[发明专利]膜沉积系统以及在膜沉积系统中控制粒子的方法

说明书

本公开一些实施例提供一种使用粒子控制系统在沉积工艺中减少基板上的粒子污染的系统和方法，提供了膜沉积系统和在膜沉积系统中控制粒子的方法。在一些实施例中，膜沉积系统包括能密封以产生加压环境的工艺腔室，配置以在加压环境中包含等离子体、靶材以及基板；以及粒子控制单元，其中粒子控制单元被配置以提供外力到等离子体中的至少一个带电原子以及至少一个污染粒子的每一者，至少一个带电原子以及至少一个污染粒子是通过靶材与等离子体直接接触而产生，外力被配置以将至少一个带电原子引导朝向基板的顶表面，并将至少一个污染粒子引导远离基板的顶表面。

技术领域

本公开实施例涉及一种膜沉积系统以及一种在膜沉积系统中控制粒子的方法。

背景技术

磁阻随机存取存储器(Magnetoresistive random-access memory，MRAM)是一种非挥发性随机存取存储器(non-volatile random-access memory)技术，并且通常是通过在真空下使用物理气相沉积(physical vapor deposition)系统沉积多层材料以制造这种存储器。在沉积期间，所述多层材料可能会被与系统或工艺相关的污染物污染。污染的主要类型之一是与靶材(target)相关的污染物，例如来自靶材表面的粒子(如薄片)。这种与靶材相关的污染物通常是由电弧放电、形态和组成的不均匀性(homogeneity)等所造成。沉积出的膜中的这些粒子可能会负面地影响膜的生长、性能以及装置的性能。因此，需要一种能够有效地防止在膜的沉积过程中发生粒子污染的方法和系统。尽管长期有这种需要，但并无合适的系统可满足所述需求。

发明内容

本公开一些实施例提供一种膜沉积系统，包括能密封以产生加压环境的工艺腔室，并配置以在加压环境中包含等离子体、靶材以及基板；以及粒子控制单元，其中粒子控制单元被配置以提供外力到等离子体中的至少一个带电原子以及至少一个污染粒子的每一者，至少一个带电原子以及至少一个污染粒子是通过靶材与等离子体直接接触而产生，外力被配置以将至少一个带电原子引导朝向基板的顶表面，并将至少一个污染粒子引导远离基板的顶表面。

本公开一些实施例提供一种在膜沉积系统中控制粒子的方法，包括：提供等离子体，以直接接触工艺腔室中的至少一个靶材，从而产生至少一个带电原子以及至少一个污染粒子；在等离子体中的至少一个带电原子以及至少一个污染粒子的每一者上产生外力，以将至少一个带电原子导引朝向基板；以及将至少一个带电原子导引至基板的表面的第一位置上，其中是通过偏离工艺腔室中心的基板座以配置第一位置。

本公开一些实施例提供一种膜沉积系统，包括：工艺腔室，能密封以产生加压环境，并配置以在加压环境中包含等离子体、靶材以及基板；以及粒子控制单元，粒子控制单元被配置以提供外力到等离子体中的至少一个带电原子以及至少一个污染粒子的每一者，至少一个带电原子以及至少一个污染粒子是通过靶材与等离子体直接接触而产生，外力被配置以将至少一个带电原子引导朝向基板的顶表面，并将至少一个污染粒子引导远离基板的顶表面，基板是通过偏离工艺腔室的中心的基板座支撑，且粒子控制单元包括至少一对电磁线圈或至少一对感应电极。

附图说明

以下将配合附图详述本公开的实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，多种特征并未按照比例示出且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本公开的特征。

图1A示出根据本公开的一些实施例的具有粒子控制系统的物理气相沉积系统的剖面图。

图1B示出根据本公开的一些实施例的具有粒子控制系统的物理气相沉积系统的俯视图。

图2A示出根据本公开的一些实施例的具有粒子控制系统的物理气相沉积系统的剖面图。

图2B示出根据本公开的一些实施例的具有粒子控制系统的物理气相沉积系统的俯视图。