射频(rf)–溅射沉积源、沉积设备及其组装方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及一种溅射阴极及其操作及制造方法。实施例涉及一种用于在真空腔室中沉积的设备。本发明的实施例特别涉及用于在真空腔室中溅射沉积的溅射沉积源，用于在真空腔室中溅射沉积的设备，以及组装用于在真空腔室中溅射沉积的设备的方法。
【背景技术】
[0002]PVD工艺在某些技术领域(例如显示器制造)中获得越来越多的关注。良好沉积速率可利用对于某些PVD工艺的足够的层特性而获得。例如，溅射为显示器制造或其他应用的一项重要沉积工艺。溅射(例如，磁控溅射)为用于涂布基板(例如，玻璃基板或塑料基板)的技术。溅射通过经由使用等离子体溅射目标来产生涂布材料流。在此工艺期间，材料通过与来自等离子体的高能颗粒碰撞而从目标的表面释放。溅射可受等离子体参数(诸如压力、功率、气体和磁场)控制。在真空中，经溅射的材料从目标朝向一个或多个基板或工件行进，并粘附至该一个或多个基板或工件的表面。包括金属、半导体及介电材料的各种材料可被溅射至期望的规格。因此，在包括半导体处理、光学涂层、食品包装、磁性记录以及防护服涂层的各种应用中，已发现磁控溅射被接受。
[0003]磁控溅射装置包括:电源，用于将能量沉积到气体中以击打和维持等离子体;磁性元件，用于控制离子的运动；以及目标，用于通过经由等离子体的溅射来产生涂布材料。利用具有不同的电配置、磁性配置以及机械配置的各种装置完成溅射。这些配置包括DC或AC电磁场或射频能量的源以产生等离子体。更明确而言，可使用RF溅射法溅射非导电材料。
[0004]RF-PVD对于多个应用(例如非导电材料的溅射)而言是受期望的。然而，RF-溅射工艺常常产生电弧及寄生等离子体。在用于RF溅射的设备和系统的组装与调试期间，已经尝试利用大量个别努力来解决这些问题。
【发明内容】
[0005]鉴于上述，提供一种根据独立权利要求1所述的用于在真空腔室中溅射沉积的溅射沉积源，一种根据权利要求12所述的用于在真空腔室中溅射沉积的设备，以及一种根据独立权利要求14所述的组装用于在真空腔室中溅射沉积的设备的方法。本发明的进一步的方面、优点以及特征从从属权利要求、说明书与附图中显而易见。
[0006]根据一个实施例，提供一种用于在真空腔室中溅射沉积的溅射沉积源。该源包括:真空腔室的壁部分；目标，在溅射沉积期间提供待沉积的材料;RF电源，用于向目标提供RF功率;功率连接器，用于将目标与RF电源连接；以及导体棒，穿过壁部分从真空腔室内部延伸至真空腔室外部，其中导体棒被连接至真空腔室内部的一个或多个部件，并且其中导体棒被连接至真空腔室外部的RF电源，以生成穿过导体棒的定义的RF返回路径。
[0007]根据另一个实施例，提供一种用于在真空腔室中溅射沉积的设备。该设备包括用于在真空腔室中溅射沉积的溅射沉积源；以及真空腔室。该源包括:真空腔室的壁部分；目标，在溅射沉积期间提供待沉积的材料;RF电源，用于向目标提供RF功率;功率连接器，用于将目标与RF电源连接；以及导体棒，穿过壁部分从真空腔室内部延伸至真空腔室外部，其中导体棒被连接至真空腔室内部的一个或多个部件，并且其中导体棒被连接至真空腔室外部的RF电源，以生成穿过导体棒的定义的RF返回路径。
[0008]根据进一步的实施例，提供一种组装用于在真空腔室中溅射沉积的设备的方法。该方法包括:穿过设备的壁部分插入导体棒;将真空腔室内部的至少一个部件连接至导体棒；以及将导体棒连接至RF电源的返回路径。
【附图说明】
[0009]为了可详细理解本发明的以上详述特征的方式，可通过参照实施例对简要概述于上的本发明进行更具体的描述。附图涉及本发明的实施例并且描述如下:
[0010]图1示出了根据本文中所描述的实施例的具有定义的RF返回路径的溅射沉积源的示意图；
图2示出了根据本文中所描述的实施例的从包括定义的RF返回路径与匹配箱的溅射沉积源的后侧的示意性透视图；
图3六不出了图1的不意性放大视图；
图3B示出了类似于图3A的放大视图，其中根据本文中所描述的实施例提供了对所定义的返回路径的进一步的修改；
图4示出了根据本文中所描述的实施例的具有包括定义的RF返回路径的溅射沉积源的溅射沉积设备；
图5示出了根据本文中所描述的实施例的包括定义的RF返回路径的又一溅射沉积源； 图6示出了用于溅射沉积的组装方法及设备。
【具体实施方式】
[0011]现将详细参照本发明的各种实施例，所述实施例的一个或多个示例图示于诸图中。在以下附图的描述中，相同附图标记代表相同部件。一般而言，仅描述了各实施方式的差异。各示例以解释说明本发明的方式提供，而并非意欲限制本发明。此外，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可用于其它实施例或与其它实施例一起使用以产生又一实施例。所述描述意欲包括这种修改和变型。
[0012]当于此提及RF功率，RF电源以及RF电流时，其有时分别被称为“热路径”和“返回路径”。藉此，返回路径是可与AC网路中的中性导体比较的。热路径是可与驱动AC网路中的功率的导体比较的。
[0013]图1示出了用于在真空腔室中溅射沉积的溅射沉积源100。溅射沉积源包括沉积设备的真空腔室的壁部分102。根据某些实施例，壁部分102可以是整个真空腔室的一部分。根据其他实施例，真空腔室的壁部分可以是溅射沉积源100的门，该门被设置于真空腔室中，其中该门形成真空腔室的一部分。因此，该门也可以是真空腔室的壁部分。
[0014]溅射沉积源100包括目标20。如图1中示例性示出的，溅射沉积源通常还可包括磁控管。磁控管为通常由永磁体提供的磁体组件，以便在溅射沉积期间限制等离子体。根据可与本文中所描述的其他实施例结合的典型实施例，磁控管30可在目标20的表面上在至少一个方向上移动。因此，可有利地影响目标上的赛道(race track)，例如为了在需要更换目标20之前增加可被使用的目标材料的量。
[0015]可利用RF溅射实施很多应用，例如非导电材料的溅射或高电阻率(例如16Ohmcm)的材料的溅射。因此，RF溅射提供高溅射速率。然而，对于RF溅射而言，难以向目标提供功率。一般而言，RF电源连接至匹配箱(matchbox)。匹配箱使电源的内部电阻适应于等离子体的负载阻抗。
[0016]RF电源的“热”导体连接至目标。在共同的RF溅射沉积源中，RF功率的返回路径由真空腔室的部件或源的部件(例如保持器)所提供，即，未定义至匹配箱的返回路径。因为导体中的RF电流的渗透深度是慢的(趋肤效应)，所以电流沿着表面流动，并且例如被槽口、两个零件之间的电连接以及真空沉积源和/或真空腔室的其他机械部分阻碍。这可导致在用于溅射沉积的设备中所实现的腔室及零件内的不受控制的局部放电。例如，这种领域可以是载体、目标、基板等。局部放电可导致电弧(例如硬弧或μ弧)以及寄生等离子体。
[0017]根据本文中所描述的实施例，提供RF电流的定义的返回路径。RF电流的所定义的返回路径减少或甚至解决上述问题中的一个或多个。因此，由于本文中所描述的实施例，可提供沉积条件的改善的稳定性、更好的层质量、减少的或甚至没有目标损坏和/或减少的电弧或甚至没有电弧。根据可与本文中所描述的其他实施例结合的某些实施例，RF频率可以是在5与30MHz之间的范围内，一般是13.56MHz。
[0018]如图1中所示，通常经由匹配箱从电源提供RF功率的“热”RF路径由接合桥(junct1n bridge) 122及数个连接器124提供。典型地，连接器连接(例如对称的)至目标的背板，以用于向目标20提供RF功率。匹配箱功率连接器由热路径薄板金属222所提供。例如，热路径薄板金属在组装沉积源和/或用于溅射沉积的设备时被用螺丝拧紧至接合桥122。
[0019]根据本文中所描述的实施例，返回路径由一个或多个导体棒110提供。根据又进一步的实现方式，导体棒可被连接至返回路径RF功率收集薄板金属112。根据可与本文中所描述的其他实施例结合的又进一步的实现方式，返回路径RF功率收集薄板金属112可被提供至电源薄板金属213及212，以便提供RF电流至匹配箱和/或电源的返回路径。
[0020]根据本文中所描述的实施例，提