磁控溅射镀膜设备的制作方法

本发明涉及集成电路制造设备，特别是涉及一种磁控溅射镀膜设备。

背景技术：

1、在目前高深宽比结构的硅微纳米孔（tsv）工艺中，用等离子溅射（pvd）镀金属阻挡层和铜金属种子层的工艺存在一些技术难点，其中之一是对微孔的侧壁膜厚缺乏有效的控制，导致侧壁的膜厚偏薄。

2、磁控溅射镀膜是将涂层材料作为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，将靶材原子溅射到晶圆上形成沉积层的一种镀膜技术。在高真空环境中充入适量的氩气，在阴极（柱状靶或平面靶）和阳极（镀膜室壁）之间施加直流电压，产生磁控辉光放电，使氩气发生电离，氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在晶圆表面上形成薄膜。

3、在tsv的工艺中，在晶圆的载盘上会加载射频功率，使得晶圆表面形成了一个负的表面电压，这个负电压会把在等离子体中电离的离子在等离子体鞘层内加速并沉积在微纳米孔的侧壁和底部。由于离子是垂直于晶圆表面运动，大部分离子会集中在硅微纳米孔底部，而硅微纳米孔侧壁的膜厚会很薄。

4、现有技术中，为了提高溅射均匀性，常用的做法是在靶材附近增加辅助磁场以增强靶材的电离化率。但发明人经大量实验发现，在靶材附近设置的辅助磁场难以实现平行于晶圆表面的磁场，且在有些区域的磁场的水平分量很小，起不到偏转带电离子的作用，因而在用于深孔填充时仍然难以实现较好的填充均匀性。

5、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、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镀膜设备，以解决现有的磁控溅射镀膜设备通过在靶材附近增加辅助磁场以提高溅射均匀性的方法难以实现平行于晶圆表面的磁场，且在有些区域的磁场的水平分量很小，起不到偏转带电离子的作用，因而在用于深孔填充时仍然难以实现较好的填充均匀性等问题。

2、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镀膜设备，包括：工艺腔体、磁控溅射组件、载台以及旋转磁场组件，所述磁控溅射组件位于工艺腔体的顶部，用于产生溅射粒子；所述载台位于工艺腔体内，用于承载晶圆；所述旋转磁场组件包括两组呈正交分布于磁控溅射组件和载台之间的溅射空间外围的亥姆霍兹线圈，以及与亥姆霍兹线圈电连接的电源，所述旋转磁场组件用于产生平行于晶圆表面的均匀磁场。

3、在一可选方案中，所述电源包括正弦波交流电源。

4、在另一可选方案中，所述电源包括直流电源，所述旋转磁场组件还包括用于驱动亥姆霍兹线圈旋转的运动部件。

5、可选地，所述磁控溅射镀膜设备还包括设置于亥姆霍兹线圈外侧的电磁屏蔽组件，所述电磁屏蔽组件包括屏蔽壳体及设置于屏蔽壳体内的液态金属材料。

6、可选地，所述磁控溅射镀膜设备还包括调整亥姆霍兹线圈和/或载台上下位置的升降组件。

7、可选地，所述亥姆霍兹线圈设置于工艺腔体的外围，所述工艺腔体的材质包括无磁不锈钢。

8、可选地，各亥姆霍兹线圈均包括两段以上的线圈，通过控制各段线圈的电流通断调整各亥姆霍兹线圈的匝数，由此调整磁场强度。

9、在一可选方案中，所述亥姆霍兹线圈包括金属导体层及包覆于金属导体层表面的导电材料层，所述导电材料层的电导率随温度升高而升高。

10、可选地，所述导电材料层包括透明导电氧化物层。

11、在另一可选方案中，所述亥姆霍兹线圈包括金属导体层及包覆于金属导体层表面的高导热绝缘材料层。

12、如上所述，本发明提供的磁控溅射镀膜设备，具有以下有益效果：本发明提供的磁控溅射镀膜设备通过在溅射空间外围设置呈正交分布的两组亥姆霍兹线圈以形成平行于晶圆表面的旋转磁场，可以有效改善深孔填充均匀性，提高生产良率。

技术特征：

1.一种磁控溅射镀膜设备，其特征在于，包括：工艺腔体、磁控溅射组件、载台以及旋转磁场组件，所述磁控溅射组件位于工艺腔体的顶部，用于产生溅射粒子；所述载台位于工艺腔体内，用于承载晶圆；所述旋转磁场组件包括两组呈正交分布于磁控溅射组件和载台之间的溅射空间外围的亥姆霍兹线圈，以及与亥姆霍兹线圈电连接的电源，所述旋转磁场组件用于产生平行于晶圆表面的均匀磁场。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述电源包括正弦波交流电源。

3.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述电源包括直流电源，所述旋转磁场组件还包括用于驱动亥姆霍兹线圈旋转的运动部件。

4.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述磁控溅射镀膜设备还包括设置于亥姆霍兹线圈外侧的电磁屏蔽组件，所述电磁屏蔽组件包括屏蔽壳体及设置于屏蔽壳体内的液态金属材料。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述磁控溅射镀膜设备还包括调整亥姆霍兹线圈和/或载台上下位置的升降组件。

6.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈设置于工艺腔体的外围，所述工艺腔体的材质包括无磁不锈钢。

7.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，各亥姆霍兹线圈均包括两段以上的线圈，通过控制各段线圈的电流通断调整各亥姆霍兹线圈的匝数，由此调整磁场强度。

8.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈包括金属导体层及包覆于金属导体层表面的导电材料层，所述导电材料层的电导率随温度升高而升高。

9.根据权利要求8所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述导电材料层包括透明导电氧化物层。

10.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈包括金属导体层及包覆于金属导体层表面的高导热绝缘材料层。

技术总结
本发明提供一种磁控溅射镀膜设备，设备包括：工艺腔体、磁控溅射组件、载台以及旋转磁场组件，所述磁控溅射组件位于工艺腔体的顶部，用于产生溅射粒子；所述载台位于工艺腔体内，用于承载晶圆；所述旋转磁场组件包括两组呈正交分布于磁控溅射组件和载台之间的溅射空间外围的亥姆霍兹线圈，以及与亥姆霍兹线圈电连接的电源，所述旋转磁场组件用于产生平行于晶圆表面的均匀磁场。本发明提供的磁控溅射镀膜设备通过在溅射空间外围设置呈正交分布的两组亥姆霍兹线圈以形成平行于晶圆表面的旋转磁场，可以有效改善深孔填充均匀性，提高生产良率。

技术研发人员：睢智峰,周云,曹辉,解文骏,龙风琴,宋维聪
受保护的技术使用者：上海陛通半导体能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30