[发明专利]离化率检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种离化率检测装置及方法。

背景技术

使用物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，以下简称为PVD）设备通过溅射的方式在被加工工件上沉积薄膜一般可分为以下两种：在被加工工件表面沉积薄膜和填充被加工工件上的深孔。其中，使用PVD设备填充被加工工件上的深孔是通过带电粒子轰击靶材，使靶材表面的粒子脱离靶材，从深孔的孔口进入并沉积在深孔内实现的；其中，从靶材表面脱离的粒子包括中性的原子和带电的离子。在上述过程中，由于深孔的深宽比较高，其孔口较小，这就要求粒子具有较强的方向性，以使其能够准确地从孔口进入到深孔中。

在实际使用中，一般通过增加靶材与被加工工件之间的距离和提高粒子的离化率等两种方式来增强粒子的方向性。其中，提高粒子的离化率是使从靶材上脱离的粒子中具有较多的离子，这样可以通过向承载被加工工件的卡盘上加载负偏压，该负偏压引导上述粒子中的离子从深孔的孔口处进入并沉积到深孔内，从而增强粒子的方向性。

根据上述可知，粒子的离化率在一定程度上决定了粒子的方向性；即：离化率越高，粒子的方向性就越强，深孔内沉积的粒子就越多，从而PVD设备可以填充的深孔的深度就更深；反之，离化率越低，粒子的方向性就越弱，深孔内沉积的粒子就越少，从而PVD设备可以填充的深孔的深度就更浅。所以，在实际应用中，需要对PVD设备的粒子的离化率进行检测，以获知PVD设备可以填充的被加工工件上的深孔的深度。

但在现有技术中，并没有能够准确地检测溅射粒子中离化率的装置和方法，这是因为溅射粒子中离子的个数和粒子的总数很难被精确地检测出来，也就无法计算溅射粒子中离子个数所占的比例，即所谓溅射粒子的离化率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种离化率检测装置及方法，其可以检测溅射粒子的总沉积速率和溅射粒子中离子的沉积速率，从而通过计算离子沉积速率和总沉积速率的比值可以获得溅射粒子的离化率。

为实现本发明的目的而提供一种离化率检测装置，其包括离子沉积速率检测单元和总沉积速率检测单元；所述总沉积速率检测单元用于通过检测沉积在被加工工件上的薄膜厚度而获得溅射粒子的总沉积速率；所述离子沉积速率检测单元用于检测溅射粒子中离子的沉积速率，其包括导电金属片、隔离件、电流检测装置及直流电源；其中所述被加工工件的上表面上覆盖有绝缘层；所述导电金属片置于所述被加工工件的绝缘层上；所述隔离件采用绝缘材料制作，用以将导电金属片与外界电绝缘；并且，所述隔离件的位于导电金属片上方的位置处设有竖直的通孔，在进行溅射沉积工艺的过程中，溅射粒子通过所述通孔沉积至所述导电金属片的上表面上；所述直流电源的正极接地，负极与所述导电金属片连接，用以在进行溅射沉积工艺的过程中向导电金属片加载负偏压；所述电流检测装置串接于所述导电金属片与所述直流电源之间的电路中，用于检测该电路上的电流；根据所述电流进行计算而获得溅射粒子中离子的沉积速率，并通过计算所述溅射粒子的离子沉积速率与总沉积速率的比值而获得溅射粒子的离化率。

其中，所述导电金属片的数量为多个，多个所述导电金属片分布在被加工工件的绝缘层上的不同区域；所述隔离件的数量为一个，其将所有导电金属片与外界之间以及各个导电金属片之间电绝缘，且所述通孔的数量与所述导电金属片的数量相对应；或者，所述隔离件的数量为多个，每个隔离件将所有导电金属片中的至少一个与外界之间以及与其他各个导电金属片之间电绝缘，并且每个隔离件的通孔数量与被其电绝缘的导电金属片的数量相对应。

其中，所述通孔的孔壁在隔离件的上表面至下表面方向向内或向外倾斜。

其中，所述隔离件的底部设有环绕所述通孔的凹部，所述凹部自所述通孔向所述隔离件的外周壁凹陷，并且所述凹部在所述导电金属片所在平面内的投影位于所述导电金属片内。

其中，所述凹部在水平方向的宽度和在竖直方向的高度之比大于3。

其中，所述凹部在水平方向的宽度和在竖直方向的高度之比为6。

其中，所述电流检测装置包括电流表，其串接于所述导电金属片与所述直流电源之间的电路中，用于检测该电路上的电流。

其中，所述电流检测装置包括串接于所述导电金属片与所述直流电源之间的电路上的电阻和与所述电阻并联的电压表或示波器，所述电压表或示波器用于检测所述电阻两端的电压，根据所述电压而获得所述电阻所在电路上的电流。

其中，根据下述公式而获得溅射粒子中离子的沉积速率：