磁控管控制方法、磁控管控制装置和磁控溅射设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁控管控制方法、装置及磁控溅射设备。包括：获取在磁控管匀速转动状态下晶圆上各不同沉积区域沉积的膜层的膜厚；其中，使靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到晶圆上；根据获得的膜厚的不同，将磁控管的运动区域划分为若干个子运动区域，每个子运动区域对应一个沉积区域；分别比较每个子运动区域所对应的沉积区域的膜厚，对应膜厚相对较大的子运动区域，减少磁控管的停留时间；对应膜厚相对较小的子运动区域，增大磁控管的停留时间，以使得各子运动区域所对应的沉积区域的膜厚均匀。可以快速使得各子运动区域所对应的沉积区域的膜厚一致，提高膜层的厚度均匀性，进而提高晶圆的加工制作良率，降低制作成本。

Magnetron control method, magnetron control device and magnetron sputtering equipment

【技术实现步骤摘要】
磁控管控制方法、磁控管控制装置和磁控溅射设备
本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种磁控管控制方法、一种磁控管控制装置以及一种磁控溅射设备。
技术介绍
集成电路芯片制备的后道工序中，物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)中的磁控溅射是使用最广泛的技术之一。金属互连、硬掩膜、封装都需要使用到PVD技术。其中金属互连又是最为关键的技术，在经由光刻技术形成的沟槽、通孔中通过PVD沉积上金属导线，将晶体管相互连接起来形成所需要的电路。一道完整金属互连工序通常由：阻挡层/籽晶层(Barrier/SeedLayer)沉积、铜电镀(ECP，ElectrochemicalPlating)、化学机械研磨(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)构成。随着芯片的集成度提高，互连所需要的布线层数越来越多。形成多层金属布线则是通过在CMP之后，再经由光刻技术形成图案，并重复金属互连工艺来实现。一般地，磁控管溅射设备包括反应腔室、靶材、磁控管以及驱动磁控管运动的驱动机构，但是，磁控管在运动时，会存在部分重叠区域，这样，会导致重叠区域内晶圆表面所沉积的膜层的膜厚增大，从而使得膜厚不均匀。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种磁控管控制方法、一种磁控管控制装置以及一种磁控溅射设备。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面，提供了一种磁控管控制方法，用于提高磁控溅射设备中沉积膜层的膜厚均匀性，包括：步骤S110、获取在磁控管匀速转动状态下晶圆上各不同沉积区域沉积的膜层的膜厚；其中，使靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到所述晶圆上；步骤S120、根据获得的膜厚的不同，将所述磁控管的运动区域划分为若干个子运动区域，每个所述子运动区域对应一个所述沉积区域；步骤S130、分别比较每个所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚，使所述磁控管非匀速转动，对应膜厚相对较大的所述子运动区域，减少所述磁控管在该子运动区域的停留时间；对应膜厚相对较小的所述子运动区域，增大所述磁控管在该子运动区域的停留时间，以使得各所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚均匀。可选地，在步骤S110中，通过设置准直器，使得靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到所述晶圆上。可选地，在步骤S120中，根据获得的膜厚在所述晶圆的径向上的不同，以所述磁控管的转动中心为圆心，将所述磁控管的运动区域沿径向划分为若干个同心的所述子运动区域。可选地，所述磁控管采用行星式运动机构，步骤S130具体包括：获取磁控管与所述转动中心的距离D、磁控管转速w2以及时间t之间的函数关系式；判断所述磁控管所在的区域，在对应膜厚相对较大的所述子运动区域，增大所述磁控管的转速w2；在对应膜厚相对较小的所述子运动区域，减少所述磁控管的转速w2。本专利技术的第二方面，提供了一种磁控管控制装置，用于提高磁控溅射设备中沉积膜层的膜厚均匀性，包括：获取模块，用于获取在磁控管匀速转动状态下晶圆上各不同沉积区域沉积的膜层的膜厚；溅射粒子约束模块，用于使靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到所述晶圆上；划分模块，用于根据获得的膜厚的不同，将所述磁控管的运动区域划分为为若干个子运动区域，每个所述子运动区域对应一个所述沉积区域；控制模块，用于分别比较每个所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚，使所述磁控管非匀速转动，对应膜厚相对较大的所述子运动区域，减少所述磁控管在该子运动区域的停留时间；对应膜厚相对较小的所述子运动区域，增大所述磁控管在该子运动区域的停留时间，以使得各所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚均匀。可选地，所述溅射粒子约束模块包括准直器。可选地，所述划分模块，用于：根据获得的膜厚在所述晶圆的径向上的不同，以所述磁控管的转动中心为圆心，将所述磁控管的运动区域沿径向划分为若干个同心的所述子运动区域。可选地，所述磁控管采用行星式运动机构，所述控制模块，用于：获取磁控管与所述转动中心的距离D、磁控管的转速w2以及时间t之间的函数关系式；判断所述磁控管所在的区域，在对应膜厚相对较大的所述子运动区域，增大所述磁控管的转速w2；在对应膜厚相对较小的所述子运动区域，减少所述磁控管的转速w2。本专利技术的第三方面，提供了一种磁控溅射设备，包括磁控管和磁控管控制装置，所述磁控管控制装置包括前文记载的所述的磁控管控制装置。可选地，还包括反应腔室、靶材、驱动所述磁控管转动的驱动机构；所述反应腔室内部设置有基座，用于承载晶圆；所述靶材设置在所述反应腔室的顶部；所述磁控管设置在所述靶材的上方；所述溅射粒子约束模块位于所述基座和所述靶材之间。本专利技术的磁控管控制方法、磁控管控制装置和磁控溅射设备。根据磁控管在匀速转动状态下在晶圆上各不同沉积区域所沉积的膜厚的不同，将磁控管的运动区域划分为若干个子运动区域，每个子运动区域均对应一个沉积区域，对膜厚相对较大的子运动区域，减少磁控管的停留时间，对膜厚相对较小的子运动区域，增大磁控管的停留之间。这样，可以快速使得各子运动区域所对应的沉积区域的膜厚一致，提高膜层的厚度均匀性，进而提高晶圆的加工制作良率，降低制作成本。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术第一实施例中驱动磁控管运动的驱动机构的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例中单个周期内磁控管离转动中心的距离与运行时间的关系图；图3为本专利技术第三实施例中磁控管控制方法的流程图；图4为本专利技术第四实施例中准直器的结构示意图；图5为本专利技术第五实施例中准直器的工作原理示意图；图6为本专利技术第六实施例中变速前后磁控管单周期内离转动中心的距离与运行时间的关系图；图7为本专利技术第七实施例中磁控管运行轨迹示意图；图8a为本专利技术第八实施例中采用不变速沉积膜层的膜层电阻的49点测量数据结果图；图8b为本专利技术第九实施例中采用三段变速沉积膜层的膜层电阻的49点测量数据结果图；图9为本专利技术第十实施例中准直器的结构示意图；图10为本专利技术第十一实施例中磁控管控制装置的结构示意图；图11为本专利技术第十二实施例中磁控溅射设备的结构示意图。附图标记说明100：磁控管控制装置；110：获取模块；120：溅射粒子约束模块；121：准直器；130：划分模块；140：控制模块200：磁控溅射设备；210：磁控管；220：反应腔室；221：基座；230：靶材；240：驱动机构；241：转轴；242：第二齿轮；243：第三齿轮；244：第四齿轮；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁控管控制方法，用于提高磁控溅射设备中沉积膜层的膜厚均匀性，其特征在于，包括：/n步骤S110、获取在磁控管匀速转动状态下晶圆上各不同沉积区域沉积的膜层的膜厚；其中，使靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到所述晶圆上；/n步骤S120、根据获得的膜厚的不同，将所述磁控管的运动区域划分为若干个子运动区域，每个所述子运动区域对应一个所述沉积区域；/n步骤S130、分别比较每个所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚，使所述磁控管非匀速转动，对应膜厚相对较大的所述子运动区域，减少所述磁控管在该子运动区域的停留时间；对应膜厚相对较小的所述子运动区域，增大所述磁控管在该子运动区域的停留时间，以使得各所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚均匀。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁控管控制方法，用于提高磁控溅射设备中沉积膜层的膜厚均匀性，其特征在于，包括：
步骤S110、获取在磁控管匀速转动状态下晶圆上各不同沉积区域沉积的膜层的膜厚；其中，使靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到所述晶圆上；
步骤S120、根据获得的膜厚的不同，将所述磁控管的运动区域划分为若干个子运动区域，每个所述子运动区域对应一个所述沉积区域；
步骤S130、分别比较每个所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚，使所述磁控管非匀速转动，对应膜厚相对较大的所述子运动区域，减少所述磁控管在该子运动区域的停留时间；对应膜厚相对较小的所述子运动区域，增大所述磁控管在该子运动区域的停留时间，以使得各所述子运动区域所对应的所述沉积区域的膜厚均匀。


2.根据权利要求1所述的磁控管控制方法，其特征在于，在步骤S110中，通过设置准直器，使得靶材溅射出的粒子在特定入射角度范围内溅射到所述晶圆上。


3.根据权利要求1或2所述的磁控管控制方法，其特征在于，在步骤S120中，根据获得的膜厚在所述晶圆的径向上的不同，以所述磁控管的转动中心为圆心，将所述磁控管的运动区域沿径向划分为若干个同心的所述子运动区域。


4.根据权利要求3所述的磁控管控制方法，其特征在于，所述磁控管采用行星式运动机构，步骤S130具体包括：
获取磁控管与所述转动中心的距离D、磁控管转速w2以及时间t之间的函数关系；
判断所述磁控管所在的区域，在对应膜厚相对较大的所述子运动区域，增大所述磁控管的转速w2；在对应膜厚相对较小的所述子运动区域，减少所述磁控管的转速w2。


5.一种磁控管控制装置，用于提高磁控溅射设备中沉积膜层的膜厚均匀性，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取在磁控管匀速转动状态下晶圆上各不同沉积区域沉积的膜层的膜厚；
溅射粒子约束模块，用于使靶材溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰玥，侯珏，宿晓敖，赵崇军，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11