用在磁控溅射设备中的一体化阳极和活性反应气体源装置的制造方法_2

文档序号:9593190阅读:来源:国知局
的两个或多个容器被布置在邻近阴极的基本上相对的位置处。
[0035]可替代地限定了本发明的实施方式,其中还包括用以补充所述一体化阳极和活性反应气体源装置的另一反应气体源。
[0036]进一步限定了本发明的实施方式,其中阴极是具有环形靶的环形形状,且包括一体化阳极和活性反应气体源装置的容器被布置在环形阴极的中心处。
[0037]进一步限定了本发明的实施方式,其中环形阴极被布置在离中心旋转轴的径向距离处,且一个或多个镀膜区域适合于在相同的径向距离处绕着中心旋转轴旋转,使得在操作中镀膜区域正好在环形阴极以及阴极中心处的一体化阳极和活性反应气体源装置之上通过。
[0038]进一步限定了本发明的实施方式,其中一个或多个镀膜区域适合于绕着与阴极的中心点重合的中心旋转轴旋转,且镀膜区域以及一体化阳极和活性反应气体源装置被布置在离中心旋转轴的相同径向距离处,使得在操作中镀膜区域正好在容器的单个开口之上通过。
[0039]进一步限定了本发明的实施方式,其中阴极以及一体化阳极和活性反应气体源装置被布置成在离中心旋转轴的径向距离处彼此相邻,且镀膜区域适合于在离中心旋转轴的相同径向距离处旋转,使得在操作中镀膜区域正好在阴极以及一体化阳极和活性反应气体源装置之上通过。
[0040]进一步限定了本发明的实施方式,其中阴极被布置在离中心旋转轴的径向距离处,且两个一体化阳极和活性反应气体源装置在阴极的任一侧上被布置在离中心旋转轴的相同径向距离处,镀膜区域适合于在与阴极以及一体化阳极和活性反应气体源装置相同的径向距离处绕着中心旋转轴旋转,使得在操作中镀膜区域正好在阴极以及一体化阳极和活性反应气体源装置之上通过。
[0041]进一步限定了本发明的实施方式,其中两个一体化阳极和活性反应气体源装置在操作中连续运行。
[0042]进一步限定了本发明的实施方式,其中两个一体化阳极和活性反应气体源装置被间歇地操作,以1Hz或更大的频率在它们之间交替运行。
[0043]本发明的实施方式包括一体化阳极和活性反应气体源装置,其包括容器,该容器包括:
[0044]容器的内导电表面,该内导电表面电親合到电源的正输出端,包括用于将电压差提供到阴极的阳极,使得阳极是电子的优选返回路径,
[0045]与室壁电绝缘的容器的绝缘外表面,
[0046]与镀膜室连通的单个开口,
[0047]溅射气体源,其被耦合到容器中,用于通过所述单个开口将溅射气体提供到镀膜室中;以及
[0048]反应气体源,其被耦合到容器中,用于通过所述单个开口将反应气体提供到镀膜室中。
[0049]进一步限定了本发明的实施方式,其中单个开口比容器的圆周小,以使内导电表面与大部分被派射的材料隔尚。
[0050]进一步限定了本发明的实施方式,其中设置所述单个开口的尺寸,使得溅射气体和反应气体的气流能够被选择成局部地升高所述容器内的压力以高于所述镀膜室中的压力。
[0051]进一步限定了本发明的实施方式,其中提供到所述阳极的电压是15到80伏,所述阳极包括所述容器的所述内导电表面。
[0052]进一步限定了本发明的实施方式,其中溅射气体和反应气体通过单个进气口提供到容器中。
[0053]进一步限定了本发明的实施方式,其中溅射气体和反应气体通过分开的进气口提供到容器中。
【附图说明】
[0054]现在将根据附图描述本发明的实施方式,其中;
[0055]图1是一些外壁被移除的本发明的镀膜系统的等轴测视图;
[0056]图2是用在磁控溅射设备中的阳极容器的截面图;
[0057]图3A是现有技术的分开的阳极容器和活性反应气体源的示意性俯视图;
[0058]图3B是现有技术的分开的阳极容器和活性反应气体源的示意性截面图;
[0059]图4A是包括一体化阳极和活性反应气体源装置的根据本发明的镀膜几何结构的示意性俯视图;
[0060]图4B是图4A的镀膜几何结构的示意性截面图;
[0061]图5A是根据本发明的可选镀膜几何结构的示意性俯视图,其中待镀膜的衬底在阴极之上通过;
[0062]图5B是图5A的镀膜几何结构的示意性截面图;
[0063]图6A是根据本发明的镀膜几何结构的示意性俯视图,其中一体化阳极和活性反应气体源装置被布置在环形阴极的中心处;
[0064]图6B是图6A的镀膜几何结构的示意性截面图;
[0065]图7A是根据本发明的镀膜几何结构的示意性俯视图,其中合并有两个一体化阳极和活性反应气体源装置;以及
[0066]图7B是图7A的镀膜几何结构的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0067]我们观察到,在2005年3月7日提交的美国公布号20060049041中公开的阳极容器在其一般布置中包括等离子体。该等离子体由来自于阴极12并通过阳极返回到电源的高密度的电子点燃。离子产生和活性物质的产生的效应类似于在阴极处出现的反应:高能e-+Ar =彡2e-+Ar+或高能e_+Ar = >e_+Ar*。在没有氩原子的这个激活的情况下,在阳极将不存在可见的等离子体。我们决定测试添加氧到阳极,以测试它是否将产生活性和离子化的氧。通过将氧耦合馈入到阳极容器中,我们能够沉积纯净的Si02单层。这是使用氩和氧操作的阳极表现为阳极和活性反应气体源的清楚指示。此外,我们没有观察到阳极的内壁的氧化。
[0068]图1示出磁控溅射镀膜设备10的镀膜室2的等轴测视图。栗8抽空镀膜室2用于在真空条件下(被理解为意味着压力在大气压之下)操作。室壁32接地并与带正电的阳极和带负电的阴极12绝缘。行星驱动器14包括绕着中心旋转轴C可旋转的托架16或机架,多个(例如7个或8个)行星17被径向地支撑在中心旋转轴C周围。图中示出了环形阴极12,在本实施方式中是两个阴极12。容器包括一体化阳极和活性反应气体源装置,该一体化阳极和活性反应气体源装置具有与镀膜室2连通的开口。参考数字20jP 20 2区分一体化阳极和活性反应气体源装置20的不同位置。附加的一体化阳极和活性反应气体源装置202在阴极12的中心示出。这些位置可以是相替代的,取决于是使用环形阴极还是固体阴极,或如图所示使用两者。即使在没有环形阴极时,也可以将两个一体化阳极和活性反应气体源装置20定位在阴极的相对侧上,如图7A和7B所示的,以实现较高的沉积速率。一体化阳极和活性反应气体源装置20(见图2)包括一个或多个进气口 29,以将溅射气体和反应气体供应到镀膜室2。磁控溅射镀膜设备10包括用于装入和卸下衬底或用于镀膜的其它物体23的加载锁1。这允许镀膜室2总是保持在真空条件下。
[0069]一体化阳极和活性反应气体源装置可在脉冲DC (直流)磁控溅射、DC磁控、AC (交流)磁控溅射和rf磁控溅射中实现。
[0070]—体化阳极和活性反应气体源装置20提供与带负电的阴极不同的电荷。现在参考图2,一体化阳极和活性反应气体源装置20以具有铜或不锈钢内导电表面22的罐或容器的形式被示出,该罐或容器包括阳极并具有在第一端处的单个开口 21,用于与镀膜室2连通,其中开口 21与镀膜室2直接耦合。开口 21可位于容器的侧面或端部上。方便地,开口 21可位于室壁32中,容器本身在镀膜室2的外部。这实现了室中的空间效率,并有助于操作进入。开口 21定位成邻近阴极12,将来自靶的溅射材料的羽流以及活性和离子化氧的羽流大致定位成尽可能接近地交叠以同时到达待镀膜的衬底。容器的外表面26是电绝缘的。在截面视图中,冷却管28被示为基本上在阳极周围,用于维持在操作中的阳极的温度。图中示出了进气口 29,其用于提供溅射气体和反应气体、氧或氮可进入容器的导管。气体在进气口 29之前被混合,或可选地,两个分开的进气口 29可被耦合到容器中。当镀膜设备10不产生介电镀膜时,反应气体的流可以被切断,以便只有溅射气体流经容器。开口 21的尺寸相对小,且气体流可被选择成对容器局部加压。具有明显比容器的圆周小的圆周的相对小的开口 21和开口 21在靶的视线之外的位置,起到防止镀膜材料进入并镀膜阳极的内导电表面22的作用。在操作中,使用一起促进镀膜室2中的等离子体的形成的氩气和反应气体的气流来将容器加压到室压力之上。等离子体由来自阴极并通过阳极返回到电源的高密度的电子点燃,并在其后由维护电压维持。已证明氩等离子体足以同时点燃反应气体。容器内的高于真空镀膜室2的其余部分的压力允许较低的阳极电压,其促进更稳定的溅射条件。正电源导线25将电源连接
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