具有周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了包括周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性裝置。所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪；至少一個外圍齒輪，連接至中心齒輪并且被配置成相對所于述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；以及環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接的環(huán)。所述磁性裝置進一步包括與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接的磁性組件，所述磁性組件包括與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸。本發(fā)明還公開了具有周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件及其使用方法。
【專利說明】具有周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體【技術領域】，更具體地，涉及具有周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件及其使用方法。
【背景技術】
[0002]半導體器件的制造包括互連結構以在半導體器件中的有源部件之間提供電連接。互連結構通過在介電材料中建立用于通孔和線路的開口來形成。然后，金屬層沉積在開口中以形成導電路徑來提供有源部件之間的電連接。
[0003]物理汽相沉積(PVD)或者濺射是將金屬層沉積到互連結構的有效手段。通過以下方式實施濺射:將氣體引入濺射室并點燃氣體以形成等離子體。然后，等離子體被定向到包括將沉積在晶圓或者襯底上的金屬材料的靶上。等離子體從靶處物理地遷移原子或原子團。通過對晶圓置于其上的支撐件施加偏壓來使原子被吸引到晶圓或者襯底。原子接觸晶圓，從而在晶圓的暴露表面上形成金屬層。
[0004]磁性組件設置在靶的遠離晶圓的一側，其用于使靶表面上方的等離子體散開。磁性組件包括若干磁體，這些磁體形成吸引等離子體的磁場以在靶的表面附近增加等離子體的密度。濺射速率與等離子體密度直接相關。在傳統(tǒng)技術中，磁性組件繞著室中心的軸旋轉(zhuǎn)。磁性組件的旋轉(zhuǎn)改變磁場的位置，從而改變較高等離子體密度的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種磁性裝置，包括:
[0006]周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括:
[0007]被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪；
[0008]至少一個外圍齒輪，連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；和
[0009]環(huán)，環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接；以及
[0010]磁性組件，與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接，所述磁性組件包括:
[0011]與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的所述至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸； 和
[0012]多個磁體，附接至所述支撐件的與所述外圍齒輪相對的面上，所述多個磁體包括具有離所述支撐件最遠的第一極的至少一個第一磁體以及具有離所述支撐件最遠的第二極的至少一個第二磁體。
[0013]在可選實施例中，所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸間隔開大約20_和大約40mm之間的距離。
[0014]在可選實施例中，所述多個磁體為永磁體。
[0015]在可選實施例中，所述多個磁體中的至少一個可相對于所述支撐件移動。[0016]在可選實施例中，所述磁性組件進一步包括平衡錘。
[0017]在可選實施例中，所述磁性組件的邊緣延伸經(jīng)過所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸。
[0018]在可選實施例中，所述多個磁體在所述支撐件上以非對稱布置方式分布。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種濺射組件，包括:
[0020]濺射室，被配置成接收氣體；
[0021]磁性裝置，位于所述濺射室一端，所述磁性裝置包括:
[0022]周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括:被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪；至少一個外圍齒輪，連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；和環(huán)，環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接；以及
[0023]磁性組件，與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接，所述磁性組件包括:與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的所述至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸；和多個磁體，附接至所述支撐件的與所述外圍齒輪相對的面上，所述多個磁體包括具有離所述支撐件最遠的第一極的至少一個第一磁體以及具有離所述支撐件最遠的第二極的至少一個第二磁體；
[0024]晶圓支撐件，位于所述濺射室的遠離所述磁性裝置的端部；以及
[0025]靶，設置所述濺射室中并且位于所述晶圓支撐件和所述磁性裝置之間。
[0026]在可選實施例中，所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸間隔開大約20_和大約40mm之間的距離。`
[0027]在可選實施例中，所述氣體包括氬氣、氧氣或者氮氣。
[0028]在可選實施例中，所述靶包括鋁、銅、鈦、鉭或者它們的合金。
[0029]在可選實施例中，所述磁性組件進一步包括平衡錘。
[0030]在可選實施例中，所述磁性組件的邊緣延伸經(jīng)過所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸。
[0031 ] 在可選實施例中，所述多個磁體的至少一個可相對于所述支撐件移動。
[0032]在可選實施例中，所述濺射組件進一步包括位于所述靶和所述磁性裝置之間的上電極，所述上電極被配置成點燃所述氣體以形成等離子體。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種使用濺射室的方法，包括:
[0034]將氣體引入所述濺射室；
[0035]點燃所述氣體以形成等離子體；
[0036]使用所述等離子體濺射靶的一部分；
[0037]將所述靶的濺射出的部分沉積在晶圓上；以及
[0038]使用磁性裝置控制所述靶周圍的磁場，所述磁性裝置包括:
[0039]周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括:被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪；至少一個外圍齒輪，連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；和環(huán)，環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接；以及
[0040]磁性組件，與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接，所述磁性組件包括:與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的所述至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸；和多個磁體，附接至所述支撐件的與所述外圍齒輪相對的面上，所述多個磁體包括具有離所述支撐件最遠的第一極的至少一個第一磁體以及具有離所述支撐件最遠的第二極的至少一個第二磁體。[0041 ] 在可選實施例中，控制所述靶周圍的所述磁場進一步包括:相對于所述支撐件移動所述多個磁體中的至少一個。
[0042]在可選實施例中，點燃所述氣體包括:對位于所述磁性裝置和所述靶之間的上電極施加直流電壓。
[0043]在可選實施例中，控制所述磁場包括:以大約80轉(zhuǎn)/每分鐘(rpm)和IIOrpm之間的速度旋轉(zhuǎn)所述中心齒輪。
[0044]在可選實施例中，控制所述磁場包括使用所述磁性裝置，所述磁性裝置進一步包括所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸間隔開大約20mm和大約40mm之間的距離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]附圖中的圖示出了一種或者多種實施例但不限于此，其中具有相同標號的元件指代相同的元件。應該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件可以不按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，繪圖中各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0046]圖1是根據(jù)一種或者多種實施例的附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件的立體圖；
[0047]圖2是根據(jù)一種或者多種實施例的附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件的仰視圖；
[0048]圖3是根據(jù)一種或者多種實施例的附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性組件的側視圖；
[0049]圖4是根據(jù)一種或者多種實施例的磁性組件的立體圖；
[0050]圖5是根據(jù)一種或者多種實施例的操作期間磁性組件上的磁體的路徑軌跡；
[0051]圖6是根據(jù)一種或者多種實施例的濺射組件的示意圖；
[0052]圖7是根據(jù)一種或者多種實施例的濺射室的頂部的截面圖；以及
[0053]圖8是根據(jù)一種或者多種實施例的使用濺射組件的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0054]下列的公開提供了用于實施本發(fā)明不同部件的許多不同的實施例，或者實例。下面描述部件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。這些僅是實例并不旨在限制本發(fā)明。
[0055]圖1是附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的磁性組件100的立體圖。磁性組件100包括附接至背離周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的表面的磁體布置。周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)還稱為行星齒輪系統(tǒng)。周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括配置成接收周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的齒輪的支撐結構201。中心齒輪202 (也稱為太陽輪)可旋轉(zhuǎn)地附接至支撐結構201，以便中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸為支撐結構的中心。外圍齒輪204 (也稱為行星齒輪)連接至中心齒輪202 (即，與中心齒輪202嚙合)并且可移動地附接至支撐結構201。磁性組件100被配置成可固定地或可旋轉(zhuǎn)地附接至外圍齒輪204。環(huán)206環(huán)繞外圍齒輪204和中心齒輪202。環(huán)206以中心齒輪202為中心，并且，環(huán)206具有等于中心齒輪的直徑加兩個外圍齒輪的直徑的內(nèi)直徑。環(huán)206通過支撐結構201保持固定。桿208穿過支撐結構201并且連接至中心齒輪202。在操作中，桿208的旋轉(zhuǎn)引起中心齒輪202的旋轉(zhuǎn)。
[0056]外圍齒輪204通過外圍桿701 (圖7)連接至支撐結構201。外圍桿701使得外圍齒輪204相對于中心齒輪202旋轉(zhuǎn)和平移。在一些實施例中，外圍齒輪204固定至支撐結構201使得支撐結構以與外圍齒輪的平移速度相等的速度旋轉(zhuǎn)，即，支撐結構201固定至外圍齒輪204。在一些實施例中，支撐結構201是不動的，并且，外圍桿通過諸如桿、軌道或者等同結構相對于支撐結構平移。在一些實施例中，外圍齒輪204通過不同于外圍桿701的方式(例如，螺釘，插接件或者其他合適的連接布置)附接至支撐結構201。
[0057]外圍齒輪204的齒配置成與中心齒輪202的齒互鎖或者嚙合,使得中心齒輪的旋轉(zhuǎn)導致外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)。中心齒輪202的旋轉(zhuǎn)方向會與外圍齒輪204的旋轉(zhuǎn)方向相反，即，如果中心齒輪以順時針方向旋轉(zhuǎn)，外圍齒輪將以逆時針方向旋轉(zhuǎn)。外圍齒輪204相對于中心齒輪202的旋轉(zhuǎn)速度可通過改變外圍齒輪的齒數(shù)調(diào)節(jié)。外圍齒輪204的相對旋轉(zhuǎn)速度由中心齒輪202的齒數(shù)與外圍齒輪的齒數(shù)的比值確定。外圍齒輪204的相對旋轉(zhuǎn)速度與外圍齒輪的齒數(shù)成反比。除繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)之外，外圍齒輪204繞環(huán)206和中心齒輪之間的中心齒輪202以環(huán)形路徑二維平移。
[0058]由于外圍齒輪204的移動，磁性組件100將繞外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并且與外圍齒輪一起在繞中心齒輪202的路徑上平移。磁性組件100的移動改變由附接至磁性組件的磁體產(chǎn)生的磁場的位置。
[0059]外圍齒輪204的齒還被配置成與環(huán)206的齒互鎖或者嚙合。外圍齒輪204的齒與環(huán)206的互鎖有助于最小化旋轉(zhuǎn)和平移期間的外圍齒輪的滑動。
[0060]上述的周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括旋轉(zhuǎn)的中心齒輪202。在一些實施例中，中心齒輪202保持固定在支撐結構201上，并且環(huán)206旋轉(zhuǎn)以便旋轉(zhuǎn)外圍齒輪204。在具有旋轉(zhuǎn)的環(huán)的實施例中，外圍齒輪204相對于環(huán)206的旋轉(zhuǎn)速度由外圍齒輪的齒數(shù)與環(huán)的齒數(shù)的比值確定。外圍齒輪204的相對旋轉(zhuǎn)速度與外圍齒輪的齒數(shù)直接成正比。
[0061]上述的周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200是針對簡單的齒輪系統(tǒng)而言，即，中心齒輪202和環(huán)206之間的一個外圍齒輪204。在一`些實施例中，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括嚙合的外圍齒輪，其中一個以上的外圍齒輪沿從中心齒輪呈放射狀向外延伸的直線置于中心齒輪202和環(huán)204之間。在一些實施例中，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括階梯式外圍齒輪，其中一個外圍齒輪設置在另一個外圍齒輪的頂部使得兩個外圍齒輪具有共同的旋轉(zhuǎn)軸。在一些實施例中，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括一套以上的同軸外圍齒輪置于中心齒輪202和環(huán)206之間的多級結構。
[0062]圖2是附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的磁性組件100的仰視圖。在所描繪的實施例中，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括三個外圍齒輪204。在一些實施例中，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括一個外圍齒輪204。在一些實施例中，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200包括多個外圍齒輪204。在所述的實施例中，外圍齒輪204圍繞中心齒輪202均勻間隔開。在一些實施例中，外圍齒輪204圍繞中心齒輪202非均勻間隔開。
[0063]磁性組件100的直徑在使用磁性組件的濺射室的直徑的大約60%至大約80%之間。為了最大化靶材料的使用，磁性組件100足夠大以從中心齒輪202的旋轉(zhuǎn)軸向外延伸至靶材料的相對外邊緣。然而，如果磁性組件100太大，磁性組件的旋轉(zhuǎn)和平移在改變?yōu)R射室中的較高密度等離子體的位置方面無效。
[0064]中心齒輪202的旋轉(zhuǎn)軸與磁性組件100和外圍齒輪204的旋轉(zhuǎn)軸以偏移距離OD間隔開。在一些實施例中，偏移距離OD在大約20mm和大約40mm之間。偏移距離OD足夠大以便磁性組件100延伸至濺射室中的靶的邊緣以最大化濺射工藝期間使用的靶的量。偏移距離OD足夠短，磁性組件100延伸至靶的中心外，這將形成磁性組件不能集中較高密度的等離子體的“盲點”[0065]在一些實施例中，中心齒輪具有在大約66mm和大約90mm之間的直徑D I。在一些實施例中，直徑D I為78mm。選擇中心齒輪202的直徑Dl以為中心齒輪提供期望數(shù)量和尺寸的齒。隨著中心齒輪202的直徑D I減小，中心齒輪中齒的數(shù)量和尺寸也必須減小。如上所述，中心齒輪202的齒數(shù)是確定外圍齒輪204和磁性組件100的相對旋轉(zhuǎn)速度的一個因素。中心齒輪202的齒的尺寸是出于對周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的耐用性和精確性的考慮。隨著齒的尺寸減小，中心齒輪202和外圍齒輪204的齒互鎖變得更困難。然而，隨著中心齒輪202的直徑增大，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的整體尺寸增加或者外圍齒輪204的尺寸減小。
[0066]在一些實施例中，外圍齒輪204具有在大約34mm和大約46mm之間的直徑D2。在一些實施例中，直徑D2為40.5mm。外圍齒輪204的直徑D2根據(jù)上面針對中心齒輪202討論的類似標準選擇。
[0067]在一些實施例中，環(huán)206具有在大約134mm和大約182mm之間的內(nèi)直徑D3。在一些實施例中，直徑D3為147mm。環(huán)206的內(nèi)直徑D3根據(jù)上面針對中心齒輪202討論的類似標準選擇。
[0068]在一些實施例中，環(huán)206具有在大約169mm和大約219mm之間的外直徑D4。在一些實施例中，直徑D4為190mm。環(huán)206的外直徑D4相對于內(nèi)直徑D3選擇以提供足夠的機械強度以抵抗通過外圍齒輪204的運動施加于環(huán)的力造成的損壞。
[0069]在一些實施例中，尺寸OD和D1-D4根據(jù)濺射組件的尺寸調(diào)節(jié)。周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)202和磁性組件100的尺寸與濺射組件的尺寸直接成正比。例如，隨著濺射組件的尺寸增加，周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)和磁性組件100的尺寸增加以便提供足夠的磁場到靶的所有部分。
[0070]圖3是附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的磁性組件100的側視圖。磁性組件100通過連接元件302連接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200。在一些實施例中，連接元件302與外圍桿701相同。在一些實施例中，磁性組件100具有與外圍齒輪204的旋轉(zhuǎn)軸平行的旋轉(zhuǎn)軸。在一些實施例中，磁性組件100的旋轉(zhuǎn)軸不同于外圍齒輪204的旋轉(zhuǎn)軸。在一些實施例中，連接元件302為螺釘或者將磁性組件100連接至外圍齒輪204的其他裝置。在一些實施例中，連接元件302容納有另外的齒輪，用于移動附接至磁性組件100的磁體。
[0071]在一些實施例中，環(huán)206具有在大約8mm和大約12mm之間的厚度T。在一些實施例中，厚度T為10mm。選擇環(huán)206的厚度T以提供足夠的機械強度以抵抗通過外圍齒輪204的運動施加于環(huán)的力造成的損壞。
[0072]圖4是磁性組件100的立體圖。磁性組件100包括背板402，被配置成連接位于第一表面402a上的外圍齒輪204，并且磁體404附接在相對的第二表面402b上。在一些實施例中，磁性組件100包括平衡錘(counter weight)。
[0073]在一些實施例中，背板402是環(huán)形的。在一些實施例中，背板402是橢圓形的。在一些實施例中，背板402為自由曲線形狀。在一些實施例中，背板402為矩形、三角形或者另一合適的形狀。在一些實施例中，背板402容納有齒輪或者其他致動器以使磁體404相對于背板運動。
[0074]在一些實施例中，磁體404為永久磁體以避免在濺射工藝期間對靶或者晶圓的直流偏置的干擾。磁體404為圓柱形、矩形或者任何其他合適的形狀。在所述的實施例中，磁體404對稱地布置在背板402上。在一些實施例中，磁體404非對稱地布置在背板402上。[0075]在一些實施例中，磁體404的離背板402最遠的端部具有第一或者第二極。在一些實施例中，磁體404被布置使得一些磁體的離背板402最遠的端部是第一極并且其他磁體的離背板402最遠的端部是第二極。在一些實施例中，離背板402最遠具有第一極的磁體404和離背板最遠具有第二極的磁體以橫穿背板的方式布置。在一些實施例中，離背板402最遠具有第一極的磁體404和離背板最遠具有第二極的磁體橫穿背板隨機布置。
[0076]在一些實施例中，磁體404相對于背板402可移動。在一些實施例中，磁體404使用套筒接頭中的球，中間致動器，可移動基座或者其他合適的布置附接至背板402上。在一些實施例中，磁體404連接到在背板402內(nèi)的齒輪系統(tǒng)，所述背板402被配置成相對于背板旋轉(zhuǎn)，樞軸轉(zhuǎn)動或者平移磁體。
[0077]在一些實施例中，平衡錘用于在旋轉(zhuǎn)期間平衡磁性組件100。如果磁體404的布置為使得磁性組件100的重心移離旋轉(zhuǎn)軸，磁性組件在旋轉(zhuǎn)期間將不平衡并且顫動。磁性組件100的顫動增加損壞周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200以及圍繞磁性組件的其他部件的風險。顫動還將改變由磁性組件100產(chǎn)生的磁場。為了減少顫動，將平衡錘定尺寸并且定位以將磁性組件的重心保持在旋轉(zhuǎn)軸。
[0078]圖5是操作期間磁性組件100的磁體的路徑軌跡。軌跡502描繪了與磁性組件100的邊緣相鄰布置的第一磁體的路徑。軌跡504描繪了與磁性組件100的中心相鄰布置的第二磁體的路徑。軌跡502示出了周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的操作期間磁性組件100的同時旋轉(zhuǎn)和平移。第一磁體以圓弧路徑從靠近環(huán)206的位置運動到環(huán)的中心點的相對側的位置。第一磁體還圍繞環(huán)的內(nèi)直徑運動。軌跡504示出了操作期間磁性組件100的平移。如軌跡502和504描繪的，磁性組件100的磁體的路徑配置成在濺射操作期間橫穿靶的整個表面有效移動較高密度的等離子體的位置。為了簡便，僅示出了兩個磁體的路徑，然而，在一些實施例中,磁性組件100包括兩個以上的磁體。
[0079]圖6是濺射組件600的原理圖。濺射組件600包括容納有磁性組件100的濺射室602。濺射室602還容納有設`置在磁性組件100附近的靶604以及位于靶604和磁性組件100之間的上電極606。上電極606被配置成接收來自電源608的直流電壓。濺射室602還容納有支撐晶圓612的底電極610。底電極610被配置成接收來自偏壓源614的偏壓。靶604與晶圓612間隔開以便引入到濺射室602內(nèi)的氣體填充靶604和晶圓612之間的至少部分空間。
[0080]氣體被引入到濺射室602內(nèi)并且被點燃以形成等離子體。在一些實施例中，氣體為氬氣。在一些實施例中，氣體為氧氣，氮氣或者另外的合適氣體。如果氣體為氧氣，從靶濺射出的原子沉積為氧化物。如果氣體為氮氣，從靶濺射出的原子沉積為氮化物。在一些實施例中，濺射室602中的氣體的壓力保持在大約I毫托(mTorr)和1000毫托(mTorr)之間。在一些實施例中，濺射室602中的氣體的壓力保持在ImTorr托以下。
[0081]在一些實施例中，靶604包括金屬，例如，銅、鋁、鈦、鉭、合金或者另一種合適的金屬。對于鋁用于形成金屬線和通孔的互連結構，從靶604濺射出鋁以填充互連結構中的開口以形成金屬線和通孔。對于銅用于形成金屬線和通孔的互連結構，從靶604濺射出銅。在一些實施例中，銅填充互連結構中的開口以形成金屬線和通孔。在一些實施例中，銅僅填充部分開口以形成種子層以便于電鍍銅從而形成金屬線和通孔。
[0082]在操作中，上電極606點燃氣體以形成等離子體。磁性組件100將來自等離子體的離子向靶604吸引。離子使得從靶604濺射出原子并進入到濺射室602。底電極610將濺射出的原子吸引向晶圓612。濺射出的原子附著至包括用于線和通孔的開口的晶圓612的暴露表面。在沉積完成之后，使用化學機械拋光(CMP)工藝去除沉積在晶圓612上的來自靶602的多余材料。在一些實施例中，重復將材料從靶602沉積到晶圓612上的工藝以形成多個互連層。[0083]圖7是濺射組件700的截面圖。為了簡便，圖7中僅描繪了濺射室602的頂部。濺射組件700包括磁性組件100。磁性組件100附接在外圍齒輪204中的一個上。外圍齒輪204位于中心齒輪202和環(huán)206之間。至少一個外圍齒輪204和中心齒輪202可旋轉(zhuǎn)地附接至支撐結構201。馬達702連接至桿208以旋轉(zhuǎn)中心齒輪202。等離子體704形成并且包含在濺射室602內(nèi)，靶604設置于等離子體704和磁性組件100之間。冷卻水706圍繞中心齒輪202，外圍齒輪204以及環(huán)206循環(huán)以保持恒定的溫度從而最小化濺射組件700的齒輪上磨損。
[0084]如圖7所描繪的，磁性組件100延伸經(jīng)過中心齒輪202的旋轉(zhuǎn)軸以防止相鄰靶604產(chǎn)生的在磁場中的“盲點”。在操作中，隨著磁性組件100在靶604上旋轉(zhuǎn)和平移，等離子體704的密度基于由磁性組件產(chǎn)生的磁場的位置而變化。穿過靶604的任何位置的等離子體的密度與磁場直接相關。來自靶604的濺射原子的速度與等離子體的密度直接相關。通過移動磁性組件100，磁場效應穿過靶604分布導致靶材料的更均勻的濺射。這種結果與傳統(tǒng)技術相比提高了靶604的材料的利用。
[0085]磁性組件100的運動速度影響磁場的分布。隨著運動速度的提高,磁場的均勻性增加；然而，隨著運動速度的提高，中心齒輪202、外圍齒輪204和環(huán)206的磨損速度增加，并因此縮短了周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的使用壽命。在一些實施例中，馬達702配置成以在大約每分鐘80轉(zhuǎn)(rpm)和IlOrpm之間的速度旋轉(zhuǎn)中心齒輪202。如上所述，外圍齒輪204的運動速度根據(jù)外圍齒輪和中心齒輪202中的齒數(shù)確定。
[0086]冷卻水706的循環(huán)被配置成吸收并且去除由馬達702和周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200產(chǎn)生的熱量。通過吸收熱量，冷卻水706有助于阻止周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)200的部件的翹曲或者損壞。
[0087]圖8是使用濺射組件的方法100的流程圖。方法800開始于操作802，將氣體引入濺射室內(nèi)。在一些實施例中，所述氣體包括氬氣、氧氣、氮氣或者其他合適的氣體。在一些實施例中，氣體通過配置成控制氣體的流速可控閥引入。在一些實施例中，控制氣體的流速以將濺射室內(nèi)的壓力保持在大約ImTorr和大約1000mTorr之間。
[0088]在操作804中，點燃氣體以在濺射室中形成等離子體。在一些實施例中，使用設置在濺射室中的上電極點燃氣體。上電極被配置成接收用于使氣體離子化的直流電壓。所述離子被吸到靶上。
[0089]在操作806中，等離子體濺射到靶的部分上。等離子體的離子用足夠的能量向靶運動以物理去除靶的部分。在一些實施例中，去除的部分包括原子或者原子組。靶的濺射速度根據(jù)等離子體的密度以及用于離子接觸靶的能量確定。在一些實施例中，靶包括鋁、銅、鈦、鉭、合金或者其他合適的材料。
[0090]在操作808中，通過相對于靶移動磁性組件控制在靶處的磁場。通過移動磁性組件，改變磁場的位置。通過磁場吸引等離子體的離子，從而提高磁場的位置處的等離子體密度，即形成較高的等離子體密度。等離子體密度的增加提高了靶的濺射速度。通過控制更高等離子體密度的位置，等離子體的濺射速度均勻分布在靶上，從而提高了靶的產(chǎn)量。在一些實施例中，使用附接至周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的馬達移動磁性組件。在一些實施例中，馬達以在大約80rpm和大約IlOrpm之間的速度旋轉(zhuǎn)周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的中心齒輪。
[0091]在操作810中，將靶 的濺射出的部分沉積在晶圓上。在等離子體濺射靶的部分之后，靶的部分被分散到濺射室內(nèi)。支撐晶圓的偏置基座將濺射出的部分向晶圓吸引。接觸晶圓的濺射出的部分沉積在晶圓上并且形成包括靶的材料的層。在一些實施例中，如果氣體包括氧氣，沉積的材料為靶的氧化物版本，例如，如果靶為鋁，氧化鋁沉積在晶圓上。在一些實施例中，如果氣體包括氮氣，沉積的材料為靶的氮化物版本，例如，如果靶為鋁，氮化鋁沉積在晶圓上。
[0092]本發(fā)明的一方面涉及一種包括周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)的磁性裝置。所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括:配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪，至少一個連接至中心齒輪的外圍齒輪，被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移，以及環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接的環(huán)，所述磁性裝置進一步包括與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接的磁性組件，所述磁性組件包括與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸。所述磁性組件進一步包括多個磁體，所述多個磁體包括至少一個在位于離所述支撐件最遠處具有第一極的第一磁體以及至少一個位于離所述支撐件最遠處具有第二極的第二磁體。
[0093]本發(fā)明的另一方面涉及一種濺射組件，包括配置成接收氣體的濺射室。所述濺射組件進一步包括位于所述濺射室一端的磁性裝置。所述磁性裝置包括周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)。所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪，至少一個連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移的外圍齒輪，以及環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接的環(huán)。所述磁性裝置進一步包括與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接的磁性組件，所述磁性組件包括與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸。所述磁性組件進一步包括多個磁體，所述多個磁體包括至少一個在位于離所述支撐件最遠處具有第一極的第一磁體以及在位于離所述支撐件最遠處具有第二極的第二磁體。所述濺射組件進一步包括晶圓支撐件，位于所述濺射室的遠離所述磁性組件的一端。所述濺射組件進一步包括設置在所述濺射室中位于所述晶圓支撐件和所述磁性裝置之間的靶。
[0094]本發(fā)明的另一方面涉及一種包括使用濺射組件的方法。所述方法包括將氣體引入所述濺射組件塊內(nèi)。所述方法進一步包括點燃所述氣體以形成等離子體。所述方法進一步包括使用所述等離子體濺射部分靶。所述方法進一步包括使用磁性裝置控制所述靶處的磁場，所述方法進一步包括將靶的濺射部分沉積在晶圓上。
[0095]本領域普通技術人員可以看到公開的實施例實現(xiàn)了上面闡述的一個或者多個優(yōu)點。在閱讀了前面的說明書之后，本領域普通技術人員能夠做出各種變化、等同替換以及如本文廣泛揭露的各種其他實施例。從而本文旨在保護僅限于包含在所附的權利要求中的定義及其等同物。
【權利要求】
1.一種磁性裝置，包括: 周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括: 被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪； 至少一個外圍齒輪，連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；和 環(huán)，環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接；以及 磁性組件，與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接，所述磁性組件包括: 與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的所述至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸；和 多個磁體，附接至所述支撐件的與所述外圍齒輪相對的面上，所述多個磁體包括具有離所述支撐件最遠的第一極的至少一個第一磁體以及具有離所述支撐件最遠的第二極的至少一個第二磁體。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁性裝置，其中，所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸間隔開大約20mm和大約40mm之間的距離。
3.一種濺射組件，包括: 濺射室，被配置成接收氣體； 磁性裝置，位于所述濺射室一端，所述磁性裝置包括: 周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，所述周轉(zhuǎn)`齒輪系統(tǒng)包括: 被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪； 至少一個外圍齒輪，連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；和 環(huán)，環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接；以及 磁性組件，與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接，所述磁性組件包括: 與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的所述至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸；和 多個磁體，附接至所述支撐件的與所述外圍齒輪相對的面上，所述多個磁體包括具有離所述支撐件最遠的第一極的至少一個第一磁體以及具有離所述支撐件最遠的第二極的至少一個第二磁體； 晶圓支撐件，位于所述濺射室的遠離所述磁性裝置的端部；以及 靶，設置所述濺射室中并且位于所述晶圓支撐件和所述磁性裝置之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的濺射組件，其中，所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸間隔開大約20mm和大約40mm之間的距離。
5.根據(jù)權利要求3所述的濺射組件，其中，所述氣體包括氬氣、氧氣或者氮氣。
6.根據(jù)權利要求3所述的濺射組件，其中，所述靶包括鋁、銅、鈦、鉭或者它們的合金。
7.一種使用濺射室的方法，包括: 將氣體引入所述濺射室； 點燃所述氣體以形成等離子體； 使用所述等離子體濺射靶的一部分； 將所述靶的濺射出的部分沉積在晶圓上；以及使用磁性裝置控制所述靶周圍的磁場，所述磁性裝置包括: 周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)包括: 被配置成旋轉(zhuǎn)的中心齒輪； 至少一個外圍齒輪，連接至所述中心齒輪并且被配置成相對于所述中心齒輪旋轉(zhuǎn)和平移；和 環(huán)，環(huán)繞所述至少一個外圍齒輪并且與所述至少一個外圍齒輪連接；以及 磁性組件，與所述周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)連接，所述磁性組件包括: 與所述至少一個外圍齒輪連接的支撐件，所述支撐件的旋轉(zhuǎn)軸與連接所述支撐件的所述至少一個外圍齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同軸；和 多個磁體，附接至所述支撐件的與所述外圍齒輪相對的面上，所述多個磁體包括具有離所述支撐件最遠的第一極的至少一個第 一磁體以及具有離所述支撐件最遠的第二極的至少一個第二磁體。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，控制所述靶周圍的所述磁場進一步包括:相對于所述支撐件移動所述多個磁體中的至少一個。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，點燃所述氣體包括:對位于所述磁性裝置和所述靶之間的上電極施加直流電 壓。
10.根據(jù)權利要求7所 述的方法，其中，控制所述磁場包括:以大約80轉(zhuǎn)/每分鐘(rpm)和IlOrpm之間的速度旋轉(zhuǎn)所述中心齒輪。
【文檔編號】C23C14/35GK103526168SQ201210365147
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權日:2012年7月6日
【發(fā)明者】闕嘉良, 劉旭水, 白峻榮, 陳培儂, 汪業(yè)杰 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司