專利名稱：：具有可施加至靶材的射頻電源的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種物理氣相沉積反應(yīng)器，尤其涉及一種具有可施加到靶材的射頻電源的物理氣相沉積等離子體反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
：近來隨著集成電路設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步，位于半導(dǎo)體晶體管上方的多層內(nèi)連線結(jié)構(gòu)現(xiàn)今已有多達(dá)六層至十層的內(nèi)連線層。絕緣層將連續(xù)的導(dǎo)體層分開。導(dǎo)體內(nèi)連線層可具有完全不同的導(dǎo)體圖案，以及內(nèi)連線層之間彼此連接且經(jīng)由垂直延伸穿過絕緣層的通孔而在不同位置連接到晶體管層。本發(fā)明涉及通孔(vias)的形成。為了減少集成電路中的電阻功率損耗，內(nèi)連線層與通孔通常運(yùn)用鋁而近來運(yùn)用銅作為主要的導(dǎo)體。絕緣層為二氧化硅，不過近來除了二氧化硅之外，已增加使用了其它具有低介電常數(shù)的介電材料。因?yàn)殂~容易隨時間擴(kuò)散通過絕緣層從而造成電路短路，所以在集成電路內(nèi)銅材料與介電材料的界面之間設(shè)置一層可阻擋銅擴(kuò)散的阻擋層。阻擋層通常包含與絕緣層接觸的下層的氮化鉅或氮化鈦層、上層純(或接近純質(zhì))鉭或鈦層，以及最后在純鉭(或鈦)層上方的銅種晶層。若導(dǎo)體為銅金屬時，則鉭為較佳選擇。該銅導(dǎo)體沉積在銅種晶層上。這樣的阻擋層可避免銅原子遷移或擴(kuò)散進(jìn)入介電材料中。與銅相比較，鉭與氮化鉭(或鈦與氮化鈦)層屬于不良導(dǎo)體。利用物理氣相沉積以形成阻擋層與銅導(dǎo)體。其它沉積工藝可運(yùn)用在金屬填充階段(銅沉積)，例如化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積或電鍍。在水平內(nèi)連線層之間形成垂直延伸的通孔將會產(chǎn)生以下問題。利用刻蝕孔洞穿過上層水平絕緣(二氧化硅)層，以暴露出部分的下層水平內(nèi)連線層的銅導(dǎo)體，而形成每個垂直的通孔開口。透過通孔可連線至金屬暴露的部分。在銅導(dǎo)體形成于通孔內(nèi)之前，阻擋層必須沉積在通孔的內(nèi)表面上，以避免銅原子如上述般的遷移。覆蓋著通孔所有內(nèi)表面的阻擋層覆蓋所述下層銅導(dǎo)體的暴露部分。因?yàn)樽钃鯇訛檩^差導(dǎo)體，必須選擇性地將下層銅導(dǎo)體上的阻擋層移除(在一刻蝕工藝中)，而不會由通孔的其它內(nèi)表面處移除阻擋層。在移除步驟中需要中止物理氣相沉積工藝以將晶片置于刻蝕腔體中進(jìn)而進(jìn)行在下層銅表面上選擇性移除阻擋層的工藝。晶片接著會返回物理氣相沉積反應(yīng)室中以形成銅導(dǎo)體。因選擇性移除阻擋層所產(chǎn)生的步驟中斷需要較高的生產(chǎn)成本并浪費(fèi)工藝時間。近來已發(fā)展出一種兩用(dualpurpose)反應(yīng)器，其可進(jìn)行阻擋層的物理氣相沉積以及在阻擋層形成步驟后可選擇性移除阻擋層，而不需從反應(yīng)器中移除晶片。因此，可大幅節(jié)省生產(chǎn)成本與生產(chǎn)時間。利用在物理氣相沉積腔體中接近晶片處提供一個其它的線圈(coil)即可完成上述技術(shù)特征。在阻擋層形成之后，線圈用于形成感應(yīng)耦合等離子體(inductivelycoupledplasma)，此等離子體可選擇性地由水平表面(即，由下層銅導(dǎo)體形成的底面)上濺射阻擋層。通過將射頻(RF)偏壓功率施加到晶片上，達(dá)到主要為垂—fl的離子速度分布，如此可達(dá)到該選擇性濺射(后文稱為"再濺射"(re-sputtering))。雖然這兩用反應(yīng)器可相當(dāng)好地運(yùn)作，但卻必須承擔(dān)額外的費(fèi)用。例如，因?yàn)樽钃鯇映练e步驟包括濺射金屬靶材，因而會將金屬沉積在所有反應(yīng)器腔體的內(nèi)表面上，而再濺射線圈必須位于腔體內(nèi)，使得不會有金屬化的表面來遮蔽線圈或防止來自再濺射線圈的射頻功率感應(yīng)耦合到等離子體中。為了避免工藝污染，再濺射線圈由純鉭金屬所形成，這會增加成本。線圈在其使用壽命期間遭受非常大的溫度變動而必須定期地更換。射頻功率必須經(jīng)過反應(yīng)器腔休的真空密封以及經(jīng)過一周期性完全充滿金屬蒸氣的環(huán)境，而耦接到再濺射線圈上。因此，必須運(yùn)用可承受金屬沉積的射頻饋通(feedthrough)線，其外表面的結(jié)構(gòu)可避免沉積材料的過度累積與剝落，且可在其使用壽命期間承受寬廣的溫度漂移。另外已知的兩用反應(yīng)器是運(yùn)用一外部線圈，其位于頂板中未受金屬濺射耙材阻隔的部份上方。但是問題在于，金屬氣相沉積工藝會使頂板涂覆一層金屬因而阻隔來自線圈天線的感應(yīng)耦合。另一個較嚴(yán)重的問題在于由線圈所產(chǎn)生的射頻等離子體會從靶材產(chǎn)生出高比例的金屬離子，使得無法將晶片偏壓調(diào)整至不影響(去最優(yōu)化)來自靶材的金屬離子/蒸氣通量下能選擇性刻蝕水平表面的最佳情況。因此，金屬沉積工藝與再濺射工藝必須在不同時間下進(jìn)行。應(yīng)該注意的是，雖然上述兩用反應(yīng)器可以進(jìn)行鉭/氮化鉭CTa/TaN)阻擋層沉積步驟與再濺射步驟，但是通常需運(yùn)用不同的反應(yīng)器以進(jìn)行后續(xù)的銅沉積歩驟。這是因?yàn)榫闲枰咄康你~離子，且PVD反應(yīng)器必須特別配置，以使濺射出的銅離子在銅靶材處非常稠密的等離子體中自離子化(sdf-ionize)。特定地，將非常高的直流功率(40-56千瓦)施加到銅靶材上，并運(yùn)用一特定裝配的磁控管(magne加n)在靶材處以產(chǎn)生較集中的等離子體。因?yàn)樵诮咏胁奶幱懈呙芏鹊你~離子，所以磁控管設(shè)置在晶片上方非常高的位置(390毫米)上，其將銅沉積速率限制在可接受的臨界值(以及提供銅中性粒子有利的準(zhǔn)直(collimation))。然而，通常大部分的銅離子沉積在腔體中的護(hù)罩(shidds)上，或者則在長距離的行進(jìn)中損耗掉。除了需要銅PVD腔體與阻擋層PVD腔體之外，必須運(yùn)用第三腔體"刻蝕腔體"以進(jìn)行預(yù)沉積清潔工藝(pre-depositioncleaningprocess),因?yàn)殂~PVD腔體與阻擋層PVD/再濺射腔體不適于進(jìn)行清潔/刻蝕工藝。另外的問題是，在阻擋層形成過程中沉積的鉭和/或氮化鉭容易在通孔側(cè)壁上有不均勻的厚度，特別是接近垂直壁的頂角落的累積較快，而呈現(xiàn)出夾止(pinch-off)的趨勢。因此必須限制工藝條件以改善上述問題。在完成阻擋層沉積之后進(jìn)行再濺射工藝即可解決一部分此類問題，因?yàn)樵贋R射工藝對通孔側(cè)壁的頂部與角落的鉭或氮化鉭移除較快，而其它部分則較慢，同時可將由通孔的水平表面(底面)卜-移除的鉭或氮化鉭材料傳輸至通孔側(cè)壁的下部分上。不過，若能同時避免初期不均勻的鉭或氮化鉭沉積問題以消除任何夾止產(chǎn)生的風(fēng)險，則可允許更自由的工藝條件范圍。避免使用該內(nèi)部再濺射線圈，而以較簡單的方式來提供至少部分該內(nèi)部再濺射線圈所帶來的好處是有益的。本發(fā)明在不需要使用內(nèi)部再濺射線圈之F仍能得到先前技術(shù)中使用該線圈才能獲得的好處。本發(fā)明進(jìn)一步提供減輕或避免阻擋層不均勻沉積的方法和一種在阻擋層形成過程中避免或減小阻擋層沉積在作為通孔底面的暴露銅導(dǎo)體表面上的方法。另一欲解決的問題是，當(dāng)技術(shù)進(jìn)步而使通孔與其它特征有較小的幾何形狀和較高的深寬比時，必須提高濺射材料(例如，銅)的離子化程度，以達(dá)成沉積膜層所需的共形性(conformality)。上述提高離子化程度需要將較高的VHF功率施加到晶片支撐底座上。為了增加工藝性能需要精確控制晶片的溫度，因此需使用靜電吸盤以將晶片夾固于溫度受控的表面上。使用靜電吸盤限制了可施加到晶片上的VHF功率量。BP，主要原因在于在靜電吸盤中由射頻功率施加的電極通常由氮化鋁盤(puck)內(nèi)的小型鉬網(wǎng)(molybdenummesh)所組成。網(wǎng)的小直徑(gauge)(例如，100微米)大幅度限制了作為射頻發(fā)射器的網(wǎng)的效能且限制了可施加網(wǎng)上的射頻功率量低至最多約1.5千瓦。而用在小特征(倒如，45納米)的高深寬比的開口上的共形沉積所需要的離子化程度卻只能在非常高的VHF功率(例如3.5千瓦或更高)下方能達(dá)成。
發(fā)明內(nèi)容一物理氣相沉積反應(yīng)器包含一真空腔體、一耦接到腔體上的真空泵、一耦接至腔體的工藝氣體入口，以及一耦接至工藝氣體入口的工藝氣體源，其中該真空腔體包含側(cè)壁、頂板與接近腔體底面的晶片支撐底座。金屬濺射靶材位于頂板上，且一高電壓直流源耦接至濺射靶材上。一射頻等離子體源功率產(chǎn)生器耦接至該金屬濺射靶材上且具有適合激發(fā)運(yùn)動電子的頻率。優(yōu)選地，該晶片支撐底座包含一靜電吸盤，以及一射頻等離子體偏壓功率產(chǎn)生器耦接至該晶片支撐底座上，其具有適于耦合能源至等離子體離子的頻率。優(yōu)選地，具有直徑超過約0.5英寸的固體金屬射頻饋入桿(feedrod)與金屬靶材嚙合，此射頻饋入桿穿過頂板而軸向延伸至靶材上方且耦接至射頻等離子體源功率產(chǎn)生器。圖1是運(yùn)用本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一方案的晶片支撐底座的放大剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一方案的晶片支撐底座的放大剖面圖；圖4示出使用兩種不同的等離子體偏壓功率頻率在圖1的反應(yīng)器中；圖5示出圖4實(shí)施例的不同偏壓功率頻率的不同離子能量分布的組合；圖6A至圖6E是根據(jù)本發(fā)明工藝的集成電路的連續(xù)剖面圖；圖7是在圖6A至圖6E工藝中所形成的阻擋層的放大剖面圖；圖8A至圖8C示出在一本發(fā)明工藝實(shí)施例中的阻擋層的形成；圖9A至圖9B示出在本發(fā)明工藝優(yōu)選實(shí)施例中的阻擋層的形成；圖IO是本發(fā)明優(yōu)選工藝的方塊流程圖IIA、圖11B與圖11C是一穿透介電層的窄開口的剖面?zhèn)纫晥D，以及示出在圖1的反應(yīng)器的三個不同模式中的沉積結(jié)果，此三個模式分別為共形(conformal)模式、非共形(non-conformal)模式以及穿通(punch-through)模式；圖12示出根據(jù)第一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；.圖13示出根據(jù)第二實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖14示出根據(jù)第三實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖15示出根據(jù)第四實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖16示出根據(jù)第五實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖17描述了圖1反應(yīng)器在同一晶片上進(jìn)行預(yù)沉積清潔工藝、介電阻擋層沉積工藝與金屬阻擋層沉積工藝；圖18A與圖18B示出圖2的射頻接地導(dǎo)電片(RFgroundingconductivetab)的實(shí)施例；圖19示出PVD反應(yīng)器的第一優(yōu)選實(shí)施例，該P(yáng)VD反應(yīng)器具有靜電吸盤和高效VHF發(fā)射器并在濺射靶材上運(yùn)用一轉(zhuǎn)動磁鐵陣列(magnetarray);圖20是對應(yīng)圖19的俯視圖；圖21示出圖19與圖20的磁鐵陣列的環(huán)形磁局限(toroidalmagneticconfinement,或稱環(huán)形磁圍阻)圖案；圖22示出PVD反應(yīng)器的第二優(yōu)選實(shí)施例，該P(yáng)VD反應(yīng)器具有靜電吸盤和高效VHF發(fā)射器并在濺射靶材t運(yùn)用一轉(zhuǎn)動磁鐵陣列；圖23示出在圖22反應(yīng)器的濺射靶材上的射頻饋入圓柱物(RFfeedcolumn)的第一方案；圖24示出在圖22反應(yīng)器的濺射靶材上的射頻饋入圓柱物的第二方案；圖25、圖26與圖27分別示出第一、第二與第三的可供選擇實(shí)施例；以及圖28示出根據(jù)本發(fā)明方案中用以進(jìn)行物理氣相沉積的工藝。具體實(shí)施方式等離子體反應(yīng)器形成用于導(dǎo)體的阻擋層(如，鉭/氮化鉭膜或鈦/氮化鈦膜)，在溝槽中或位于集成電路的連續(xù)內(nèi)連線層間的貫穿通孔中，例如當(dāng)導(dǎo)體為銅時，其阻擋材料為鉭/氮化鉭。等離子體反應(yīng)器可進(jìn)行物理氣相沉積與高度選擇性的再濺射工藝，以從構(gòu)成通孔底面的下層導(dǎo)體的暴露水平表面上移除阻擋材料。值得注目地，反應(yīng)器完成上述所有工藝，而不需要使用先前技術(shù)中用于完全和準(zhǔn)確控制的再濺射步驟中的內(nèi)部線圈。取代的是，等離子體形成在晶片附近以進(jìn)行再濺射歩驟。為了上述目的，可導(dǎo)入諸如氬氣的工藝氣體，并以可有效地將能量耦接至運(yùn)動電子以在接近晶片處激發(fā)氬氣等離子體離子的射頻頻率將源功率施加到晶片上。在本說明書中所使用的"源功率(sourcepower)"一詞是指射頻功率，該射頻功率可利用將功率耦合到等離子體中的運(yùn)動電子上，而維持射頻耦合等離子體。"源功率"與"源"一詞有所區(qū)別，當(dāng)提到直流電激發(fā)金屬濺射靶材時，"源"指在金屬沉積工藝中金屬原子或離子的"源"。通常，因?yàn)殡娮拥牡唾|(zhì)荷比(mass-to-chargeratio)所以源功率頻率為VHF頻率。在再濺射歩驟中運(yùn)用形成在晶片附近的VHF耦合等離子體的離子。通過可有效地將能量耦接到離子(例如，氬離子)上的射頻頻率將偏壓功率施加到晶片上，可建立再濺射步驟對水平表面的選擇性，由于離子具有高質(zhì)荷比所以此射頻頻率通常為高頻(HF)或低頻(LF)。這使得在晶片表面的等離子體鞘上的離子速度分布被限制在繞著腔體軸的小方向范圍內(nèi)，通常為垂直方向；并使再濺射步驟對垂直于腔體軸的表面具有高度選擇性，通常為水平表面。顯著的特征為，可在不影響來自靶材朝向晶片移動的金屬離子的通量(flux)的情況下，以偏壓功率控制離子再濺射或刻蝕歩驟的選擇性。利用在靶材表面處的---低功率(2-5千瓦)直流放電等離子體可有利于上述特征，其由靶材處產(chǎn)生主要為中性的金屬粒子或原子，這些粒子或原子不受施加到晶片上的偏壓功率的影響。因此，運(yùn)用兩種不同的等離子體，一為位于耙材處的直流放電等離子體，而另一者則為位于晶片處的射頻(VHF)等離子體。因此，可使靶材濺射最佳而不影響在晶片處的再濺射等離子體，同時可使偏壓電壓最佳而不影響靶材濺射。若運(yùn)用在接近靶材處使用射頻耦合等離子體以產(chǎn)生物理氣相沉積工藝的金屬離子的傳統(tǒng)的離子物理氣相沉積反應(yīng)器的話，則無法達(dá)到該特征。提供一本發(fā)明特有的優(yōu)選模式，其中物理氣相沉積與再濺射可同時進(jìn)行，且可在不影響來自靶材的金屬原子通量(flux)的情況下，調(diào)整再濺射與刻蝕工藝的選擇性。再濺射步驟可補(bǔ)償阻擋層材料沉積的不均勻性。因此，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，再濺射步驟可與阻擋層沉積步驟同時進(jìn)行。上述方案是可行的，因?yàn)楸景l(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生某種程度上獨(dú)立的兩種等離子體，即，由磁控管局限到靶材上的接近頂板或耙材處的直流放電等離子體，以及接近晶片表面的射頻等離子體，以進(jìn)行再濺射。因此，最佳化接近頂板的等離子體以濺射靶材，此時(同時)最佳化在晶片處的等離子體以再濺射并選擇性刻蝕每個通孔的底面。本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)為可使沉積阻擋層上顯著的不均勻性被減少或從未形成，從而減少夾止發(fā)生的機(jī)會或其它在通孔中的問題。此實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，在整個阻擋層沉積/再濺射工藝當(dāng)中，可完全避免阻擋材料累積在用以形成通孔底面的下層導(dǎo)體的暴露水平表面上。通過相對于再濺射速率(主要由施加至晶片的VHF等離子體源功率所控制)調(diào)整阻擋材料沉積速率(主要由鉭靶材直流濺射電壓所控制)而完成上述方案。本發(fā)明根據(jù)其應(yīng)用可提供一些好處。例如，因?yàn)樾枰饘僦行粤Ｗ?，所以運(yùn)用低功率(2-5千瓦)直流功率以在所有沉積工藝中濺射金屬靶材，這些金屬包含銅、織和鈦。因此，在晶片上方的靶材高度與磁控管設(shè)計在所冇工藝中相同，使得同樣的腔體可進(jìn)行任何一個或所有上述工藝。例如，在晶片上方的靶材高度可相對較低，或介于約225毫米(mm)與290毫米之間。此外，可使用VHF源功率施加器(applicator)與高頻偏壓功率施加器以激發(fā)等離f體(例如氬氣等離子體)而不需要靶材，以在每個沉積T藝之前進(jìn)行預(yù)沉積清潔工藝。在每個沉積步驟與所有沉積步驟之前，可重復(fù)上述預(yù)清潔工藝，該些沉積步驟包含阻擋金屬(鉭)沉積歩驟、阻擋介電(氮化鉭)阻擋沉積步驟、銅種晶層沉積步驟與銅導(dǎo)體沉積步驟。反應(yīng)器設(shè)備參照圖1,本發(fā)明第一實(shí)施例的反應(yīng)器包含一由柱狀側(cè)壁IO所限定的真空腔體、一盤狀頂板12以及--用于支撐待處理的半導(dǎo)體晶片16的晶片支撐底座14。待沉積到晶片16上的金屬(例如，鉭)靶材18置放在頂板12上。由柱狀護(hù)罩20所組成的工藝套件包圍晶片16與靶材18。傳統(tǒng)種類的磁控管22位于靶材18上方，且位于頂板12的外側(cè)。高電壓直流源24耦接到靶材18。工藝氣體注射器26提供來自一供給28的工藝氣體進(jìn)入腔體內(nèi)部。真空泵30使真空腔體內(nèi)維持所需的低于大氣的壓力。晶片底座14經(jīng)由一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)34而耦接到VHF等離子體源功率產(chǎn)生器36并耦接到一高頻或低頻等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38。高壓直流源維持接近靶材18處的上層等離子體40。VHF等離子體源功率產(chǎn)生器36維持位于或接近晶片16的表面的下層等離子體42。兩種等離子體40、42可同時維持或可在不同時間產(chǎn)生。上層等離子體40為直流放電等離子體，其可濺射靶材18，以由靶材18處產(chǎn)生用以沉積在晶片上的主要中性金屬原子，以及一些來自靶材18的金屬離子。下層等離子體42是電容式耦合射頻等離子體，其促進(jìn)晶片16的水平表面的選擇性刻蝕?？蓡为?dú)控制這兩種等離子體40、42，以獨(dú)立控制金屬沉積工藝與再濺射工藝。施加到晶片上的低頻偏壓功率決定水平表面的再濺射/刻蝕工藝的選擇性。等離子體均勻性，特別是接近晶片的等離子體42的均勻性，由電磁線圈43所控制，該電磁線圈纏繞反應(yīng)器腔體的柱狀側(cè)壁并由電流源控制器45供給直流電流。在圖2中示出了VHF源功率與高頻或低頻偏壓功率到晶片上的耦合。晶片支撐底座14可以是用于靜電支撐晶片16的靜電吸盤(ESC)。在這種情況下，該ESC或底座由位于導(dǎo)電底座51上的一絕緣層50和諸如包埋在該絕緣層50內(nèi)的導(dǎo)電網(wǎng)的一電極52所組成。該底座結(jié)構(gòu)可向下延伸至一同軸配置中，該同軸配置由一連接到電極52的中央導(dǎo)體54、一絕緣中間層56與一連接到導(dǎo)電底座51的外部導(dǎo)體58所組成。導(dǎo)電底座通過導(dǎo)電片60耦接到柱狀護(hù)罩20的底部，以提供較連續(xù)的接地參考。中央導(dǎo)體54耦接到該射頻功率源上，同時外部導(dǎo)體58接地。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)34由一耦接到射頻(VHF)等離子體源功率產(chǎn)生器36的傳統(tǒng)阻抗匹配電路64以及一耦接到射頻(高頻或低頻)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38的傳統(tǒng)阻抗匹配電路68所組成。阻抗匹配電路64的輸出經(jīng)由高通濾波器(highpassfilter)65而連接到晶片底座中央導(dǎo)體54上，而阻抗匹配電路68的輸出經(jīng)由低通濾波器(lowpassfilter)69而連接到晶片底座中央導(dǎo)體54上。此外，直流吸盤電壓源74連接到晶片底座中央導(dǎo)體54上，且通過一絕緣電容器76而與射頻功率隔離。高通濾波器65具有足夠高的截止頻率(cut-offfrequency),以避免來自射頻產(chǎn)生器38的高頻或低頻電流到達(dá)VHF匹配電路64，而低通濾波器具有足夠低的截止頻率，以避免來自射頻產(chǎn)生器36的VHF電流到達(dá)高頻(或低頻)匹配電路68。圖3示出晶片支撐底座14的另一實(shí)施例，其中電極52接觸晶片且沒有靜電固定該晶片。在該實(shí)例中，因?yàn)殡姌O52可能暴露至等離子體中，電極52可由欲沉積在晶片上的材料所構(gòu)成，例如鉭。圖4示出由高頻與低頻頻率(例如，分別為13.56百萬赫茲與2百萬赫茲)兩者所構(gòu)成的偏壓功率的實(shí)施例。為了這個目的，使用兩偏壓功率射頻產(chǎn)生器，即高頻偏壓功率產(chǎn)生器38a與低頻偏壓功率產(chǎn)生器38b，所述產(chǎn)生器38a、38b分別透過匹配電路68a、68b與濾波器69、69a耦接到晶片底座中央導(dǎo)體54上。VHF源功率產(chǎn)生器36經(jīng)由其阻抗匹配電路64與高通濾波器65而耦接到晶片底座中央導(dǎo)體54上。該實(shí)施例的一優(yōu)點(diǎn)在于，高頻偏壓的較低離子能量分布與低頻偏壓的較高離子能量分布(都顯示在圖5中)可加以結(jié)合，以產(chǎn)生其波峰介于低頻與高頻離子能量分布波峰之間的離子能量分布。通過調(diào)整低頻與高頻功率產(chǎn)生器38a、38b的相對功率大小，可使高峰在能量方向上、向上或向下偏移。靶材材料(例如，鉭)的沉積速率主要由直流電壓源輸送到靶材上的功率所決定?？涛g/再濺射工藝(對于水平表面)的選擇性由偏壓功率所決定，同時刻蝕/再濺射工藝的速率主要由源功率大小所決定。因此，三種參數(shù)即，金屬沉積速率、對水平表面的刻蝕選擇性以及刻蝕速率，可個別地加以控制。因?yàn)榭蓡为?dú)地控制上述參數(shù)，所以若有需要，金屬沉積與刻蝕/再濺射丄藝可同時進(jìn)行。PVD/再濺射方法圖1的反應(yīng)器對于形成在集成電路的連續(xù)內(nèi)連線層之間的金屬接觸特別有用。通常，集成電路包含一具有多個晶體管的有源半導(dǎo)體層以及多個絕緣內(nèi)連線層，該絕緣內(nèi)連線層系堆棧在有源半導(dǎo)體層匕并在晶體管間提供復(fù)雜的內(nèi)連線電路。利用金屬(例如，銅)填充在內(nèi)連線之間的通孔或垂直孔洞而形成在內(nèi)連線之間的連線。為了避免因銅擴(kuò)散通過絕緣材料形成短路而造成失敗，鉭與氮化鉭的阻擋層位于銅與絕緣材料之間。圖1的反應(yīng)器為沉積阻擋層到通孔中的工藝提供非常好的優(yōu)點(diǎn)。圖6A是內(nèi)連線層100的部分制作片段的放大剖面圖，該堆棧的內(nèi)連線層位于有源半導(dǎo)體層(未顯示)的上方。圖6B是相應(yīng)的頂視圖。在許多導(dǎo)體中內(nèi)連線層100包含，嵌入到絕緣層(二氧化硅)106中的一對平行的銅導(dǎo)體102、104。每個銅導(dǎo)體102、104通過阻擋層108而與介電層106分開，該阻擋層可避免銅原子擴(kuò)散到介電層106中。優(yōu)選地，阻擋層108包含氮化鉭層，其接觸絕緣層106并被鉭層與銅種晶層所覆蓋。圖7的放大圖更好地示出了所述結(jié)構(gòu)，其顯示一氮化鉭層IIO覆蓋該絕緣層106，一鉭金屬層112位于該氮化鉭層110上以及一銅種晶層114位于該鉭金屬層112上。銅導(dǎo)體，例如銅導(dǎo)體102，位于銅種晶層114上。鉭金屬層112與氮化鉭層110之間建立著高質(zhì)量的連結(jié)，而銅種昴層在一側(cè)上與鉭金屬層112建立著.高質(zhì)量的連結(jié)，并在另一側(cè)上與銅導(dǎo)體層102建立著高質(zhì)量的連結(jié)。在下一個內(nèi)連線層形成在絕緣層106的頂表面之前，通常利用刻蝕工藝(圖6A與圖6B)以打通穿過絕緣層106的垂直開口或通孔120。通孔120由一僅部分延伸到絕緣層106中的大型開口122以及一向下延伸到個別銅導(dǎo)體102、104的一對較小型開口124所組成。通常，充分進(jìn)行形成兩個較小型開口—124的刻蝕工藝以移除位于每個導(dǎo)體102、104(圖6A)上的阻擋層108暴露部分。在稍后以銅金屬填充后，通孔120即形成垂直的導(dǎo)體。然而，在銅沉積在通孔120之前，阻擋層130沉積在通孔120的所有表面上且位于絕緣層106的頂表面上，如圖6C所示。阻擋層130具有如圖7所示的相同結(jié)構(gòu)，包含氮化鉭層110、金屬鉭層112以及銅種晶層114。本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過提供適當(dāng)?shù)牟牧献鳛榻饘侔胁?8(用于子層110、112的鉭，以及用于子層114的銅)，可在個別的步驟中沉積每個阻擋層120的子層110、112、114。利用導(dǎo)入工藝氣體以濺射耙材18，該工藝氣體受來自濺射電壓源24的高直流濺射電壓而在靶材附近離子化。為了沉積氮化鉭子層110，以氮?dú)庾鳛楣に嚉怏w，而當(dāng)鉭原子與氮原子撞擊晶片時，二者會結(jié)合在一起以形成氮化鉭膜層。當(dāng)沉積金屬鉭層112和之后沉積銅種晶層114時，工藝氣體為惰性或非反應(yīng)性氣體，例如氬氣。因此，進(jìn)行三個沉積步驟。首先，使用鉭濺射靶材與氮?dú)夤に嚉怏w以沉積氮化鉭。其次，使用鉭靶材與氬氣工藝氣體以沉積金屬鉭。最后，使用銅靶材與氬氣以沉積銅種晶層。本發(fā)明的一實(shí)施例中，不需要將等離子體射頻(VHF)源功率施加到晶片支撐底座14上，不過可施加適度的等離子體射頻(高頻或低頻)偏壓功率。這樣，金屬由靶材18中濺射出且沉積在晶片16上。因此，通過進(jìn)行連續(xù)子層110、112、114的三個沉積步驟即可形成阻擋層130。阻擋層130覆蓋所有暴露表面，包含借著小開口124而暴露出來的銅導(dǎo)體102、104的部分，如圖6C所示。在三個沉積步驟都完成以后，進(jìn)行刻蝕/再濺射步驟(圖6D)，在該歩驟中VHF等離子體源功率產(chǎn)生器36與高頻(或低頻)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38將功率輸送到晶片支撐底座14上。這會在晶片附近產(chǎn)生等離子體，而利用此施加的等離子體偏壓在水平表面上提供離子。這些離子濺射水平表面以移除沉積其上的膜層，例如在小開口124底部的阻擋層130部分。在小開口124內(nèi)，最靠近垂直壁(或開口124的小直徑)處會促使由每個開口124的底面124a濺射出的原子再沉積在垂直側(cè)壁上。如同預(yù)期地，該沉積未覆蓋在銅導(dǎo)體上，如圖6D所示。在其它沒有垂直側(cè)壁處，例如絕緣層106的頂表面的大面積處，濺射離子再沉積到水平表面上，所以沒有凈損耗。在-一優(yōu)選實(shí)施例中，三個沉積工藝歩驟中的每一個(對應(yīng)于三層110、112、114)與刻蝕和再濺射工藝步驟同時進(jìn)行。在此優(yōu)選實(shí)施例中，濺射電壓源24將功率輸送到靶材18上，同時VHF等離子體源功率產(chǎn)生器36與高頻(或低頻)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38將功率輸送到晶片支撐底座14上。這會在晶片附近產(chǎn)生等離子體，而利用所施加的等離子休偏壓功率可提供朝向水平表面的離子，同時沉積來自耙材18的原子?？墒乖谒奖砻嫔系目涛g速率與來自耙材18的原子沉積速率相當(dāng)，以避免來自耙材18的原子沉積到諸如銅導(dǎo)體102、104的暴露部分等水平表面上。通過適當(dāng)調(diào)整直流濺射電壓源24的電壓(以調(diào)整沉積速率)與VHF源功率產(chǎn)生器36的功率大小即可實(shí)現(xiàn)上述條件。高頻(或低頻)偏壓功率產(chǎn)生器38的功率大小通過調(diào)整以達(dá)到對水平表面所需要的刻蝕選擇性大小。結(jié)果是阻擋層130不會形成在通孔120的水平底面上，從而工藝程序省略掉了圖6C所示的狀態(tài)。下一步驟(圖6E)為沉積厚銅層以形成下個內(nèi)連線層200與垂直導(dǎo)體，該導(dǎo)體延伸穿過位于下層內(nèi)連線導(dǎo)體102、104與上層內(nèi)連線層200之間的通孔120，如圖6E所示。圖8A至圖8C所示出的程序顯示圖6D的再濺射步驟的好處。圖8A示出在阻擋層130沉積以前的其中一個小開口124。圖8B顯示形成阻擋層130的方式，其中再濺射步驟并未與沉積步驟同時進(jìn)行。具體地，阻擋層130容易以較厚的厚度累積在小開口124的頂邊緣，而以較薄的厚度沉積在開口124的底部。再濺射步驟從頂邊緣移除過多的材料且從小開口的底面移除材料，以及將該材料再沉積到垂直側(cè)壁上，使得沿著垂直側(cè)壁的厚度分布變得較均勻，如圖8C所示。問題在于，累積在小開口124頂邊緣附近的阻擋材料可能導(dǎo)致夾止，并使得再濺射步驟不具備有利作用而使組件失敗。再濺射步驟(圖6D)與沉積歩驟(圖6C)同時進(jìn)行即可避免此風(fēng)險。在優(yōu)選模式中，工藝從圖9A所示的新形成的小開口124開始，接著開口直接轉(zhuǎn)變成如圖9B所示的均勻阻擋層130。同時沉積/再濺射工藝可避免沉積工藝在阻擋層130中形成明顯的不均勻沉積。這可消除在圖8B所示的夾止效應(yīng)的風(fēng)險。圖IO示出優(yōu)選工藝的方塊流程圖。圖10的方塊310，沉積直流放電等離子體產(chǎn)生在靶材18(接近頂板)附近，以將來自靶材的原子沉積到品片上。在方塊312中，再濺射電容耦合射頻等離子體產(chǎn)生在晶片附近，以產(chǎn)生可轟擊晶片的離子，以再濺射來自靶材18的沉積原子。在方塊314的歩驟巾，將等離子體射頻偏壓功率施加到晶片上。偏壓功率足以使濺射對水平表面有高度選擇性。在方塊320中，施加到晶片上的等離子體源功率與施加到靶材上的直流濺射電壓之間作相對調(diào)整，使得再濺射速率至少與濺射沉積速率一樣大。本發(fā)明的PVD/再濺射反應(yīng)器的實(shí)施例可以三種不同模式操作以沉積三層不同種類的膜層在模式(A)中，一具有均勻的側(cè)壁與水平表面覆蓋率的高共形層；在模式(B)中，一具有少量或無側(cè)壁覆蓋率的非共形層；以及在模式(C)中，一具有良好側(cè)壁覆蓋率與大面積上有良好水平表面覆蓋率，但是高深寬比開口的底表面無覆蓋率的"穿透"(punchthrough)層。欲獲得圖11A中所示出的模式(A)的共形層可利用將相對低的直流功率施加到靶材上(例如5千瓦)、將高VHF源功率施加到晶片上(頻率60百萬赫茲，功率l千瓦)以及將低程度的HF偏壓功率施加到晶片上(頻率13.56百萬赫茲，功率約100瓦)而得的。欲獲得圖IIB所示出的模式(B)的非共形層可利用上述相同條件但是HF偏壓功率大小減至零而得到。欲獲得圖IIC中所示出的模式(C)的"穿透"層可利用將偏壓功率增加到較高程度(頻率13.56百萬赫茲，功率500瓦)而得。共形模式對于沉積銅導(dǎo)體層特別有用。非共形模式對于覆蓋具有低電阻金屬(例如鉭或鈦)的通孔的底部或底面特別有用。穿透模式對于在通孔中沉積阻擋層(Ta與TaN)特別有用。在一些實(shí)例中，上述三種模式的等離子體密度分布不一樣。為了維持較均勻的等離子體密度，在三種不同的模式中，電流源控制器45可產(chǎn)生不同程度的直流電流以通過磁電線圈43。在任何實(shí)例中，最好使由電流控制器45所提供的電流程度最佳，以改進(jìn)在工藝區(qū)域中的徑向等離子體離子密度均勻性。如圖IIA、圖11B與圖11C中所示的每一個模式皆可由圖1所示的工藝控制器210所執(zhí)行，該工藝控制器的輸出控制著靶材高壓直流供給24的功率大小、VHF源功率產(chǎn)生器36的功率大小以及高頻或低頻偏壓功率產(chǎn)生器38的功率大小。工藝控制器210可由使用者透過使用者界面212所控制，使用者界面可讓使用者程序化控制器，而使圖1的反應(yīng)器自動地在上述共形模式、非共形模式與穿透再濺射模式的任一個操作狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。工藝控制器(或處理器)210因此具有三種狀態(tài)，使得使用者可設(shè)定或程序化處理器210進(jìn)入上述三種狀態(tài)。-狀態(tài)為共形沉積模式，在此模式中處理器210將設(shè)定供給24的直流功率大小為低程度，將VHF產(chǎn)生器36的功率大小設(shè)定為高程度，以及將高頻/低頻偏壓產(chǎn)生器36設(shè)定為低程度。另一狀態(tài)為非共形沉積模式，在此模式中處理器210將該供給24的直流功率大小設(shè)定為低程度，將VHF產(chǎn)生器36的功率大小設(shè)定為高程度，以及將高頻/低頻偏壓產(chǎn)生器38設(shè)定為零(或接近零)。最后一狀態(tài)為穿透模式，在此模式中處理器210將該供給24的直流功率大小設(shè)定為低程度，將VHF產(chǎn)生器36的功率大小設(shè)定為高程度，以及將HF/LF偏壓產(chǎn)生器38設(shè)定為高程度。處理器210也可控制磁電電流源45，使得在每個模式(圖11A、圖11B、圖11C)中，使電流大小最優(yōu)化，以得到等離子體離子密度分布的較均勻的徑向分布。金屬靶材18可設(shè)計為與圖1所示的圓盤狀的形狀不同。例如，如圖12中所示，可運(yùn)用具有環(huán)狀形狀的改良耙材18'，此形狀使頂板12的中央部分12a暴露出來，且靶材18，遮蔽了環(huán)狀部分12，。上層的磁控管22，具有相對應(yīng)的環(huán)狀組態(tài)。或者，可通過額外的VHF源功率產(chǎn)生器36'(圖12中的虛線部份)而將VHF等離子體源功率施加到頂板中央部分12a。此可做為額外耦接到晶片支撐底座14的VHF源功率產(chǎn)生器或用來替代耦接到晶片支撐底座14的VHF源功率產(chǎn)生器36。然而，優(yōu)選地是將VHF源功率耦接到底座14上而不是耦接到頂板12上。圖13描述了另一方案，在此方案中，線圈天線400可設(shè)置在頂板中央部分12a上方并通過阻抗匹配電路415而耦接到射頻源功率產(chǎn)生器410上，以產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體。具有葉片的護(hù)罩420可在金屬沉積過程中覆蓋頂板中央部分12a以避免金屬覆蓋在頂板中央部分12a，這樣線圈天線400不會與等離子體阻隔開來。.圖14示出線圈天線4Q0與靶材1.8'的位置如何與其在圖13的位置交換。在圖14中，線圈天線400為環(huán)狀形狀，而盤狀耙材18位于頂板中央部分12a處。圖14的反應(yīng)器可改良為下述方案可移除環(huán)狀線圈天線400，且頂板12的周圍部分12，可導(dǎo)電且透過阻抗匹配電路415而耦接到VHF等離子體源功率產(chǎn)生器410上，如圖14的虛線所示。圖15示出另一實(shí)施例，其中靶材18為倒置的杯狀。如圖16所示，杯狀可具冇足夠的高度以容納沿著其側(cè)邊的磁鐵陣列450以增強(qiáng)離子分布。圖17為在圖1的PVD/再濺射腔體中進(jìn)行的工藝流程圖。在方塊1710的步驟中，利用不施加功率到金屬靶材上、導(dǎo)入刻蝕劑前驅(qū)氣體(例如含氟氣體或諸如氬氣等中性氣體)、由VHF產(chǎn)生器36將足夠的VHF等離子體源功率施加到晶片上、以及由HF產(chǎn)生器38將小量的HF偏壓功率施加到晶片上，可執(zhí)行預(yù)清潔—[:藝。在方塊1720的下一步驟中，利用導(dǎo)入氮?dú)馀c濺射金屬靶材(例如，鉭)，同時利用維持在晶片附近的VHF驅(qū)動的氬氣等離子體進(jìn)行再濺射，以及將偏壓功率施加到晶片Jl，可沉積阻擋層的介電膜(例如，氮化鉭(TaN))。在下一歩驟中(方塊1730)，通過停止施加氮?dú)馐沟眉兘饘俚靡猿练e，同時利用VHF驅(qū)動的氬氣等離子體進(jìn)行再濺射，而得以沉積阻擋層的金屬膜。因此，三個連續(xù)的工藝可在圖1的PVD/再濺射反應(yīng)器中進(jìn)行而不需要從反應(yīng)器中移除晶片。在具有VHF源功率供給36的圖1的反應(yīng)器中使用護(hù)罩20可能產(chǎn)生問題。這是因?yàn)槲词芸刂频牡入x子體會產(chǎn)生在護(hù)罩外面而使工藝不受控制。因?yàn)榻咏車牡入x子體的射頻返回路徑沿著護(hù)罩20的內(nèi)側(cè)(晶片側(cè))上升到護(hù)罩20頂部，以及接著下降至腔體側(cè)壁10的內(nèi)表面(行經(jīng)側(cè)壁10的整個高度)并沿著腔體主體的底部而到達(dá)晶片支撐底座14上，所以上述情況可能發(fā)生。VHF頻率在例如60百萬赫時，此射頻返回路徑超過一個波長，所以在整個路徑上將產(chǎn)生數(shù)個VHF源功率的駐波峰(standingwavepeaks),而等離子體可能會產(chǎn)生在這些駐波峰處。當(dāng)高峰落于護(hù)罩20的外側(cè)時，以致于等離子體將產(chǎn)生在護(hù)罩20的外側(cè)，也就是產(chǎn)生在由護(hù)罩20所包圍的晶片工藝區(qū)域的外側(cè)。上述未受控制的等離子體將使射頻源功率從晶片工藝上轉(zhuǎn)移開來，而損失工藝控制。利用提供射頻連接橋(connectionbride)或上述參照圖2的導(dǎo)電片60即可解決該問題。射頻連接橋可在護(hù)罩20的邊緣與晶片支撐底座14的導(dǎo)電底座51之間提供極短的射頻返回路徑。因此，在晶片16上方接近護(hù)罩20底部的等離子體的射頻返回路徑短于VHF源功率的波長，所以沒有駐波高峰沿著護(hù)罩產(chǎn)生，并因此不會有不想要的等離子體沿著護(hù)罩20表面產(chǎn)生。圖18A與圖18B示出連接橋或?qū)щ娖?0的優(yōu)選實(shí)施例，其為由導(dǎo)電材料(例如，銅)所形成的彈性變形柱狀彈簧224。圓柱狀彈簧224支撐在導(dǎo)電臺(table)h，導(dǎo)電臺連接到晶片支撐底座14的^電底座51上。如圖18A所示，當(dāng)升高底座14至頂位置(在工藝中底座所在的位置)時，圓柱狀彈簧224壓靠在護(hù)罩20的底緣上，以便彈性變形成至少部分符合護(hù)罩20的底角落的形狀，從而提供極低電阻的連結(jié)到護(hù)罩20上。路徑由護(hù)罩20延伸通過導(dǎo)電片60并且徑向沿著底座51直到同軸射頻饋入的同軸外部導(dǎo)體58而抵達(dá)底座。在圖18B中，底座14已經(jīng)返回較低位置，使圓柱狀彈簧224可返回至未形變圓柱狀形狀。彈簧224的圓柱狀軸一般與晶片16的平面平行。使用單一VHF頻率的銅沉積圖1的反應(yīng)器可用以沉積銅，例如圖7的銅種晶層114。圖1的反應(yīng)器中以銅取代鉭為金屬靶材18即可實(shí)現(xiàn)上述方案。然而，使用圖1的反應(yīng)器以進(jìn)行銅沉積會產(chǎn)生一些特定問題。一問題為在每個窄深寬比開口或通孔(圖8B所示的種類)的側(cè)壁會形成(在銅沉積過程中)突出的銅突出物或"頸部"(neck)。特別是，在銅沉積工藝時更難避免在側(cè)壁上有金屬頸部或突出物的形成。頸部的形成來自由開口的頂角落邊緣濺射在側(cè)壁相對面上的銅。在開U頂部附近由上述突出金屬所形成的頸部容易延伸到窄開口或通孔中，且最后會因其封閉住了開口，而在開口底部封鎖一不可接受的空洞。濺射主要由載氣(氬氣)離子所造成。因?yàn)殡x子入射角介于30與50度之間時的濺射速率最大，相對于其它特征處的濺射作用來說，通孔或窄開口的頂角落邊緣處的濺射作用高出許多。發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用載氣(例如氬氣)以促進(jìn)運(yùn)動電子的形成(對產(chǎn)生在晶片附近的VHF等離子體而言)時，難以找到可以避免形成開口的突出或開口封閉情形的VHF與HF功率源36、38工藝功率條件?？磥碛靡詫?dǎo)入足夠銅原子通量到通孔開口底部(為了良好底部覆蓋率)的HF偏壓功率，會發(fā)生將窄開口的頂角落邊緣的銅再濺射到開口的相對側(cè)壁表面上，而在側(cè)壁上產(chǎn)生問題銅突出的不利情形(產(chǎn)生類似圖8A所示的沉積輪廓)。當(dāng)側(cè)壁突出成長時，其會夾止該開口，而使銅無法沉積在開口的底面上。此問題可能由兩因素所造成第一，此種來自于頂角落邊緣的銅的有害性再濺射情形在較高離子能量時會更嚴(yán)重。這是一個嚴(yán)重的問題，因?yàn)閳D1的HF與LF偏壓功率頻率在非常高的離子能量時產(chǎn)生具有極高離子能量的顯著組成的寬廣離子能量分布(例如，.對在峰對峰偏壓電壓的離子能量成分)。第二，在選擇足夠加速足量銅離子到通孔底面的偏壓功率大小時，必定會加速多倍于該等數(shù)量的氬離子到晶片，該氬離子會由窄開口的頂角落邊緣濺射出銅原子。上述情形會發(fā)生是因?yàn)殂~與氬(以本發(fā)明目的來說)具有相當(dāng)類似的原子量，使得該偏壓電壓在晶片處整個等離子體鞘上的離子加速作用對于銅和氬來說大約相同。上述情況會有問題是因?yàn)?，由于以銅作為圖1的耙材18的效率有限，氬離子呈現(xiàn)出比銅離子多一級次或更多的量級，所以銅的氬濺射作用超越銅的沉積工藝。在一些實(shí)例中，利用氬離子的濺射作用也nj達(dá)到通孔底面，并與通孔底面上的銅沉積作用競爭。通過僅施加來自VHF源36的VHF源功率，同時不施加來自高頻/低頻源38的高頻或低頻偏壓功率，可解決上述問題(至少對65納米特征尺寸設(shè)計原則而言是如此)。在本說明書的先前說明中，曾提到在圖1反應(yīng)器的類似操作模式中并未施加高頻或低頻偏壓功率。在標(biāo)稱VHF功率大小時(例如，100瓦至300瓦)，由于不具高頻或低頻偏壓功率而缺乏再濺射作用，因此此模式產(chǎn)生非共形金屬沉積(其特征在于相對薄的側(cè)壁覆蓋率)。然而，通過增加VHF源功率大小到中或高程度直到達(dá)到所要求的垂直晶片表面的離子通量(即，平行于每個高深寬比開口的軸)來獲得想要的再濺射效果，以補(bǔ)償所缺乏的高頻或低頻偏壓功率，而使該模式成為高度共形沉積。我們發(fā)現(xiàn)此方式在沒有高頻或低頻偏壓功率時仍達(dá)成高度共形作用。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可利用此方式增加VHF源功率大小而完全補(bǔ)償所缺少的高頻或低頻偏壓功率。相信這是因?yàn)榭稍黾訄D1的VHF源36的VHF源功率大小至一點(diǎn)，在該點(diǎn)可獲得由直接銅沉積所得到的良好通孔底面覆蓋率，以及由銅再濺射所形成的良好側(cè)壁覆蓋率。再濺射效果在說明書中前述部分中闡述。因?yàn)樵黾覸HF源功率大小不會明顯增加離子能量而是主要增加銅離子通量，所以可達(dá)成上述情形。若VHF源功率頻率特別高，例如60百萬赫茲時，尤其可達(dá)成此特征。在上述VHF頻率下增加源功率，不會明顯地提高在晶片表面處的離子能量，因?yàn)閷﹄x子而言此頻率太高而無法隨之振蕩。反而，源功率的主要部分(或全部)會消耗在于載氣中產(chǎn)生運(yùn)動電子(其相當(dāng)輕而可跟隨源功率振蕩)。此主要部分優(yōu)選是大于至少50%。在60百萬赫茲的源功率頻率時，主要部分可約為80%。因此，不但可避免高頻或低頻偏壓功率造成的不良效應(yīng)，同時可達(dá)成共形的銅沉積。要達(dá)成上述效應(yīng)可能需要大幅度的增加VHF功率。非共形沉積的VHF功率的標(biāo)稱功率范圍在約50，:300瓦之間，由腔體設(shè)計以及其它工藝參數(shù)所決定(壓力、氣體組成、"體流速等等)。通過將VHF功率增加到中度大小(在約300與800瓦之間)，利用此新穎的單頻共形模式即可達(dá)到所需程度的沉積共形性。在一些實(shí)例中，在完成共形性的所需程度以前，需要將VHF功率增加到高等程度(800至1500瓦之間)。在增加VHF功率程度時通過測量沉積共形性，可憑經(jīng)驗(yàn)來確定用以進(jìn)行單一頻率共形模式的VHF功率的增加幅度。總之，在圖1反應(yīng)器的新式銅沉積模式中，金屬靶材18為銅，以及所運(yùn)用的唯--.的射頻功率源是VHF等離子體源功率供給36。不施加任何等離子體偏壓功率(即，諸如銅等離子所跟隨的射頻功率具有夠低的頻率)。在該單頻模式中，增加VHF源功率大小，以達(dá)到所沉積銅層的高度共形性。具體地，增加VHF源功率，直到在晶片處的銅離子達(dá)到足夠大的通量以在高深寬比開口的底面提供良好的銅覆蓋率，并具有良好再濺射以提供適當(dāng)?shù)膫?cè)壁銅覆蓋率。如在說明書中前述的所公開的其它模式，高電壓直流供給24與磁控管22僅需要提供中等量的功率，而產(chǎn)生在靶材18附近的銅等離子體可以或不可以自我解離。雙頻率銅沉積模式上述的單頻銅沉積對于尺寸與65納米一樣小的特征有效，而對于更小尺寸(例如，45納米、35納米)的特征時使用高頻或低頻偏壓并結(jié)合VHF源功率時可有最佳呈現(xiàn)。如上所述，增加VHF功率以增加銅離子的通量而不會成比例地增加離子能量。而通過將VHF源功率頻率由60百萬赫茲增加到81百萬赫茲可加強(qiáng)該優(yōu)點(diǎn)。隨著此升高的頻率，源功率中貢獻(xiàn)到運(yùn)動電子生成(以產(chǎn)生等離子體離子)的主要部分高達(dá)90%或95%，其中幾乎沒有源功率用來增加離子能量。因此，為了增加在晶片處的銅離子通量以增加在通孔底面的銅離子沉積，以及加強(qiáng)均勻的銅再濺射以在通孔側(cè)壁上有均勻沉積，可將VHF源功率增加到更大的程度(而不會在離子能量上有大幅度傷害性地增加)。該特征減少了用于共形銅沉積所需的高頻偏壓功率大小。例如，所需的高頻功率大小可由5千瓦減少至3千瓦，且在一些實(shí)例中甚至更低(例如，1千瓦)。通過減少高頻偏壓功率大小，由載氣(例如，氬氣)離子所造成的不良銅濺射也因此減少。應(yīng)該注意的是，高頻偏壓功率有夠低的頻率而使得接近等離子體鞘的離子跟隨其振蕩，所以幾乎所有的功率消耗在加速離子朝向晶片移動從而增加離子能量。為了調(diào)整或避免因載氣的離子(例如，氬離子)使來自頂角落通孔邊緣的銅再濺射到通孔側(cè)壁上，所運(yùn)用的載氣必須具有比銅低很多的原子量。更明確而言，運(yùn)用較輕的惰性氣體(氦氣)以作為載氣。雖然氦氣具有較低原子量，然而在VHF源功率的激發(fā)下，其幾乎可與氬氣-樣產(chǎn)生足夠的運(yùn)動電子并進(jìn)而在晶片表面產(chǎn)生適當(dāng)?shù)你~等離子體。若載氣離子比銅輕很多，則此載氣不會以很快的速度將通孔頂角落邊緣的銅原子濺射到通孔側(cè)壁上。因此該特征可達(dá)到對再濺射工藝的加強(qiáng)控制。在一些運(yùn)用較卨偏壓功率的實(shí)施例中，另一問題為氬氣離子從通孔底面將沉積銅原子濺離的速率高于銅沉積速率。利用較輕的載氣(氦氣)即可解決此額外的問題，因?yàn)檩^輕氦氣原子不會產(chǎn)生如此高的銅濺射速率。因此，銅由頂角落通孔邊緣再濺射到通孔側(cè)壁上的再濺射作用能受到較佳的調(diào)整與控制。此外，通過較稠密的載氣離子從通孔底面上移除銅的額外問題(會在一些實(shí)例中面臨)亦可消除或至少減少。選擇諸如氦氣等惰性氣體的原因在于其不會產(chǎn)生其它的化學(xué)反應(yīng)或效應(yīng)且不會與沉積銅起化學(xué)反應(yīng)。另一銅沉積所特有的問題為，沉積銅的表面具有相對較高的表面能量，且在等離子體增強(qiáng)沉積過程中為活躍狀態(tài)(類似流體)，因此通過在表面上累積成銅團(tuán)或銅球體會減少其表面能量。此結(jié)果形成低質(zhì)量的銅表面。利用在載氣中添加物種可解決此問題，該物種在沉積銅表面上(在晶片上)與銅鍵結(jié)結(jié)合以減少銅表面能量。該表面能量減少劑的較佳選擇為氫氣。在氦氣等離子體中，雙原子的氫氣分子解離成單原子氫，其黏附在位于沉積銅層的表面上的開放銅原子鍵結(jié)上。此表面反應(yīng)減少銅表面能量，并使沉積銅原子在沉積過程時在均勻平坦層中流動，從而形成均勻平滑且高質(zhì)量的銅表面。此實(shí)施例也可有效移除沉積銅上的銅氧化層，或是避免在工藝過程中形成銅氧化層。在移除銅氧化物方面，氫氣減少銅氧化物，并捕捉氧氣原子以形成水分子，該水分子之后會被釋放到腔體中。氫氣氣體可占約10%的工藝氣體含量。若特別設(shè)計反應(yīng)器以控制純氫氣，則工藝氣體可全為或幾乎為氫氣所組成。當(dāng)在65納米通孔底面的銅沉積速率超過在側(cè)壁上的頸部成長速率時，此偏壓功率窗口或范圍即為"65納米窗口"。當(dāng)在45納米通孔底面的銅沉積速率超過在側(cè)壁上的頸部成長速率時，此偏壓功率窗口或范圍即為"45納米窗口"，因?yàn)殚_口的深寬比較大，所以此45納米窗口明顯地比65納米窗口窄。在每個窗口范圍內(nèi)，銅底面沉積速率超過側(cè)壁頸部成長速率，所以在側(cè)壁銅的頸部封住開口的前，足以使銅沉積在通孔底面上并達(dá)到目標(biāo)厚度(例如，50至500埃)。問題在于這些窗口并不存在或?qū)?shí)際操作而言太窄。在本發(fā)明中加寬工藝窗口的其一方法是通過增加VHF源功率大小，從而可增加銅離子通量而不會同時增加濺射或頸部成長速率。另--加寬工藝窗口的方法為運(yùn)用低原子量的載氣物種(氦氣)。其通過降低濺射作用而有助于降低頸部成長速率。使用低原子量載氣也有助—F增加在通孔底面的銅沉積速率，因?yàn)槠淇杀苊庖瞥奢d氣濺射而沉積在底面表面上的銅。VHF源功率的另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過至少部分修飾(masking)高頻(或低頻)偏壓功率的徑向分布不均勻性而使工藝窗口更寬廣。在一些實(shí)例中，在整個晶片表面上的偏壓功率徑向分布非均勻，其限制了可允許的射頻功率范圍(以避免在晶片的任何徑向位置上超過工藝限制)，因而使偏壓功率工藝窗口(biaspowerprocesswindows)變窄。通過施加VHF源功率來至少部分修飾此不均勻性，以減少該效應(yīng)，而能保留較寬的工藝窗口?？傊?，在圖1的雙頻反應(yīng)器中，銅的高度共形層沉積在高深寬比開口的底面以及側(cè)壁上。為了這個目的，圖1的金屬靶材1S為銅。工藝氣體具有大約80%至95%的氦氣以及大約5%至10%的氫氣。低頻(LF)或高頻(HF)或結(jié)合兩者的偏壓功率在較佳約20至40瓦，或低于100瓦。源功率為大約60百萬赫的VHF頻率，不過使用81百萬赫的VHF源功率頻率可達(dá)到優(yōu)異的效能。同樣地，在本說明書所闡述的上述實(shí)施例中，VHF源功率頻率可增加至81百萬赫以改進(jìn)工藝效能。此使得VHF源功率大小可進(jìn)一步增加，以加強(qiáng)工藝效能而不會增加離子能量。具有ESC與有效VHF發(fā)射器的PVD反應(yīng)器在圖19的反應(yīng)器中，在具有最大VHF功率容量的高效率VHF發(fā)射器中利用整合濺射靶材與轉(zhuǎn)動磁鐵，可消除作為VHF發(fā)射器的靜電吸盤的低效率與低功率容量。參照圖19，反應(yīng)器包含由柱狀側(cè)壁10所定義的真空腔體、盤狀頂板12以及用于支撐待處理半,體晶片16的晶片支撐底座14。欲沉積在晶片16上的金屬(例如，銅)靶材18固定在頂板12上。由柱狀護(hù)罩20所組成的工藝套件包圍著晶片16與靶材18。傳統(tǒng)種類的轉(zhuǎn)動磁鐵(磁控管)22位于靶材18上方，且位于頂板12的外側(cè)。高壓齊流源24透過低通濾波器25而耦接到靶材18上，該低通濾波器包含串連電感器(seriesinductor)25a與并聯(lián)電容器(shuntcapacitor)25b。工藝氣體注射器26提供來自供給28的工藝氣體進(jìn)入腔體內(nèi)部。真空泵30使真空腔體內(nèi)維持所需的低于大氣壓力。晶片底座14經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)34而耦接到高頻或低頻等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38上。施加到晶片上的LF偏壓功率決定水平表面的再濺射/刻蝕工藝的選擇性。可利用電磁線圈43來改善等離子體的均勻性，該電磁線圈纏繞反應(yīng)器腔體的柱狀側(cè)壁并由電流源控制器45供給直流電流。晶片支撐底座14可為圖2所示的靜電吸盤(ESC)種類。參照圖2，圖19的晶片支撐底座14由位于導(dǎo)電底座51上的絕緣層50與位于絕緣層50內(nèi)的電極52(例如，導(dǎo)電網(wǎng))所組成。底座結(jié)構(gòu)向下延伸到同軸配置中，該同軸配置由一連接到電極52的中央導(dǎo)體54、絕緣中間層56與連接到導(dǎo)電底座51的外部導(dǎo)體58所組成。導(dǎo)電底座51通過導(dǎo)電片60可耦接到柱狀護(hù)罩20的底部以提供較連續(xù)的接地參考。中央導(dǎo)體54透過絕緣電容76而耦接到射頻匹配34上，同時外部導(dǎo)體58接地。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)34耦接到射頻(高頻或低頻)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38。此外，直流吸盤電壓源74經(jīng)由低通濾波器或電感器73而連接到晶片底座中央導(dǎo)體54。在圖19中，磁控管22具有耦接到中央臂81的中央軸80，該中央臂81連接到磁鐵陣列85。利用轉(zhuǎn)動中央軸80，電子馬達(dá)(未顯示)可產(chǎn)生軌道運(yùn)動。圖20示出可供選擇的實(shí)施例，其中轉(zhuǎn)動磁鐵或"磁控管"22具有耦接到中央臂81的近端的中央軸80、雙行星軸(dualplanetaryaxle)82連接到中央臂81的遠(yuǎn)程及行星臂(planetaryarm)83的近端。雙旋轉(zhuǎn)軸84連接到行星臂83的遠(yuǎn)程以及磁鐵陣列85繞著軸84旋轉(zhuǎn)。透過設(shè)置行星齒輪(未顯示)，磁鐵陣列可進(jìn)行行星移動。圖19的優(yōu)選實(shí)施例中，在磁鐵陣列85內(nèi)的磁鐵85a可如圖21的方式對稱設(shè)置的永久磁鐵，以便在靶材18附近產(chǎn)生離子的環(huán)形局限圖案，其與圖21虛線所描繪的磁鐵局限圖案85b—致。在此實(shí)例中，靶材18的直徑為19英寸且磁鐵陣列85的直徑為5英寸。參照圖19，通過提供相對較厚(直徑0.75英寸)的射頻桿86嵌入在金屬靶材18中且軸向延伸穿過中央軸80內(nèi)的柱狀中空以及穿過頂板12，可將金屬(銅)濺射靶材18與磁控管22整合成一具高度效能的高功率VHF發(fā)射器或施加器。射頻桿86可與屮央軸80電性絕緣。VHF阻抗匹配電路87耦接(或設(shè)置)到桿86的外部(頂部)端，以及VHF源功率產(chǎn)生器88耦接到匹配電路87。射頻阻抗匹配87的輸出電容器(未顯示)將來自直流供給24的直流電路與匹配87隔離開來。優(yōu)選地，VHF產(chǎn)生器88施加頻率約81百萬赫茲與功率約3.5千瓦(或更多)的射頻功率。在一實(shí)例中，靶材18為銅，且射頻桿86為直徑0.75英寸的銅桿且螺旋鎖入革E材18中。在任何實(shí)例中，銅桿86相對較厚，其直徑至少為0.5英寸或更厚(0.7英寸或更厚)。圖22示出另一實(shí)例，其中多個射頻桿90由VHF阻抗匹配電路87徑向延伸到該等軸射頻桿91，該等射頻桿91耦接到靶材18邊緣。在所示出的實(shí)施例中，射頻匹配電路87相對圓盤狀金屬靶材18中央而設(shè)置，所述桿卯具有均等的長度且桿91有均等的長度。桿90、91足夠厚(例如，直徑0.7英寸)以提供VHF功率高效耦合且可承受大的VHF功率(例如，3.5千瓦以及以上)。在圖22的實(shí)施例中，有三組對稱設(shè)置的射頻桿90、91(如圖23的頂視圖所示)或四組對稱設(shè)置的射頻桿90、91(如圖24的頂視圖所示)或更多。在圖1與圖19的實(shí)施例中，來自源24的直流功率施加到金屬(銅)靶材18上，以開始離子化載氣(例如，氦氣)，這啟動金屬靶材18的濺射。來自靶材18的相對較少量的金屬原子在此工藝中離子化。通過磁控管22的磁場，將由DC功率產(chǎn)生的載氣(例如，氦氣)離子和一些銅離子限制在靶材18表面上的上述環(huán)形局限圖案內(nèi)。離子化份額(fraction)不足以用于沉積在晶片上的高深寬比底面上。為了提供可進(jìn)行上述沉積的非常高的離子化份額(例如，超過80%),運(yùn)用VHF源功率以解離由靶材18濺射出的中性金屬原子。為了這個目的，在圖1的實(shí)施例中，VHF源功率耦接到晶片上以在晶片表面附近產(chǎn)生VHF等離子體，該VHF等離子體與通過施加直流功率到靶材而在靶材18處產(chǎn)生的等離子體可能是分離開來的。在圖1中，最大的VHF功率大小嚴(yán)重地被ESC網(wǎng)狀電極的微細(xì)幾何形狀所限制，因此在一些實(shí)例中將晶片處的最大離子化份額限制在20%左右。我們發(fā)現(xiàn)用于沉積65納米或45納米特征尺寸的高深寬比開口的最佳離于化份額為接近或超過80%。因此，為了克服ESC的限制，在圖19的實(shí)施例中，VHF功率透過該厚射頻桿86而施加到靶材18上，如上所述。金屬靶材18與射頻桿86具有可使非常高的VHF功率施加到靶材18上的厚度，并且靶材18為相對冇效率的VHF發(fā)射器。因此，在一些實(shí)例屮，輸送到等離子休的VHF功率幾乎為三倍。因?yàn)楸景l(fā)明在可控制的沉積速率下可完成良好的離子化程度，所以可減少晶片到耙材之間的距離，而不需要大的間距。操作上，離子化份額不再受低功率臨界值與ESC14的效能(例如，在--些實(shí)例中離子化份額低于20。％)的限制，反而可以通過VHF產(chǎn)生器88施加非常高的VHF功率。所產(chǎn)生的高離子化份額(例如，在一些實(shí)例中大于80%)可消除對來自供給24的非常高直流功率的需求，同時首次能夠在非常高的深寬比的開口或通孔中沉積高度共形涂層。優(yōu)選地，直流耙材功率在大約1000瓦到2500瓦的范圍內(nèi)。然而，沉積速率可受到嚴(yán)密控制，并通過將來自供給24的直流靶材功率降至非常低的程度(例如，500瓦或更低)，而可將沉積速率設(shè)定在非常低的程度，同時使用VHF功率將離子化份額提升到所需程度。這減少金屬沉積速率，使其足以消除對晶片到耙材間的大間距(wafer-to-targetspacing)的需求。到目前為止，在不使用VHF功率時，除非增加晶片到頂板的距離到大約400毫米(而僅增加7秒沉積時間)，需要獲得所需離子化份額的高直流功率會產(chǎn)生不受控制的高沉積速率。利用VHF功率與直流功率驅(qū)動靶材18，則晶片到靶材的間距可減至50至70毫米或更少(例如，對處理一300毫米的晶片而言)。此結(jié)果為，由VHF驅(qū)動金屬靶材18到晶片上的離子化份額的減少極小或沒有減少。在此方法中，通過VHF產(chǎn)生器88驅(qū)動(銅)靶材18而產(chǎn)生的YHF等離子體非常接近晶片，所以不需要將在晶片處用于足量離子化的VHF功率供應(yīng)到ESC14上。直流功率可依需要而減少，但不會明顯減少離子化份額，此使得VHF功率不會減少。因此，優(yōu)選的方式為減少或限制直流功率，以在晶片處獲得高度控制的沉積速率，例如需要大約一分鐘的沉積工藝(相較于較早的技術(shù)時，該技術(shù)提供沉積工藝時間大約僅數(shù)秒鐘因而難以控制)。將高頻功率施加到ESC14上，以產(chǎn)生來自水平表面或角落的銅再濺射到高深寬比開口側(cè)壁上的合適速率的應(yīng)用，已于說明書的前文中闡述。用于此目的的高頻功率大小是應(yīng)足夠低，以使ESC14(例如，細(xì)密的網(wǎng)狀電極)的限制因素不會限制再濺射工藝。因此，用于控制再濺射的高頻功率經(jīng)由圖19反應(yīng)器的ESC14而施加。減少晶片至頂板間距的好處為可減少護(hù)罩20的表面積，而護(hù)罩20表面積的減少，可減少濺射金屬(例如，銅)浪費(fèi)在沉積到護(hù)罩上而不是晶片上的量。因此，在更換金屬靶材18與護(hù)罩20之前，可處理較大數(shù)量的晶片(例如，20000個晶片)，因而降低操作反應(yīng)器的每個晶片成本。此展示出約一個數(shù)量級上的進(jìn)步。同時將直流功率與VHF功率施加到靶材18上，并將高頻或低頻功率施加到ESC14上，有助于同歩且獨(dú)立控制三個重要參數(shù)沉積速率、離子化份額與再濺射(再流動)速率。沉積速率受該直流供給24施加到耙材18上的直流功率大小所控制。離子化份額受由VHF產(chǎn)生器88施加到靶材18上的VHF功率大小所控制。再濺射速率受由高頻(或低頻)產(chǎn)生器38施加到ESC14上的高頻(或低頻)功率大小所控制。在一優(yōu)選操作模式中，將非常低的直流功率(例如，小于500瓦)施加到濺射靶材上而得到非常低的沉積速率；將非常高VHF功率(例如，超過3.5千瓦)施加到濺射耙材上以得到足以在極高的深寬比開口中形成共形涂層的高離子化份額；以及將中度高頻功率施加到ESC14上以提供沉積金屬再濺射的合適速率，以使金屬再沉積到高深寬比開口的側(cè)壁上。若有需要，則可將沉積速率(利用增加靶材直流功率)增加到一限度，此時金屬原子通過VHF生成等離子體的通量超過等離子體所能達(dá)到的離子化速率，此離子化份額明顯減少。相反地，當(dāng)將一給定大小的直流功率施加到靶材18上時，可減少VHF功率直到來自耙材的金屬原子通量超過VHF等離子體密度。.在一實(shí)際實(shí)例中，VHF功率大小為3.5千瓦。這可在靶材18上感應(yīng)出一個相當(dāng)小或可忽略的直流電壓，使得沉積速率幾乎完全受直流靶材功率所控制。在此實(shí)例中，施加到靶材18上的直流功率為500瓦，直流供給提供大約300伏特電壓與大約1.5安培電流。在實(shí)施例中，圖19與圖20的反應(yīng)器用于銅的等離子體增強(qiáng)型物理氣相沉積，靶材18為銅。氦氣氣體作為載氣以減緩晶片處的再濺射速率，以及氫氣包含于工藝氣體內(nèi)(至多約10%氫氣)以避免該高深寬比開口側(cè)壁上的沉積銅的去濕潤作用(de-wetting)。圖19與圖20的反應(yīng)器可用以沉積阻擋層(例如，氮化鉭阻擋層和/或每l阻擋層)。在這種情況時，靶材18為鉭或鈦或其它適^的阻擋金屬。當(dāng)沉積氮化鉭阻擋層時，將氮?dú)鈿怏w導(dǎo)入到腔體中。如圖25所示，金屬濺射靶材可為圍繞一平面圓形頂板12a的平頭圓錐體18，。射頻桿86以類似圖19所小的方式與耙材18，嚙合，但由于耙材形狀的原因，所以射頻桿86必須偏離中央。另一種對稱或置中的設(shè)置以虛線顯示，其中VHF源87、88位于軸中央且透過多個平均分隔設(shè)置的射頻桿86而饋入至靶材上。如圖26所示，靶材18可與中央的岡形頂板12a對準(zhǔn)且被平頭圓錐形頂板部分12'所包圍。另一選擇(未在圖26中示出)為在平頭圓錐頂板部分12'上提供感應(yīng)天線，如圖14所示。如圖27所示，金屬濺射靶材18n了為倒鐘型或"U"型，如圖16的方式。在一實(shí)施例中，射頻桿86由靶材的中央向上延伸，如圖27的實(shí)線所示。然而，優(yōu)選的方式為透過以虛線標(biāo)示的徑向與軸向射頻桿90'、91，，而在沿著圖27的U型靶材18周圍的多個平均間隔的饋入點(diǎn)18a、18b饋入VHF功率。圖28的流程圖示出在等離子體反應(yīng)器的真空腔體中進(jìn)行銅物理氣相沉積到集成電路上的方法，該方法如下提供接近腔體頂板的銅靶材(圖28的方塊92);在面向接近腔體底面的靶材的晶片支撐底座上(方塊93)放置集成電路晶片；將一載氣導(dǎo)入到真空腔體中(方塊94);通過將直流功率施加到銅耙材上而建立在晶片上的沉積速率(方塊95);通過將VHF功率施加到銅靶材上，而在接近晶片處建立所需的等離子體離子化份額(方塊96);利用將高頻或低頻功率耦合到晶片上而促使銅的再濺射于晶片的垂直側(cè)壁上(方塊97);以及在晶片與靶材之間維持足夠小的距離，使得VHF功率可控制在晶片表面的等離子體離子化份額(方塊98)?？墒褂脠D19的反應(yīng)器來執(zhí)行類似的工藝以在銅沉積以前，先沉積阻擋層，例如鉭與氮化鉭阻擋層。為了這個目的，耙材18為鉭。為了沉積氮化鉭阻擋層，將氮?dú)馓砑拥焦に嚉怏w中。盡管本反應(yīng)器已通過參照優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳加說明，應(yīng)當(dāng)了解的是，可在脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神及范圍下，針對本發(fā)明進(jìn)行各式變化或修飾。權(quán)利要求1.在一等離子體反應(yīng)器的一真空腔體中在集成電路上進(jìn)行銅的物理氣相沉積的方法，包含提供接近所述腔體的一頂板處的一銅靶材；在一晶片支撐底座上放置一集成電路晶片，該晶片支獰底座靠近所述腔體的一底面且面向所述靶材；導(dǎo)入一載氣到所述真空腔體中；以及通過將直流功率施加到所述銅耙材上在所述晶片上建立一沉積速率，同時通過將VHF功率施加到所述銅耙材上，在接近所述晶片處建立一所需等離子體離子化份額。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含通過將高頻或低頻功率耦合到所述晶片，以促進(jìn)銅在所述晶片垂直表面上的再濺射。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含保持所述VHF功率在一足夠高的程度，以將銅沉積到所述晶片的高深寬比開口的底面上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述VHF功率的頻率足夠高，使得大部分的所述射頻源功率消耗用于激發(fā)一等離子體中的運(yùn)動電子。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述VHF頻率約81百萬赫茲。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含在所述靶材處維持一耙材磁場。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述靶材磁場僅覆蓋所述耙材的一部分，所述方法還包括掃描貫穿所述耙材的所述靶材磁場。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，掃描所述靶材磁場的步驟包含轉(zhuǎn)換所述磁場為一行星運(yùn)動。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述靶材處維持一靶材磁場的步驟包含限制接近所述靶材的離子為一環(huán)形局限圖案。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述高頻或低頻功率的功率大小足以增強(qiáng)對非垂直表面的濺射刻蝕選擇性，以用于將銅原子再濺射到高深寬比開口的垂直表面上。11.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包含維持所述VHF功率于一足夠高的程度，以將銅沉積在所述晶片上特征尺寸為65納米或更小的高深寬比開口的底面上。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述載氣為氦氣。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含限制施加到所述靶材上的所述直流功率量，以在一給定的晶片到靶材的間距下實(shí)現(xiàn)一可控制沉積速率，同時將一足夠量的VHF功率施加到所述耙材上，以將銅沉積到高深寬比開口的底面上。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含限制所述直流功率為500瓦或更少，以及維持所述VHF功率在至少3.5千瓦或更高。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子化份額超過約50%。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子化份額超過約80%。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含在所述晶片與所述靶材之間維持一足夠小的距離，使得在所述晶片的所述表面處可獲得所述離子化份額。18.—種在一等離子體反應(yīng)器的一真空腔體中在一集成電路上進(jìn)行銅物理氣相沉積的方法，包含提供接近所述腔體的一頂板處的一銅靶材；在一晶片支撐底座上放置一集成電路晶片，所述晶片支撐底座靠近所述腔體的一底面且面向所述耙材；導(dǎo)入一載氣到所述真空腔體中；通過將直流功率施加到所述銅耙材上，以由所述耙材濺射出銅原子，同時通過將VHF功率施加到所述銅靶材上以離子化由所述靶材濺射出的銅原子；利用將高頻或低頻功率耦合到所述晶片上，以促進(jìn)銅再濺射到所述晶片的垂直表面上；以及在所述靶材處維持一靶材磁場，并以所述靶材磁場掃描整個所述靶材。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包含在所述晶片與所述靶材之間維持一足夠小的距離，使得在所述晶片的所述表面處可獲得所述VHF功率控制等離子體離子化份額。20.—種在一等離子體反應(yīng)器的一真空腔體中在一集成電路上進(jìn)行銅的物理氣相沉積的方法，包含在接近所述腔體的一頂板處提供一銅耙材；在一晶片支撐底座上放置一集成電路晶片，所述晶片支撐底座位于接近所述腔體的一底面處且面向所述靶材；導(dǎo)入一載氣到所述真空腔體中；以及將直流功率施加到所述銅靶材，同時將VHF功率施加到所述銅靶材。21.—種物理氣相沉積反應(yīng)器，包含一真空腔體，其包含一側(cè)壁、一頂板、一接近所述腔體的一底面的晶片支撐底座，以及一耦接到所述腔體的真空泵；一工藝氣體入口，耦接到所述腔體，且一工藝氣體源耦接到所述工藝氣體入口；一在所述頂板處的金屬濺射靶材；一高電壓直流源，耦接到所述濺射耙材；以及一射頻等離子體源功率產(chǎn)生器，耦接到所述金屬濺射靶材且具有適合用于激發(fā)運(yùn)動電子的一頻率。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述晶片支撐底座包含一靜電吸盤。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包含一射頻等離子體偏壓功率產(chǎn)生器，其耦接到所述晶片支撐底座且具有適合用于將能量耦合到等離子體離子的一頻率。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包含一固體金屬射頻饋入桿，其具有一超過約0.5英寸的直徑且與所述金屬靶材相嚙合，所述射頻饋入桿軸向延伸于所述靶材上方并穿過所述頂板且耦接到所述射頻等離子體源功率產(chǎn)生器。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包含一射頻匹配電路，其耦接到所述射頻等離子體源功率產(chǎn)生器和所述射頻饋入桿之間，所述射頻匹配電路安置在所述射頻饋入桿上。26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包含一磁鐵陣列，其位于所述頂板上方；以及一中心軸，所述磁鐵陣列繞所述中心軸轉(zhuǎn)動，所述中心軸具有一軸向柱狀中空通道穿過其間，而所述金屬桿延伸穿過所述通道。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包含行星運(yùn)動設(shè)備，其耦接于所述磁鐵陣列與所述中心軸之間，所述磁鐵陣列包含一磁極陣列，設(shè)置所述磁極陣列，以在接近所述靶材處的離子產(chǎn)生一大體呈環(huán)形局限圖案。28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述晶片支撐底座與所述靶材以一距離分隔，所述距離不超過所述晶片支撐底座的直徑的約四分之29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，還包含一可移除護(hù)罩，所述護(hù)罩包圍著一環(huán)繞所述晶片支撐底座的工藝區(qū)域，并分隔所述工藝區(qū)域與所述腔體側(cè)壁。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的反應(yīng)器，其特征在于，接于所述護(hù)罩與所述晶片支撐底座之間。31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，銅。32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，鉭。33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，率產(chǎn)生器是一VHF產(chǎn)生器。34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的反應(yīng)器，其特征在于率約81百萬赫茲。35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，置半球型的形狀，且其開口朝向所述晶片支撐底座。36.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反應(yīng)器，其特征在于，狀平頭圓錐形狀。37.—種用于一物理氣相沉積反應(yīng)器中的濺射耙材，其特征在于，所述反應(yīng)器中的VHF源功率來自一VHF產(chǎn)生器且經(jīng)由一固體金屬延伸射頻饋入桿而耦合，所述濺射靶材包含一固體金屬盤，所述金屬盤具有一插座用以牢固地嚙合在所述射頻饋入桿上。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的濺射耙材，其特征在于，所述濺射靶材的所述插座具有螺紋，以用螺紋方式與所述射頻饋入桿嚙合。39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的濺射耙材，其特征在于，所述濺射靶材為銅盤。40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的濺射耙材，其特征在于，所述濺射靶材為鉭盤。，還包含一導(dǎo)電片，其耦,所述金屬濺射靶材包含，所述金屬濺射靶材包含，所述射頻等離子體源功，所述VHF產(chǎn)生器的頻，所述金屬靶材具有一倒，所述金屬靶材具有一環(huán)全文摘要一種物理氣相沉積反應(yīng)器包含一真空腔體、一耦接到腔體上的真空泵、一耦接到腔體的工藝氣體入口以及一耦接到工藝氣體入口的工藝氣體源；其中該真空腔體包含一側(cè)壁、一頂板與接近腔體底面的一晶片支撐底座。金屬濺射靶材位于頂板上且高壓直流源耦接到濺射靶材上。射頻等離子體源功率產(chǎn)生器耦接到金屬濺射靶材上，且具有適合激發(fā)運(yùn)動電子的頻率。優(yōu)選地，晶片支撐底座包含靜電吸盤，以及耦接到晶片支撐底座上的一射頻等離子體偏壓功率產(chǎn)生器，其具有適于將能源耦合到等離子體離子的頻率。優(yōu)選地，具有直徑超過約0.5英寸的固體金屬射頻饋入桿(feedrod)與金屬靶材嚙合，此射頻饋入桿軸向延伸于靶材上方且穿過頂板并耦接到射頻等離子體源功率產(chǎn)生器上。文檔編號C23C14/35GK101124350SQ200680000183公開日2008年2月13日申請日期2006年1月30日優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日發(fā)明者卡爾·M·布朗,瓦尼特·梅塔,約翰·皮比通申請人:應(yīng)用材料股份有限公司