[發(fā)明專利]磁控管以及磁控管濺射設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310690133.1
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103882394A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李宰承;西門瑄;吳永澤;劉云鍾
• 申請（專利權(quán)）人: AP系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

相關(guān)申請案的交叉參考

本申請案根據(jù)35U.S.C.§119主張2012年12月20日申請的第10-2012-0149638號韓國專利申請案的優(yōu)先權(quán)以及從其得到的所有權(quán)益，所述韓國專利申請案的內(nèi)容以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁控管以及包括磁控管的磁控管濺射設(shè)備，尤其涉及能夠通過修改設(shè)置于某回轉(zhuǎn)半徑和磁控管濺射設(shè)備中的磁體的結(jié)構(gòu)來提高使用標(biāo)靶(target)的效率的磁控管。

背景技術(shù)

一般來說，薄膜濺射沉積方法通過使用標(biāo)靶材料來形成薄膜，而標(biāo)靶材料是由于與通過產(chǎn)生等離子體而獲得且具有高能量的離子的碰撞而濺射開的，所述方法實(shí)際上一般應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置的工藝。

取決于使用濺射沉積設(shè)備的目的，已以各種形式開發(fā)出濺射沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)。然而，仍在努力提高其產(chǎn)量。濺射沉積設(shè)備是用于通過使用電容性低溫等離子體來制造薄膜的設(shè)備，其中最佳地維持氣壓以允許良好地執(zhí)行離子化，且正和負(fù)兩極被安裝在真空容器中，且直流(direct?current，DC)或交流(alternating?current，AC)電壓施加到兩端的電極以產(chǎn)生等離子體。

作為常識，存在于等離子體中的帶正電的離子被吸引到陰極，且相比之下，帶負(fù)電的離子沖向陽極。在此狀況下，由于較大且具有較高的電能，在與負(fù)標(biāo)靶的表面碰撞的時刻，帶正電的離子可允許將標(biāo)靶材料濺射開以沉積到面向所濺射的標(biāo)靶材料的正襯底上。

另一方面，存在于等離子體中的帶負(fù)電的離子沖向正襯底而非標(biāo)靶，進(jìn)而使得薄膜難以沉積在正襯底上，這被稱作再濺射現(xiàn)象。當(dāng)將磁場施加到所產(chǎn)生的等離子體時，可將洛倫茲力(Lorentz?force)施加到等離子體中的電子，且隨后可根據(jù)附接到用于濺射的標(biāo)靶背后的磁體的配置而獲得所要的等離子體密度散布。這被稱作磁控管濺射。因此，磁控管濺射可防止再濺射且可提高等離子體密度。

一般來說，磁控管濺射是一種通過將電場和磁場施加到標(biāo)靶而提高標(biāo)靶周圍的離子化速率從而提高濺射速率的物理氣相沉積法，且一般由于所沉積的薄膜的優(yōu)良控制、表面美感和高密度而使用。

當(dāng)施加電場和磁場以將磁控管放電時，從標(biāo)靶釋放的電子會在由于所施加的電場和磁場以及所放電的電子的速度而盤旋并跳躍的同時連接到標(biāo)靶的表面的某部分。離子化速率在電子局部集中的區(qū)域中會提高，進(jìn)而提高濺射速率。因此，為了開發(fā)出高效率磁控管沉積源，有必要控制電池和磁場，且更明確地說，控制磁場較為重要。

舉例來說，在第6,228,236號美國專利(頒發(fā)給羅森斯坦等人)、第6,183,614號美國專利(頒發(fā)給付)、第4,995,958號美國專利(頒發(fā)給安德森等人)、第hei8-74051號日本專利早期公開案、第hei9-310174號日本專利早期公開案以及第10-1998-0065920號韓國專利公開申請案中揭示了如上所述的使用磁場的濺射技術(shù)。

作為一種形成磁場的方法，將具有正極和負(fù)極的磁體設(shè)置在使用磁性金屬制造的一個支撐襯底上。極性在朝向標(biāo)靶的方向上指定極性。相應(yīng)的極性以某間隔成線性形狀而設(shè)置。當(dāng)具有一個極磁體的設(shè)置完全環(huán)繞另一極磁體的設(shè)置的結(jié)構(gòu)時，電子和離子被限制在鄰近于標(biāo)靶的表面的區(qū)域中，且密度提高，進(jìn)而提高濺射效率。而且，由于密集地蝕刻標(biāo)靶是發(fā)生在以某間隔成線性形式而設(shè)置的正極與負(fù)極之間的中間部分中，所以為了提高使用標(biāo)靶的效率以及為了提供沉積膜的厚度的均勻性，有必要優(yōu)化正極和負(fù)極的設(shè)置。

為了提高濺射效率，根據(jù)第6,228,236號美國專利中所揭示的濺射設(shè)備的磁控管的形狀，所述磁控管具有外部磁體非對稱地環(huán)繞內(nèi)部磁體的結(jié)構(gòu)。使用具有雙重結(jié)構(gòu)(其中兩個圓形結(jié)構(gòu)彼此組合)的磁控管的濺射設(shè)備會提供對洛倫茲效應(yīng)的相對良好的補(bǔ)償。然而，必須有過高的腔室壓力來維持等離子體，且由于較強(qiáng)的局部蝕刻而以一種方式在標(biāo)靶中形成較深的非對稱谷，以致于蝕刻標(biāo)靶的均勻性尚未達(dá)到理想的均勻性，且使用標(biāo)靶的效率較低。

因此，有必要提供一種通過修改正極和負(fù)極的設(shè)置來提高使用標(biāo)靶的效率同時會克服如上所述的局限的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種磁控管濺射設(shè)備，其能夠通過將待用于磁控管中的磁體設(shè)置在距標(biāo)靶的中心小于180度的半徑內(nèi)，且更優(yōu)選地90度的半徑內(nèi)，而延長作為用于濺射的材料的標(biāo)靶的使用壽命。