[发明专利]磁控溅射方法以及磁控溅射装置

说明书

技术领域

本发明涉及物理气相沉积技术领域，更具体地，涉及一种磁控溅射方法以及在该方法中使用的磁控溅射装置。

背景技术

PVD(物理气相沉积)作为一种薄膜沉积技术，主要用于各种功能薄膜的沉积，被广泛应用于集成电路、太阳能电池、LED、平板显示等泛半导体领域。

在某些PVD工艺生产过程中，薄膜溅射通常是在高温下进行，需要通过加热器将托盘上的wafer(晶圆)预热到工艺温度。例如AlN(氮化铝)薄膜沉积。这种高温PVD工艺对腔室洁净度、真空条件和温度等条件要求较为严格，压力要求在10-8Torr(托)以下，衬底温度要求在500℃以上，同时对于衬底要求快速加热和快速冷却，以满足机械手搬运衬底的温度要求。在常温或小于300℃工艺温度下，靶材清洗或预烧后，托盘进入工艺腔室不会造成腔室环境的本底压力升高，或在抽气泵作用下可以快速恢复至工艺要求压力；而在高温PVD工艺下，托盘的放气量明显高于常温，严重影响腔室环境的恢复，腔室压力无法满足，最终导致工艺结果无法满足要求。

为了高温PVD工艺要求，目前，托盘上的wafer在该设备中首先会经过预热腔室进行预热，托盘达到一定温度后由机械手传入工艺腔室；工艺腔室将托盘加热至工艺要求温度后，对wafer进行磁控溅射。工艺腔室在进行磁控溅射前只检测托盘温度状态，并不自动检测腔室目前的真空状态。主要存在以下问题：

wafer及托盘在被送入工艺腔室之前首先经过预热腔室加热，经过加热后的wafer和托盘尚不能达到工艺要求温度，再次由工艺腔室进行加热，工艺腔室温度高于预热腔室温度，托盘放气量明显增大。而工艺腔室进行磁控溅射之前并不检测腔室目前真空状态，若由于托盘放气量增大导致真空状态无法满足工艺要求，会降低薄膜镀层牢固度，从而影响PVD产物良率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种磁控溅射方法的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种磁控溅射方法。该方法包括：

步骤1：将待加工件移入工艺腔室内并放置于基座上；

步骤2：将所述基座移动到加热位置，对所述待加工件进行加热，当所述待加工件的温度达到预设温度时进入步骤3；

步骤3：检测所述工艺腔室的真空状态，如果满足磁控溅射工艺要求，则进行步骤4，如果不满足则返回步骤2；

步骤4：将所述基座移动到工艺位置，对所述待加工件进行磁控溅射。

可选地，所述步骤3包括：

按预设时间间隔，循环检测所述工艺腔室的真空状态。

可选地，所述预设时间间隔为300s；检测工艺腔室的真空状态包括：检测工艺腔室的压升率，并判断压升率是否达到预定值；当压升率小于或者等于10000ntorr/s时，进行预溅射。

可选地，所述步骤4包括：

步骤4-1：对所述待加工件进行预溅射；

步骤4-2：对所述待加工件进行主溅射。

可选地，所述步骤4-1包括：

将所述基座移动到预溅射位置；

将遮蔽盘移至靶材与所述待加工件之间；

在所述工艺腔室内通入惰性气体；

进行预溅射，以对所述靶材的表面进行预处理。

可选地，所述惰性气体包括氩气和氮气，其中，氩气的流量为30sccm，氮气的流量为50sccm；所述预溅射包括：

施加3000W的溅射功率进行预溅射，持续时间为30秒。

可选地，所述步骤4-2包括：

将遮蔽盘从靶材与所述待加工件之间移开；

将所述基座移动到主溅射位置；

对所述待加工件进行主溅射以在所述待加工件上形成薄膜；以及

将所述待加工件移出所述工艺腔室。

可选地，所述主溅射包括：施加3000W的溅射功率进行主溅射，持续时间为550秒。

可选地，所述预设温度为650℃。

根据本发明的第二方面，提供了一种磁控溅射装置。该装置包括工艺腔室，所述工艺腔室采用本发明提供的磁控溅射方法，对待加工件进行加热和磁控溅射。

可选地，在所述工艺腔室的上方设置有靶材；在所述工艺腔室的下方设置有用于承接待加工件的基座，所述基座被配置为能够在所述加热位置和所述工艺位置之间升降；

所述工艺腔室还包括：

遮蔽盘，其被配置为能够被移入和移出所述靶材与待加工件之间的区域；

加热装置，其位于所述基座与所述待加工件之间；以及