[发明专利]磁控溅射组件、磁控溅射设备及磁控溅射方法

说明书

本发明提供一种磁控溅射组件，包括固定盘、旋转驱动机构和设置在固定盘上的磁控管，旋转驱动机构用于驱动固定盘旋转，磁控管包括多个磁极，多个磁极沿多条互相嵌套的螺旋状曲线依次排列，沿任一螺旋状曲线排列的多个磁极的极性与沿相邻的螺旋状曲线排列的多个磁极的极性相反，且沿任一螺旋状曲线排列的多个磁极中位于曲线中心的至少一个磁极的极性与其他磁极的极性相反。本发明提供的技术方案提高了磁控管旋转产生的磁场的场强分布均匀性，进而提高了磁控溅射反应中薄膜沉积速率的均匀性。本发明还提供一种磁控溅射设备和磁控溅射方法。

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种磁控溅射组件、一种包括该磁控溅射组件的磁控溅射设备和一种应用于该磁控溅射设备的磁控溅射方法。

背景技术

近年来，随着超大规模集成电路技术迅速发展，电路中电子器件的特征尺寸不断缩小、器件密度不断增大，金属化互连所带来的 RC迟滞(RC Delay，即电阻(R)、电容(C)引起的信号延迟)已经成为阻碍超高密度集成电路效能及速度的关键因素，减少RC迟滞成为近年来半导体行业的主攻方向。在集成电路制造中，金属线通常嵌入在具有低介电常数的层间电介质(ILD，interlevel dielectric)材料之中，在大马士革互连工艺中，蚀刻停止层通常沉积在单独的ILD 层和金属线上，并且用于IC制造工艺的图案化制作，以保护位于这些层下面的材料在图案化期间不被蚀刻，同时蚀刻停止层通常不会被完全去除，并且作为较厚的ILD层之间的薄膜保留在最终制造的半导体器件中。铝的氧化物(AlO_x)因其优异的蚀刻选择性、良好的绝缘性以及合适的介电常数而被应用在10纳米以下技术代的先进制程中，AlO_x材质的蚀刻停止层能够在不引起金属层氧化的同时减小金属线之间的串扰并降低RC延迟、保护底层多孔的低K材料(绝缘材料)。

制备AlO_x薄膜通常采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)工艺中的磁控溅射技术，与CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)工艺相比，磁控溅射技术具有薄膜均匀性好、低杂质、高密度等优势。10纳米以下技术代对于薄膜整体性能要求更加严苛，对生长薄膜的厚度不均匀度要求小于2％，同时需保证薄膜的组分均匀，以确保后续湿法刻蚀的均匀性，避免发生渗透现象，提高晶圆的产品良率。

然而传统PVD方法在采用铝靶与氧气通过反应溅射制备非导电氧化物薄膜时，磁场和反应气体分布不均匀，难以达到10纳米以下技术代对铝的氧化物薄膜的厚度均匀性要求。因此，如何提供一种能够提高磁控溅射技术制备薄膜的均匀性的磁控溅射设备结构，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种磁控溅射组件、一种磁控溅射设备和一种磁控溅射方法，该磁控溅射组件能够提高磁控溅射反应中薄膜沉积速率的均匀性、提高晶圆的产品良率。

为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种半导体工艺设备中的磁控溅射组件，包括固定盘、旋转驱动机构和设置在所述固定盘上的磁控管，所述旋转驱动机构用于驱动所述固定盘绕所述固定盘的轴线旋转，所述磁控管包括多个磁极，多个所述磁极沿多条互相嵌套的螺旋状曲线依次排列，沿任一螺旋状曲线排列的多个磁极的极性与沿相邻的螺旋状曲线排列的多个磁极的极性相反，且沿任一螺旋状曲线排列的多个磁极中位于该螺旋状曲线中心的至少一个磁极的极性与其他磁极的极性相反。

可选地，所述磁控溅射组件包括第一磁极组和第二磁极组，所述第一磁极组中的多个所述磁极沿第一螺旋状曲线依次排列，所述第二磁极组中的多个所述磁极沿第二螺旋状曲线依次排列，所述第一螺旋状曲线套设在所述第二螺旋状曲线中，所述第一磁极组中多个所述磁极的极性与所述第二磁极组中多个所述磁极的极性相反，且所述第一磁极组中位于所述第一螺旋状曲线中心的磁极的极性与所述第一磁极组中其它磁极的极性相反，所述第二磁极组中位于所述第二螺旋状曲线中心的磁极的极性与所述第二磁极组中其它磁极的极性相反。