅击率。而且，溅击率的提升可以使得操作磁控等离子体所需的真空度能够维持在比传统直流等离子体更低的范围，进而更能控制沉积薄膜其本身的特性。然而，由于此磁控装置是固定于靶材上，而且随着沉积制造工艺不断地进行，靶材的厚度将逐渐变薄，因此靶材表面与此磁控装置之间的距离将逐渐地缩短，如此将造成靶材轰击面其所感应到的磁场强度逐渐增强的问题，进而造成如图1所示的不对称(Asymmetry)沉积程度加剧。图1所示，是绘示现有的一种利用磁控直流溅射于晶片的光刻对准或迭合标记中的沟槽部份沉积薄膜的示意图。由图1可知，由于靶材轰击面其所感应到的磁场强度无法保持一致，所以会影响等离子体气体离子对于靶材的溅击角度，进而使得于晶片100上所沉积的薄膜102，其在位于开口104侧壁产生不对称沉积的问题。而且，此不对称沉积所造成的薄膜偏移(Shift)，对于晶片100上的不同位置薄膜沉积，其偏移方向也不尽相同。也就是，此靶材轰击面其所感应到的磁场强度无法保持一致的问题会影响等离子体气体离子的移动路径，进而使得晶片100上所沉积的薄膜102产生旋转方向的偏移(RotationShift)(如标号106所示)的问题。此外，内联机制造工艺中的铝导线制造工艺也可利用磁控直流溅射来完成。而且，为了确保所形成的铝导线能精确与接触窗对准，因此在铝导线材料层已全面性地沉积于晶片后，通常会对定义铝导线曝光后的光阻层及蚀刻后进行对准记号位置及迭合记号的量测及比对，以确定铝导线精准地与下层的接触窗或插塞(Plug)迭合。若有所偏移，即可对下一次定义铝导线的光阻层曝光时进行补偿校正。由于对准或迭合记号的量测乃根据记号的高低差所呈现出不同亮度的界面来定位，当金属于如凹槽侧壁两边的不对称沉积后，再根据凹槽高低差所得到的中心点位置便会有所偏移，由于此不对称沉积会随着靶材的消耗，偏移量越来越大。当然，虽然目前业界对于光刻制造工艺产生偏移的问题，可以藉由一些调整步骤来解决，但是由于每一沉积机台以及每一次偏移情况都不尽相同，因此此方法并非是一个有效的解决之道。
发明内容有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种物理气相沉积制造工艺及其设备，以在进行物理气相沉积制造工艺时，靶材轰击面所感应到的磁场强度可以保持一致，以使所沉积的薄膜具有相同不对称沉积的程度。本发明的另一目的就是在提供一种物理气相沉积制造工艺及其设备，以使所沉积的薄膜在位于开口侧壁处保持相同的沉积的不对称性。本发明提出一种物理气相沉积设备，此沉积设备由一反应室、一靶材背板、一晶片承载基座、一靶材与一移动式磁控(Magnetron)装置所构成。其中，靶材背板配置于反应室的顶部。此外，晶片承载基座配置于反应室的底部。另外，靶材配置于靶材背板的表面上，且与晶片承载基座相对。此外，移动式磁控装置配置于反应室外，且位于靶材上方，而且在进行物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整此移动式磁控装置的位置，而使此移动式磁控装置的磁极与靶材轰击(Bombardment)面之间的距离保持一致。本发明提出又一种物理气相沉积设备，此沉积设备由一反应室、一靶材背板、一晶片承载基座、一靶材与一电磁铁式磁控装置所构成。其中，靶材背板配置于反应室的顶部。此外，晶片承载基座配置于反应室的底部。另外，靶材配置于靶材背板的表面上，且与晶片承载基座相对。此外，电磁铁式磁控装置配置于反应室外，且位于靶材上方，而且在进行物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整电磁铁式磁控装置的电流强度，而使靶材轰击面所感应到的磁场强度保持一致。本发明提出一种物理气相沉积方法，此方法先提供一等离子体反应室，且此等离子体反应室包括配置有移动式磁控装置、靶材、靶材背板、晶片承载基座以及电源供应器。其中，靶材位于靶材背板的表面上，且与晶片承载基座，而移动式磁控装置位于反应室外，且位于靶材上方，而靶材背板与电源供应器电性连接。接着，于晶片承载基座上放置晶片。然后，启动该电源供应器，并启动移动式磁控装置，以于晶片上沉积薄膜。而且，在沉积薄膜的过程中，藉由调整移动式磁控装置的位置，而使得移动式磁控装置的磁极与靶材轰击面之间的距离保持一致。本发明提出又一种物理气相沉积方法，此方法先提供一等离子体反应室，且此等离子体反应室包括配置有电磁铁式磁控装置、靶材、靶材背板、晶片承载基座以及电源供应器。其中，靶材位于靶材背板的表面上，且与晶片承载基座，而电磁铁式磁控装置位于反应室外，且位于靶材上方，而靶材背板与电源供应器电性连接。接着，于晶片承载基座上放置晶片。然后，启动该电源供应器，并启动电磁铁式磁控装置，以于晶片上沉积薄膜。而且，在沉积薄膜的过程中，藉由调整电磁铁式磁控装置的电流强度，而使靶材轰击面所感应到的磁场强度保持一致。本发明提出另一种物理气相沉积方法，此方法于一等离子体反应室中产生一电场与一磁场，以进行沉积工艺。其中，在进行此沉积工艺时，此等离子体反应室中的电场强度为E，此等离子体反应室中的靶材其轰击面所感应到的磁场强度为B，且此沉积制造工艺所产生的等离子体气体离子的带电量为q，质量为m，移动速度为v，其关系式如下q/m(E→+v→×B→)=F→]]>其中，F为靶材轰击面处的Lorentz力，且在进行此沉积制造工艺时，此靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力(F)保持一致。由于本发明的物理气相沉积设备具有移动式磁控装置或是电磁铁式磁控装置，所以当利用此沉积设备来进行物理气相沉积工艺时，可以藉由调整移动式磁控装置的位置或是调整电磁铁磁控装置的电流强度，而使得靶材轰击面所感应到的磁场强度可以保持一致，进而可使得靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力保持一致。因此，利用本发明的方法及其设备可使不对称沉积在整个靶材消耗的过程中维持固定的不对称沉积程度，使得在后续光刻制造工艺中，因不对称溅射所产生的对准及迭合记号偏移保持为固定值。为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明。附图中图1是现有的一种利用磁控直流溅射于晶片的光刻对准或迭合标记中的沟槽部份沉积薄膜的示意图。图2是依照本发明一优选实施例的一种物理气相沉积设备的剖面示意图。图3利用图2的物理气相沉积设备进行物理气相沉积制造工艺时，此物理气相沉积设备的剖面示意图。图4是依照本发明的一优选实施例于晶片上的对准或迭合的沟槽沉积薄膜的剖面示意图。简单符号说明100、220晶片102、306薄膜104、304开口106旋转偏移200反应室201靶材轰击面202靶材背板204晶片承载基座206靶材208磁控装置210电源供应器212遮蔽护罩214气体供应装置216磁铁218磁轴300基底302介电层d距离具体实施方式图2所示，其绘示依照本发明一优选实施例的一种物理气相沉积设备的剖面示意图。请参照图2，本发明的物理气相沉积设备由反应室200、靶材背板202、晶片承载基座204、靶材206、磁控(Magnetron)装置208、电源供应装置210、遮蔽护罩212与气体供应装置214所构成，且磁控装置208由数个磁铁216与磁轴(MagnetAxle)218所构成。其中，遮蔽护罩212配置于反应室200的侧壁与底部，且未与晶片承载基座204相接。在一优选实施例中，此遮蔽护罩212作为阳极之用，并且接地。另外，靶材背板202配置于反应室200的顶部，且与电源供应器210电性连接。在一优选实施例中，靶材背板202作为阴极之用。此外，晶片承载基座204配置于反应室200的底部，以提供晶片220的放置。另外，靶材206配置于靶材背板202的表面上，且与晶片承载基座204相对。其中，靶材206的材质例如是金属靶材，其例如钛、钴、镍、钽、钨、铝、铜等金属材质。此外，磁控装置208配置于反应室200外，且位于靶材206上方。值得一提的是，在一优选实施例中，此磁控装置208为一上下移动式旋转磁控装置，因此当利用此物理气相沉积设备来进行物理气相沉积制造工艺时，可以沿着磁轴218上下调整磁控装置208的位置，而使得磁控装置208的磁极与靶材206的轰击(Bombardment)面201之间的距离d保持一致，进而使得靶材轰击面201所感应到的磁场强度可以保持一致。此外，在另一优选实施例中，此磁控装置208为一电磁铁式旋转磁控装置，因此当利用此物理气相沉积设备来进行物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整磁控装置208的电流强度，而使靶材轰击面201所感应到的磁场强度保持一致。另外，气体供应装置214连接于反应室200的侧壁上，以提供等离子体气体进入反应室200中，其中等离子体气体例如是惰性气体，其例如是氩气。在另一优选实施例中，反应室200还包括与另一气体供应装置(未绘示)连结，以提供反应性气体进入反应室200中，且所通入的反应性气体依照所需的方法而有所不同。例如，若欲沉积氮化钛薄膜，则靶材206可采用钛金属，而反应气体则可采用氮气。利用上述的物理气相沉积设备进行物理气相沉积制造工艺的详细说明如下。请参照图2，首先将晶片220放置在反应室200内的晶片承载基座204上，准备于晶片220表面上沉积薄膜。而晶片220上的对准或迭合的沟槽的剖面示意图如图4所示，其包括硅基底300，以及形成在基底300上的介电层302，且介电层302中具有一开口304。之后，于晶片220上进行薄膜沉积制造工艺。详细说明是，开启电源供应器210，以对电极202施予一负电压，并使遮蔽护罩212接地，而使得反应室200中的等离子体气体离子化(例如氩气)，并且藉由离子化的气体(等离子体)来轰击靶材206，而使得靶材206上的原子被溅击出来。此外，旋转磁控装置208，将增进等离子体气体离子化的溅击率，进而增加等离子体密度。值得一提的是，在一优选实施例中，此磁控装置208若为一上下移动式旋转磁控装置，则在进行薄膜沉积制造工艺时，可以沿着磁轴218上下随时调整磁控装置208的位置，而使得磁控装置208的磁极表面与靶材轰击面201之间的距离d保持一致，以解决现有的靶材轰击面201所感应到的磁场强度无法保持一致的问题，其详细说明请如下。请参照图3，随着晶片220上所沉积的薄膜的厚度愈来愈厚及所沉积的晶片片数越来越多，靶材206的厚度会相对地愈来愈薄，如此会使得靶材轰击面201所感应到的磁场强度愈来愈强。然而，在本发明中，可以沿着磁轴218随时上下调整磁控装置208的位置，而使得磁控装置208与靶材轰击面201之间的距离d保持一致，进而使得靶材轰击面201所感应到的磁场强度保持一致。而且，在进行薄膜沉积制造工艺时，靶材轰击面201所感应到的磁场强度保持一致，亦同时表示靶材轰击面处的洛仑兹(Lorentz)力保持一致，其关系式如下其中，F为靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力，且q为所产生的等离子体气体离子的带电量，m为其质量，v为其移动速度，F→=q/m(E→+v→×B→)]]>而B为靶材轰击面201所感应到的磁场强度，E表示二电极(202与212)之间的电场。请参照图4，由于在进行薄膜沉积的过程前，会上下调整磁控装置208的位置，而使得靶材轰击面201所感应到的磁场强度保持一致。因此，所沉积的薄膜306在位于开口304的侧壁能保持固定的不对称程度的沉积，不会随着靶材206消耗而使得不对称沉积加剧。在另一优选实施例中，若此磁控装置208为一电磁铁式旋转磁控装置，则可以藉由调整磁控装置208的电流强度，解决现有的靶材轰击面201所感应到的磁场强度无法保持一致的问题。换言之，虽然随着晶片220上所沉积的薄膜的厚度愈来愈厚及所沉积的晶片片数越来越多，靶材206的厚度会相对地愈来愈薄，但是在本发明中，可藉由磁控装置208的电流强度的调整，而使磁场强度改变，进而使得靶材轰击面201所感应到的磁场强度随时保持一致，如此会使得Lorentz力保持一致。因此，所沉积的薄膜306在位于开口304的侧壁也能保持固定的不对称程度的沉积，不会随着靶材206的消耗而使得不对称沉积加剧。综上所述，本发明的物理气相沉积及其设备至少具有下述的优点1.由于本发明的物理气相沉积设备具有移动式或是电磁铁式磁控装置，所以当利用此沉积设备来进行物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整移动式磁控装置的位置或是电磁铁式磁控装置的电流强度，而使得靶材轰击面所感应到的磁场强度可以保持一致，进而可使得靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力保持一致。因此，利用本发明的方法及其设备即不会产生现有的不对称沉积随着靶材消耗而使得不对称沉积程度加剧的问题。2.由于利用本发明的物理气相沉积及其设备其靶材轰击面所感应到的磁场强度可以保持一致，所以不对称沉积的程度在靶材消耗的过程中能保持一定。因此，对于金属导线定义制造工艺来说，可以确保在定义导线时，具有优选的对准精确度。而且，利用本发明来进行金属导线定义制造工艺，不需如现有的一般，为了弥补因光刻制造工艺中因对准记号及迭合记号的偏移，而于采取个别调整迭合偏移的补偿校正值来解决此偏移所造成的问题，因此可以使得制造工艺更为简便。3.本发明的物理气相沉积设备及其方法并不限定于上述所揭露的内容。换言之，在物理气相沉积制造工艺中，若反应室的电场强度(E)、靶材轰击面所感应到的电场强度(B)与等离子体气体离子的相关参数(q、m与v)所得的靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力能够维持在定值，则所沉积的薄膜也同样具有沉积的不对称性在靶材消耗过程中维持一定的优点。虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。权利要求1.一种物理气相沉积设备，包括一反应室；一靶材背板，配置于该反应室的顶部；一晶片承载基座，配置于该反应室的底部；一靶材，配置于该靶材背板的表面上，且与该晶片承载基座相对；以及一移动式磁控装置，配置于该反应室外，且位于该靶材上方，而且在进行一物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整该移动式磁控装置的位置，而使该移动式磁控装置的磁极与靶材轰击面之间的距离保持一致。2.如权利要求1所述的物理气相沉积设备，还包括一电源供应装置，其与该靶材背板电连接。3.如权利要求1所述的物理气相沉积设备，其中该移动式磁控装置为一移动式旋转磁控装置。4.如权利要求1所述的物理气相沉积设备，还包括一气体供应装置。5.一种物理气相沉积设备，包括一反应室；一靶材背板，配置于该反应室的顶部；一晶片承载基座，配置于该反应室的底部；一靶材，配置于该靶材背板的表面上，且与该晶片承载基座相对；以及一电磁铁式磁控装置，配置于该反应室外，且位于该靶材上方，而且在进行一物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整该电磁铁式磁控装置的电流强度，而使该靶材轰击面所感应到的磁场强度保持一致。6.如权利要求5所述的物理气相沉积设备，还包括一电源供应装置，其与该靶材背板电性连接。7.如权利要求5所述的物理气相沉积设备，其中该电磁铁式磁控装置为一电磁铁式旋转磁控装置。8.如权利要求5所述的物理气相沉积设备，还包括一气体供应装置。9.一种物理气相沉积方法，包括提供一等离子体反应室，该等离子体反应室包括配置有一移动式磁控装置、一靶材、一靶材背板、一晶片承载基座以及一电源供应器，其中该靶材位于该靶材背板的表面上，且与该晶片承载基座相对，而该移动式磁控装置位于该反应室外，且位于该靶材上方，而该靶材背板与该电源供应器电性连接；于该晶片承载基座上放置一晶片；以及启动该电源供应器，并启动该移动式磁拉装置，以于该晶片上沉积一薄膜，且在沉积该薄膜的过程前，藉由调整该移动式磁控装置的位置，而使得该移动式磁控装置的磁极与靶材轰击面之间的距离保持一致。10.如权利要求9所述的物理气相沉积方法，其中在沉积该薄膜的过程中，所产生的等离子体气体离子其带电量为q，质量为m，移动速度为v，而该靶材轰击面所感应到的磁场强度为B，且该等离子体反应室的电场强度为E，而且其关系式如下q/m(E→+v→×B→)=F→]]>其中，F为Lorentz力，且在沉积该薄膜的过程中，该靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力保持一致。11.如权利要求10所述的物理气相沉积方法，其中该沉积方法所产生的等离子体气体离子包括一惰性气体离子。12.如权利要求11所述的物理气相沉积方法，其中该惰性气体离子包括氩气离子。13.一种物理气相沉积方法，包括提供一等离子体反应室，该等离子体反应室包括配置有一电磁铁式磁控装置、一靶材、一靶材背板、一晶片承载基座以及一电源供应器，其中该靶材位于该靶材背板的表面上，且与该晶片承载基座相对，而该电磁铁式磁控装置位于该反应室外，且位于该靶材上方，而该靶材背板与该电源供应器电性连接；于该晶片承载基座上放置一晶片；以及启动该电源供应器，并启动该电磁铁式磁控装置，以于该晶片上沉积一薄膜，且在沉积该薄膜的过程前，藉由调整该电磁铁式磁控装置的电流强度，而使该靶材轰击面所感应到的磁场强度保持一致。14.如权利要求13所述的物理气相沉积方法，其中在沉积该薄膜的过程中，所产生的等离子体气体离子其带电量为q，质量为m，移动速度为v，而该靶材轰击面所感应到的磁场强度为B，且该等离子体反应室的电场强度为E，而且其关系式如下q/m(E→+v→×B→)=F→]]>其中，F为Lorentz力，且在沉积该薄膜的过程中，该靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力保持一致。15.如权利要求14所述的物理气相沉积方法，其中该沉积方法所产生的等离子体气体离子包括一惰性气体离子。16.如权利要求15所述的物理气相沉积方法，其中该惰性气体离子包括氩气离子。17.一种物理气相沉积方法，包括于一等离子体反应室中产生一电场与一磁场，以进行一沉积工艺，其中在进行该沉积工艺时，该等离子体反应室中的电场强度为E，该等离子体反应室中的一靶材其轰击面所感应到的磁场强度为B，且该沉积工艺所产生的等离子体气体离子的带电量为q，质量为m，移动速度为v，其关系式如下q/m(E→+v→×B→)=F→]]>其中，F为Lorentz力，且在进行该沉积工艺时，该靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力保持一致。18.如权利要求17所述的物理气相沉积方法，其中该沉积工艺所产生的等离子体气体离子包括一惰性气体离子。19.如权利要求18所述的物理气相沉积方法，其中该惰性气体离子包括氩气离子。其中，F为Lorentz力，且在进行该沉积工艺时，该靶材轰击面处的等离子体气体离子所感受到的Lorentz力保持一致。全文摘要一种物理气相沉积设备，此沉积设备由一反应室、一靶材背板、一晶片承载基座、一靶材与一移动式磁控装置所构成。其中，靶材背板配置于反应室的顶部。此外，晶片承载基座配置于反应室的底部。另外，靶材配置于靶材背板的表面上，且与晶片承载基座相对。此外，移动式磁控装置配置于反应室外，且位于靶材上方。由于利用此沉积设备来进行物理气相沉积制造工艺时，可以藉由调整移动式磁控装置的位置，而使得移动式磁控装置的磁极与靶材轰击面之间的距离保持一致，因此靶材轰击面所感应到的磁场强度可以保持一致。文档编号C23C14/35GK1670240SQ200410039679公开日2005年9月21日申请日期2004年3月16日优先权日2004年3月16日发明者陈泰原申请人:茂德科技股份有限公司