一种物理气相沉积方法及物理气相沉积设备与流程

本发明涉及物理沉积，尤其涉及一种物理气相沉积方法以及一种物理气相沉积设备。

背景技术：

1、物理气相沉积（physical vapor deposition，pvd）是半导体集成电路制造中的关键工艺技术之一，广泛应用于金属薄膜的沉积，特别是在铜互连层、阻挡层、粘附层等的制备中具有不可替代的地位。其中，磁控溅射是物理气相沉积中常用方法之一，其基本原理为：在真空腔室中引入工作气体（如氩气），利用电场将气体电离产生等离子体，电离后的正离子在电场加速下轰击靶材表面，通过动量传递将靶材粒子溅射出来，最终沉积于晶圆表面形成薄膜。

2、随着集成电路制程不断向更小线宽、更高深宽比的方向发展，器件结构日趋复杂，对沉积薄膜的质量要求日益严苛。其中，薄膜厚度均匀性是衡量物理气相沉积工艺质量的核心指标之一，直接关系到后续工艺的顺利进行和最终芯片的良率。因此，如何在物理气相沉积过程中，提高薄膜沉积的均匀性，已成为本领域的一个研究方向。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种物理气相沉积方法以及一种物理气相沉积设备，以在物理气相沉积过程中，提高薄膜沉积的均匀性。具体方案如下：

2、一种物理气相沉积方法，该方法包括：

3、在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换；其中，

4、在第一工作状态下，给所述物理气相沉积设备中的电磁铁模块提供第一组励磁电流，在所述物理气相沉积设备的真空腔室中形成第一磁场，以在所述第一磁场作用下利用等离子体在晶圆的预设区域沉积薄膜；

5、在第二工作状态下，给所述物理气相沉积设备中的电磁铁模块提供第二组励磁电流，在所述物理气相沉积设备的真空腔室中形成第二磁场，以在所述第二磁场作用下利用等离子体在晶圆的预设区域沉积薄膜；

6、其中，所述第一磁场和所述第二磁场的空间分布形态不同。

7、可选的，所述第一磁场呈聚拢型空间分布形态，所述第二磁场呈扩散型空间分布形态。

8、可选的，该方法还包括：

9、在第三工作状态下，给所述物理气相沉积设备中的电磁铁模块提供第三组励磁电流，在所述物理气相沉积设备的真空腔室中形成第三磁场，以在所述第三磁场作用下利用等离子体在晶圆的预设区域沉积薄膜；

10、其中，所述第三磁场和所述第一磁场、所述第二磁场的空间分布形态均不同。

11、可选的，在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换包括：

12、在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，将至少两组励磁电流按方波时序依次施加于所述物理气相沉积设备中的电磁铁模块，以控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换；

13、其中，所述物理气相沉积设备在不同工作状态切换前后，所述电磁铁模块上施加的励磁电流均为稳态电流。

14、可选的，在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换包括：

15、在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，周期性的控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换。

16、可选的，该方法还包括：

17、基于目标条件，确定所述物理气相沉积设备在各工作状态的工作时长比例，在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，所述物理气相沉积设备在各工作状态的工作时长之和为在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程的总时长。

18、一种物理气相沉积设备，包括：

19、真空腔室；

20、靶材，设置于所述真空腔室内；

21、晶圆承载台，设置于所述真空腔室内，用于承载晶圆；

22、至少一个电磁铁模块，设置于靶材背面或真空腔室周围，用于产生磁场；

23、控制单元，与所述电磁铁模块电性连接，所述控制单元用于控制所述物理气相沉积设备执行上述任一项所述的物理气相沉积方法。

24、可选的，所述控制单元包括：

25、脉冲电源模块，所述脉冲电源模块用于向所述电磁铁模块提供脉冲形式的励磁电流；

26、时序控制模块，所述时序控制模块用于控制各组励磁电流的施加顺序和施加时长。

27、可选的，所述物理气相沉积设备包含多个电磁铁模块，每组励磁电流包含各电磁铁模块的电流值。

28、可选的，所述控制单元包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时控制所述物理气相沉积设备执行上述任一项所述的物理气相沉积方法。

29、本发明提供的物理气相沉积方法，通过控制物理气相沉积设备在不同工作状态之间切换，使晶圆在沉积过程中交替处于不同磁场空间分布形态下，从而实现对晶圆的预设区域沉积的薄膜厚度分布的有效调控，有利于提高晶圆的预设区域沉积的薄膜的均匀性。

1.一种物理气相沉积方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的物理气相沉积方法，其特征在于，所述第一磁场呈聚拢型空间分布形态，所述第二磁场呈扩散型空间分布形态。

3.根据权利要求2所述的物理气相沉积方法，其特征在于，该方法还包括：

4.根据权利要求1所述的物理气相沉积方法，其特征在于，在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换包括：

5.根据权利要求1所述的物理气相沉积方法，其特征在于，在晶圆的预设区域沉积薄膜的过程中，控制所述物理气相沉积设备至少在两个工作状态间切换包括：

6.根据权利要求1所述的物理气相沉积方法，其特征在于，该方法还包括：

7.一种物理气相沉积设备，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述控制单元包括：

9.根据权利要求7所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述物理气相沉积设备包含多个电磁铁模块，每组励磁电流包含各电磁铁模块的电流值。

10.根据权利要求7所述的物理气相沉积设备，其特征在于，所述控制单元包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时控制所述物理气相沉积设备执行权利要求1-6中任一项所述的物理气相沉积方法。