[发明专利]改进的溅射线圈产品和制作方法

说明书

用于供物理气相沉积装置使用的高表面积线圈包括第一表面。第一表面的至少部分具有表面粗糙度在大约15μm和大约150μm之间的宏观织构。第一表面的至少部分具有表面粗糙度在大约2μm和15μm之间的微观织构。

技术领域

本公开涉及在物理气相沉积装置中使用的线圈和线圈集。更具体地，本公开涉及改进半导体产品产量的线圈以及制作这些线圈的方法。

背景技术

沉积方法被用来形成跨衬底表面的材料膜。沉积方法可以例如使用在半导体设备制备过程中以便形成最终在制作集成电路和设备中使用的层。已知沉积方法的一个示例是物理气相沉积（PVD）。PVD方法可以包括溅射过程。溅射包括形成要沉积的材料的目标，并且将该目标提供为邻近强电场的带负电的负极。使用电场来离子化低压惰性气体并且形成等离子体。等离子体中带正电的离子被电场朝向带负电的溅射目标加速。离子撞击溅射目标，并且由此喷射目标材料。所喷射的目标材料主要是以原子或者原子群组的形式，并且可以用于在溅射过程期间在置于目标附近的衬底上沉积薄的均匀膜。

溅射过程典型地发生在溅射腔室内。溅射腔室系统组件可以包括目标、目标凸缘、目标侧壁、护罩、盖环、线圈、杯体、引脚和/或夹具、以及其它机械组件。通常，在这些系统和/或沉积装置中线圈作为导电耦合设备而存在以便产生充足密度的次级等离子体，从而离子化从目标溅射的金属原子中的至少一些。在离子化的金属等离子体系统中，初级等离子体形成，并且一般通过磁控管局限在目标附近，并且随后引起原子从目标表面的喷射。由线圈系统形成的次级等离子体产生所溅射的材料的离子。这些离子然后被护套（sheath）中的场吸引到衬底，所述场在衬底表面处形成。如本文中所使用，术语“护套”意指在等离子体与任何固体表面之间形成的边界层。可以通过向衬底应用偏置电压来控制该场。通过在目标与晶片衬底之间放置线圈并且增加等离子体密度以及提供所沉积在晶片衬底上的离子的方向性来实现这一点。一些溅射装置并入有动力的线圈以用于改进沉积轮廓，包括经由阶梯覆盖、阶梯底部覆盖和斜角覆盖。

溅射腔室内暴露于等离子体的表面可以无意中变得涂敷有在这些表面上沉积的所溅射的材料。沉积在所意图的衬底外部的材料可以被称为背溅射（back-sputter）或者再沉积。形成在非意图表面上的所溅射的材料的膜暴露于溅射环境内的温度波动和其它应力源。当在这些膜中累积的应力超出膜向表面的粘附强度时，分层和脱离可以发生，导致微粒生成。类似地，如果溅射等离子体被电弧事件扰乱，微粒可以既在等离子体内形成，又可以从接受电弧力的表面形成。线圈表面，特别是非常平坦或者具有锐利角度表面的那些，可以展现低粘附强度，这导致不合期望的微粒积累。已知的是，PVD期间的颗粒生成是设备失效的潜在原因，并且是降低微电子设备制备中的功能性的最不利的因素之一。

溅射材料的沉积可以发生在溅射线圈的表面上。线圈集由于从线圈表面的脱落而生成微粒物质，特别是非常平坦或者具有锐利角度表面的微粒物质。在溅射过程期间，通常，来自溅射腔室内的微粒将从线圈脱落。为了克服此，溅射腔室组件可以经常以数种方式进行修改，以便改进其作为颗粒陷阱起作用的能力并且还减少与颗粒形成相关联的问题。

合期望的是研发适当执行的线圈以用于供沉积装置、溅射腔室系统和/或离子化的等离子体沉积系统使用，而没有引起短路、等离子体成弧、沉积过程的中断或者颗粒生成。滚花线圈表面是已知用于改进性能的一种方法。然而，期望进一步的改进。

发明内容

本文公开的是一种用于供包括第一表面的物理气相沉积装置使用的高表面积线圈。第一表面的至少部分具有表面粗糙度在大约15μm和大约150μm之间的宏观织构。第一表面的至少部分具有表面粗糙度在大约2μm和15μm之间的微观织构。

本文还公开了一种用于供包括第一表面的物理气相沉积装置使用的溅射线圈。第一表面的至少部分具有在大约120%和大约300%之间的百分比表面积。