溅镀系统、在基板上沉积材料的方法及判定溅镀靶材的生命周期的结束的方法技术方案

提供一种溅镀系统及其方法。在一实施例中，溅镀系统包含接收基板的腔室，位于腔室中的溅镀靶材，以及位于溅镀靶材上方的电磁铁阵列。电磁铁阵列包含多个电磁铁。

Sputtering System, Method of Depositing Material on Substrate and Method of Determining the End of Life Cycle of Sputtering Target

A sputtering system and its method are provided. In one embodiment, the sputtering system comprises a chamber for receiving a substrate, a sputtering target located in the chamber, and an electromagnet array located above the sputtering target. The electromagnet array consists of multiple electromagnets.

【技术实现步骤摘要】
溅镀系统、在基板上沉积材料的方法及判定溅镀靶材的生命周期的结束的方法
本公开实施例涉及半导体系统及其方法，特别涉及一种溅镀系统及其方法。
技术介绍
在过去数十年中，半导体集成电路产业经历了快速的成长。半导体材料及设计的科技进步产生了不断缩小且更为复杂的电路。有关于工艺及生产方面的科技也经历技术上的进步，使得这些材料及设计上的进步成为可能。在半导体演进的过程中，能够可靠地产生的最小构件的尺寸缩小，每单位面积互连装置的数量随之增加。物理气相沉积(Physicalvapordeposition，PVD)或溅镀(sputtering)被广泛地使用，以沉积材料层来形成半导体装置的栅极堆叠、阻挡层及内连线结构。在常见的溅镀工艺中，将靶材与基板面对面且靠近地放置在溅镀腔室中。将气体引入溅镀腔室中，并点燃此气体以形成等离子体。通过遍及靶材、背板与基板的电场，等离子体中的气体离子会被吸引至靶材。通过足够的能量，气体离子可使原子自靶材上移位，并允许移位的靶材原子沉积在基板上。在反应性溅镀(reactivesputtering)中，将反应气体也引入溅镀腔室中，且靶材原子在沉积于基板上之前，会与反应气体反应。传统上，为了促使在靶材表面上进行一致的侵蚀，使用旋转磁铁模块以在靶材上方施加一扫描磁场。旋转磁铁模块可包含设置永久磁铁，通过旋转机构，永久磁铁围绕靶材中心旋转。然而，此传统技术时常导致靶材上不平均的圆形侵蚀图案，俗称「粒子轨道(racetrack)」。此外，旋转机构可能使得位于或接近旋转磁铁模块中心的磁铁移位，导致位于或接近靶材中心的磁铁的下方侵蚀(under-erosion)。因此，现有的技术尚未证明在所有方面皆令人完全满意。
技术实现思路
本公开实施例提供一种溅镀系统，包含腔室、溅镀靶材以及电磁铁阵列。腔室设置以接收基板。溅镀靶材位于腔室中。电磁铁阵列位于溅镀靶材上方，其中电磁铁阵列包含多个电磁铁。本公开实施例提供一种在基板上沉积一材料的方法，包含将基板放置于溅镀系统的腔室中，其中溅镀系统包含：腔室、溅镀靶材以及电磁铁阵列。溅镀靶材位于腔室中。电磁铁阵列位于溅镀靶材上方，其中电磁铁阵列包括多个电磁铁。在溅镀靶材与基板之间施加电场。在腔室中产生等离子体，并将位于电磁铁阵列中的电磁铁通电。本公开实施例提供一种判定溅镀靶材的生命周期的结束的方法，包含将基板放置于溅镀系统的腔室中，其中溅镀系统包含：腔室、溅镀靶材以及电磁铁阵列。溅镀靶材位于腔室中。电磁铁阵列位于溅镀靶材上方，其中电磁铁阵列包括多个电磁铁。将具有一频率的交流电信号传送至每一个电磁铁，其中此频率的标准穿透深度与最小靶材厚度相关。通过判定是否在其中一个电磁铁中有不正常的阻抗变异存在，来判定溅镀靶材的生命周期的结束。附图说明根据以下的详细说明并配合所附附图以更加了解本公开实施例的概念。应注意的是，根据本产业的标准惯例，附图中的各种部件未必按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。图1是根据本公开各种实施例的溅镀系统的示意图。图2是根据本公开各种实施例的电磁铁模块的俯视示意图。图3是根据本公开各种实施例的电磁铁模块的电磁铁的示意图。图4是根据本公开各种实施例的在靶材中产生涡电流(eddycurrent)的电磁铁线圈的示意图。图5是根据本公开各种实施例的位于不同靶材侵蚀轮廓上方的两个电磁铁线圈的示意图。图6A及图6B绘示根据本公开各种实施例的在基板上沉积一材料的方法流程图。参照以下的详细说明将可更好地了解此些附图。附图标记说明：10～方法；12、14、16、18、20、21、22、23、25～操作；100～溅镀系统；110～真空腔室；112、142、162～绝缘件；120、130～沟道；122、132～阀；124～气体源；134～真空源；140～靶材(溅镀靶材)；141～部分；143～侵蚀特征；150～背板；151、321～接地线；152、220、322～传输线；160、242、320～电源供应器；170～等离子体；180～磁场；200～电磁铁阵列(电磁铁模块)；202～电磁铁；204～图案；206～中心点；221、232、232A、232B～线圈；222～核心；221A、221B～导线；240～控制器；300～基板；310～支座；400～导电材料；410～涡电流。具体实施方式以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开实施例的不同部件。以下叙述构件及配置的特定范例，以简化本公开实施例的说明。当然，这些特定的范例仅为示范并非用以限定本公开实施例。例如，在以下的叙述中提及第一部件形成于第二部件上或上方，即表示其可包含第一部件与第二部件是直接接触的实施例，亦可包含有附加部件形成于第一部件与第二部件之间，而使第一部件与第二部件可能未直接接触的实施例。另外，在以下的公开内容的不同范例中可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以指定所讨论的不同实施例及/或结构之间的关系。此外，在此可使用与空间相关用词。例如「底下」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，以便于描述附图中绘示的一个元件或部件与另一个(些)元件或部件之间的关系。除了在附图中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关词也可依此做同样的解释。另外应了解的是，一般而言，本公开实施例是有关于通过在靶材上方使用可控制的电磁铁模块，改良靶材侵蚀的一致性以及沉积的一致性。特别是，本公开实施例是有关于可个别控制的电磁铁的电磁铁阵列。电磁铁阵列不只可以施加静态或扫描磁场以促进一致的靶材侵蚀，亦可进行动态调整以解决在靶材上局部的上方及下方侵蚀。连接至电磁铁阵列的控制器可将交流电信号传送至每一个电磁铁，进而在邻近电磁铁的靶材区域中产生涡电流。通过比较电磁铁之间的阻抗变异，可判定侵蚀特征的位置与深度。在本公开中所述的晶片与基板可为各种形式，其包含个别装置例如芯片(例如制造在晶片上)的晶片(或其中的部分)或基板，但不限于此。可通过增加、减少及替换形成于基板上的材料层，在基板上形成各种部件以制造集成电路，集成电路包含由以互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS)为基础的工艺、鳍式场效晶体管(fin-likefieldeffecttransistor，FinFET)装置、微机电系统(MicroElectroMechanicalSystems，MEMS)装置、影像传感器及其他类似装置所形成的集成电路。此外，如上所述，本文所述的特定实施例仅用以示范，并非用以限制本公开实施例。现在请参照图1，图1绘示根据本公开各种实施例的溅镀系统100的示意图。溅镀系统100包含真空腔室110。真空腔室110通过沟道130与真空源134流体连通(fluidcommunication)。真空源134可包含一或多个真空泵。沟道130更包含阀132，可操作阀132关闭真空腔室110和真空源134之间的流体连通。真空腔室110也通过沟道120与气体源124流体连通。气体源124是用以在真空腔室110内产生等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溅镀系统，包括：一腔室，设置以接收一基板；一溅镀靶材，位于该腔室中；以及一电磁铁阵列，位于该溅镀靶材上方，其中该电磁铁阵列包含多个电磁铁。

【技术特征摘要】
2017.11.08 US 15/806,7291.一种溅镀系统，包括：一腔室，设置以接收一基板；一溅镀靶材，位于该腔室中；以及一电磁铁阵列，位于该溅镀靶材上方，其中该电磁铁阵列包含多个电磁铁。2.如权利要求1所述的溅镀系统，还包括：一控制器，其中该电磁铁阵列通信耦接至该控制器，且该控制器设置以控制每一所述电磁铁的磁通量的幅度与极性。3.如权利要求2所述的溅镀系统，其中该电磁铁阵列为圆形，且该电磁铁阵列具有一中心点。4.如权利要求3所述的溅镀系统，其中该控制器设置以围绕该中心点将所述多个电磁铁以外的电磁铁的一预定图案以一预定级别扫描式通电。5.如权利要求4所述的溅镀系统，其中将电磁铁的该预定图案以外的所述多个电磁铁以不同于该预定级别的一基本级别通电。6.如权利要求2所述的溅镀系统，其中该控制器更设置以将具有一频率的一交流电(AC)信号传送至每一所述电磁铁，以在该溅镀靶材的一深度中产生一涡电流，且该深度与该频率具有相关性。7.如权利要求6所述的溅镀系统，其中如果该涡电流流经位于该溅镀靶材的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玄之，潘建勋，陈彦羽，林群智，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71