专利名称：磁控式摇摆扫瞄型溅镀机的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种应用于溅镀制程的溅镀机，特别是指一种可改善磁场分布的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机。
背景技术：
溅镀(Sputter)为一种用来形成金属薄膜沉积的半导体制程，其主要原理是将电浆离子通入溅镀机的反应室中，再以离子加速方式对溅镀靶(Target)进行轰击，以造成溅镀靶表面(正面)的靶材原子散落，并在基座表面形成一层金属薄膜沉积。
请参阅图1A所示，其是为习知技术的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机10示意图；包括一反应室11、一溅镀靶18、一基座13以及一长形磁铁14，其中溅镀靶18是由溅镀靶背板12与靶材16组成，反应室11是利用真空泵(图中未示出)将其内部抽至真空状态，并将带电荷的电浆离子通入反应室11内部(以带正电的氩离子为最佳)，此外溅镀靶18以及基座13更分别与阴极以及阳极相连接。溅镀机10是籍由溅镀靶18与基座13之间所形成的电位梯度，驱动带正电的氩离子对溅镀靶18表面(正面)的靶材16进行离子轰击，使得靶材16原子得以沉积至基座13上，而基座13表面则是放置待溅镀的基板15，例如晶圆或是玻璃基板，使得靶材16原子可以顺利地溅镀至基板15之上并形成薄膜沉积。长形磁铁14设置于溅镀靶18的背面，其结构如图1B所示，并以来回摇摆方式在溅镀靶18的背面进行对称往返的扫瞄移动，其目的在于利用磁控方式改善基板15表面薄膜沉积的均匀度和速率。
请参阅图1A、2B所示，从溅镀后在基板表面所沉积的薄膜进行分析以及溅镀靶表面的靶材腐蚀消耗情形可以发现，习知技术的溅镀机仍然有许多缺点需要改进，包括
1.溅镀膜的均匀性不佳溅镀后沉积在基板表面的薄膜，在经过薄膜电阻值RS的测试之后可以发现，基板在与长形磁铁二端相对应的二侧区域的电阻值均明显地较中央区域小，又由公式中电阻值(Rs)＝电阻是数(e)/薄膜厚度，电阻值与薄膜厚度的关系可以知道，基板在其二侧区域沉积的薄膜厚度较中央区域大，表示基板表面的电阻值Rs或薄膜厚度并不是很均匀，而影响到溅镀膜的品质。
2.溅镀靶的使用率太低溅镀靶是由溅镀靶背板与靶材共同所组成，而溅镀靶在未使用之前其表面(正面)具有均匀厚度的靶材，这些厚度均匀的靶材在经过电浆离子的溅击之后将逐渐地腐蚀(Erosion)消耗，若溅镀靶表面的靶材在溅击的过程中能够被均匀地腐蚀消耗，则其使用率将达到最高状态；然而，习知技术的溅镀靶在经过溅击之后发现，其在与长形磁铁二端相对应的二侧区域的靶材腐蚀消耗速度特别快，一旦靶材局部的腐蚀消耗接近溅镀靶背板时，整个溅镀靶便无法使用而必须报废。
上述缺点形成的主要原因在于长形磁铁二端的磁场强度过强，而使得溅镀靶二侧区域的靶材在遭受到溅击时会有较高的腐蚀率产生，并且在基板二侧区域产生厚度较大的沉积薄膜，而造成基板表面的电阻值分布不平均。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可改变磁场分布的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，该溅镀机所设计的长形磁铁其磁场强度分布较均匀，因此可以提高溅镀靶的使用率，并且使基板表面的薄膜沉积厚度和电阻值的分布更均匀。
本发明的溅镀机具有一反应室，其内部包括一溅镀靶、一基座以及一长形磁铁，其中溅镀靶是由溅镀靶背板与靶材所组成，反应室则是利用真空泵抽至真空状态，再通入带电荷的电浆(例如带正电的氩离子)，将溅镀靶以及基座分别与阴极以及阳极互相连接，使得溅镀靶与基座之间所形成的电位梯度，可以驱动带正电的氩离子对溅镀靶表面的靶材产生离子轰击，当溅镀靶在受到离子轰击之后，其上的靶材原子将会沉积至基座上，此时若是在基座表面放置待溅镀的基板，例如晶圆或是玻璃基板，即可使靶材原子顺利地溅镀至基板并在其表面形成薄膜沉积。又长形磁铁是设置于溅镀靶的背面，并以来回摇摆方式在溅镀靶的背面进行对称往返的扫瞄移动，其目的在于利用磁控方式控制薄膜的均匀度和沉积速率。
本发明的主要特征在于长形磁铁的二端是分别设有消磁装置，其主要功能在于减弱长形磁铁二端的磁场强度，使得长形磁铁整体磁场强度分布变得更均匀，以避免靶材在溅镀的过程中，因为部分区域过份腐蚀消耗而降低溅镀靶的使用率，并且可以使基板的薄膜沉积以及电阻值的分布更均匀以提高溅镀品质。而在本发明之中所使用的消磁装置可以是任何铁磁性材料，例如铁、钴、镍，其表面并可镀上铬(Cr)以防止生锈，又消磁装置的结构可采双钩复合式或是狗骨头式，并且配合长形磁铁的磁场强度由其二端向中间逐渐地减少，使长形磁铁整体的磁场强度变得较均匀。
本发明的溅镀靶所使用的时间明显较习知技术长，因此本发明可以减少溅镀靶的消耗量并降低溅镀成本。
图1A为习知技术的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机的示意图；图1B为习知技术的长形磁铁的结构示意图；图2A为利用习知技术对基板进行溅镀，并针对其表面沉积的薄膜进行电阻值分析的示意图；图2B为习知技术的溅镀靶在经过溅镀之后，其表面所产生的腐蚀消耗示意图；图3A为本发明的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机的示意图；图3B、3C是为本发明的长形磁铁的结构示意图；图4为利用本发明对基板进行溅镀，并针对其表面沉积的薄膜进行电阻值分析的示意图；
图5为本发明与习知技术对于溅镀靶的靶材残留厚度与使用时间的关系比较图。
图式的图号说明10-溅镀机，11-反应室，12-溅镀靶背板，13-基座，14-长形磁铁，15-基板，16-靶材，18-溅镀靶，30-溅镀机，31-反应室，32-溅镀靶背板，33-基座，34-长形磁铁，35-基板，36-靶材，37-消磁装置，38-溅镀靶。
具体实施例方式
本发明是关于一种磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，该溅镀机可以解决长形磁铁磁场强度分布不均的问题，以提高溅镀靶的使用率并使基板的薄膜沉积以及电阻值的分布更均匀，其详细实施例以及相关实施方式将通过以下内容做说明。
请参阅图3A所示，其是为本发明的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机30的示意图，包括一反应室31、一溅镀靶38、一基座33以及一长形磁铁34，其中溅镀靶38是由溅镀靶背板32以及靶材36所组成，反应室31则是利用真空泵(图中未示)将其内部抽至真空状态，而溅镀靶38、基座33以及长形磁铁34则是分别设于反应室31内部。在进行溅镀制程时，是将带电荷的电浆离子(例如带正电的氩离子，且浓度是以大于95％较佳)通入反应室引内部，同时将溅镀靶38以及基座33分别与阴极以及阳极互相连接，使得溅镀靶38与基座33的间所形成的电位梯度，可以驱动带正电的氩离子对溅镀靶38表面的靶材36进行离子轰击。
当溅镀靶38表面的靶材36在受到轰击之后，其上的靶材36原子将会沉积至基座33上，因此在溅镀时必须将待溅镀的基板35置于基座33之上，使靶材36原子可以顺利地溅镀至基板33并在其表面形成薄膜沉积。长形磁铁34设置于溅镀靶38的背面，并以来回摇摆方式在溅镀靶38背面进行对称往返的扫瞄移动，其目的在于利用磁控方式控制基板35表面薄膜的均匀度和沉积速率，但由于长形磁铁34在单位面积的磁力线密度分布是由其二端向中间处逐渐减少，因此长形磁铁34的磁场强度分布也是由二端向中间逐渐减少，此为长形磁铁34磁场强度分布不均的最主要原因，也是造成习知技术的溅镀靶使用率不佳，以及造成基板的薄膜沉积和电阻值的分布不均的原因所在。
请参阅图3B或3C所示，为了解决上述缺点，本发明的特征是在长形磁铁34二端分别设置消磁装置37，其目的在于减弱长形磁铁34二端的磁场强度，使长形磁铁34整体的磁场强度分布变得更均匀，以避免靶材36在溅镀的过程中因为部分区域的过份腐蚀消耗而造成溅镀靶38提早报废，并且可以使基板表面的薄膜沉积以及电阻值的分布更均匀以提高溅镀品质。本发明所使用的消磁装置37可以是任何铁磁性材料，例如铁、钴、镍，并在其表面镀上铬(Cr)以防锈，而其结构可采双钩复合式(图3B)或是狗骨头式(图3C)，并配合长形磁铁34的磁场强度由其二端向中间逐渐地减少。
请参阅图4所示，其是为利用本发明对基板33进行溅镀，并针对其表面沉积的薄膜进行电阻值分析的示意图；与图2A进行比较分析之后可知，在分别以习知技术和本发明对基板进行溅镀之后发现，在平均电阻值大致相同的情况之下，本发明的基板33其电阻值的变异系数较小，表示本发明的基板33整体的电阻值或薄膜厚度较为均匀一致，确实可以有效地改善溅镀品质。
请参阅图5所示，其是为本发明与习知技术对于溅镀靶的靶材残留厚度与使用时间的关系比较图，由于本发明所提供的长形磁铁34磁场强度较为均匀，使得本发明的溅镀靶38在各区域的腐蚀消耗较习知技术平均，因此可以提高溅镀靶38的使用率，由图中可知靶材36在相同残留厚度时，本发明的溅镀靶38所使用的时间明显较习知技术长，因此本发明可以减少溅镀靶38的消耗量并降低溅镀成本。
当然，以上所述仅为本发明的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机的较佳实施例，其并非用以限制本发明的实施范围，任何熟习该项技艺者在不违背本发明的精神所做的修改均应属于本发明的范围，因此本发明的保护范围当以权利要求的范围做为依据。
权利要求
1.一种磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，适用于一反应室，其特征在于包括一溅镀靶，正面具有一靶材；一基座，与上述溅镀靶相对应，用以沉积经溅镀后的上述靶材；一长形磁铁，设置于上述溅镀靶的背面，并以来回摇摆方式控制上述基座表面的上述靶材的沉积；以及一消磁装置，设置于上述长形磁铁的二端，用以减弱上述长形磁铁二端的磁场强度。
2.如权利要求1所述的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，其特征在于上述反应室是利用真空泵使其内部维持真空。
3.如权利要求1所述的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，其特征在于上述溅镀机在进行溅镀制程时是通入带正电荷的电浆离子。
4.如权利要求3所述的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，其特征在于上述电浆离子是为氩离子且浓度大95％。
5.如权利要求1所述的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，其特征在于该基座表面设有一待溅镀的基板，用以供上述靶材的原子于其表面形成沉积薄膜。
6.如权利要求5所述的磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，其特征在于上述待溅镀的基板为晶圆或玻璃基板。
全文摘要
本发明公开了一种磁控式摇摆扫瞄型溅镀机，是由溅镀靶、基座以及长形磁铁所组成，溅镀靶的表面设有靶材并与基座相对应，靶材在经过溅镀之后是沉积于基座之上，而长形磁铁则是设置于溅镀靶的背面，并以来回摇摆方式控制靶材的沉积，其中长形磁铁在其二端是分别设有消磁装置，其可以避免长形磁铁二端的磁场强度过强而对溅镀的品质造成影响。
文档编号C23C14/35GK1480557SQ0213223
公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月3日 优先权日2002年9月3日
发明者邓敦和, 李正中 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司