发明名称 具有线圈喷射之电浆气相沉积设备与方法
摘要 一种在一设施(installation)内于将含有金属之一层材料沉积于一工件表面上之方法及设备,其包括一沉积室;一工件支撑件用以在该室内一提供工件支撑表面;一在该室内的线圈,该线圈包含将被包含于该沉积层中之金属;及一射频能量供应其被连接用以输送射频能量至线圈用以在该室内产生一电浆,一当仅射频能量被输送至该线圈时于线圈内被诱发之直流自给偏压电位。一在数值大小上不同于该直流自给偏压电位之直流偏压电位从一直流电压源被施加至该线圈。为了要将一物理气相沉积设备之一沉积室设置成能够在沉积一层包含该被喷射的材料的一反应化合物之后,可在该设备中将一层包含该被喷射的材料沉积于一基材上,其中金属或其他材料从一标靶及一线圈被喷射出的,该室被充入一非反应性气体且被施加一电压用以从该标靶及线圈喷射出任何的反应性化合物,该等化合物已于该层包含该被喷射的金属之反应性化合物的沉积期间被涂布于该标靶及该线圈上。
申请公布号 TW402759 申请公布日期 2000.08.21
申请号 TW087112921 申请日期 1998.08.05
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 洪流博
分类号 H01L21/3205 主分类号 H01L21/3205
代理机构 代理人 蔡坤财 台北巿松江路一四八号十二楼
主权项 /AIT{1.一种在一工件表面上沉积一含金属材料层之设备,该设备至少包含:}/ait{一沉积室;}/ait{一工件支撑件,用以在该室内提供一工件支撑表面;}/ait{一在该室内之线圈,该线圈包含将被沉积之含金属材料之金属;}/ait{一射频能量供应源,其被连接以输送射频能量至该线圈以于该室内产生电浆,当仅射频能量被输送至该线圈时,在该线圈内感应一宜流自给偏压;及}/ait{一直流电压源,其被连接以供应一直流偏压至该线圈,其电位不同于该直流自给偏压。}/AIT{2.如申请专利范围第1项所述之设备,其中当射频能量被输送至该线圈时,金属由该线圈被喷射出,电浆于该室内被产生且额外的直流偏压被施加至该线圈。}/AIT{3.如申请专利范围第2项所述之设备,其中该额外的直流偏压促进金属由该线圈被喷射出。}/AIT{4.如申请专利范围第3项所述之设备,其中该线圈为单匝线圈。}/AIT{5.如申请专利范围第4项所述之设备,其中该工件支撑表面具有一中央区域及围绕在该中央区域之周围区域;}/ait{该线圈之尺寸及位置使得由其喷射出之金属主要被导引至该工件支撑表面之周围区域;}/ait{该设备进一步包含一设置于该沉积室内之喷射标靶,使得当电浆于该室内产生时该金属由该标靶被喷射出,且由该标靶被喷射出之金属被导引至该工件支撑表面之中央区域。}/AIT{6.如申请专利范围第3项所述之设备,其中该工件支持表面具有一中央区域及围绕在该中央区域之周围区域;}/ait{该线圈之尺寸及位置使得由其喷射出之金属主要被导引至该工件支撑表面之周围区域;}/ait{该设备进一步包含一设置于该沉积室内之喷射标靶,使得当电浆于该室内产生时该金属由该标靶被喷射出,且由该标靶被喷射出之金属被导引至该工件支撑表面之中央区域。}/AIT{7.如申请专利范围第3项所述之设备,其中该线圈为在该室内被喷射出之金属的唯一来源。}/AIT{8.如申请专利范围第7项所述之设备,其中该线圈包含多匝圈。}/AIT{9.如申请专利范围第8项所述之设备,其中该等匝圈具有各别不同之直径。}/AIT{10.如申请专利范围第9项所述之设备,其中该线圈为平面线圈,其匝圈系位在大致平行于该工件支撑表面之平面。}/AIT{11.如申请专利范围第9项所述之设备,其中该线圈为圆顶形线圈。}/AIT{12.如申靖专利范围第1项所述之设备,进一步包含一射频能量阻隔滤波器,其被连接于该射频能量供应源及该直流电压源之间。}/AIT{13.如申请专利范围第11项所述之设备,其中由该直流电压源施加之直流偏压电位系大于该直流自给偏压电位。}/AIT{14.一种于工件表面上沉积含金属材料层之设备,该设备至少包含:}/ait{一沉积室;}/ait{一工件支撑件,用以在该室内提供一工件支撑表面;}/ait{一在该室内之线圈,该线圈包含将被沉积之含金属材料之金属;}/ait{一输送射频能量至该线圈之装置,用以在该室内产生电浆,当仅射频能量被输送至该线圈时,在该线圈内感应一直流自给偏压;及}/ait{一供应直流偏压给该线圈之装置,该直流偏压电位不同于该直流自给偏压电位。}/AIT{15.如申请专利范围第14项所述之设备,其中由该装置施加之直流偏压电位系大于该主流自给偏压电位。}/AIT{16.一种于工件表面上沉积含金属材料层之设备,该设备至少包含:}/ait{一沉积室;}/ait{一工件支撑件,用以在该室内提供一工件支撑表面;}/ait{一在该室内之线圈,该线圈包含将被沉积之含金属材料之金属;}/ait{一输送射频能量至该线圈之装置,用以于该室内产生电浆,当仅射频能量被输送至该线圈时,在该线圈内感应一直流自给偏压,以由该线圈喷射材料且将喷射出之材料导引至该工件上;及}/ait{一供应直流偏压给该线圈之装置,该直流偏压电位不同于该直流自给偏压电位。}/AIT{17.如申请专利范围第16项所述之设备,其中试线圈包含多匝圈。}/AIT{18.如申请专利范围第17项所述之设备,其中该等匝圈具有各别不同之直径。}/AIT{19.如申请专利范围第18项所述之设备,其中该线圈为平面线圈,其匝圈系住在大致平行于该工件支撑表面之平面。}/AIT{20.如申请专利范围第18项所述之设备,其中该线圈为圆顶形线圈。}/AIT{21.一种于工件表面上沉积含金属材料层之设备,该设备至少包含:}/ait{一沉积室;}/ait{一工件支撑件,用以在该室内提供一工件支撑表面,以支撑在该室内之工件;}/ait{一在该室内之线圈,该线圈包含将被沉积之含金属材料之金属;及}/ait{一输送射频能量至该线圈之装置,用以于该室内产生电浆,当仅射频能量被输送至该线圈时,于该线圈内感应一直流自给偏压,以由该线圈喷射材料且将喷射材料导引至该工件上;}/ait{其中该线圈之形状及位置系使得由该线圈喷射出之材料大致上被均匀沉积于该工件表面上且其中该线圈为该室内唯一之喷射材料源。}/AIT{22.如申请专利范围第21项所述之设备,其中该线圈包含多匝圈。}/AIT{23.如申请专利范围第22项所述之设备,其中该等匝圈具有各别不同之直径。}/AIT{24.如申请专利范围第23项所述之设备,其中该线圈为平面线圈,其匝圈系位在大致平行于该工件支撑表面之平面。}/AIT{25.如申请专利范围第23项所述之设备,其中该线圈为圆顶形线圈。}/AIT{26.如申请专利范围第21项所述之设备,其中该线圈为螺旋形线圈。}/AIT{27.一种在一位于一沉积室内之工件表面上沉积一包含金属之材料层的方法,该方法至少包含下列步骤:}/ait{将一具有一表面之工件置于该室内;}/ait{将一金属线圈置于该室中,该线圈包含该将被沉积之含有金属之材料中的金属;}/ait{藉输送射频能量至该线圈以于该室内产生电浆,使得金属由该线圈被喷射出,由是当仅射频能量被输送至该线圈时于该线圈内感应一直流自给偏压;}/ait{于该线圈内制造一直流偏压,其电压电位系不同于该直流自给偏压电位;及}/ait{将由该线圈喷射出之金属导引至该工件表面用以形成该沉积层。}/AIT{28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中该电浆及直流偏压电位导致从该线圈被喷射出之金属是在一速率下被喷射出,该速率与该直流偏压电位来变化直接相关,且进一步包含调整该直流偏压电位用在一选定之速率下由该线圈喷射出金属。}/AIT{29.如申请专利范围第27项所述之方法,其中:}/ait{该工件表面具有一中间区域及围绕在该中央区域之周围区域;}/ait{导引由该线圈喷射出之金属之该步骤系以将被喷射出之金属主要导引至周围区域来实施;及}/ait{该方法进一步包含由该室内之标靶来喷射出金属且将由该标靶被喷射出之金属主要导至该中央区域。}/AIT{30.如申请专利范图第29项所述之方法,其中进行调整直流偏压电位之步骤被实施,以使得于该周围区域之膜层厚度以及于该中央区域之膜层厚度间之差异最小化。}/AIT{31.如申请专利范围第27项所述之方法,其中所有被导引至该工件表面之喷射金属为从该线圈被喷射出之金属。}/AIT{32.如申请专利范围第31项所述之方法,其中该线圈被构形用以在该工件表面上沉积均匀厚度之一膜层。}/AIT{33.如申请专利范围第27项所述之方法,其中于该线圈所产生之直流偏压电位大于该直流自给偏压电位。}/AIT{34.一种在一位于一沉积室内之工件表面上沉积一包含金属之材料层的方法,该方法至少包含下列步骤:}/ait{将一具有一表面之工件置于该室内;}/ait{将一金属线圈置于该室中,该线圈包含该将被沉积之含有金属之材料中的金属;}/ait{藉输送射频能量至该线圈以于该室内产生电浆,使得金属由该线圈被喷射出,由是当仅射频能量被输送至该线圈时于该线圈内感应一直流自给偏压;}/ait{在该线圈内产生一直流偏压电位,其电压电位系不同于该直流自给偏压电位的大小;及}/ait{将由该线圈被喷射出之金属被导引至该工件表面以形成该沉积层,}/ait{其中被导引至该工件表面之所有被喷射出之金属为从该线圈被喷射出之金属。}/AIT{35.如申请专利范围第34项所述之方法,其中该线圈包含多匝。}/AIT{36.如申请专利范围第35项所述之方法,其中该等匝具有各别不同之直径。}/AIT{37.如申请专利范因第36项所述之方法,其中该线圈为平面线圈,其该等匝系位在大致上平行于该工件支撑表面之平面上。}/AIT{38.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该线圈为圆顶形线圈。}/AIT{39.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该线圈为螺旋形线圈。}/AIT{40.一种在一位于一沉积室内之工件表面上沉积一包含金属之材料层的方法,该方法至少包含下列步骤:}/ait{将一具有一表面之工件置于该室内;}/ait{将一金属线圈置于该室中,该线圈包含该将被沉积之含有金属之材料中的金属;}/ait{藉输送射频能量至该线圈以于该室内产生电浆,使得金属由该线圈被喷射出,由是当仅射频能量被输送至该线圈时于该线圈内感应一直流自给偏压;}/ait{将由该线圈喷射出之金属导引至该工件表面用以形成该沉积层,}/ait{其中该线圈之形状及位置被作成使得由该线圈喷射出之材料大体上被均匀沉积于该工件表面上且其中被导引至该工件表面之所有被喷射出之金属是从该线圈被喷射出之金属。}/AIT{41.如申请专利范围第40项所述之方法,其中该线圈包含多匝。}/AIT{42.如申请专利范围第41项所述之方法,其中该等匝具有各别不同之直径。}/AIT{43.一种在一基材上沉积一膜层层之方法,该方法至少包含下列步骤:}/ait{喷射一包含一线圈之喷射材料源,同时以第一偏压量(level)来偏压该线圈用以提供该线圈第一喷射速率来将一层反应化合物沉积在一位于一室内的基材上,该反应化合物包含由该喷射材料源喷射出之材料及除了该喷射源材料之外的第二种构件;}/ait{第二次喷射该喷射材料源,同时以高于该第一偏压量之第二偏压量来偏压该线圈,以提供第二喷射速率来从该喷射材料源移除反应化合物涂层;及}/ait{于该反应化合物涂层移除喷射后,第三次喷射该喷射材料源以于该室内之基材上沉积一层实质上不含该反应化合物之喷射源材料。}/AIT{44.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该第二喷射速率系高于该第一喷射速率使得该反应化合物涂层移除之喷射速率系高于该喷射源材料属之喷射速率。}/AIT{45.如申请专利范围第44项所述之方法,其中该喷射材料源进一步包括一个与该线圈分离之标靶。}/AIT{46.如申请专利范围第45项所述之方法,其中该喷射源材料属之喷射包含以第一量来偏压该标靶以提供该标靶之第一喷射速率,及该反应化合物涂层移除之喷射包含以高于该第一偏压量之第二量来偏压该标靶,以提供高于该第一喷射速率之第二喷射速率使得该反应化合物涂层移除之喷射速率高于该喷射源材料层之喷射速率。}/AIT{47.如申请专利范园第44项所述之方法,其中在第二偏压量下之该线圈偏压包括将一直流电压源耦合至该线圈喷射材料源。}/AIT{48.如申请专利范围第43项所述之方法,其进一步包含在该反应化合物涂层移除之喷射之前,移除具有该反应化合物层之基材及于该反应化合物涂层移除之喷射期间覆盖一基材支撑件。}/AIT{49.一种设置一电浆气相沉积设备的方法,用以能够于一含有一金属反应化合物之膜层之后,于该设备内将一层由该金属组成之膜层沉积于该基材上,该设备包含一沉积室其包含至少一组件,该至少一组件包括一线圈,在沉积期间金属由该至少一组件被喷射出且该组件于该金属反应化合物沉积期间为该金属反应化合物所涂覆,该金属反应化合物系藉由将从该组件被喷射出之金属与反应室内一反应性化合物反应所形成的,一直流偏压电位于该金属反应化合物沉积期间该线圈内感应被感应,该方法包含以下列的步骤来去除形成于该至少一该组件上之一金属反应化合物涂层,其步骤为:}/ait{由该室内移除该反应气体;}/ait{将一非反应性气体引入至该外罩内;及}/ait{在实质上仅含该非反应性气体之氛围中由该组件喷射出实质上所有金属反应化合物且该金属反应化合物材料于施加一直流电压至该线圈以将该线圈置于电位大于该第一直流偏压之第二直流偏压时,会从该组件被喷射出。}/AIT{50.如申请专利范围第49项所述之方法,其中该至少一组件亦包括与该线圈分离之喷射标靶。}/AIT{51.如申请专利范围第50项所述之方法,其中该金属反应化合物为氮化物及氧化物之一者。}/AIT{52.如申请专利范围第51项所述之方法,其中该线圈被固定于该室内且被连接以受纳射频能量以产生一射频电磁场,其与该室内之气体交互作用以产生一电浆,该电浆包含气体离子,该等离子将从至少一组件被喷射出之材料加以离子化。}/AIT{53.如申请专利范围第52项所述之方法,其中在该金属反应化合物的沉积期间,来自该组件之金属的喷射系于施加第一射频能量値至该线圈下实施的,且其中由该组件实质上喷射出所有金属反应化合物之步骤包含供应第二射频能量値,其高于该第一射频能量値。}/AIT{54.如申请专利范围第49项所述之方法,其中该线圈被固定于该室内且被连接以受纳射频能量以产生一射频电磁场,其与该室内之气体交互作用以产生一电浆,该电浆包含气体离子,该等离子将从至少一组件被喷射出之材料加以离子化。}/AIT{55.如申请专利范围第54项所述之方法,其中在该金属反应化合物的沉积期间,来自该组件之金属的喷射系于施加第一射频能量値至该线圈下实施的,且其中由该组件实质上喷射出所有金属反应化合物之步骤包含供应第二射频能量値,其高于该第一射频能量値。}/AIT{56.如申请专利范围第49项所述之方法,其更包括在从该组件喷射出大致上所有金属反应化合物之步骤期间包含预防任何材料沉积于该基材上。}/AIT{57.如申请专利范围第56项所述之方法,其中预防任何材料沉积于该基材上之步骤系在从该组件喷射出大致上所有金属反应化合物之步骤期间,在该外罩内没有基材的情形下实施的。}/AIT{58.如申请专利范围第49项所述之方法,其中该设备于该沉积室内更包含一基材支撑件,该基材支撑件包含一支撑表面,在一膜层沉积期间于该表面上静置一基材,且其中该方法进一步包含,在从该组件喷射出大致上所有金属反应化合物之步骤期间覆盖该支撑表面。}/AIT{59.一种在一基材上沉积一膜属之设备,其至少包含:}/ait{一具有一喷射材料源之沉积室,其包括一射频线圈,一偏压能量供应源用以施加一直流偏压至该射频线圈,一用来支撑一基材之支撑件其被设置成可收受由该喷射材料源喷射出之材料落于该基材上,及至少一孔口,用以让非该喷射源材料之反应性材料进入且用以排除该反应性材料;及}/ait{一可程式化之室控制器,该控制器被程式化导致该室1)输入该反应性材料;2)喷射该喷射材料源用以于该基材上沉积一层反应化合物,该反应化合物包括由该喷射材料源喷射出之材料及该反应性材料;3)从该室排出该反应材料;4)第二次喷射该喷射材料源用以从该喷射材料源去除一反应化合物涂层;及5)于该反应化合物去除喷射之后,第三次喷射该喷射材料源用以于该室内该基材上沉积一层实质上不含该反应化合物之喷射源材料,}/ait{其中该控制器被进一步程式化用以控制该偏压能量供应用以1)于第一数量(level)下偏压该线圈用以在该喷射材料层的喷射期间提供该喷射材料源第一喷射速率;及2)于高于该第一偏压量之第二数量下偏压该线圈,用以在该反应化合物涂层去除喷射期间提供高于该第一喷射速率之第二喷射速率。}/AIT{60.如申请专利范围第59项所述之设备,其中该反应化合物涂层去除喷射速率系高于该喷射源材料属之喷射速率。}/AIT{61.如申请专利范围第59项所述之设备,其中该喷射材料源尚包括一标靶。}/AIT{62.如申请专利范围第59项所述之设备,其中该偏压能量供应为耦合至该线圈之直流电压源。}/AIT{63.一种,用以在一基材面上选择性地于主要包含非反应性气体之氛围下沉积一主要由一金属所构成之膜层,或于包含含反应性气体之氛围下沉积该金属之反应性化合物该设备至少包含:}/ait{一密闭沉积室,用以内含该基材及该氛围;}/ait{一线圈,其设置于该室内;及}/ait{能量供应机构,其被连接至该线圈用以供应一电压给该线圈以于该室内产生一电感性耦合电浆,该电浆从一位于该沉积室内的一金属体喷射出金属且将被喷射出之金属电离化,用以沉积于该基材面上,}/ait{其中该能量供应机构是可被控制的,用以于一膜层沉积期间供应具有第一幅度(magnitude)之电压至该线圈且于该金属之反应化合物层沉积之后及主要由该金属构成之层的沉积之前,且在该室内之氛围主要是由该非反应性气体所构成时,施加大于该第一幅度之第二幅度电压,及其中该能量供应机构包含一直流能量供应装置用以选择性施加一直流偏压至该线圈以产生至少一部分具第二幅度之电压。}/AIT{64.如申请专利范围第63项所述之设备,其中该电压供应机构进一步包含一射频能量源其以可控制地施加第一射频能量値至该线圈用以产生具有第一幅度之该电压,或高于该第一射频能量値之第二射频能量値用以产生具有第二幅度之该电压。}/AIT{65.如申请专利范围第63项所述之设备,其中该能量供应机构进一步包含一射频能量源用以供应射频能量至该线圈以产生具有第一幅度之电压。}/AIT{66.如申请专利范围第63项所述之设备,具进一步包含:}/ait{一位于该室内之基材支撑件,该基材支撑件具有一支撑表面,一基材于膜层沉积期间被静置于该支撑表面上;}/ait{一覆盖板,用以在具有第二幅度之电压被施加至该线圈时覆盖该基材面。}/tt第一图为依据本发明一实施例所建构之沉积设备其简化、正视之剖面图;第二图显示与第一图设备结合之电子系统之电路图。第三图为类似于第一图之视图,显示根据本发明沉积设备之另一实施例。第四图为可为本发明设备采用之一线圈之另一实施例之剖面图。
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