发明名称 用于离子化金属电浆沈积之线圈设计
摘要 一种电浆产生装置中,线圈设置于目标与工件间而电感耦合RF能至电浆,故部分离子化沉积材料路径由工件中心朝向工件边缘偏折。结果发现可改良沉积均匀度。示例说明之具体例中,线圈为形成概略平面螺旋以沉积材料流对中之多匝线圈。
申请公布号 TW377460 申请公布日期 1999.12.21
申请号 TW087107584 申请日期 1998.05.15
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 洪鲁保;王宏刚;姚公达;徐征
分类号 H01L21/205 主分类号 H01L21/205
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种溅镀材料于工件之半导体制造系统,该系统包含:一个腔室于腔室内有电浆产生区;一个沉积材料源;一个固定工件之平台具有中轴及边缘;及一个线圈由第一腔室携载及其位置可耦合能至电浆产生区而于电浆产生区产生电浆来离子化沉积材料,其中该线圈至少有一匝位置充分接近工件中轴而产生电浆电位梯度其偏折沉积材料远离工件中心。2.一种溅镀材料于工件之半导体制造系统,该系统包含:一个腔室,具有一个电浆产生区于腔室内;一个目标由腔室携载,该目标具有一个中心及包含由目标溅镀之目标材料;一个固定工件之平台具有中轴及边缘;及一个线圈由第一腔室携载及其位置可耦合能至电浆产生区而于电浆产生区产生电浆来离子化沉积材料,其中该线圈至少有一匝位置充分接近工件中轴而产生电浆电位梯度其偏折沉积材料远离工件中心。3.如申请专利范围第2项之系统,其中于高于工件之预定距离由对正工件中轴一点至对正工件边缘一点之电浆电位降低至少0.75伏。4.如申请专利范围第2项之系统,其中于对正工件中轴一点于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.01v/cm。5.如申请专利范围第2项之系统,其中于对正工件中轴中途一点,于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.07v/cm。6.如申请专利范围第2项之系统,其中于对正工件中轴一点于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.009v/cm。7.如申请专利范围第2项之系统,其中于对正工件中轴至工件边缘三分之一距离一点,于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.02v/cm。8.如申请专利范围第2项之系统,其中于对正工件中轴至工件边缘三分之二距离一点,于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.08v/cm。9.如申请专利范围第3项之系统,其中高于工件预定距离包括小于或等于工件至线圈距离之一半距离。10.如申请专利范围第9项之系统,其中该高于工件预定距离包括等于线圈与工件间一半距离之距离。11.如申请专利范围第10项之系统,其中该高于工件之预定距离包括等于工件至线圈之四分之一距离之距离。12.如申请专利范围第2项之系统,其中于高于工件之预定距离由对正工件中轴一点至对正工件边缘一点之电浆电位减低至少0.65伏。13.如申请专利范围第12项之系统,其中该高于工件之预定距离包括等于工件至线圈之四分之三距离之距离。14.如申请专利范围第2项之系统,其中于高于工件之预定距离由工件中轴与边缘间中点至对正工件边缘一点之电浆电位减低至少0.07伏。15.如申请专利范围第2项之系统,其中该线圈为对中于中轴之螺形线圈。16.如申请专利范围第15项之系统,其中该螺形线圈为大体共面。17.如申请专利范围第15项之系统,其中该螺形线圈为截头锥形。18.如申请专利范围第2项之系统,其中该线圈有多匝,各匝有不同直径。19.如申请专利范围第2项之系统,其中该线圈包括一根中空管适合载运冷却剂流体通过中空管。20.如申请专利范围第2项之系统,其中该线圈与目标之间隔距离约为目标与基材间之距离之三分之一。21.如申请专利范围第2项之系统,其中该线圈垂直叠置于基材上。22.如申请专利范围第21项之系统,其中该基材之周边界定高于基材之容积及至少大半线圈系位于该容积内。23.如申请专利范围第22项之系统,其中该线圈具有一个直径及该线圈有多匝,各匝具有不同直径,其中具最大直径之该匝外部直径大体等于工件直径。24.如申请专利范围第2项之系统,其中由目标溅镀之目标材料界定目标材料流,及其中线圈系位于流内故部分目标材料被遮蔽不会到达基材。25.如申请专利范围第24项之系统,其中该线圈包含一根中空管及一个凸缘附着于中空管而遮蔽部分溅镀材料。26.一种溅镀材料于工件之半导体制造系统,该系统包含:一个腔室,具有一个电浆产生区于腔室内;一个目标由腔室携载,该目标具有一个中心及包含由目标溅镀之目标材料;一个固定工件之平台具有中轴及边缘;及一个线圈装置由第一腔室携载及其位置可耦合能至电浆产生区而于电浆产生区产生电浆来离子化沉积材料,及供产生电浆电位梯度其偏折溅镀目标材料远离工件中心,故沉积于工件之非均匀度不超过5%。27.如申请专利范围第26项之系统,其中该腔室含有气体压力至少20毫托耳(mTorr)及沉积材料包含钛,该系统又包含溅镀目标之装置,故沉积材料系以至少600埃/分钟之沉积速率沉积于工件上。28.一种溅镀材料于工件之半导体制造系统,该系统包含:一个腔室,具有一个电浆产生区于腔室内;一个目标由腔室携载,该目标具有一个中心及包含由目标溅镀之目标材料;一个固定工件之平台具有中轴及边缘;及一个多匝螺形线圈由第一腔室携载及其位置可耦合能至电浆产生区而于电浆产生区产生电浆来离子化沉积材料,其中该线圈之间隔约为目标表面至基材之距离之三分之一及该匝线圈位置充分接近工件中轴而产生电浆电位梯度其偏折沉积材料远离工件中心。29.一种沉积一层材料于工件之方法,包含:导引沉积材料流朝向工件;使用位于材料流之RF功率线圈产生之电浆离子化部分材料流;及使用电浆电位梯度偏折部分材料流远离工件中心,其中该材料沉积于工件之均匀度属于预定之最大値以内。30.一种溅镀沉积一层材料于工件之方法,包含:溅镀材料目标而形成溅镀目标材料流导引朝向工件;使用位于溅镀材料流之RF功率线圈产生之电浆离子化部分溅镀目标材料流;及使用电浆电位梯度偏折部分被溅镀材料流远离工件中心,其中于工件上被溅镀材料沉积之均匀度属于预定之最大値以内。31.如申请专利范围第30项之方法,其中该线圈为对中于中轴之螺形线圈。32.如申请专利范围第31项之方法,其中该螺形线圈为大体共面。33.如申请专利范围第31项之方法,其中该螺形线圈为截头锥形。34.如申请专利范围第30项之方法,其中该线圈有多匝,各匝有不同直径。35.如申请专利范围第30项之方法,其中该线圈包括一根中空管适合载运冷却剂流体通过中空管。36.如申请专利范围第30项之方法,其中该线圈与目标之间隔距离约为目标与基材间之距离之三分之一。37.如申请专利范围第30项之方法,其中该线圈垂直叠置于工件上。38.如申请专利范围第37项之方法,其中该基材之周边界定高于基材之容积及至少大半线圈系位于该容积内。39.如申请专利范围第38项之方法,其中该线圈具有一个直径及该线圈有多匝,各匝具有不同直径,其中具最大直径之该匝外部直径大体等于工件直径。40.如申请专利范围第30项之方法,其又包含使用位于流之线圈遮蔽部分沉积材料流不到达工件,故部分目标材料被沉积于线圈上而非到达工件。41.如申请专利范围第40项之方法,其中该线圈包含一根中空管及一个凸缘附着于中空管而遮蔽部分溅镀材料。42.如申请专利范围第30项之方法,其中于高于工件之预定距离由对正工件中轴一点至对正工件边缘一点之电浆电位降低至少0.75伏。43.如申请专利范围第42项之方法,其中高于工件预定距离包括小于或等于工件至线圈距离之一半距离。44.如申请专利范围第43项之方法,其中该高于工件预定距离包括等于线圈与工件间一半距离之距离。45.如申请专利范围第44项之方法,其中该高于工件之预定距离包括等于工件至线圈之四分之一距离之距离。46.如申请专利范围第30项之方法,其中于高于工件之预定距离由对正工件中轴一点至对正工件边缘一点之电浆电位减低至少0.65伏。47.如申请专利范围第30项之方法,其中该高于工件之预定距离包括等于工件至线圈之四分之三距离之距离。48.如申请专利范围第30项之方法,其中于高于工件之预定距离由工件中轴与边缘间中点至对正工件边缘一点之电浆电位减低至少0.07伏。49.如申请专利范围第30项之方法,其中于对正工件中轴一点于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.01v/cm。50.如申请专利范围第30项之方法,其中于对正工件中轴中途一点,于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.07v/cm。51.如申请专利范围第30项之方法,其中于对正工件中轴一点于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.009v/cm。52.如申请专利范围第30项之方法,其中于对正工件中轴至工件边缘三分之一距离一点,于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.02v/cm。53.如申请专利范围第30项之方法,其中于对正工件中轴至工件边缘三分之二距离一点于高于工件预定距离之电浆电位梯度幅度至少为0.08v/cm。图式简单说明:第一图为根据本发明之具体例之电浆产生腔室之透视部分剖面图。第二图为电互连至第一图之电浆产生腔室之示意图。第三图为第一图之电浆腔室之示意剖面图。第四图为曲线图说明第一图之腔室及先前腔室之沉积速率呈距离腔室晶圆中心距离之函数图。第五图为曲线图说明第一图腔室中由线圈产生电浆之电浆密度之电脑模拟图。第六图为曲线图说明第一图腔室中由线圈产生电浆之电位之电脑模拟图。第七图为曲线图说明第一图腔室中由先前线圈产生电浆之电位之电脑模拟图。第八图为曲线图说明第一图腔室中由线圈产生电浆电位梯度之电脑模拟图。第九图为曲线图说明第一图腔室中由先前线圈产生电浆电位梯度之电脑模拟图。第十图为根据本发明之替代具体例之线圈产生电浆之电位之电脑模拟图。第十一图为曲线图说明先前线圈产生电浆之电位之电脑模拟图。第十二图为曲线图说明第十图之腔室中由线圈产生之电浆之电浆电位梯度之电脑模拟图。第十三图为曲线图说明第十一图之线圈中由线圈产生之电浆之电浆电位梯度之电脑模拟图。第十四图为曲线图说明第一图腔室产生沉积均匀度呈各种压力之函数图。第十五图为曲线图说明第一图腔室产生沉积均匀度呈各种线圈RF功率之函数图。第十六图为曲线图说明第一图腔室产生沉积均匀度呈各种施加于目标之DC功率之函数图。第十七图为曲线图说明第一图腔室产生沉积之沉积速率呈各种线圈RF功率之函数图。第十八图a为第一图腔室之线圈之顶视图。第十八图b为第一图腔室之线圈之侧视图。第十九图a及第十九图b为第一图之电浆腔室之替代具体例之示意剖面图。第二十图为根据本发明之另一具体例之线圈之侧视图。第二十一图为根据本发明之又另一具体例之线圈之侧视图。
地址 美国
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