[发明专利]等离子体处理设备与溅镀系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种等离子体处理，且特别是有关于一种金属沉积的等离子体处理设备。

背景技术

等离子体处理设备在处理工件的制程腔室中产生等离子体。在处理腔室中，工件是藉由平台所支撑的。等离子体处理设备可包括(但不受限于)掺杂系统、蚀刻系统、以及沉积系统。等离子体通常是离子(通常是具有正电荷)和电子(具有负电荷)的准中性集合(quasi-neutral collection)。在等离子体的主体(bulk)中，等离子体具有每公分约0伏特的电场。在一些等离子体处理设备中，来自等离子体的离子被朝向工件吸引。在等离子体掺杂设备中，以足够的能量来吸引离子，以将离子植入于工件(例如是一案例中的半导体基板)的物理结构中。

等离子体由接近工件的通常被称为等离子体鞘(plasma sheath)的区域定界。等离子体鞘是与等离子体相比具有较少电子的区域。来自此等离子体鞘的光发射的强度小于等离子体，这是因为存在较少电子，且因此鲜有激发-驰豫碰撞(excitation-relaxation collision)发生。因此，等离子体鞘有时被称为“暗区(dark space)”。

转到图1，说明已知等离子体处理设备的多个部分的横截面图，其中等离子体140具有等离子体鞘142，其邻近待处理的工件138的前表面。工件138之前表面定义平面151，且工件138由平台134支撑。等离子体140与等离子体鞘142之间的边界141平行于平面151。来自等离子体140的离子102可越过等离子体鞘142被朝工件138吸引。因此，朝工件138加速的离子102通常相对于平面151以约0°的入射角(angle of incidence)(例如，垂直于平面151)撞击工件138。入射角可能存在小于约3°的小的角展(angular spread)。此外，藉由控制等离子体处理参数(plasma process parameter)(诸如处理腔室内的气体压力)，可使所述角展增加至多达约5°。

已知等离子体处理的缺点为缺乏对离子102的角展控制。随着工件上的结构变小，且随着三维结构变得更常见(例如沟槽式电容器(trench capacitor)、垂直通道电晶体(vertical channel transistor)(诸如FinFET))，具有较大的角度控制将是有益的。举例而言，在图1中，为清楚说明而展示具有夸大尺寸的沟槽(trench)144。在以约0°的入射角或甚至至多达5°的角展来导向离子102，可能难以均匀地处理沟槽144的侧壁147。

此外，此系统可使用于掺质(例如磷)的沉积，然而，对金属沉积来说是无效的。因此，需要一种等离子体处理设备，其克服上述不足之处及缺点。

发明内容

揭示一种等离子体处理设备与溅镀系统。等离子体处理设备包括处理腔室；平台，经配置以支撑工件；源，经配置以在具有邻近所述工件的前表面的等离子体鞘的处理腔室中产生等离子体；以及等离子体鞘调节器。等离子体鞘调节器经配置以控制所述等离子体与所述等离子体鞘之间的边界的形状，使得所述边界的形状的一部分不平行于由所述工件的朝向所述等离子体的前表面定义的平面。金属靶材附加于所述等离子体鞘调节器的后表面，以与等离子体鞘调节器电性地隔离，且金属靶材被电性地施加偏压，使得离开等离子体且穿过等离子体鞘调节器中的孔洞的离子被吸引朝向金属靶材。这些离子造成金属靶材被溅射，从而允许工件的三维金属沉积。

附图说明

为了使本发明更易被理解，参照附图，图中相似的元件符号是指相似的元件，且在图中：

图1是符合现有技术的已知等离子体处理设备的简化块图。

图2是符合本发明的一实施例的等离子体处理设备的块图。

图3是符合本发明的一实施例的等离子体处理设备的块图。

图4是控制一对调节器与工件之间的垂直间距的系统的块图。

图5是一对调节器之间的水平间距的系统的块图。

图6表示调节器板材与盘形工件之间的相对移动。

图7表示根据另一实施例的等离子体鞘调节器及金属靶材的块图。

图8A至图8B表示根据其他实施例的供选择的金属靶材的形状。

图9表示代表性时序图。

图10是符合本发明的一实施例的等离子体掺杂设备的块图。

具体实施方式