[发明专利]用于均匀沉积的装置和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及用于向在衬底上的高纵横比部件的底部和侧壁上均匀溅射沉积材料的装置和方法。

背景技术

溅射或物理气相沉积(PVD)是在集成电路的制作中广泛用于在衬底上沉积薄金属层的技术。PVD用于沉积用作扩散障碍、晶种层、初级导体、抗反射涂层和蚀刻阻挡层的层。然而，就PVD而言，难以形成符合其中发生步骤的衬底形状(诸如，衬底中形成的通孔或沟槽)的均匀薄膜。具体地讲，沉积溅射原子的广阔角度分布导致在高纵横比部件(诸如通孔和沟槽)的底部和侧壁中的较差覆盖度。

经开发以允许使用PVD来在高纵横比部件的底部中沉积薄膜的一种技术为准直仪溅射。准直仪是定位于溅射源与衬底之间的过滤板。准直仪通常具有均匀厚度并且包括经由所述厚度形成的若干通路。溅射材料在其从溅射源到衬底的路径上必须穿过准直仪。所述准直仪过滤掉将另外以超过所需角度的锐角冲击工件的材料。

由给定准直仪实现的实际过滤量取决于穿过准直仪的通路的纵横比。同样地，在接近垂直于衬底的路径上行进的粒子穿过所述准直仪并且沉积在衬底上。这允许在高纵横比部件的底部中的覆盖度有所改进。

然而，结合小磁体磁电管来使用现有技术准直仪存在某些问题。小磁体磁电管的使用可以生成高度电离的金属通量，从而可对填充高纵横比部件有利。遗憾地，用组合小磁体磁电管的现有技术准直仪来进行的PVD提供横跨衬底的不均匀沉积。较厚的源材料层可以沉积在衬底的一个区域中，而未沉积在衬底的其他区域中。例如，较厚层可接近衬底的中心或边缘沉积，这取决于小磁体的径向定位。这种现象不仅导致横跨衬底的不均匀沉积，而且还导致在衬底的某些区域中横跨高纵横比部件侧壁的不均匀沉积。举例而言，径向定位以在接近衬底周长的区域中提供最佳场均匀性的小磁体导致与面向衬底周长的部件侧壁相比，源材料更多地沉积在面向衬底中心的部件侧壁上。

因此，需要改进通过PVD技术横跨衬底沉积源材料的均匀性。

发明内容

在本发明的一个实施例中，沉积装置包含：电接地的腔室；溅射靶标，其由所述腔室支撑并且与所述腔室电绝缘；衬底支撑基座，其定位于所述溅射靶标下方并且具有实质上平行于所述溅射靶标的溅射表面的衬底支撑表面；屏蔽构件，其由所述腔室支撑并且电联接到所述腔室；和准直仪，其机械且电联接到所述屏蔽构件并且定位于所述溅射靶标与所述衬底支撑基座之间。在一个实施例中，所述准直仪具有在其中延伸的若干个孔隙。在一个实施例中，位于中心区域中的所述孔隙具有比位于周围区域中的所述孔隙高的纵横比。

在一个实施例中，沉积装置包含：电接地的腔室；溅射靶标，其由所述腔室支撑并且与所述腔室电绝缘；衬底支撑基座，其定位于所述溅射靶标下方并且具有实质上平行于所述溅射靶标的溅射表面的衬底支撑表面；屏蔽构件，其由所述腔室支撑并且电联接到所述腔室；准直仪，其机械且电联接到所述屏蔽构件并且定位于所述溅射靶标与所述衬底支撑基座之间；气体源；和控制器。在一个实施例中，溅射靶标电联接到DC电源。在一个实施例中，衬底支撑基座电联接到RF电源。在一个实施例中，控制器经编程以提供信号来控制气体源、DC电源和RF电源。在一个实施例中，所述准直仪具有在其中延伸的若干个孔隙。在一个实施例中，位于中心区域中的所述孔隙具有比位于所述准直仪的周围区域中的所述孔隙高的纵横比。在一个实施例中，控制器经编程以向衬底支撑基座提供高偏压。

在一个实施例中，用于将材料沉积到衬底上的方法包含：向腔室中的溅射靶标施加DC偏压，所述腔室具有定位于所述溅射靶标与衬底支撑基座之间的准直仪；在所述腔室内邻近所述溅射靶标的区域中提供处理气体；向所述衬底支撑基座施加偏压；和在高偏压与低偏压之间脉冲施加到所述衬底支撑基座的偏压。在一个实施例中，所述准直仪具有在其中延伸的若干个孔隙。在一个实施例中，位于中心区域中的所述孔隙具有比位于所述准直仪的周围区域中的所述孔隙高的纵横比。

附图说明

因此，为了详细理解本发明的上述特征，可参考实施例获得上文简要概述的本发明的更特定描述，其中一些实施例图示于附图中。然而，应注意，附图仅说明本发明的典型实施例，且因此不应将其视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施例。

图1A和图1B为根据本发明的实施例的物理沉积(PVD)腔室的示意性截面图。

图2为根据本发明的一个实施例的准直仪的示意性平面图。

图3为根据本发明的一个实施例的准直仪的示意性截面图。

图4为根据本发明的一个实施例的准直仪的示意性截面图。