[发明专利]用于处理基板的方法和设备

说明书

本文公开用于处理基板的方法和设备。在一些实施方式中，工艺腔室包含：腔室主体，限定内部空间；基板支撑件，在内部空间内支撑基板；多个阴极，耦合至腔室主体并且具有对应的多个靶，多个靶被溅射至基板上；和屏蔽物，可旋转地耦合至腔室主体的上部并且具有至少一个孔以暴露多个靶中至少一个被溅射的靶，和设置于屏蔽物的背侧中的至少一个袋以容纳和覆盖多个靶中至少另一个不被溅射的靶，其中屏蔽物经配置以绕着处理腔室的中央轴旋转并且沿着处理腔室的中央轴线性移动。

技术领域

本公开内容的实施方式一般涉及用于处理基板的方法和设备。

背景技术

已知用于半导体装置的用于移除或建立材料层的各种方法。在半导体工业中经常使用物理气相沉积(PVD)方法。

介电PVD溅射在半导体工业中具有许多应用，例如，如氧化铪、氧化钽、用于电阻式随机存取存储器(ReRAM)和导电桥接随机存取存储器(conductive-bridging random-access memory；CBRAM)细丝(filament)的氧化铝、用于STT-RAM阻挡层的氧化镁、用于图像传感器的抗反射层的氧化钽和氧化钛等等。可使用反应性溅射来沉积介电材料(其中使用金属导电靶并且金属导电靶与氧或氮等离子体反应以沉积电介质)，或可使用合成的非导电靶与RF功率(电容耦合或电感耦合)以将靶材料直接溅射至基板上而沉积介电材料。第二种方法典型地用于电介质沉积期间不期望基板氧化或氮化的应用中，在此类应用中禁止使用反应性气体。尽管存在使用反应性溅射来生产介电膜的技术，发明人观察到：面对使用RF等离子体的直接的介电靶溅射仍有许多挑战，包含随着工艺配件的使用期的进程的沉积速率漂移(deposition rate drifting)，恶化的缺陷效能，和恶化的均匀性。

为了解决上述问题，使用成角度的(angled)多阴极腔室。介电靶连接至RF电源，金属靶连接至DC电源。使用旋转屏蔽物以避免溅射期间靶之间的交叉污染。金属靶的目的是粘贴(paste)屏蔽物以恢复沉积速率(由于由介电涂覆造成的接地损失(groundingloss))。金属粘贴物(paste)还帮助防止屏蔽物上介电颗粒的剥落和剥离。

然而，发明人观察到上述设计的若干缺点。首先，典型地需要大量的粘贴物以服务于上述目的，因为环绕靶的暗区(dark space)区域(特别是屏蔽物中的孔的侧壁)需要被充分覆盖，以恢复沉积速率。其次，由于沉积于环绕靶的暗区区域上的介电材料的RF溅射，金属靶的污染是不可避免的。典型地，在溅射电介质于基板上之前，将一些介电材料溅射至屏蔽物和挡板(shutter)上以允许粘贴物材料被电介质的薄层覆盖来减少污染。然而，发明人观察到：将一些介电材料溅射至粘贴物材料上使腔室颗粒性能恶化。最后，上述设备的另一缺点是接地屏蔽物的电位(potential)，作为相对于等离子体的正电位的负电位，导致先前沉积于屏蔽物的部分上的材料的溅射。结果，发明人观察到由于屏蔽物上粘贴的金属被溅射至基板上，基板被污染。

因此，发明人提供用于处理基板的改善的方法和设备的实施方式。

发明内容

本文公开用于处理基板的方法和设备。在一些实施方式中，工艺腔室包含：腔室主体，限定内部空间；基板支撑件，在内部空间内支撑基板；多个阴极，耦合至腔室主体并且具有对应的多个靶，多个靶用于被溅射至基板上；和屏蔽物，可旋转地耦合至腔室主体的上部并且具有至少一个孔以暴露多个靶中至少一个被溅射的靶，和设置于屏蔽物的背侧中的至少一个袋以容纳和覆盖多个靶中至少另一个不被溅射的靶，其中屏蔽物经配置以绕着工艺腔室的中央轴旋转并且沿着工艺腔室的中央轴线性移动。