沉积工艺同步化的方法及设备的制造方法_3

文档序号:8207845阅读:来源:国知局
含任何适用于形成等离子体以蚀刻种晶层210的气体,例如比如 惰性气体,比如氩(Ar)、氦(He)、氪(Kr)、氖(Ne)、氙(Xe)或类似气体。可以以约lOsccm至 约30〇SCCm之间的流率或者在一些实施方式中以约lOOsccm的流率提供工艺气体。可以通 过在适合的条件下将源功率耦合到处理腔室内的工艺气体而将工艺气体形成为等离子体, 以建立和保持等离子体。例如,在一些实施方式中,可以提供约5kW至约60kW的DC功率或 在一些实施方式中约20kW的DC功率,以点燃工艺气体并保持等离子体。在一些实施方式 中,可以将偏压功率施加到基板,以促进将来自等离子体的离子导向基板,从而促进蚀刻工 艺。在一些实施方式中,施加到基板以用于高等能量工艺体系的偏压功率可以介于-240V 至-750V之间。例如,在一些实施方式中,在约2MHz至约60MHz或约13. 56MHz的频率下, 偏压功率可以为约50W至约2000W,或在一些实施方式中为约600W。
[0040] 除了以上内容之外,可以使用额外的工艺参数来促进蚀刻/再溅射种晶层210。例 如,在一些实施方式中,可以将处理腔室保持在约lmTorr至约50mTorr的压强。此外,在一 些实施方式中,可以将处理腔室保持在约20摄氏度至约200摄氏度的温度。
[0041] 接着,在步骤112,可以将导电材料222沉积在种晶层210的上面,以填充开口 212,如图2E中所绘示的。在种晶层210不形成连续层(以上所述)的实施方式中,可以将 导电材料222的部分直接沉积在阻挡层208的上面。可以以任何方式沉积导电材料222, 比如电化学沉积或电化学电镀(ECP)或类似方式。导电材料222可以是任何适合的导电材 料,比如铝(A1)、铜(Cu)或类似材料。
[0042] 在一些实施方式中,本发明人已经观察到,在沉积过程中导电材料222的生长速 率会随着种晶层210的厚度增加而增加。例如,在一些实施方式中,与当沉积在种晶层210 的厚度较小的部分(例如设置在靠近开口 212的顶部的侧壁上的种晶层210部分和沉积在 上角218上的种晶层部分)上时导电材料222的生长速率相比,当沉积在种晶层210的厚 度较大的部分(例如设置在靠近开口 212的底部216的侧壁上的种晶层210部分和沉积在 底部本身上的种晶层部分)上时导电材料222的生长速率可能会比较高。因此,通过提供 具有倾斜轮廓的种晶层210(如上所论述的),靠近开口 212的底部216的导电材料222的 生长速率可以有利地更大,从而允许开口 212从底部216到顶部被填充。从底部216到顶 部来填充特征可以防止在特征的上角218附近形成过量的导电材料222,从而防止在用导 电材料222完全填充开口 212之前将开口 212封闭。
[0043] 在用导电材料222填充开口 212之后,可以使用化学机械研磨(CMP)或其他适合 的技术来去除开口 212 (以及任何其他特征,比如其他过孔、沟槽、双镶嵌结构或类似特征) 外部的过量导电材料222,如图2F所绘示的。
[0044] 在沉积导电材料222以填充开口 212之后,所述方法通常结束,而且基板200可以 继续进行进一步的处理,比如沉积、蚀刻、退火或类似处理。例如,在一些实施方式中,可以 沉积额外的层,例如可以在填充的开口 212之上形成额外的介电层和/或金属化结构。
[0045] 本文所描述的发明方法可以在如下所述的处理腔室中进行。图3依据本发明的 一些实施方式图示适用于处理基板的处理腔室。适合的处理腔室的实例包括ENDURA& EXTENSATTN和ENDURAUENCORE处理腔室,两者皆可从加州圣克拉拉市的应用材料公 司购得。应想到的是,也可以使用其他处理腔室来进行本发明,包括来自其他制造商的处理 腔室。
[0046] 在一些实施方式中,处理腔室300包含基板支撑基座352以及溅射源,所述基板支 撑基座352用于在基板支撑基座352上接收基板200,所述溅射源比如靶材342。基板支撑 基座352可以位于接地的外壳壁350内,外壳壁350可以是腔室壁(如图示)或接地屏蔽件 (未图示)。基板支撑基座352可以包括提供热到基板200的任何适合的工具(未图示), 例如比如电阻加热元件、辐射腔和光源、或类似工具。
[0047] 靶材342可以通过介电隔离器346被支撑在接地的导电铝接合件(adapter) 344 上。依据本发明的实施方式,靶材342包含在溅射过程中将被沉积在基板200上的材料,比 如当沉积氮化钛膜时靶材342包含钛。
[0048] 基板支撑基座352具有面向靶材342的主表面的材料接收表面,并且在与靶材342 的主表面相对的平面位置中支撑将被溅射涂覆的基板200。基板支撑基座352可以将基板 200支撑在处理腔室300的中央区域340中。中央区域340被界定为在处理过程中在基板 支撑基座352上方的区域(例如介于靶材342与在处理位置时的基板支撑基座352之间)。
[0049] 基板支撑基座352能通过与底部腔室壁360连接的波纹管358垂直移动,以允许 基板200通过在处理腔室300下部的装载锁定阀(未图示)被移送到基板支撑基座352上, 并于此之后允许基板200上升到沉积或处理位置,如图3中所绘示。可以从气源362经由 质量流量控制器364供给一或多种处理气体进入腔室300的下部分。可以提供排气口 368 并将排气口 368经由阀366耦接到泵(未图示),用以抽空处理腔室300的内部,并且便于 维持处理腔室300内所需的压强。
[0050] 可以将能控制的DC电源348耦接到腔室300,以施加负压或偏压到靶材342。可 以将RF电源356耦接到基板支撑基座352,以在基板200上诱发负直流偏压。此外,在一些 实施方式中,在处理过程中负直流自偏压可形成于基板200上。在其他的应用中,可以将基 板支撑基座352接地或可让基板支撑基座352为电浮的(electricallyfloating)。
[0051] 可将能转动的磁控管370定位在靶材342的背面附近。磁控管370包括由基部板 374支撑的多个磁体372。基部板374连接到旋转轴376,旋转轴376与腔室300和基板200 的中心轴重合。磁体372在腔室300内产生大致上平行并接近靶材342的表面的磁场,以 捕获电子并增加局部的等离子体密度,此举接着提高溅射速率。磁体372在腔室300的顶 部周围产生电磁场,而且磁体372被旋转以转动影响工艺等离子体密度的电磁场,以更均 匀地溅射靶材342。
[0052] 腔室300还包括接地的底部屏蔽件380,底部屏蔽件380连接到接合件344的凸缘 384。暗空间屏蔽件386被支撑在底部屏蔽件380上,并通过螺钉或其他适合的方式被固定 至屏蔽件380。底部屏蔽件380与暗空间屏蔽件386之间的金属螺纹连接允许两个屏蔽件 380、386被接地到接合件344。接合件344接着被密封并接地到铝腔室侧壁350。两个屏蔽 件380、386通常由坚硬的、非磁性的不锈钢形成。
[0053] 底部屏蔽件380沿第一直径的上管状部394和第二直径的下管状部396向下延 伸。底部屏蔽件380沿着接合件344的壁和腔室壁350向下延伸到基板支撑基座352的顶 部表面下方,并返回向上,直到到达基板支撑基座352的顶部表面(例如在底部形成U形部 分398)。当基板支撑基座352在下装载位置时,盖环302置于底部屏蔽件380的向上延伸 的内部部分的顶部上,但是当基板支撑基座352在上沉积位置时,盖环302置于基板支撑基 座352的外部周边上,以保护基板支撑基座352不被溅射沉积。可以使用额外的沉积环(未 图示)来屏蔽基板200的周边不被沉积。
[0054]RF线圈304可被设置于靶材342与基板支撑基座352之间的下二分之一或三分之 一空间中而恰好在基板200的周边外侧。底部屏蔽件380中的多个绝缘支撑件(未图示) 支撑RF线圈304,并且还供给RF功率和接地到RF线圈304。线圈304可以是单匝的、接近 管状的铜制线圈,并且在用于供电和接地的紧密间隔的电引线之间具有小的间隙。可以提 供RF电源308来供给RF功率到RF线圈304,以在远离靶材342的区域中产生氩等离子体。 靶材342可被DC供电以用于溅射沉积,并且RF线圈304可以被用于溅射蚀刻基板200。然 而,在一些实施方式中,DC和RF功率的任何组合都可以给二步骤的DCE工艺供电。
[0055] 腔室300还可以适用于向基板上提供更多方向性的材料溅射。在一些实施方式 中,可以通过在靶材342与基板支撑基座352之间放置选择性的准直器310来实现方向性 溅射,以提供更均匀和对称的沉积材料通量到基板200。
[0056] 当准直器310存在时,准直器310可以置于底部屏蔽件380的突出部分上,从而使 准直器310接地。准直器310可以是金属环,并且可以包括外管状部和至少一个内同轴管 状部,例如由横支杆320、318连接的三个同轴管状部312、
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