通过动态磁控管控制的物理气相沉积(PVD)等离子体能量控制制造技术

本文描述用于控制处理腔室内的基板的处理的方法、设备和系统。在一些实施方式中，控制处理腔室内的基板处理的方法包括以下步骤：确定处理腔室中的可移动磁控管相对于基板的表面上的参考位置的位置和基于所确定的磁控管的位置来调节影响基板处理的至少一个电源的功率参数，以控制例如基板处理的沉积速率或蚀刻速率中的至少一个。在一个实施方式中，所调节的功率参数是以下各项中的至少一个的功率设定点：直流(DC)源功率、射频(RF)偏压功率、直流屏蔽偏压电压或至少一个电源的电磁线圈电流。

Energy Control of Physical Vapor Deposition (PVD) Plasma Controlled by Dynamic Magnetron

This paper describes the method, equipment and system for controlling the treatment of the base plate in the treatment chamber. In some embodiments, the method of controlling the substrate processing in the processing chamber includes the following steps: determining the reference position of the removable magnetron in the processing chamber relative to the surface of the substrate and adjusting the power parameters of at least one power supply affecting the substrate processing based on the determined position of the magnetron to control the deposition rate or etching rate of, for example, the substrate processing. At least one of them. In one embodiment, the adjusted power parameters are at least one of the following power settings: DC source power, RF bias power, DC shielding bias voltage or electromagnetic coil current of at least one power supply.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过动态磁控管控制的物理气相沉积(PVD)等离子体能量控制
本公开内容的实施方式涉及半导体处理腔室中的等离子体处理。
技术介绍
可靠地生产亚微米和更小的特征是对于半导体装置的下一代超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI)的挑战之一。然而，随着电路技术的继续小型化，VLSI和ULSI技术的互连件尺寸缩小已对处理能力有额外的要求。例如，随着电路密度针对下一代装置而增加，互连件(如过孔、沟槽、触点、栅极结构和其他特征)的宽度以及互连件之间的介电材料减小，同时介电层的厚度大体上保持恒定，结果特征的深宽比增大。。溅射(在一种应用中也称为物理气相沉积(PVD))是一种在集成电路中形成金属特征的方法。在此种应用中，溅射将材料层沉积于基板上。源材料(如靶材)被电场所强力加速的离子轰击。轰击将材料自靶材射出，并且材料接着沉积在基板上。然而，在其他应用中，溅射也可用来蚀刻基板。本专利技术人已经观察到，在沉积和蚀刻期间，射出的粒子可沿着变化的方向行进，而不是大致与基板表面正交，这不合需要地导致基板的不均匀沉积和蚀刻。此外，其他因素(如工艺条件或处理腔室设计)也可不合需要地影响基板上的处理均匀性。
技术实现思路
本文描述用于控制处理腔室内的基板处理的方法、设备和系统。在根据本原则的各种实施方式中，一种控制处理腔室内基板处理的方法包括以下步骤，所述处理腔室包含可移动磁控管和至少一个电源：确定磁控管相对于基板的表面上的参考位置的位置和基于所确定的磁控管的位置来调节影响基板处理的至少一个电源的功率参数。在一个实施方式中，所述功率参数包含以下各项中的至少一个的功率设定点：直流(DC)源功率、射频(RF)偏压功率、直流屏蔽偏压电压或至少一个电源的电磁线圈电流。在一些实施方式中，处理腔室包括物理气相沉积(PVD)腔室，并且调节步骤控制对应于所确定的磁控管位置的基板表面上的位置处的材料沉积速率。在一些实施方式中，处理腔室包括蚀刻腔室，并且调节步骤控制对应于所确定的磁控管位置的基板表面上的位置处的材料蚀刻速率。在根据本原则的各种实施方式中，一种用于控制包含可移动磁控管和至少一个电源的处理腔室内的基板处理的设备包括处理器和耦接至处理器的存储器。在此种实施方式中，存储器具有储存于存储器中的指令，处理器能够执行所述指令来所述设备配置，以确定磁控管相对于基板表面上的参考位置的位置和基于所确定的磁控管位置来调节至少一个电源的功率参数。在一些实施方式中，所述设备接收来自双轴驱动器的磁控管位置信息，所述双轴驱动器包含于处理腔室中。在根据本原则的各种实施方式中，基板处理系统包括处理腔室，处理腔室包含内部空间、基板支撑件、靶材、可移动磁控管和至少一个电源，所述基板支撑件设置在所述内部空间内以支撑基板，所述靶材具有正面，所述正面暴露于所述内部空间，所述可移动磁控管设置在所述靶材的背侧附近并且能够绕所述基板支撑件的中心轴旋转，所述背侧相对于所述正面，所述至少一个电源向所述处理腔室提供电力。基板处理系统进一步包括控制器，所述控制器包含处理器和耦接至处理器的存储器。在此种实施方式中，存储器具有储存于存储器中的指令，处理器能够执行所述指令来配置控制器配置，以确定磁控管相对于基板表面上的参考位置的位置和基于所确定的磁控管位置来调节所述至少一个电源的功率参数。在一些实施方式中，基板处理系统进一步包括双轴驱动器，双轴驱动器用于控制磁控管的运动并且将磁控管的位置信息传送到控制器。以下描述根据本原则的其他和进一步的实施方式。附图说明可通过参考附图中描绘的本公开内容的说明性实施方式理解上文简要概述并在下文中更详细讨论的本公开内容的实施方式。然而，附图仅图示本公开内容的典型实施方式，因此不被视为对范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。图1描绘根据本公开内容的一些实施方式的物理气相沉积(PVD)腔室的示意性横截面图。图2描绘根据本原则的实施方式用于控制处理腔室内基板上的工艺均匀性的系统的高阶方框图。图3描绘根据本原则的实施方式的适合用于在图2的系统中使用的控制器的高阶方框图。图4A描绘由沉积工艺得到的离轴(off-axis)沉积速率测量结果。图4B描绘轴向膜沉积工艺的沉积速率测量结果，其中基板的外部部分显示出比基板的中心部分更大(heavier)的沉积速率。图5A描绘由非均匀沉积工艺产生的在基板上的靶材材料沉积的图示。图5B描绘根据本原则的实施方式校正的图5A的非均匀沉积工艺的校正的图示。图6A描绘根据本原则的实施方式可以用于基于处理腔室的磁控管的径向位置来调整电源的功率设定点的示例性函数曲线的图示。图6B描绘根据本原则的实施方式可以用于基于处理腔室的磁控管的角位置来调整电源的功率设定点的示例性函数曲线的图示。图7描绘根据本原则的实施方式用于控制处理腔室内基板处理的方法的流程图。为便于理解，已尽可能使用相同的参考数字代表附图共有的相同元件。为清楚起见，附图未依比例绘制并且可能被简化。一个实施方式的元件与特征可有利地并入其他实施方式中而无需赘述。具体实施方式本原则的实施方式涉及一种能够实时地基于磁控管的角位置和(或)径向位置进行工艺控制的高分辨率(highresolution)控制系统。例如，磁控管位置和(或)角度可以用作控制直接影响工艺的电源的输入参数，从而为所得的沉积膜或蚀刻靶材添加新的控制层。本原则的实施方式可以有利地减少、控制或消除在等离子体处理腔室中诱发的工艺速率非均匀性，如基板上的中心快、中心慢、左右的或不对称的偏斜(skew)。偏斜通常是指基板的一个区域与另一个区域工艺结果的差异。作为说明性实例，工艺结果可以是通过物理气相沉积操作而在基板的目标表面上沉积的材料量，或者是在蚀刻操作期间从基板移除的材料量。偏斜的特征可以是左与右差异、中心与边缘差异、特征的顶部与底部差异或以上各者的任何组合。在某些情况下，偏斜与处理顺序中在前的用于处理基板的处理腔室相关或者是由处理顺序中在前的用于处理基板的处理腔室引起。额外的偏斜因素包括流量、压力、温度和用于产生等离子体的RF功率施加器的功率输送的不对称性。尽管本原则的实施方式将主要针对PVD工艺进行描述，但是所公开的实施方式不应视为是限制性的。本公开内容的实施方式可应用于沉积工艺和蚀刻工艺。图1描绘根据本公开内容的实施方式适合用于在基板上溅射沉积材料的说明性PVD腔室(处理腔室100)，例如溅射处理腔室。可适于受益于本公开内容的合适PVD腔室的说明性实例包括皆可自加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司购得的Plus和SIPPVD处理腔室。可自应用材料公司以及其他制造商取得的其他处理腔室也可根据本文所述的实施方式进行适配。处理腔室100具有上侧壁102、下侧壁103、接地适配器104和盖组件111，上侧壁102、下侧壁103、接地适配器104和盖组件111限定主体105，主体105包围主体105的内部空间106。适配器板107可设置在上侧壁102和下侧壁103之间。基板支撑件(如基座108)设置在处理腔室100的内部空间106中。基板传送口109形成在下侧壁103中，以用于将基板传送进出内部空间106。在一些实施方式中，处理腔室100经配置而在基板(如基板101)上沉积例如钛、氧化铝、铝、氮氧化铝、铜、钽、氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制处理腔室内的基板的处理的方法，包括以下步骤：确定磁控管在所述处理腔室中相对于所述基板的表面上的参考位置的位置；和基于所确定的所述磁控管的所述位置来调节影响基板处理的至少一个电源的功率参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.20 US 62/364,822;2016.10.11 US 15/290,1501.一种控制处理腔室内的基板的处理的方法，包括以下步骤：确定磁控管在所述处理腔室中相对于所述基板的表面上的参考位置的位置；和基于所确定的所述磁控管的所述位置来调节影响基板处理的至少一个电源的功率参数。2.如权利要求1所述的方法，其中所述功率参数包括直流(DC)源功率、射频(RF)偏压功率、直流屏蔽偏压电压或电磁线圈电流中的至少一个的功率设定点。3.如权利要求2所述的方法，其中调节所述直流(DC)源功率、所述射频(RF)偏压功率、所述直流屏蔽偏压电压或所述电磁线圈电流中的至少一个的功率设定点，以增加在对应于所确定的所述磁控管的所述位置的所述基板的所述表面上的位置处的材料沉积。4.如权利要求2所述的方法，其中调节所述直流(DC)源功率、所述射频(RF)偏压功率、所述直流屏蔽偏压电压或所述电磁线圈电流中的至少一个的功率设定点，以减少在对应于所确定的所述磁控管的所述位置的所述基板的所述表面上的位置处的材料沉积。5.如权利要求1所述的方法，其中根据函数曲线调节所述至少一个电源的功率参数。6.如权利要求5所述的方法，其中基于在所述基板的所述表面上的相应参考位置处沉积速率或蚀刻速率的要做出的变化量来确定所述函数曲线上的点。7.如权利要求1所述的方法，其中所述处理腔室包括物理气相沉积(PVD)腔室，并且所述调节的步骤控制对应于所确定的所述磁控管的所述位置的所述基板的所述表面上的位置处的材料沉积速率。8.如权利要求7所述的方法，包括测量所述基板的所述表面上相应位置处的沉积速率以识别所述基板的所述表面上的至少一个位置，在所述至少一个位置经由所述调节的步骤来调整材料沉积速率。9.如权利要求1所述的方法，其中所述处理腔室包括蚀刻腔室，并且所述调节的步骤控制对应于所确定的所述磁控管的所述位置的所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·李·瑞克，基思·A·米勒，谢列康·盖亚卡，卡尔·R·约翰逊，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US