一种在等离子体溅镀反应器（８）内执行的基材处理方法，该反应器包含一射频（ＲＦ）线圈（４４）及两个或多个同轴电磁体（７８，８０），其中至少两个电磁体以缠绕于不同半径处。在将，例如钽阻障层溅镀沉积在一介层洞内之后，供电给所述ＲＦ线圈以造成该阻障层的氩溅镀蚀刻，并且调整通至所述电磁体的电流以操控所述氩离子，以消除例如侧壁不对称。例如，将极性相反的不均等电流供电给该两个电磁体，或是供电给缠绕在不同高度的第三电磁体。在一实施例中，该操控步骤可修正该晶片边缘附近处的轨迹。在另一实施例中，将该蚀刻分成两个步骤，其中该操控动作令所述轨道以相反角度倾斜。本发明专利技术也可应用在其他材料上，例如铜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体来说有关于等离子体溅镀。明确地说，本专利技术是有关于促 进賊镀沉积制程的不同阶段的辅助磁场。背景技溅镀，或者称为物理气相沉积(PVD),是半导体集成电路的制程中用 来沉积金属及相关材料层的较佳方法。此偏好使用溅镀制程原因主要是因 为其相对较低的成本及相对较高的沉积速率。然而，先进集成电路包含例 如介层洞等既窄且深的表面特征，也就是说，具有高的深宽比。溅镀制程 基本上是一种撞击制程(ballistic)，不适于用来涂布高深宽比孔洞的侧壁及 底部。但是，溅镀制程已经发展至能够在该类孔洞内溅镀相当均匀的涂层。 这些制程依赖离子化溅镀微粒以及静电吸引所述离子深入所述孔洞内。虽然此类制程知之甚久，但是先进电路中对于更高的深宽比及更薄膜 厚的要求而导致需要更复杂的溅镀反应室。可购自加州圣塔克拉拉的应用 材料公司的EnCoRe II Ta(N)反应室便是此类溅镀反应器的其中 一种。 Gung等人已在美国专利申请案第11/119,350号中(此后称为Gung)描述此 溅镀反应室的 一种形式以及其相关制程，该专利申请案的公开号为第 2005/0263389号，在此通过引用的方式并入本文中以供参考。此种磁控賊镀反应器(magnetron sputter reactor)8的概略剖面图绘示 于图1中，磁控溅镀反应器可有效在具有高深宽比的孔洞内溅镀钽和氮化 钽薄膜，并且可进一步作用以等离子体清洁该基材以及选择性蚀刻一部分 的所沉积的钽系薄膜。该反应器8包含一真空反应室10，该真空反应室 10包含通常沿中央轴14对称设置的多个侧壁12。 一真空泵系统16将该 真空反应室10泵吸至10-6托耳或更低范围的极低的基础压力。但是，一 与该反应室连接的气体来源18通过一质流控制器20供应氩气至该真空反 应室10内以做为溅镀工作气体。该真空泵系统16通常将该反应室10内的氩气压力维持在低毫托耳的范围内。在沉积氮化钽时， 一第二气体来源22通过另一质流控制器24供应氮气至该反应室内。一根据中央轴14呈对称设置的台座30支撑着晶片32或欲进行溅镀 涂布的其他基材。可使用未在图中示出的夹环或静电夹盘将晶片32固定在 该台座30上。 一可供应较佳在低百万赫兹范围内的电力(例如RF偏压)的 RF电源供应器34通过一电容耦合电路35而连接至台座30，台座30可 导电并作为一电极。在等离子体的存在下，该RF偏压的台座30形成负直 流(DC)偏压，其能有效吸引及加速等离子体中的正离子。 一电性接地的挡 板36保护所述反应室壁及该台座30的侧边不受到溅镀沉积。也可能使用 其它档板配置。 一扭材38设置在与该台座30相对的位置处，并且是通过 一隔离器40而真空密封于该反应室10上。至少该靶材38的正面是由欲 沉积在该晶片32上的金属材料所组成，在此实施例中是钽。一 DC电源供应器42将该靶材38相对于该接地档板36而言电气偏 压成负电压，以使氩气放电成为等离子体，使得带正电的氩离子被吸引至 负偏压的草巴材38，并从耙材38贼镀出钽。某些賊镀出的钽落在该晶片32 上并在其上沉积出一层钽耙材材料。在反应性溅镀中，从该氮气来源22 额外添加氮气进入该反应室10以与被賊镀的钽反应，而使氮化钽层沉积在 该晶片32上。该反应器8额外包含一感应线圈44,该感应线圏44较佳在紧邻该接 地档板36内侧并位于该台座30上方约从台座至该草巴材38三分之一距离 处缠绕在该中央轴14周边。该线圈44是支撑在该接地档板36或另一个 内部管状档板上，但与其电气隔离，并且复数个导线贯穿该挡板36以及反 应室10的侧壁以供电给该RF线圈44。较佳地，该线圈44是由与该輩巴材 38相同的阻障材料所组成。一 RF电源供应器46供应RF电流给该线圈 44，以在该反应室内诱发一轴向RF石兹场，因此产生一方位角RF电场 (azimuthal RF electric field),其可非常有效地将功率耦合至该等离子体中 以及增加等离子体密度。当该靶材电源关闭并且使用该溅镀反应器以氩离 子蚀刻该晶片32或做其他用途时，通过该RF线圈44感应耦合至该真空 反应室10内的RF功率可做为主要等离子体功率来源。该感应耦合RF功率或者可用来增加主要由该供以DC电的靶材38所产生并朝向该台座30的等离子体密度。该线圈44可以相对较高并由靶材材料所组成，例如，在所述实施例中 是由钽所构成，以在适当情况下可作为第二溅镀靶材。一 DC电源供应器48也与该RF线圈44连接，以供应DC电压给RF线圈44，进而对其溅镀有较佳的控制。所示的该线圈RF供应器46和该 线圏DC供应器48的并联连接仅是功能性的绘示示范。线圈RF供应器46 和线圈DC供应器48可能以串联连接。或者，线圈RF供应器46和线圏 DC供应器48可以相同的方式各自连接至一连接及滤波电路，以容许选择 性地施加RF和DC功率两者，例如一电容电路与该RF电源供应器46串 联以及一感应电路与该DC电源供应器48串联。可设计单一个线圈电源供 应器来做为两种类型的电源。通过在该靶材38背部设置一磁控管50可大幅增加该靶材溅镀速率及 所述贼镀原子的賊镀离子化比例。该磁控管50较佳为体积小、强度强且为 不平均的。其小体积及高强度能增加离子化比例，而其不平衡则可产生一 朝向该台座30投射至该制程区域内的磁场。此种磁控管包含一个沿着该中 央轴的一磁极性的内磁极52以及一围绕着该内磁极52且具有相反极性的 外磁极54。位在耙材38前方且延伸在所述,兹极52、 54之间的磁场会在 该靶材38正面的邻近处产生一高密度等离子体区域56，而可大幅度增加 溅镀速率。该磁控管50是不平均，也就是说，该外磁极54的总磁场强度 (即其表面上累积的磁通量)实质上大于该内磁极的总磁场强度，例如相差两倍或更多。该不平均的磁场从该靶材38投射至该晶片32以延展等离子 体并引导溅镀离子至该晶片32，以及减少等离子体扩散至侧边。为提供更均匀的靶材溅镀型态(target sputtering pattern),通常将该磁 控管50制成三角形或是封闭且大致呈方位角状弧形的造型，并且磁控管 50相对于该中央轴14呈不对称设置。 一旋转轴62沿着该中央轴14延伸 并固定在支撑所述磁极52、 54的平板66上， 一马达60驱动该旋转轴62， 以使磁控管50绕着该中央轴14旋转并产生一方位角相同的时间平均磁场 (azimuthally uniform time-averaged magnetic field)。若要力口S虽来自i亥革巴才才边缘的賊镀作用，通常使用设置在较靠近该靶材边缘处的弧形磁控管。若所述磁极52、 54是利用相反圆柱形永久磁铁的个别阵列所形成时，该平 板66较佳由磁性材料所形成，例如由软的磁性不锈钢所制成，以做为用来 磁性耦合该两个磁极52、 54背侧的磁轭。已知磁控管系统中，磁控管的 径向位置，特别是弧形者，可在溅镀制程及反应室清洁的不同阶段之间做 改变，如Gung等人在2004年9月23曰提出申请的美国专利申请案第 10/949,735号(公开号2005/0211548)以及Miller等人在2005年9月14 曰提出申请的美国专利申请案11/226,858号(公开号2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溅镀沉积含金属材料至包含多个具有侧壁的孔洞的基材上的方法，其至少包含下列步骤： 将该基材设置在等离子体溅镀反应器内，其中该等离子体溅镀反应器根据中央轴来配置并且包含含金属的靶材以及至少两个电磁体，该至少两个电磁体缠绕在该溅镀反应室用来溅镀金属的腔室侧壁的周边，该溅镀金属包含该金属的离子比例；以及 调整施加至所述电磁体的所述电流，以控制所述离子撞击该基材的方向。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐贤珉，P古柏拉加，JY王，J于，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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