一种磁控溅射沉积装置及磁控溅射沉积方法与流程

1.本发明属于半导体设备领域，涉及一种磁控溅射沉积装置及磁控溅射沉积方法。


背景技术：

2.物理气相沉积(pvd)指的是利用某种物理的过程，实现物质从源物质到薄膜的可控的转移过程。在pvd技术中，通常采用磁控溅射沉积(magnetron sputtering)技术，用于对铝、铜等金属薄膜的沉积，以构成金属接触以及金属互连线等。在真空环境下，磁控溅射沉积通过电压和磁场的共同作用，以被离化的惰性气体离子对靶材(target)进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出，以在晶圆上沉积形成薄膜。
3.现有的磁控溅射沉积设备一般包括晶圆基座、线圈、靶材20、沉积腔室10及磁控管。其中，靶材20为圆形，位于沉积腔室10内，如图1，由于每次磁控溅射沉积都会消耗靶材上的金属，且磁控管在靶材表面产生的磁场不均匀，会使靶材20的消耗产生不均匀的现象，从而需要及时进行靶材20的更换，以实现均匀溅射，从而会降低产能，造成靶材20及人力的浪费。
4.因此，提供一种磁控溅射沉积装置及磁控溅射沉积方法，实属必要。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磁控溅射沉积装置及磁控溅射沉积方法，用于解决现有技术中磁控溅射沉积靶材消耗不均匀的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁控溅射沉积装置，所述磁控溅射沉积装置包括：
7.沉积腔室，所述沉积腔室的侧壁设置有靶材入口及靶材出口；
8.靶材，所述靶材自所述靶材入口送入所述沉积腔室，以在所述沉积腔室的顶侧设置所述靶材，且通过所述靶材的运行，将所述靶材自所述靶材出口移出所述沉积腔室，以改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置；
9.磁控管，所述磁控管位于所述沉积腔室中的所述靶材的上方，用于提供磁场；
10.晶圆基座，所述晶圆基座位于所述沉积腔室的底部，并与所述靶材相对设置，用于放置待沉积的晶圆。
11.可选地，所述靶材为条形靶材，且所述条形靶材的运行方式包括直线运行或直线往返运行。
12.可选地，所述磁控溅射沉积装置中设置有1个～8个所述沉积腔室。
13.可选地，所述靶材为环形靶材，且所述环形靶材依次贯穿多个所述沉积腔室。
14.可选地，所述环形靶材的运行方式包括顺时针旋转运行、逆时针旋转运行或环形往返旋转运行。
15.可选地，所述晶圆基座包括静电吸盘或卡盘；和/或所述晶圆基座为旋转式晶圆基座。
16.可选地，所述磁控管包括旋转式磁控管。
17.可选地，所述磁控溅射沉积装置还包括驱动部件，所述驱动部件包括用以夹持所述靶材的夹持单元及提供移动动力的驱动单元。
18.本发明还提供一种磁控溅射沉积方法，包括以下步骤：
19.提供任一上述磁控溅射沉积设备；
20.将所述靶材自所述靶材入口送入所述沉积腔室，以在所述沉积腔室的顶侧设置所述靶材，并将待沉积的晶圆放置在与所述靶材相对的所述晶圆基座上；
21.结合所述磁控管对晶圆进行磁控溅射沉积；
22.将完成磁控溅射沉积的晶圆移出所述沉积腔室，且通过所述靶材的运行，将所述靶材自所述靶材出口移出所述沉积腔室，以改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置。
23.可选地，通过所述靶材的运行，将所述靶材自所述靶材出口移出所述沉积腔室，以改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置的频率为每完成1片～100片的晶圆磁控溅射沉积后移动一次所述靶材。
24.如上所述，本发明的磁控溅射沉积装置及磁控溅射沉积方法，所述磁控溅射沉积装置中包括沉积腔室、靶材、磁控管及晶圆基座，所述沉积腔室的侧壁设置有靶材入口及靶材出口；所述靶材自所述靶材入口送入所述沉积腔室，以在所述沉积腔室的顶侧设置所述靶材，且通过所述靶材的运行，将所述靶材自所述靶材出口移出所述沉积腔室，以改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置；所述磁控管位于所述沉积腔室中的所述靶材的上方，用于提供磁场；所述晶圆基座位于所述沉积腔室的底部，并与所述靶材相对设置，用于放置待沉积的晶圆。
25.本发明在采用所述磁控溅射沉积装置进行磁控溅射沉积时，可通过所述靶材的运行，改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置，以提升所述靶材消耗的均匀性，从而可提高所述磁控溅射沉积的均匀性，达到均匀溅射的目的，以提高产能并降低制造成本。
附图说明
26.图1显示为现有技术中磁控溅射沉积装置的俯视结构示意图。
27.图2显示为本发明实施例一中磁控溅射沉积方法的工艺流程示意图。
28.图3显示为本发明实施例一中磁控溅射沉积装置的俯视结构示意图。
29.图4显示为本发明实施例二中磁控溅射沉积装置的俯视结构示意图。
30.元件标号说明
31.10、110、120沉积腔室
32.20、210、220靶材
33.310、320晶圆基座
34.s1～s4步骤
具体实施方式
35.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。
36.如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
37.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。其中，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
38.此处可能使用诸如“介于
……
之间”，该表达表示包括两端点值，以及可能使用诸如“多个”，该表达表示两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
39.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
40.实施例一
41.参阅图3，本实施例提供一种磁控溅射沉积装置，所述磁控溅射沉积装置包括：
42.沉积腔室110，所述沉积腔室的侧壁设置有靶材入口(未图示)及靶材出口(未图示)；
43.靶材210，所述靶材210自所述靶材入口送入所述沉积腔室110，以在所述沉积腔室110的顶侧设置所述靶材210，且通过所述靶材210的运行，将所述靶材210自所述靶材出口移出所述沉积腔室110，以改变所述靶材210在所述沉积腔室110中的位置；
44.磁控管(未图示)，所述磁控管位于所述沉积腔室110中的所述靶材210的上方，用于提供磁场；
45.晶圆基座310，所述晶圆基座位于所述沉积腔室110的底部并与所述靶材210相对设置，用于放置待沉积的晶圆(未图示)。
46.本实施例通过所述磁控溅射沉积装置，在进行一定时间的磁控溅射后，可通过所述靶材210的运行，改变所述靶材210在所述沉积腔室110中的位置，以提升所述靶材210消耗的均匀性，从而可提高所述磁控溅射沉积的均匀性，达到均匀溅射的目的，以提高产能并降低制造成本。
47.如图3，本实施例中，为简化所述磁控溅射沉积装置结构，所述磁控溅射沉积装置中仅设置1个所述沉积腔室110，但并非局限于此，在另一实施例中也可设置多个所述沉积腔室110，此处暂不作介绍。
48.本实施例中，所述靶材210优选为条形靶材，且所述条形靶材的运行方式可包括直
线运行或直线往返运行，但所述靶材210的形貌并非局限于此，在另一实施例中，所述靶材210还可采用如环形靶材等，此处暂不作介绍。
49.具体的，如图3，所述沉积腔室110的侧壁上设置有所述靶材入口及所述靶材出口，以通过所述靶材入口及所述靶材出口，使得所述靶材210可在所述沉积腔室110中进行运行，以改变所述靶材210在所述沉积腔室110中的位置，其中，所述靶材入口及所述靶材出口可设置密封件，在所述靶材210运行结束后，可通过所述密封件密封所述靶材入口及所述靶材出口，以便后续所述沉积腔室110形成真空环境。
50.本实施例中，所述靶材210优选为条形靶材，且所述条形靶材的运行方式可采用直线运行，以在所述磁控管与晶圆之间调整所需的所述靶材210的位置，进一步的，所述靶材210还可采用直线往返运行的方式，以进一步的提高所述靶材210的消耗均匀性，从而可提高所述磁控溅射沉积的均匀性，达到均匀溅射的目的，以提高产能并降低制造成本。
51.作为示例，所述晶圆基座310可包括静电吸盘或卡盘；和/或所述晶圆基座310为旋转式晶圆基座。
52.具体的，根据需要，所述晶圆基座310可选择静电吸盘或卡盘，以通过所述静电吸盘或卡盘支撑固定待沉积的晶圆，进一步的，所述晶圆基座310优选为旋转式晶圆基座，以便于通过控制所述晶圆基座310的旋转工艺参数，在待沉积的晶圆表面形成更加均匀的沉积薄膜。关于所述晶圆基座310的具体种类此处不作过分限制。
53.作为示例，所述磁控管可包括旋转式磁控管。
54.具体的，为了提高所述靶材210溅射的均匀性，达到均匀溅射的目的，所述磁控管可以通过电机等驱动部件的带动，以在所述靶材210的上方匀速旋转，从而提供更加均匀的磁场，所述旋转式磁控管的旋转速度可为10rpm～100rpm，如10rpm、20rpm、30rpm、60rpm、100rpm等，关于所述旋转式磁控管的旋转速度此处不作过分限制。
55.作为示例，所述磁控溅射沉积装置还可包括驱动部件(未图示)，所述驱动部件可包括用以夹持所述靶材210的夹持单元及提供移动动力的驱动单元。
56.具体的，当所述磁控溅射沉积装置设置包括所述夹持单元及所述驱动单元的所述驱动部件后，可通过所述夹持单元夹持所述靶材，并通过所述驱动部件驱动所述夹持单元移动，以精确调整所述靶材210在所述沉积腔室中的位置，关于所述夹持单元及所述驱动单元的种类可根据具体需要进行选择，此处不作过分限制。
57.参阅图2，本实施例还提供一种磁控溅射沉积方法，包括以下步骤：
58.s1：提供上述磁控溅射沉积设备；
59.s2：将所述靶材210自所述靶材入口送入所述沉积腔室110，以在所述沉积腔室110的顶侧设置所述靶材210，并将待沉积的晶圆放置在与所述靶材210相对的所述晶圆基座310上；
60.s3：结合所述磁控管对晶圆进行磁控溅射沉积；
61.s4：将完成磁控溅射沉积的晶圆移出所述沉积腔室110，且通过所述靶材210的运行，将所述靶材210自所述靶材出口移出所述沉积腔室110，以改变所述靶材210在所述沉积腔室110中的位置。
62.关于所述磁控溅射沉积装置的具体结构可参阅上述描述，此处不作过分限制。
63.作为示例，通过所述靶材210的运行，将所述靶材210自所述靶材出口移出所述沉
积腔室110，以改变所述靶材210在所述沉积腔室110中的位置的频率可为每完成1片～100片的晶圆磁控溅射沉积后移动一次所述靶材210，如可根据需要，在完成1片、2片、10片、20片、50片、100片的晶圆磁控溅射沉积后，对所述靶材210进行移动操作，以改变所述靶材210在所述沉积腔室110中的位置。
64.实施例二
65.参阅图4，本实施例提供另一种磁控溅射沉积装置，该磁控溅射沉积装置与实施例一的区别主要在于：所述磁控溅射沉积装置中设置有多个沉积腔室120，且靶材220为环形靶材。
66.具体的，本实施例中，所述磁控溅射沉积装置中设置4个所述沉积腔室120，但并非局限于此，在另一实施例中也可设置2个、6个、8个等所述沉积腔室120，具体数量此处不作过分限制。
67.本实施例中，所述靶材220为环形靶材，所述环形靶材依次贯穿多个所述沉积腔室120，以通过多个所述沉积腔室120提高产能，且通过所述环形靶材实现同时对多个所述沉积腔室120内的靶材位置的调整，以使所述靶材220消耗均匀，且所述环形靶材的运行方式可包括顺时针旋转运行、逆时针旋转运行或环形往返旋转运行，关于所述靶材220的运行方式可根据需要进行调整，此处不作过分限制。
68.关于所述磁控溅射沉积装置的结构及沉积方法均可参阅实施例一，此处不作赘述。
69.综上所述，本发明的磁控溅射沉积装置及磁控溅射沉积方法，所述磁控溅射沉积装置中包括沉积腔室、靶材、磁控管及晶圆基座，所述沉积腔室的侧壁设置有靶材入口及靶材出口；所述靶材自所述靶材入口送入所述沉积腔室，以在所述沉积腔室的顶侧设置所述靶材，且通过所述靶材的运行，将所述靶材自所述靶材出口移出所述沉积腔室，以改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置；所述磁控管位于所述沉积腔室中的所述靶材的上方，用于提供磁场；所述晶圆基座位于所述沉积腔室的底部，并与所述靶材相对设置，用于放置待沉积的晶圆。
70.本发明在采用所述磁控溅射沉积装置进行磁控溅射沉积时，可通过所述靶材的运行，改变所述靶材在所述沉积腔室中的位置，以提升所述靶材消耗的均匀性，从而可提高所述磁控溅射沉积的均匀性，达到均匀溅射的目的，以提高产能并降低制造成本。
71.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。