用于涂覆衬底的方法和涂覆器的制造方法_2

文档序号:8446719阅读:来源:国知局
一种溅射方式是溅射功率随时间而变化。
[0032]图1示意性地图示定位在衬底保持器110上的衬底100。阴极组件10的可旋转靶20定位在衬底100的上方。负电位施加到可旋转靶。磁体组件25如示意性地示出定位在可旋转的靶20内。在许多实施例中,正电位施加到的阳极(在图1中未示出)定位成靠近可旋转靶。这样的阳极可以具有杆的形状,杆的轴线通常布置成与成角度的管的轴线平行。在其他实施例中,单独的偏置电压可以施加到衬底。此处使用的“定位磁体组件”一般理解为在磁体组件位于某恒定位置处的情况下操作涂覆器。
[0033]在此处描述的实施例中使用的通常的永磁体具有两个北磁极和南磁极。这些磁极各以磁体组件的表面为基准。该表面通常从其内部面向可旋转靶。
[0034]在许多情况下,一个磁极定位在中间,而两个相反磁极布置成与其相邻。在图1中,为了图示这样的位置示出磁体组件25的放大图。如所示,南磁极定位在中间,而北磁极框住南磁极。磁极的表面形状可以适配于磁极定位在其中的可旋转弯曲靶的曲率。在许多实施例中,每个磁极的表面限定平面。磁极的平面通常不是平行的。然而,由布置在中间的磁极的表面所限定的平面具有这样的朝向,其通常精确地在由外磁极的磁极所限定的平面的朝向的中间。在数学的方面,外磁极表面的增加的竖直矢量分量加起来精确地达内磁极表面的竖直矢量分量。
[0035]在此说明中术语“竖直”是指图1所示的竖直朝向。在一般方面,术语“竖直”是指衬底的朝向。即,短语“磁体组件定位在非零位置处”描述了其中限定为磁体组件的所有磁极表面的矢量和的平均表面具有与衬底表面的朝向不同的朝向。
[0036]衬底的表面限定了水平地布置在所示附图中的平面。技术人员一般能想到从衬底垂直延伸到可旋转靶的轴线的平面。在许多实施例中,此平面还与衬底保持器垂直。此平面此处应该称为“衬底-靶互连平面”。在图l、3a和3b中,此平面示例性地示出为竖直布置的虚线22。
[0037]尽管在附图中示出的实施例图示要布置在水平布置的衬底的上方的可旋转衬底并且对这些实施例图示性地说明衬底-靶互连平面的限定,但是应该提及衬底在空间中的朝向还可以是竖直。具体地,考虑到大面积涂覆,如果衬底被竖直朝向,可以使衬底的运输和处理简化和容易。在其他实施例中,甚至可以将衬底布置在水平朝向和竖直朝向之间的某个位置。
[0038]根据本发明的一个方面,磁体组件以预定的时间间隔相对于衬底-靶互连平面不对称地排列。应该注意,短语“不对称地排列定位磁体组件达一段时间”应该理解为不对称地定位磁体组件,并将其精确保持在此位置达一段时间。通常,此预定的时间间隔大于0.1秒,更具体地I秒,更通常地大于10秒,甚至更通常地大于30秒。
[0039]通常,可旋转弯曲靶具有柱体形状。为了确定柱体内诸如磁体组件的元件的角位置,技术人员能参照柱坐标。假定特别关注角位置,在本发明中,该角度用于指示位置。在本发明中,零角度位置应该限定为可旋转靶内最靠近衬底的位置。零角度位置因而通常直接在衬底靶互连平面22内。
[0040]根据本发明的各个方面,磁体组件定位在可旋转靶内非零角度位置处达预定的时间间隔。这在图2中图示。更具体地,它还在磁体组件25相对于零角度位置以-α的角度定位的图3a中示出。磁体组件然后移动到第二非零角度位置。图3b图示磁体组件相对于零角度位置以+ α的角度定位达预定时间间隔的实施例。此处,负角应该是指向左偏转,而正角应该是指向右偏转。
[0041]将磁体组件定位在非零角度位置处(即,相对于与衬底-靶互连平面不对称地排列)造成不在靶表面上方最靠近衬底的那个区域处而在横向布置的区域处产生等离子体。因而,溅射变量增大,使得磁体组件的这样倾斜的位置会造成认为不要涂覆的区域(诸如衬底保持器或者涂覆室内的壁)更高的涂覆率。换言之,它因而会造成降低的效率。
[0042]尽管这种情况,本发明的发明者已经令人惊讶地发现沉积层在衬底上的均一性通过将磁体定位成相对于直接衬底靶连接平面不对称地排列而增大。当考虑该层的均一性时,这应该主要理解为在衬底上的整个涂覆区域一致的层厚度、晶体结构、比阻力和层应力。
[0043]根据一个方面,当涂覆衬底时,磁体组件定位在第一非零角度位置达第一预定时间间隔。然后,磁体组件移动到第二非零角度位置,并保持在那里达第二预定时间间隔。通常,第一预定时间间隔(即,磁体组件保持在第一非零角度位置处的时间间隔)和第二预定时间间隔(即,磁体组件定位在第二非零角度位置的时间间隔)相同。此外,根据实施例,第一位置和第二位置的角度的绝对值相同。通常,第二位置对应于相对于直接衬底靶连接平面对称的第一位置。
[0044]此情况在图3a和3b中示意性地示出,其中磁体组件25定位在图3a的实施例中的第一位置中,即,定位在相对于直接衬底靶连接平面以α角限定的第二位置处。为了增加附图的清晰,仅仅在一些附图中示出电压的图示。然而,应该理解到在操作中,负电压通常施加到阴极组件。
[0045]已经发现如果电场(即,电压)在磁体移动时降低或者关闭,则均一性能进一步增大。这是令人惊讶的,因为已经提出在恒定移动磁体(其在左右最大角度之间摆动)的过程中溅射。尽管此教导,本发明者已经发现如果溅射在磁体组件既不定位在第一位置处也不定位在第二位置处时暂停,则均一性能增大。
[0046]在许多实施例中,当电场开启,当磁体在外侧位置处(诸如至少15度或者甚至25度的角度处)时,能实现最佳的均一性。通常,磁体组件在外侧位置等待达一段时间。通常,电压仅仅在磁体组件在外侧位置处时开启。在磁体组件移动过程中,放电中断,即,阴极组件和阳极之间的电位差保持接近零或者零。
[0047]根据实施例,提出通过以下列方式溅射来涂覆衬底:磁体组件定位在可旋转靶内的第一非零角度位置处,并在用于溅射的电场开启的情况下保持在那里达第一时间间隔。例如,磁体组件可以以角度α定位。第二,在第一时间间隔已经经过之后,磁体组件移动到第二非零角度位置,由此通常经过零角度位置。在移动过程中,电场关闭。第三,在电场再次开启的情况下磁体组件保持在第二非零角度位置达第二时间间隔。短语“电场开启”理解为施加到阴极组件和阳极的电压。
[0048]根据实施例,施加的电压在第一时间间隔和/或第二时间间隔期间恒定。施加的电压通常在磁体组件处于第一位置时和磁体组件处于第二位置时相等。
[0049]根据通常实施例,相对于零角度位置在15度和45度之间的角度,更具体地在15度和35度之间进行将磁体组件定位成相对于衬底靶互连平面而不对称地排列。在一些实验中,证明接近30度的角度造成最佳的沉积层的均一性。当然,这些示例性角度理解为角度的绝对值。
[0050]如已经阐述,通常在第一和第二位置定位磁体组件,其中第二位置具有该角度的相同的绝对值,但是关于衬底-靶互连平面对称。
[0051]根据一个方面,磁体组件定位在第一位置处,定位在第二位置处,定位在第三位置处并定位在第四位置处。它保持在每个位置达预定的时间间隔,即,在第一位置达第一预定的时间间隔,在第二位置达第二预定时间间隔,在第三位置达第三预定时间间隔,并在第四位置达第四预定时间间隔。
[0052]根据实施例,其中两个位置(诸如第三和第四位置)的角度的绝对值大于其他两个位置(诸如第一和第二位置)的绝对值。通常,第二位置具有与第一位置相同的角度绝对值,但是关于衬底-靶互连平面对称,并且/或者第四位置具有与第三位置相同的角度绝对值,但是关于衬底-靶互连平面对称。根据实施例,定位顺序对应于位置编号,即,磁体组件首先定位在第一位置处,其次在第二位置,然后在第三位置,最后在第四位置。
[0053]根据能与其他实施例组合的又一实施例,电压保持在第一非零值达预定时间间隔,并且电压保持在第二非零值达预定时间间隔。第一非零值可选地大于第二非零值。例如,第二非零电压值是第一非零电压值的80%的最大值,或者甚至第一非零电压值的50%的最大值。
[0054]例如,当至少一个磁体组件定位在第一位置和第二位置处时,电压可以保持在第一非零值。此外,当至少一个磁体组件定位在第三位置和第四位置处时,电压可以保持在第二非零值。
[0055]根
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