[發明專利]一種磁控濺射設備

有效

• 申請號: 201210065131.9
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN103305800A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 呂鈾
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明涉及微電子加工技術領域，具體涉及一種磁控濺射設備。

背景技術

在微電子產品行業，磁控濺射技術是生產集成電路、液晶顯示器、薄膜太陽能電池及LED等產品的重要手段之一，在工業生產和科學領域發揮著重要的作用。尤其是近年來，由于市場對高質量產品日益增長的需求，促使企業對磁控濺射設備進行不斷地改進。

圖1為現有的磁控濺射設備的結構簡圖。如圖1所示，磁控濺射設備包括反應腔室10、下電極14、靶材11、磁控管12以及射頻線圈13。其中，下電極14設置在反應腔室10內部的下方位置，下電極14依次與下電極射頻匹配器18和下電極射頻電源19連接。靶材11設置在反應腔室10的頂部且與下電極14相對，靶材11與直流電源17連接。磁控管12設置在靶材11的上方。射頻線圈13設置在反應腔室10的側壁上且位于反應腔室10的內部，射頻線圈13依次與射頻匹配器15和線圈射頻電源16連接。

射頻線圈13利用線圈射頻電源16的射頻能量在其周圍產生變化的電磁場，該電磁場可以在反應腔室10內激發出高密度的感應耦合等離子體。但是，在工藝過程中，射頻線圈13所產生的磁場的磁力線131是以射頻線圈13的軸線為中心呈輻射狀分布，如圖2所示。這一方面使得位于反應腔室10外側的磁力線不能被利用，造成射頻能量的浪費；另一方面導致反應腔室10內的磁場強度不能滿足工藝要求。盡管可以通過提高射頻線圈13上的射頻功率來增加反應腔室10內的磁場強度，但這又會增加射頻線圈13熱損耗，同時提高等離子體電位，從而導致部分金屬離子轟擊腔室壁，不僅污染了反應腔室的環境，而且造成了靶材的浪費。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種磁控濺射設備，其可以改變射頻線圈產生的磁力線的分布狀況，改善腔室中等離子體特性，提高射頻能量的利用率。

為實現本發明的目的而提供一種磁控濺射設備，包括反應腔室、射頻線圈以及線圈射頻電源，所述射頻線圈環繞于所述反應腔室的側壁設置，并與所述線圈射頻電源連接，其特征在于，在所述射頻線圈的外側設有用于使所述射頻線圈產生的磁場偏向所述反應腔室的中心線的匯聚磁體，所述匯聚磁體采用軟磁鐵氧體材料制成，而且所述軟磁鐵氧體材料的頻率范圍與所述射頻電源的工作頻率匹配。

其中，所述匯聚磁體包括向所述反應腔室中心線方向延伸的兩個凸部以及連接所述凸部的連接部，兩個所述凸部與所述連接部形成一凹部，所述射頻線圈設置在所述凹部內。

其中，所述射頻線圈的匝數為至少一圈。

其中，所述匯聚磁體為一體結構。

其中，所述匯聚磁體為分體式結構，其包括n個軟磁鐵氧體組件，n為大于或等于2的整數，n個所述軟磁鐵氧體組件拼接成所述匯聚磁體。

其中，所述射頻電源的工作頻率范圍為2MHz，所述匯聚磁體的材料包括NiZn。

優選地，所述射頻線圈環繞于所述反應腔室的側壁的外側。

其中，在所述反應腔室的側壁的外側設有屏蔽罩，所述屏蔽罩與所述反應腔室的側壁外側形成一封閉空間，所述射頻線圈以及匯聚磁體設置于所述封閉空間內。

其中，所述射頻線圈環繞在所述反應腔室的側壁的內側設置，對應地，所述匯聚磁體設置在所述反應腔室的側壁與所述射頻線圈之間。

優選地，在所述反應腔室的內側還設有介質桶，所述介質桶采用陶瓷或石英材料制作而成。

其中，所述匯聚磁體為多個，并且同軸疊置在所述反應腔室的側壁。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的磁控濺射設備，其在射頻線圈的外側匯聚磁體，而且匯聚磁體采用頻率范圍與射頻電源的工作頻率匹配的軟磁鐵氧體制成，借助該匯聚磁體可以將射頻線圈所產生的磁場偏向反應腔室的中心線分布，一方面可以充分地利用射頻線圈產生的磁力線，從而在反應腔室內獲得更高的磁場強度，進而提高射頻能量的利用率；另一方面，與現有技術相比，無需提高射頻功率即可在反應腔室內獲得所需的磁場強度，從而可以避免因提高射頻功率而帶來的諸如增加了射頻線圈的熱損耗以及提高了等離子體電位的問題，減少了反應腔室的環境污染和靶材的浪費。

附圖說明

圖1為現有的磁控濺射設備的結構簡圖；

圖2為射頻線圈的磁場分布示意圖；

圖3為本發明提供的磁控濺射設備的截面圖；

圖4為圖3中所示的射頻線圈的磁場分布的示意圖；

圖5為分體式結構的匯聚磁體的局部示意圖；以及

圖6為本發明變型實施例同軸疊置多個射頻線圈時磁場分布的示意圖。