用以涂布溅镀材料层于基板上的装置及沉积系统的制作方法
【专利说明】
[0001]发明
技术领域
[0002]本发明的实施例涉及一种用以涂布溅镀材料层于基板上的装置。装置包括至少两个磁铁组件，其中每个磁铁组件具有外磁极性及内磁极性。特别地，本发明的实施例涉及一种沉积系统，所述沉积系统包含所述装置。
[0003]发明背景
[0004]材料层可以经由所谓的派镀工艺(sputtering process)涂覆于基板上。典型地，在所述派镀工艺中，是以等离子体中的离子撞击革G材(target)，而将革El材上的颗粒击出。通常，基板设置于靶材的相对侧。阴极吸引离子，阴极本身可以作为靶材，或是当从基板朝向靶材的方向来看时，阴极可设置于靶材之后。被击出靶材的颗粒沉积于基板上以形成溅镀材料层。可能接近革E材布置磁铁以限制等离子体。所述举动称为磁控派镀(magnetronsputtering) ο通过这些磁铁产生的磁场会迭加现有的电场，并且根据所谓的洛伦茨力(Lorentz force)而影响等离子体中电子的行为。借此，特别是在革El材的表面附近，等离子体中的等离子体密度可以被有系统地控制。所述情况也可以增加被击出靶材的颗粒数，并因此提高沉积速度。
[0005]用以涂布溅镀材料层于基板上的装置及各自的沉积系统是出于多种沉积目的而使用。此种装置及系统的设计根据沉积工艺的特定需求而不同。举例来说，存在不同种类的靶材和阴极。采用平面式阴极时，所要溅镀的涂布材料被配置为平坦形状的平面靶材，然而；当可旋转阴极的靶材表面是弯曲的时，靶材特别配置为柱状管的形式。采用磁控溅镀的磁铁组件可以一并具有靶材阴极的组合。此种磁铁组件包括外磁极性及内磁极性，外磁极性及内磁极性彼此不同且可形成环状的组件。举例来说，此种磁铁组件包括磁轭及数个磁铁布置，其中每个磁铁布置在面向等离子体方向具有各自特定的磁极性。借此，面向等离子体的外磁环相较于内磁布置可以具有不同的磁极性。
[0006]用以涂布派镀材料层于基板上的装置可以用于动态线内工艺(dynamic in-lineprocess)，其中材料涂布在移动的基板上。此装置可也用于静态沉积工艺，其中基板是静态的且不移动。特别地，针对大型区域的沉积，两个或两个以上的靶材或阴极并排布置于处理室中，借此形成靶材阵列和/或阴极阵列。
[0007]在溅镀工艺中，期望达到均匀的靶材冲蚀。目前已发现，使用具有多个阴极的阴极阵列将导致靶材具有在靶材的末端区域呈现热环的冲蚀外型。
[0008]概要
[0009]鉴于上述，提供了根据独立权利要求1所述的一种装置及独立权利要求18所述的一种沉积系统。本发明的其它方面、优点及特征根据从属权利要求、描述及附图显而易见。
[0010]根据实施例，提供一种用以涂布溅镀材料层于基板上的装置。装置包含至少两个磁铁组件，其中每个磁铁组件具有外磁极性及内磁极性。至少两个磁铁组件中的一者的外磁极性不同于至少两个磁铁组件中的另一者的相邻的外磁极性。
[0011]根据另一实施例，提供一种沉积系统，所述沉积系统包括用以涂布溅镀材料层于基板上的所述装置。此沉积系统包含用以容置此装置的处理室。
[0012]根据另一实施例，一种用以涂布溅镀材料层于基板上的装置包括至少两个磁铁组件，其中每个磁铁组件具有外磁铁布置及内磁铁布置。在所述装置中，至少两个磁铁组件中的一者的外磁铁布置具有面向基板或等离子体的南极(south pole)。至少两个磁铁组件中的另一者的相邻的外磁铁布置具有面向基板或等离子体的北极(north pole)。根据本发明的实施例，有可能将本实施例的装置的特征与本文中所描述的其它实施例的一或多个特征彡口口 ο
[0013]根据另一实施例，一种用以涂布溅镀材料层于基板上的装置包括至少两个磁铁组件，其中每个磁铁组件具有外磁铁布置及内磁铁布置。在所述装置中，至少两个磁铁组件中的一者的外磁铁布置具有面向基板的第一生成磁极性，且至少两个磁铁组件中的另一者的相邻的外磁铁配置具有面向基板的第二生成磁极性。借此，第一生成磁极性和第二生成磁极性是彼此不同的。根据本发明的实施例，有可能将本实施例的装置的特征与本文所描述的其它实施例的一或多个特征结合。
[0014]根据另一实施例，一种用以涂布溅镀材料层于基板上的装置包括至少两个磁铁组件。每个磁铁组件具有磁铁，所述磁铁相对于彼此具有不同的磁极性定向。借此，至少两个磁铁组件中的一者的外磁铁与所述至少两个磁铁组件中的另一者的相邻的外磁铁相比具有不同的磁极性定向。根据本发明的实施例，有可能将本实施例的装置的特征与本文所描述的其它实施例的一或多个特征结合。根据另一实施例，此术语不同的磁极性定向表示相邻的外磁铁的磁极性定向之间的角度大于90°。特别地，磁极性定向之间的角度大于150。，例如是 180° ο
[0015]附图简述
[0016]在说明书的余下部分特别具体地向本领域的一般技术人员阐述了全面且可以实施的公开内容，其中包括最佳实施例以及包括对附图的引用，其中:
[0017]图1绘示根据本文所描述的实施例的位于示范性沉积系统中用以涂布溅镀材料层于基板上的示范性装置的示意图。
[0018]图2绘示根据本文所描述的实施例的用在用以涂布溅镀材料层于基板上的装置中的可旋转管阴极的剖面示意图。
[0019]图3A绘示根据本文所描述的实施例的用于用以涂布溅镀材料层于基板上的示范性装置中的磁铁组件的示意图。
[0020]图3B绘示根据本文所描述的实施例的用以涂布溅镀材料层于基板上的示范性装置的另一示意图。
[0021]图4绘示根据本文所描述的实施例的用以涂布溅镀材料层于基板上的装置中的数个磁铁组件的俯视示意图。
[0022]图5绘示根据本文所描述的实施例的另一用以涂布溅镀材料层于基板上的示范性装置的示意图。
[0023]图6绘示根据本文所描述的实施例的用在用以涂布溅镀材料层于基板上的装置中的三个磁铁组件的剖面示意图，所述三个磁铁组件分配至单一平面式阴极。
[0024]图7绘示根据本文所描述的实施例的另一示范性沉积系统的示意图，所述沉积系统具有数个平行设置的阴极。
[0025]实施例详述
[0026]现将详细参考本发明的各种实施例，所述实施例的一或多个实例在诸图中加以说明。在以下对附图的描述中，相同元件符号指代相同元件。一般地，仅描述关于各个实施例的差异。每个实例通过解释本发明而提供，且并不意味着作为本发明的限制。进一步地，作为一个实施例的部分的所说明或描述的特征可用于其它实施例上或与其它实施例的结合使用以产生更进一步的实施例。本描述意在包含了这样的修饰与变化。
[0027]图1绘示位于沉积系统14中用以涂布溅镀材料层于基板12上的装置10的示意图。特别地，图1绘示装置10和沉积系统14的剖面图。沉积系统14是用以涂布溅镀材料层于基板上的系统。本文所使用的术语“基板”应包含非可挠性基板及可挠性基板，非可挠性基板例如是晶圆(wafer)、晶体片(例如是蓝宝石或类似物)或玻璃片，可挠性基板例如是网状物(web)或箔片(foil)。
[0028]装置10包括六个靶材和/或阴极16、18、20、22、24及26，所述阴极在下文被称为阴极16?26。阴极16?26连接至负电压。每个阴极16?26具有空心柱状体或管状体的形式，并且可沿着柱状体或管状体的纵轴旋转。每个阴极16?26分配至靶材，所述靶材通常是在溅镀工艺中提供用于涂布基板12的材料的固态物体。在此，各个靶材具有空心柱状体的形式。进一步地，为每个阴极16?26分配磁铁组件。每个磁铁组件包括一定数量的磁铁布置，所述磁铁布置可以是一个布置)或是一串永久磁铁。磁铁串(magnet series)中的至少一者具有外磁极性，且磁铁串中的至少另一者具有内磁极性。磁铁组件设置于空心柱状阴极内接近于靶材，使得磁场可以穿透靶材。分配至阴极16?26的靶材和磁铁组件未绘示于图1中，而将会结合图2更详细地描述。
[0029]根据本文所描述的实施例，提供一种用以涂布溅镀材料层于基板上的装置。装置包括至少两个磁铁组件60，例如图3A所