磁控溅射方法、装置、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及磁控溅射镀膜
技术领域：
，特别是涉及一种磁控溅射方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术：
：磁控溅射是物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)的一种。一般的磁控溅射溅射可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。而上世纪70年代发展起来的磁控溅射法更是实现了高速、低温、低损伤。因为是在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。极紫外光刻(extremeultravioletlithography，euvl)技术是使用euv波段，主要是13.5nm波段，进行光刻的微纳加工技术。目前，euvl技术已经能够实现7nm线宽的刻蚀工艺，并具备进一步缩小刻蚀线宽的可能性。这在大规模集成电路制造领域具有重要意义，能够实现更大密度的元件集成，以及更低的能耗。极紫外光刻使用波长为10～14nm光源照明,由于几乎所有已知光学材料在这一波段都具有强吸收,无法采用传统的折射式光学系统,所以极紫外光刻系统的照明系统、掩模和投影物镜均采用反射式设计,其反射光学元件需镀有周期性多层膜以提高反射率。目前用于极紫外光刻系统多层膜制备的沉积方法主要有磁控溅射、离子束溅射和电子束蒸发三种，其中磁控溅射以其工艺参数稳定和设备维护成本低成为极紫外多层膜制备的主要方法。但是对于照明系统而言，为提高对光源辐射出的极紫外光收集角，其椭球收集镜口径达到600mm以上，边缘倾角达到45°，在如此大口径高陡度的曲面基底上实现±0.1％的膜厚分布控制精度(膜厚梯度变化达到20％)，如果单独采用磁控溅射公转调速这对调速机构的加速性能要求非常高，成本高昂，而单独采用修正挡板的话，则工艺迭代速度非常慢。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种磁控溅射方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，在保证镀膜效率的基础上，降低公转调速的控制难度，降低了公转调速镀膜的成本。本发明提供了一种磁控溅射方法，包括：预先为待镀膜面配置对应的修正挡板，其中，所述待镀膜面为具有非平面的表面；控制溅射喷头按照公转调速曲线旋转，并透过所述修正挡板的开口对所述待镀膜面的表面溅射镀膜；其中，所述修正挡板的开口形状多项式和所述公转调速曲线均根据镀膜厚度分布值获得，且所述公转调速曲线为非匀速调速曲线。其中，根据所述镀膜厚度分布值获得所述修正挡板的开口形状多项式的过程包括：根据所述待镀膜面的表面形状获得在所述待镀膜面表面的镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值；基于公转调速和修正挡板镀膜对应的膜厚分布曲线，根据所述镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值，获得所述修正挡板对应的遮挡因子参数；根据所述遮挡因子参数，获得所述修正挡板的开口形状多项式。其中，所述根据所述遮挡因子参数，获得所述修正挡板的开口形状多项式，包括：获得所述镀膜轨迹曲线上各个位置点和所述溅射喷头所在位置点之间的连线，与所述修正挡板之间的交点坐标；根据所述修正挡板上各个所述交点坐标对应的遮挡因子参数的取值，获得所述修正挡板的开口形状多项式。其中，预先获得所述公转调速曲线过程包括：基于所述膜厚分布曲线，根据所述镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值，反演获得所述公转调速曲线的多值解；采用遗传算法对所述公转调速曲线的多值解进行全局寻优，获得所述公转调速曲线的最优解。本发明还提供了一种磁控溅射装置，包括：预先配置模块，用于预先为待镀膜面配置对应的修正挡板，其中，所述待镀膜面为具有非平面的表面；溅射控制模块，用于控制溅射喷头按照公转调速曲线旋转，并透过所述修正挡板的开口对所述待镀膜面的表面溅射镀膜；其中，所述修正挡板的开口形状多项式和所述公转调速曲线均根据所述镀膜厚度分布值获得，且所述公转调速曲线为非匀速调速曲线。其中，所述预先配置模块还包括：解算单元，用于根据所述待镀膜面的表面形状，获得在所述待镀膜面表面的镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值；遮挡因子解算单元，用于基于公转调速和修正挡板镀膜对应的膜厚分布曲线，根据所述镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值，获得所述修正挡板对应的遮挡因子参数；根据所述遮挡因子参数，获得所述修正这挡板的开口形状多项式。其中，所述遮挡因子解算单元具体用于获得所述镀膜轨迹曲线上各个位置点和所述溅射喷头所在位置之间的连线，与所述修正挡板之间的交点坐标；根据所述修正挡板上各个所述交点坐标位置对应的遮挡因子参数的取值，获得所述修正挡板的开口形状多项式。其中，所述预先配置模块还包括：公转调速曲线解算单元，用于基于所述膜厚分布曲线，根据所述镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值，反演获得所述公转调速曲线的多值解；采用遗传算法对所述公转调速曲线的多值解进行全局寻优，获得所述公转调速曲线的最优解。本发明中还提供了一种磁控溅射设备，包括：溅射喷头、和所述溅射喷头相连接的驱动机构，设于所述溅射喷头和待镀膜的待镀膜面之间的修正挡板、和所述驱动机构相连接的处理器、以及和所述处理器相连接的存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，控制所述驱动机构驱动所述溅射喷头对所述待镀膜面进行溅射镀膜，以实现如上任一项所述的磁控溅射方法的步骤。本发明中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的磁控溅射方法的步骤。本发明所提供的磁控溅射方法，包括：预先为待镀膜面配置对应的修正挡板，其中，待镀膜面为具有非平面的表面；控制溅射喷头按照公转调速曲线旋转，并透过修正挡板的开口对待镀膜面的表面溅射镀膜；其中，修正挡板的开口形状多项式和所述公转调速曲线均根据镀膜厚度分布值获得，且公转调速曲线为非匀速调速曲线。本申请中对待镀膜面进行磁控溅射镀膜时，结合修正挡板和公转调速进行镀膜，在保证公转调速的镀膜速率的基础上，在很大程度上降低的公转调速的速度变化幅度，从而降低了对溅射喷头的控制难度，进而降低了非平面镀膜的成本。本发明还提供了一种磁控溅射装置、设备以及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。附图说明为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的待镀膜面的磁控溅射方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的获得开口形状多项式的过程流程示意图；图3为本发明实施例提供的磁控溅射原理示意图；图4为收集镜的目标膜厚分布曲线；图5为遗传算法反演得到修正挡板开口形状示意图；图6为公转调速曲线的示意图；图7为本发明实施例提供的磁控溅射装置的结构框图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，图1为本发明实施例提供的待镀膜面的磁控溅射方法的流程示意图，该方法可以包括：步骤s11：预先为待镀膜面配置对应的修正挡板。其中，待镀膜面为非平面。具体地，可以预先根据待镀膜面的具体形状预先配置对应的修正挡板，修正挡板的开口形状多项式和待镀膜面的形状相对应。步骤s12：预先设定待镀膜面对应的公转调速曲线。对于只采用修正挡板的磁控溅射镀膜技术中，磁控溅射喷头也需要具有公转速度，但是磁控溅射喷头是匀速旋转的。这种磁控溅射镀膜的方式迭代速度较慢，使得镀膜效率低。本实施例中的公转调速的速度为非匀速调速曲线，也即是采用公转调速的方式使得溅射喷头对待镀膜面进行镀膜，以加快镀膜速度，与此同时还设置了修正挡板，使得公转调速曲线的速度变化幅度降低，从而降低对溅射喷头速度控制的难度。另外，对于待镀膜的平面而言，不同的镀膜平面对镀膜厚度要求不同，对应地修正挡板的开口形状以及公转调速曲线也各不相同。在实际应用中，可以根据实际需要设定整个待镀膜平面的镀膜厚度，在根据该镀膜厚度确定修正挡板的开口形状以及公转调速曲线。步骤s13：控制溅射喷头按照溅射调速曲线，透过修正挡板的开口，对待镀膜面进行溅射镀膜。对于修正挡板镀膜工艺而言，在对待镀膜面进行溅射时镀膜的靶材从修正挡板的开口穿出，被修正挡板遮挡部分，溅射镀膜的靶材也就无法通过，也即是说通过修正挡板对待镀膜面的镀膜厚度分布进行限制修正。尽管这种方式能够较好的保证镀膜厚度的均匀性，但是工艺迭代速度确非常慢。另一种溅射镀膜的方式是旋转溅射喷头的公转调速的溅射方案，通过控制溅射喷头旋转速度变化实现镀膜厚度的均匀分布。但是这种镀膜方式对于表面坡度变化较大的待镀膜面而言，会导致公转调速的调速曲线变化幅度非常大，进而使得控制溅射喷头的难度增大对溅射喷头旋转的控制难度，对溅射喷头旋转速度控制精度要求高，进而增大了镀膜成本。为此，本申请中提供的待镀膜面的磁控溅射方法，采用公转调速的基础上还设置修正挡板，通过修正挡板和公转调速的双重作用，使得镀膜厚度更为均匀。因为对待镀膜面进行磁控溅射时，在对溅射喷头进行公转调速镀膜的同时，配置对应的修正挡板，保证高效率镀膜的基础上，降低公转调速的调速难度，降低非平面镀膜的难度和成本。基于上述实施例，在本发明的另一具体实施例中，对获得修正挡板的开口形状多项式的过程，可参考图2，图2为本发明实施例提供的获得开口形状多项式的过程流程示意图，具体可以包括：步骤s21：根据待镀膜面的表面形状获得在待镀膜面表面的镀膜轨迹曲线和镀膜厚度分布值。具体地，如图3所示，图3为本发明实施例提供的磁控溅射原理示意图。图3中从上到下三个平面依次代表靶平面、修正挡板以及待镀膜的基片，其中靶平面上的环形区域即为溅射喷头旋转时喷射靶材的区域，因为溅射喷头在镀膜时，一边自转一边公转，最终其旋转轨迹即可形成该环形区域，基片为待镀膜面上的一个单元面，如图3所示当溅射喷头旋转至t点时，向基片s溅射靶材，建立三维空间坐标系。若待镀膜面为椭球面，则在椭球面表面的镀膜轨迹曲线即为：其中，r为溅射喷头的公转半径，r为溅射喷头的自转半径，θ为溅射喷头的当前时刻的公转角，为溅射喷头的当前时刻的自转角，ω为公转角速度，ωs为自转角速度，t为旋转时间。而镀膜厚度分布值是根据用户的实际镀膜需求而定，为已知值。步骤s22：基于公转调速和修正挡板镀膜对应的膜厚分布曲线，根据镀膜轨迹曲线和镀膜厚度分布值，获得修正挡板对应的遮挡因子参数。需要说明的是，针对仅仅采用公转调速进行镀膜时，在针对特性形状的待镀膜面形成的膜厚分布，具有特定的膜厚分布曲线表达式；针对仅仅采用修正挡板进行镀膜时，膜层厚度分布也存在特定的表达式。而本实施例对待镀膜面镀膜时，是进行公转调速的同时还设置了修正挡板，相应地在待镀膜面镀膜形成的膜厚分布情况就同时受公转调速和修正挡板的影响。因此，本实施例中将公转调速镀膜的膜厚度分布曲线和修正挡板镀膜的膜厚度分布曲线，并结合镀膜轨迹曲线，从而获得基于公转调速和修正挡板共同影响的的膜厚分布曲线。具体地，对于待镀膜面为椭球形表面的膜厚分布曲线具体可以如下：其中，其中，t(r)即为镀膜厚度分布值，具体取值可根据实际需求确定，d(xt,yt)为溅射喷头的溅射产额分布，可以根据环形区域参数l，rt和σ算得，m为遮挡因子参数，ω(θ)为公转角速度，也即是公转速率曲线，在待镀膜面上溅射点s切平面的法向量，α为溅射喷头的溅射方向和z轴之间的夹角，β为溅射喷头的溅射方向和之间的夹角，γ为和z轴之间的夹角，为待镀膜面上溅射点s到溅射喷头所在位置点t的向量，对于坐标轴z轴可以参考图3。根据上述公式，将镀膜厚度分布值也即是t(r)的取值代入上述膜厚分布曲线，即可解算出遮挡因子参数m。步骤s23：根据遮挡因子参数，获得修正挡板的开口形状多项式。需要说明的是，在修正挡板上每个位置点对应一个遮挡因子参数m，具体是指修正挡板遮挡靶材溅射到待镀膜面表面的参数，当靶材向待渡膜表面某一点溅射，恰好溅射到修正挡板的非开口位置，而无法到达待镀膜面的表面时，遮挡因子参数m取0；反之，当靶材恰好可以穿过修正挡板的开口位置时，遮挡因子参数取1。具体地，可以获得镀膜轨迹曲线上各个位置点和溅射喷头所在位置之间的连线，与修正挡板之间的交点坐标；根据修正挡板上各个交点坐标位置对应的遮挡因子参数的取值，获得修正挡板的开口形状多项式。镀膜轨迹曲线上的位置点即为待镀膜面上的位置点，如图3所示，假设为s点，当溅射喷头在t点向s点溅射时，需要经过修正挡板，那么溅射直线st和修正挡板之间就存在交点，设定该交点为a。若a点位于修正挡板上的开口区域，则a点的遮挡因子参数m为1；若a点位于修正挡板上的非开口区域，则a点的遮挡因子参数m为0。而靶材能否溅射到b点上，则是根据b点的镀膜厚度分布值t(r)所决定。随着溅射喷头的旋转至不同位置，根据镀膜厚度分布曲线对应待镀膜面上不同位置点的镀膜厚度分布值t(r)，解算出遮挡因子参数m，根据交点a在直角坐标系中分布的位置以及交点a对应的遮挡因子m的取值，即可获得修正挡板上开口区域位置和非开口区域位置的坐标点，由此拟合获得开口形状多项式；例如对于椭球面而言，开口形状多项式可以是y＝∑anxn形式的多项式。基于上述实施例，在本发明的另一具体实施例中，获得的所述公转调速曲线过程，可以进一步地包括：基于膜厚分布曲线，根据镀膜轨迹曲线和镀膜厚度分布值，反演获得公转调速曲线的多值解；采用遗传算法对公转调速曲线的多值解进行全局寻优，获得公转调速曲线的最优解。具体地，已知膜厚分布可以反演得到公转调速曲线，在数学上该反演过程存在多值解，为提高反演过程的稳定性，这里采用全局寻优算法——遗传算法来寻找全局最优解。遗传算法是一种基于自然群体遗传演化机制的随机搜索算法,具有全局寻优的特点，即可以用整体的最小量快速而准确地找到根,而不过分依赖于初始条件，并且计算精度高。为使算法迭代收敛速度最快，遗传算法的参数选择如下：镀膜厚度分布值的样本数为100，交叉概率为0.5，变异概率为0.02，代数为50代。反演过程的评价函数定义如下：其中，tc为计算膜厚曲线，tgoal为目标膜厚曲线，反演过程就是寻找使得f值最小的公转调速曲线的过程。具体地，为了更好的理解本申请的技术方案，下面以激光等离子体极紫外光源收集镜上镀制mo/si多层膜为例，详细阐述遗传算法反演修正挡板和调速曲线的过程。其中该收集镜的表面为边缘倾角达到45°的椭球面。图4为收集镜的目标膜厚分布曲线。为简化反演过程，将钼靶和硅靶等效为一个靶，该等效靶的溅射分布特性参数如下表：靶材l(mm)rt(mm)σ(mm)kmo-si236.514.913.32.31其中，k为溅射角分布特性参数。由该组溅射分布特性参数结合收集镜几何参数，根据式膜厚度分布曲线和反演评价函数，就可以反演得到与目标膜厚分布曲线对应的修正挡板的开口形状多项式和公转调速曲线。修正挡板开口形状采用多项式形式，公转调速曲线选择三步调速曲线，也即是说公转调速曲线存在三个不同的匀速速率，在实际调速中存在三次调速。由遗传算法反演得到修正挡板开口形状和公转调速曲线分别如图5和图6所示。图6中横坐标为公转角度，代表溅射喷头的旋转位置也即是镀膜位置，纵坐标为公转速度也即是公转角速度，也即是说图6为公转速度随镀膜位置的变化而变化的坐标示意图。根据图6可知，公转调速曲线在大部分情况下是匀速旋转，只有到达特定位置时，公转角速度才发生短时间变化，在很大程度上降低了公转调速的难度，进而降低镀膜成本。下面对本发明实施例提供的磁控溅射装置进行介绍，下文描述的磁控溅射装置与上文描述的磁控溅射方法可相互对应参照。图7为本发明实施例提供的磁控溅射装置的结构框图，参照图7磁控溅射装置可以包括：预先配置模块100，用于预先为待镀膜面配置对应的修正挡板，其中，所述待镀膜面为具有非平面的表面；溅射控制模块200，用于控制溅射喷头按照公转调速曲线旋转，并透过所述修正挡板的开口对所述待镀膜面的表面溅射镀膜；其中，修正挡板的开口形状多项式和所述公转调速曲线均根据所述镀膜厚度分布值获得，且所述公转调速曲线为非匀速调速曲线。可选地，在本发明的另一具体实施例中，所述预先配置模块100还包括：解算单元，用于根据所述待镀膜面的表面形状，获得在所述待镀膜面表面的镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值；遮挡因子解算单元，用于基于公转调速和修正挡板镀膜对应的膜厚分布曲线，根据所述镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值，获得所述修正挡板对应的遮挡因子参数；根据所述遮挡因子参数，获得所述修正这挡板的开口形状多项式。可选地，在本发明的另一具体实施例中，所述遮挡因子解算单元具体用于获得所述镀膜轨迹曲线上各个位置点和所述溅射喷头所在位置之间的连线，与所述修正挡板之间的交点坐标；根据所述修正挡板上各个所述交点坐标位置对应的遮挡因子参数的取值，获得所述修正挡板的开口形状多项式。可选地，在本发明的另一具体实施例中，所述预先配置模块100还包括：公转调速曲线解算单元，用于基于所述膜厚分布曲线，根据所述镀膜轨迹曲线和所述镀膜厚度分布值，反演获得所述公转调速曲线的多值解；采用遗传算法对所述公转调速曲线的多值解进行全局寻优，获得所述公转调速曲线的最优解。本实施例的磁控溅射装置用于实现前述的磁控溅射方法，因此磁控溅射装置中的具体实施方式可见前文中的磁控溅射方法的实施例部分，例如，预先配置模块100，用于实现上述磁控溅射方法中步骤s11和s12；溅射控制模块200，用于实现上述磁控溅射方法中步骤s13，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。本实施例中还提供了一种磁控溅射设备，溅射喷头、和所述溅射喷头相连接的驱动机构，设于所述溅射喷头和待镀膜的待镀膜面之间的修正挡板、和所述驱动机构相连接的处理器、以及和所述处理器相连接的存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述计算机程序，控制所述驱动机构驱动所述溅射喷头对所述待镀膜面进行溅射镀膜，以实现如上任意实施例所述的磁控溅射方法的步骤。本申请中的磁控溅射设备中配置有修正挡板，并且处理器以公转调速的方式控制溅射喷头镀膜，在保证镀膜效率的基础上，又降低了驱动机构对溅射喷头的控制难度，进而降低镀膜成本。本申请中还提供了一个计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任意实施例所述的磁控溅射方法的步骤。具体地，该计算机可读存储介质可以是随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或
技术领域：
内所公知的任意其它形式的存储介质。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当前第1页12