这样导致磁控管等离子体路径较长，所以需要较大的启辉电压。
[0051]一般金属沉积(如:铜、钛、钽等)或反应溅射金属化合物(如:氮化钽等)，它们的电阻均匀性与厚度均匀性是基本相同，且这两个参数的乘积得到的电阻率在整片晶片上是基本一致的。然而，反应溅射金属硬掩膜形成的化合物存在多种模式，其方块电阻均匀性与厚度均匀性是不相同的，它们的电阻率在整个基片上的值是不一致的，基片边缘的电阻率偏低，中心的电阻率偏高。
[0052]因为电阻率为薄膜厚度与方块电阻相乘，电阻率的这个特性导致薄膜厚度均匀性与方块电阻均匀性两个工艺特性，一个工艺特性变好，另一个就会变差。随着半导体技术的不断发展，对化合物形成的薄膜的性质要求逐步提高，对膜厚均匀性及方块电阻均匀性的要求越来越高。
[0053]为了达到同时降低膜厚均匀性及方块电阻均匀性，就必须降低化合物沉积的电阻率均匀性。本发明设计了一种适用于溅射金属硬掩膜的螺旋形磁控管，特别适用于溅射金属硬掩膜TiN的螺旋形磁控管，可得到较好的化合物电阻率均匀性，特别是较好的TiN电阻率均匀性，并使得形成的薄膜方块电阻及膜厚均匀性均能符合要求。
[0054]请参阅图2所示,其为本发明的螺旋形磁控管的示意图，螺旋形磁控管100包括内磁极120与外磁极130。外磁极130包围内磁极120 ；内磁极120和外磁极130的极性相反。内磁极120和外磁极130均由多条螺旋线组成。
[0055]组成内磁极120的螺旋线的螺旋中心为螺旋形磁控管100的坐标原点110，坐标原点110围绕在内磁极120的螺旋线内部。组成外磁极130的螺旋线的螺旋中心与内磁极120的螺旋线的螺旋中心相同。
[0056]外磁极130的螺旋线与内磁极120的螺旋线均从螺旋中心(即坐标原点110)向外周螺旋离散；外磁极130的螺旋线逐层包围内磁极120的螺旋线。
[0057]离螺旋中心(即坐标原点110)最远的内磁极120的螺旋线与相邻的内磁极120的螺旋线在末端合并，形成的合并末端128沿离螺旋中心最远的内磁极120的螺旋线的轨迹继续延伸。
[0058]离螺旋中心(即坐标原点110)最远的外磁极130的螺旋线包围内磁极120的合并末端128，离螺旋中心最远的外磁极130的螺旋线的末端与相邻的外磁极130的螺旋线之间以圆弧连接。本实施例中，第二外螺旋线134与第三外螺旋线136之间使用圆弧138过渡。
[0059]相邻的内磁极120的螺旋线圆滑连接，形成封闭环；相邻的外磁极130的螺旋线圆滑连接，形成封闭环。
[0060]多条内磁极120的螺旋线、多条外磁极130的螺旋线分别依螺旋线方程分布。
[0061]作为一种可实施方式，内磁极120与外磁极130的螺旋线方程为r =aX Θ n+bX (cos Θ )m+cX (tan θ )k+d ；
[0062]其中，坐标原点110为螺旋中心，X轴为外磁极130最内部的端点与坐标原点110的连线，:r为螺旋线上的点到坐标原点110的距离，Θ为螺旋线上的点与X轴的夹角；a、b、C、d为常数。
[0063]取。=0或1^ = 0;0<11<2;0<111<2,螺旋线方程可以简化为『=aX Θ n+bX (cos Θ )m+d。
[0064]作为一种可实施方式，本实施例中，组成内磁极120和外磁极130的螺旋线的数量均为三条。组成内磁极120的螺旋线分别为第一内螺旋线122，第二内螺旋线124与第三内螺旋线126 ;组成外磁极130的螺旋线分别为第一外螺旋线132，第二外螺旋线134与第三外螺旋线136。
[0065]作为一种可实施方式，相邻的内磁极120的螺旋线的端点之间以弧线首尾相连；相邻的外磁极130的螺旋线的端点之间以弧线首尾相连。除第二外螺旋线134与第三外螺旋线136之间连接的圆弧138外，内磁极120的螺旋线、外磁极130的螺旋线的其余相邻端点之间也使用弧线过渡，组成内磁极120的三条螺旋线与组成外磁极130的三条螺旋线分别形成圆滑光顺的曲线。
[0066]本实施例中，内磁极120的螺旋线方程和外磁极130的螺旋线方程中的常数a、b、c、d的取值由n、m、k值决定；
[0067]组成内磁极120的第一内螺旋线122，第二内螺旋线124与第三内螺旋线126的螺旋线方程分别为:
[0068](l)r = 4.875X θ 1701+1.46X (cos θ ) 1 244-26.72，其中 1.5 JI 彡 θ 彡 2.6 π ；
[0069](2)r = 8.31Χ θ 1 235+10.84Χ (cos θ ) 1 362+39.02，其中 1.72 3? 彡 θ 彡 3.14 π ；
[0070](3)r = 4.64Χ θ 2+35.84Χ (cos θ ) 1 695-48.52，其中 1.1 3? 彡 θ 彡 1.72 π。
[0071]组成外磁极130的第一外螺旋线132，第二外螺旋线134与第三外螺旋线136的螺旋线方程分别为:
[0072](l)r = 4.75Χ θ 192+1.25Χ (cos θ ) 1 56+32.49，其中 0.25 彡 Θ ^ 2 π ；
[0073](2)r = 17.54Χ θ α78+5.45Χ (cos θ )112+179.42，其中 O 彡 Θ 彡 1.15 π ；
[0074](3)r = 6.42Χ θ 198+1.88Χ (cos θ ) 1 95+45.41，其中 0.3 彡 Θ 彡 1.14 π。
[0075]作为一种可实施方式，相邻的内磁极120与外磁极130之间具有间隙140。
[0076]在螺旋形磁控管100的螺旋中心、边缘和中部的不同位置，相邻的内磁极120和外磁极130之间的间隙140的数值不相同。
[0077]间隙140从螺旋形磁控管100的螺旋中心向边缘逐渐减小或逐渐增大。
[0078]本实施例中，间隙140从螺旋中心向边缘间隙140逐渐减小，使得螺旋形磁控管100的螺旋中心的磁场强度较弱，也一定程度上降低了中心溅射的粒子数，从而达到更好的膜厚均匀性。间隙140在螺旋中心处为40mm，递减到边缘处的间隙140为30mm。
[0079]同时，螺旋形磁控管100的中心磁场较弱，边缘磁场较强，使得电阻率均匀性变好，从而使得方块电阻均匀性及膜厚均匀性同时达到更好的工艺性能。
[0080]实验中发现，本发明设计的螺旋形磁控管100不仅适用于反应溅射沉积TiN，还可以溅射沉积得到方块电阻均匀性小于3%的金属Ti薄膜。
[0081]作为可实施的另一种实施方式，间隙140从螺旋形磁控管100的中部向螺旋中心逐渐减小，并且间隙140从中部向边缘也逐渐减小；或间隙140从螺旋形磁控管100的中部向螺旋中心逐渐增大，并且间隙140从中部向边缘也逐渐增大。
[0082]作为一种可实施方式，间隙140的范围为10—60mm，能达到较好的使用效果。
[0083]本实施例的螺旋形磁控管100组成的等离子体路径短，降低了等离子体的启辉电压；有利于控制离子分布，得到电阻率均匀性较好的薄膜，螺旋形磁控管100使用于标准腔室，标准腔室中靶材到基片的距离小于80mm，能够得到更好工艺性能的薄膜，特别是TiN薄膜。薄膜的电阻率均匀性较好，形成的方块电阻及膜厚均匀性均能符合要求。
[0084]请参阅图3所示，其为本发明的磁控溅射设备的剖视示意图，磁控溅射设备200包括磁控腔210、高真空工艺腔220、靶材230、基片240、托盘250，与上述的螺旋形磁控管100。
[0085]基片240置于托盘250的上表面，基片240与托盘250置于高真空工艺腔220内。螺旋形磁控管100置于磁控腔210内；靶材230置于磁控腔210与高真空工艺腔220之间。
[0086]为了提高溅射效率，螺旋形磁控管100放置在靶材230的背面，螺旋形磁控管100包括极性相反的磁铁，极性相反的一个或多个磁铁分别组成内磁极120和外磁极130，分别形成螺旋形的内轨道