物理氣相沉積系統中的準直管的溫度控制裝置的製作方法

2023-05-31 14:44:46 1

專利名稱：物理氣相沉積系統中的準直管的溫度控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明與一種物理氣相沉積(Physical Vapor DepositionPVD)系統有關，特別是提供一種物理氣相沉積系統中的準直管(collimator)的溫度控制裝置(stabilizer)。
背景技術：
集成電路在我們日常生活中，已經達到無所不在的地步。它已應用在計算機工業、通信產業與各種消費性的電子產品中，集成電路製作的流程(processflow)非常的複雜，基本上，約需經過數百個不同的步驟，包括薄膜沉積(deposition)、微影(phctolithography)、蝕刻(etching)、擴散(diffusion)、離子植入(ion implantation)、氧化(oxidation)、熱處理製造(thermaltreatment process)等，耗時約一、兩個月的時間才能完成。
而上述集成電路的每一道製作的流程都有一對應的機臺(machine)，例如在薄膜沉積(deposition)的製造中有時候需要用到一種物理氣相沉積(Physical Vapor DepositionPVD)的機臺(machine)。而在半導體製造工藝的發展上，主要的物理氣相沉積(Physical Vapor DepositionPVD)技術有蒸鍍(Evaporation)與濺鍍(Sputtering)等二種。而在濺鍍(Sputtering)的技術中會引進一個準直管(collimator)的裝置，它的目的在於提升濺鍍對於溝渠底部的沉積能力，使得金屬濺鍍的應用可以向下延伸到更小的尺寸設計(geometry design)上。所謂的準直管就是一種外觀近似蜂巢由許多六角管所組成的結構。利用這個介於金屬靶與晶片之間的準直管，一些大角度的濺鍍現象將被排除，使得因濺擊而產生的金屬靶原子，必須以較小的行徑角度，才得以通過準直管而到達晶片的表面。很明顯的，這將使得溝渠底部獲得較多的沉積，而不會造成所謂的封口(void)的情形。
請參考圖1，其是一般濺鍍機(sputter)所使用的準直管(collimator)，晶片103置於一加熱器(heater)102之上，而準直管100置於反應室壁(chamber wall)101之上。上述的準直管100有時會因為製造的溫度太高或因為製造時品質的偏差(deviation)而導致在製造過程中逐漸融化變形，進而造成沉積膜的均勻性(uniformity)變差，最後使得產品因而報廢，請參考圖2。準直管104為融化變形(melting and bending)的準直管。
另外，在準直管(collimator)105的使用過程中，由於沉積膜累積在準直管中間區域比邊緣區域來的快，於沉積相當片數的晶片(wafer)之後，累積在準直管的中間106的沉積膜108會比累積在邊緣107的沉積膜109增加的更多，因此，準直管中間的寬深比(aspect ratio)會比邊緣增加的更多，請參考圖3。這會造成濺鍍到晶片上的沉積膜產生中間與邊緣有顯著差異的情形，也就是它的階梯覆蓋(step coverage)產生了不均勻的情形。
鑑於上面所述的缺點，本發明設計了一個機構，以藉由此機構來改善上述的情形。

發明內容
本發明的目的在於提供一種物理氣相沉積系統中的準直管的溫度控制裝置，以解決因為製造的溫度太高或因為製造時品質的偏差(deviation)而導致在製造中準直管逐漸融化變形，而造成沉積膜的均勻性(uniformity)變差的情形。本發明提供一溫度控溫裝置的設計，而巧妙地解決了上述階梯覆蓋(step coverage)不均勻的情形。
本發明為一種物理氣相沉積系統中的準直管的溫度控制裝置(stabilizer)，包括一反應室，上述物理氣相沉積系統的沉積物(deposition species)於上述反應室中進行沉積；一溫度控制裝置，置於上述反應室壁(chamber wall)之中；以及，一準直管，置於上述反應室壁(chamber wall)之上，上述準直管的邊緣置於上述溫度控制裝置之上，藉由調整上述溫度控制裝置的溫度，使得累積在上述準直管中間的沉積膜與累積在邊緣的沉積膜更均勻，結果提升了上述物理氣相沉積的階梯覆蓋能力。
本發明的物理氣相沉積系統中的準直管(collimator)的溫度控制裝置，更包括一置於該反應室中的加熱器，上述加熱器目的在於加熱置於其上的晶片(wafer)。


本發明的較佳實施例將於下述說明中輔以下列圖形做更詳細的闡述圖1為現有技術的濺鍍機(sputter)所使用的準直管的示意圖。
圖2為現有技術的濺鍍機(sputter)所使用的準直管變形的示意圖。
圖3為現有技術的累積在準直管的中心與邊緣的沉積膜的示意圖。
圖4為本發明的附有溫度控制裝置(stabilizer)的準直管(collimator)的示意圖。
圖5為現有技術與本發明的準直管(collimator)的溫度分布示意圖。
圖6為本發明的累積在準直管的中心與邊緣的沉積膜的示意圖。主要部件的代表符號準直管100、104、105、110、115反應室壁(chamber wall)101、113加熱器(heater)102、111晶片103、112準直管中間106沉積膜108、109、116、117準直管邊緣107溫度控制裝置(stabilizer)11具體實施方式
本發明公開一種物理氣相沉積系統中的準直管的溫度控制裝置，以解決因為製造的溫度太高或因為製造時品質的偏差(deviation)而導致在製造過程中準直管逐漸融化變形，而造成沉積膜的均勻性(uniformity)變差的情形。本發明提供一溫度控溫裝置的設計，而巧妙地解決了上述階梯覆蓋(stepcoverage)不均勻的情形。本發明並提供其實施例，其詳細說明如下，所述的較佳實施例只做一說明非用以限定本發明。
請參考圖4，其為顯示本發明的附有溫度控制裝置(stabilizer)114的準直管(collimator)110的示意圖。上述準直管(collimator)110與一般所使用的準直管並無不同，上述準直管110置於反應室壁(chamber wall)113之上。本發明的物理氣相沉積系統的沉積物於上述反應室113中進行沉積，另外，本發明的物理氣相沉積例如是一利用濺鍍(Sputtering)沉積的方法。晶片(wafer)112置於一加熱器(heater)111之上，上述加熱器(heater)111置於反應室(chamber)113之中，目的在於加熱置於其上的晶片112。
一溫度控制裝置(stabilizer)114置於上述反應室壁(chamber wall)113之中。上述準直管110的邊緣是置於上述溫度控制裝置114之上。藉由降低上述溫度控制裝置114的溫度，使得準直管115邊緣的溫度比中心低，請參考圖5。部分碰撞到上述準直管115邊緣的濺鍍物(sputter species)會比碰撞到中心的濺鍍物(sputter species)更容易喪失能量而吸附在上述準直管115上，進而促使整個準直管115上的沉積膜的累積更均勻(uniform)，也就是說，沉積於準直管115中心的沉積膜116與沉積於準直管115邊緣的沉積膜117的量是相近的，請參考圖6。如此一來就可以避免上述準直管115於使用一段時間之後所造成的晶圓中心與晶圓邊緣的階梯覆蓋(stepcoverage)不均勻的情形。
因此，本發明的準直管可以避免因為製造的溫度太高或因為製造時品質的偏差(deviation)所導致的在製造過程中逐漸融化變形的情形，也可以避免沉積膜的均勻性(uniformity)不佳的情形。
權利要求
1.一種物理氣相沉積系統，包括一反應室，用於進行物理氣相沉積反應；一溫度控制裝置，置於該反應室壁中；以及一準直管，置於該反應室壁之上，該準直管的邊緣置於該溫度控制裝置之上，藉由調整該溫度控制裝置的溫度，使得累積在該準直管中間的沉積膜與累積在該準直管邊緣的沉積膜更均勻，結果提升了該物理氣相沉積的階梯覆蓋能力。
2.如權利要求1所述的物理氣相沉積系統，更包括一加熱器，該加熱器用於加熱置於其上的晶圓。
3.如權利要求1所述的物理氣相沉積系統，其中該物理氣相沉積包括一利用濺鍍沉積的方法。
4.一種物理氣相沉積系統，包括一反應室，該物理氣相沉積系統的沉積物於該反應室中進行沉積；一溫度控制裝置，置於該反應室壁之中；一加熱器，置於該反應室之中，該加熱器目的在於加熱置於其上的晶圓；以及一準直管，置於該反應室壁之上，該準直管的邊緣置於該溫度控制裝置之上，藉由調整該溫度控制裝置的溫度，使得累積在該準直管中間的沉積膜與累積在該準直管邊緣的沉積膜更均勻，結果提升了該物理氣相沉積的階梯覆蓋能力。
5.如權利要求4所述的物理氣相沉積系統，其中該物理氣相沉積包括一利用濺鍍沉積的方法。
全文摘要
本發明提供一種物理氣相沉積系統中的準直管溫度控制裝置(stabilizer)，包括一反應室，提供空間利於上述物理氣相沉積系統的沉積物(deposition species)於上述反應室中進行沉積；一溫度控制裝置，置於上述反應室壁(chamber wall)之中；一加熱器，置於上述反應室之中，上述加熱器目的在於加熱置於其上的晶片(wafer)；以及，一準直管，置於上述反應室壁(chamber wall)之上，上述準直管的邊緣置於上述溫度控制裝置之上，藉由調整上述溫度控制裝置的溫度，使得累積在上述準直管中間的沉積膜與累積在邊緣的沉積膜更均勻，結果提升了上述物理氣相沉積的階梯覆蓋能力。
文檔編號C23C14/54GK1632161SQ200310122890
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月25日 優先權日2003年12月25日
發明者溫家琳 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司