专利名称：平面磁控管的制作方法
技术领域：
本发明关于在基片上沉积材料的设备和方法。更具体地，本发明关于从靶上溅射出原子以沉积在基片上的设备和方法。与现有技术设备中的靶相比，本发明从靶上溅射出来的材料的百分比相当高。
背景技术：
集成电路芯片由多个层形成。其中的一些层可以是电绝缘的，而另一些层可以是导电的。这些层的每一层可以通过磁控管沉积一种预选的材料的原子到基片上形成。预选材料可以从一个由预选材料制成的靶上获得，靶被放置在一个空腔中。
空腔中提供电场和磁场，空腔中的电子响应混合电场和磁场(combination of the electrical and magnetic fields)而将导入空腔的惰性气体分子电离。具有足够能量的气体离子被吸引到靶上，以从靶的表面溅射出原子，溅射原子(sputtered atom)沉积在基片上。
为了获得从靶上溅射原子的最佳效率，磁力线应该刚好在靶的上面延伸通过靶，并与磁场中的靶的放置方向基本相同。这在现有磁控管技术中还不存在。因此，在现有技术的磁控管中，只有百分之三十五(35％)的材料被从靶上溅射出来。
靶很贵，在现有技术中，仅有近百分之三十五(35％)的靶的材料从靶中溅射出来，对于一个用靶在基片上沉积材料层的机构来说，这意味着很高的成本。此外，建立一个磁控管以在基片的表面上沉积一层来自靶的材料很耗时，因此成本也高。因此急需提供一种磁控管，在该磁控管中，可以基本将靶上的所有材料溅射到基片的表面上。
发明内容
在一个阳极和一个平面放置(flat disposition)的靶之间，在第一方向提供一个电场。一个磁结构(magnet structure)提供一个磁场，以使磁力线在第二个方向，此第二方向基本与第一方向垂直。磁结构可以由永磁体和由可磁化的极靴(pole piece)形成，这些永磁体在水平方向径向伸展，象车轮的轮辐那样，这些可磁化的极靴从垂直于水平放置的永磁体的相对端垂直伸展。水平永磁体和垂直可磁化壁(wall)形成一个井(well)。
靶放置在井中，其平面放置方向与磁力线的方向一致。惰性气体分子流过井。井中的电子在基本垂直于第一和第二个方向的第三个方向上运动。电子将气体分子电离。离子被吸引到所述靶上并从靶表面溅射出原子。溅射原子(sputtered atom)沉积在基片上。井中的反射体(reflector)靠近磁结构的径向可磁化外壁，并且在一个实施例中，也可以靠近磁结构的径向可磁化内壁，这些反射体可以阻止电子撞击磁结构。此(这些)反射体和阳极用流体(例如，水)冷却。
现有技术中，只能从靶上溅射出近35％的材料到基片上，与其相比，本发明的磁控管可以从靶上溅射出将近65％的材料到基片上。
图1示意性显示现有技术的磁控管产生磁场的部分，此磁场与电场(未显示)组合，用于从靶上溅射出原子，并沉积在基片的表面上；图2示意性显示现有技术的另一个磁控管，用于从靶表面溅射出原子，并沉积在基片的表面上；图3示意性显示靶的一部分的正视图，该靶包括在图2显示的磁控管中，并且该靶处于从其表面溅射出原子之前的原始形态；图4示意性显示图3所示的靶的一部分的正视图，此靶处于已经有最大量的原子从其表面溅射出来后的状态，溅射是由图2所示的现有技术中的磁控管进行的；图5是靶的立体图，此靶被用于构成本发明的一个磁控管的优选实施例中；图6是图5所示的靶的一部分的截面图，其基本是沿图5所示的线6-6截取的；
图7是类似于图6中所示的截面图，此图显示了靶的一部分，此靶处于已经有最大量的原子溅射出来后的状态，溅射是在构成本发明的磁控管的优选实施例中进行的；图8显示靶、阳极和在构成本发明的磁控管的优选实施例中，在阳极与靶之间产生的电场(以虚线表示)的示意正视图，并且图5-7中也有显示；图9是阳极，靶和磁结构的示意正视图，在本发明的优选实施例中，靶被放置在该磁结构中；图10是类似于图9所示的示意正视图，此图显示磁场中的磁力线，该磁场由磁结构产生，该磁结构包括在构成本发明的磁控管的一个优选实施例中；图11是图10所示的磁结构和该磁结构的支撑的立体图；图12是阳极，靶和磁结构的示意正视图，并且还显示反射体，该反射体用于阻止带电粒子到达该磁结构，另外本图还显示用于冷却阳极和反射体的元件，本图也显示将气体分子引入由磁结构形成的井中的路径；图13更详细地显示冷却系统的立体图，该系统用于冷却反射体中的一个反射体、靶和阳极，如图12所示。
具体实施例方式
图1显示现有技术的磁控管的实施例中一部分的简化要素，用10表示。现有技术的实施例10包括一个靶12，此靶由要溅射到基片16的表面14上的材料制成。集成电路在基片16上形成，它是通过从不同的靶，例如靶12，溅射出来的材料沉积在基片16的表面上形成的连续材料(如钛，铜或硅)层。
多个磁体18，20和22彼此间隔放置，并与靶12相邻。磁体18，20和22分别有北极和南极，并且北极与靶12相邻。这样，磁力线24(图示中的虚线)在磁体18和20之间延伸，磁力线26(图示中的虚线)在磁体20和22之间延伸，磁力线24和26在一个方向上相交于靶12，此方向有一个主要分量(major component)垂直于靶12。磁力线的分量垂直于靶，对从靶12上溅射原子没有促进作用，因为它们与电场(没有显示)在同一个方向。平行于靶12的磁力线24的分量，对从靶12上溅射出原子沉积到基片16上有促进作用。
图2显示现有技术中磁控管的另一个实施例中的简化的要素，用30表示，现有技术的磁控管30可以包括一对靶32和34，它们可以与接地屏蔽物35隔开。每个靶32和34可以有一个适合的结构，例如中空的截头圆锥体结构。靶32可以比靶34更近地与接近的屏蔽物35间隔开，并可以放置在与靶34相同的轴上。靶32的半径可以比靶34的更大。靶32和靶34可以由要沉积在基片36的表面35上的沉积层材料制成。例如，当要将铜层沉积在基片36的表面35a上时，靶32和靶34可以由铜制成。
阳极39与靶34间隔开放置，优选与靶32和靶34是同轴关系。在阳极39与靶32和靶34之间产生一个空腔37。在阳极39与靶32和靶34之间产生一个正的电压差，就象从电压源38产生的电压差一样。在阳极39与靶32和靶34之间的此电压差产生一个电场。此电场使电子在空腔37中产生，该空腔由阳极36与靶32和靶34形成。磁体40可相对于靶32和靶34放置，以使产生的磁场基本与在阳极36与靶32和靶34之间的电场垂直。
惰性气体如氩气的分子，在如42处引入空腔37，该空腔中存在电场和磁场。在空腔37中，这些分子被电子电离。由于电子在空腔中沿螺旋状路径运动，因此促进了氩气分子电离，电子以螺旋状路径运动是由于磁场和电场之间的切割(transverse)关系，因而增加了电子碰撞和电离气体分子的趋势。氩气的正离子行进到靶32和靶34上，使原子从靶的表面被溅射出来。这些原子运动到基片36暴露的表面35a上，并沉积在该表面上。
如将看到的示意性示于图2中的44，在图2中，磁力线从靶32和靶34中通过。磁力线44横切靶32的表面32a和靶34的表面34a。表面32a和表面34a是靶32和靶34上的原子被溅射出来的表面。
磁力线44与表面32a和表面34a之间的横切关系限制了电子产生氩离子的速率，同时限制了氩离子从表面32a和表面34a溅射原子以沉积在基片36的表面35上的速率。而且，这种横切关系限制了可以从靶32的表面32a和靶34的表面34a上溅射出的材料的数量。
图3示意性显示靶32的一部分。从每个靶中被溅射出来的材料数量如图4中的48所示。在现有技术中，从靶32和靶34的每一个靶中溅射出来的材料数量大约为百分之三十五(35％)。这比最理想的数量要低得多，因为最好能从靶32和靶34的每一个靶中溅射出几乎所有的材料。
因为靶32和靶34很昂贵，在基片36的表面35a沉积连续层(successive layers)的费用就会显著地提高。此外，建立一个靶32和靶34的连续层所花费的时间也会基本提高，这是因为只有相当少量48的材料从每个靶中被溅射出来。
以50表示的(图9和图12)一个磁控管构成本发明的一个优选实施例。磁控管50提供高于现有技术的一个基本改进，因为它包括一个平面放置的靶52(图5-7)，还因为它提供了一个具有磁力线54(图10)的磁场，这些磁力线54穿过靶在平面放置方向延伸，并在与靶的平面放置一致的方向上，恰好高于该靶的位置。这样设置是有利的，因为它可以提高原子从靶上被溅射和沉淀到基片58的一个表面56(图9)上的速率。而且，从靶52上被溅射出来的材料的数量大约为百分之六十五(65％)。这几乎是从现有技术的图1所示的靶12中和现有技术的图2所示的靶32和靶34中溅射出来的材料数量的两倍。
磁控管50包括一个外壳(如图9中所示的60)，其中放置了本发明优选实施例的构件。这些构件包括一个阳极62(图9，10和12)，可以给此阳极提供一个电压，此电压在地电势(0伏特)到例如近似六十伏特(60V)的一个正电势的范围内。阳极62可以由合适的材料制成，如铜。
靶52与阳极62隔开。靶52与阳极62形成一个空腔。靶52可以由一种材料制成，此种材料被磁控管50溅射到基片58的一个表面57上。可以供给靶52一合适的电势，例如负五百伏特(-500V)，相对于阳极62上的电势，此电势是负的。靶52可以是一个圆柱状的结构，例如类盘状结构形式，并且在盘的中心有个开口64(图5)。在阳极62和靶52间的电压差在阳极和靶之间产生一个电场66。电场66示意性地用图8中的虚线表示。如将看到的，电场66基本垂直于靶的上和下平面。
一个磁结构如图9中的68表示，其与靶52间隔开一定距离放置，并放到一个支撑(support)69(图11)上，此支撑有一个水平支撑表面。可以给磁结构68提供一个合适的电势，例如地电势。该磁结构是一个环形结构，在此环(annulus)的中心有一个开口70。该磁结构包括在水平方向上沿径向向外伸展的多个永磁体72，相当于车轮的轮辐。这如图9，14和15所示。在水平放置的永磁体径向外端，可磁化的极靴74从水平放置的永磁体72向上伸展。同样的，在水平放置的永磁体的径向内端，可磁化的极靴76从水平放置的永磁体72向上伸展。支撑69和向上伸展的极靴74和76形成一个井78(图9)。靶52水平放置在井78中，与永磁体72，可磁化的极靴74和76间隔开放置。应该理解，极靴74和76被永磁体磁化。
磁力线54(图10)流过向上放置的极靴74，水平放置的永磁体72和向上放置的极靴76，并穿过井78的空间，此井位于向上放置的极靴74和76之间。如将在图10中所见，磁力线54是平的，并基本水平。平而又基本水平的磁力线54集中在靶52上或其附近。这导致在井78中的电子上产生一个与磁力线54成直角的力。
电子在基本垂直于电场66和磁力线54的方向上运动。此方向是水平的，并基本垂直于纸平面。电子可以在此方向上沿螺旋状的的路径运动。这个螺旋状的路径可以增加电子碰撞和电离井78中的惰性气体如氩气分子的几率，氩气分子通过一个导管80(图9)进入外壳60，运动通过一个空间，此空间位于阳极62和垂直放置的磁结构68的极靴74和76之间，此空间是外壳60的出口。
氩气离子被吸引到靶52上，相对于氩气离子的正电荷，此靶的电势为负。氩气离子特别易被吸引到靶52上，因为它们离靶52相当近，也因为靶具有一个近负五百伏特(-500V)的负电势。氩气离子运动到靶52的表面，并从靶的表面溅射出原子。这些原子运动到基片58的表面57(图9)上，并沉积在基片的表面。
磁力线54的产生与靶52的放置方向一致提供了某些重要的优势。一个优势就是靶52上有近百分之六十五(65％)的材料从靶上被溅射出来。这与现有技术中，磁控管中的靶只有近百分之三十五材料被溅射出来形成对比。这有特别重要的意义，因为如靶52类的靶相当昂贵。
磁控管50的另一个优势就是从靶52表面溅射的原子的速率和在基片58的表面57沉积溅射原子的速率获得提高。这也由于磁力线54的产生与靶52的放置方向一致和磁力线的路径经过和靠近靶的所产生的结果。
一个反射体82(图9和图12)放置在井78中，并很接近磁结构68的向上伸展的极靴74，优选提供给它一个与靶52的负电势接近的负电势。反射体82优选垂直伸展到极靴74顶部或其顶部之上的位置。反射体82可以阻止电子到达向上伸展的极靴74。不期望电子到达向上伸展的极靴74，因为极靴上沉积电子可影响极靴上的地电势，还可能影响磁结构68的磁特性。
在很接近向外伸展的磁结构68的极靴76的位置上提供一个反射体84，以相对于极靴执行如反射体82提供给极靴74的功能的一样的功能。反射体84优选伸展到一个高度，此高度与向上伸展的极靴76的高度相同或高于极靴76的高度。优选提供给反射体84一个与靶52大约相同的负电势。
反射体82和84优选被冷却。反射体82的冷却可以由冷却系统提供，此冷却系统用图13中的86表示。系统86包括一个提供水的输入喷嘴88，此输入喷管处于一个大约相当垂直于靶52的水平平面的平面内。在或接近永磁体74向上伸展的顶部的位置，一个输入导管90从一个输入喷嘴88向上伸展，到达一个环形通道(passageway)92。该环形通道92环绕靶52。近一半的水顺时针在通道92流动，如94处所示，到达一个出口导管96，而另一半的水逆时针流进出口导管96，如98处所示。于是水向下流进输出导管96到达一个输出喷嘴100。提供给反射体84一个相当于系统86的系统，用102表示(图12)。
阳极62可以有一个T-形的冠部62a和一个茎部62b(图12)，此茎部从冠部整体地伸进一个空间，此空间被限定在由磁结构68的垂直部分76中。茎部62b伸进一个冷却体(block)104中，此冷却体可以由合适的材料制成，例如铜。冷却体104可以被水流冷却，如同106处水冷却阳极62那样。
图16是一个正视图，部分是截面图，其显示图1-15中的优选实施例的一个优选改进，用200表示，优选改进200包括一个永磁体72，它伸进中空套筒(sleeve)204的底切部分(undercut protion)202中。该套筒204优选由合适的材料如钢材制成，以构成相当于极靴74的极靴。以这种方式，由永磁体72产生的磁场被延伸以增强磁场强度。
一个中空的绝缘体208被放在中空的套筒204中，而阳极210被放在中空的绝缘体208中。该阳极210可由合适的材料如铜制成。冷却体212相当于图12中的冷却体104，其可以被放置在阳极210的底部附近，且可以如在214处的水那样冷却阳极210。
图17是正视图，部分为截面图，显示本发明的另一个优选的改进，用220表示。在优选改进220中，永磁体72伸进永磁体74的底切部分(undercut portion)222以增强磁场的长度。一个优选的实施例可以只包括反射体84，其在但临近该磁极靴74的径向内侧位置向上伸展。该优选实施例在磁结构68的内端侧可以不包括反射体82。在磁结构68的内端侧的反射体不是必须的，因为电子在内极靴76处，被强磁场反射(磁镜面效应)。
虽然参考具体优选实施例揭示并说明了本发明，其所涉及的原理易于用于许多其它实施例，这些实施例对本领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此，本发明只由权利要求的范畴限定。
权利要求
1.一种用于提供溅射原子以沉积到基片上的设备，所述设备包括一个靶；一个阳极，其电势相对于所述靶的电势为正，以在所述靶和所述阳极之间，在第一方向，产生一电场；以及一个磁结构，其相对于所述阳极和所述靶放置，以在第二方向产生一磁场，所述第二方向基本与所述第一方向垂直；所述靶被放置在基本与所述磁场的方向一致的方向上。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述磁结构形成一个空腔，并且其中电子在第三方向上，在所述空腔中运动，所述第三方向基本垂直于所述第一方向和第二方向，并且其中惰性气体的分子被引入到所述空腔中，以由所述电子将其在所述空腔中电离，并且所述离子运动到所述靶，以从所述靶的表面溅射出原子，从而使溅射原子运动到基片。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述磁结构与所述阳极和所述靶一起形成所述空腔。
4.如权利要求3所述的设备，其中一个反射体与所述磁结构间隔开放置在所述空腔中，以阻止所述电子从所述空腔中逃逸。
5.如权利要求1所述的设备，其包括一个反射体，其相对于所述磁结构放置在所述空腔中，并且其具有相对于所述靶的电势的一个电势，用于反射电子以阻止所述电子到达所述磁结构。
6.如权利要求2所述的设备，其中所述磁结构与所述阳极和所述靶一起形成所述空腔，并且其中一个反射体相对于所述磁结构被放置在所述空腔中，并且其具有相对于所述靶的电势的一个电势，用于阻止电子从空腔中逃逸。
7.一种用于提供溅射原子以沉积在基片上的设备，其包括一个靶；一个阳极，其与所述靶隔开一定距离，并且其与所述靶形成一个空腔，并且其与所述靶一起，在第一方向，在所述靶和所述阳极之间，形成一个电场；以及一个磁结构，其相对于所述阳极和所述靶放置，以在第二方向提供磁力线，所述第二方向基本垂直于所述第一方向；所述靶相对于所述磁结构放置，以提供所述磁力线的通路，所述磁力线穿过所述靶，并在所述靶上方附近，这些磁力线与所述靶是平面关系。
8.如权利要求7所述的设备，其包括所述磁结构有永磁体，所述永磁体有相对的两端，并且有第一极靴和第二极靴，所述极靴分别从所述永磁体的相对端，在横切所述永磁体的方向上伸展，以形成一个井，并且所述靶被放在由所述磁结构形成的所述井中。
9.如权利要求8所述的设备，其包括所述磁结构的所述极靴，其基本在所述第一方向上伸展；以及所述靶，其基本在所述第二方向，在所述井内伸展。
10.如权利要求8所述的设备，其包括所述阳极和所述磁结构，它们形成一个空腔；以及一个导管，其用于将气体分子引入所述空腔，以在空腔中将所述气体分子电离。
11.如权利要求9所述的设备，其包括一个反射体，其被放在所述井内，以阻止电子从所述井(空腔)中逸出，所述井由所述磁结构形成。
12.如权利要求9所述的设备，其包括所述阳极和所述磁结构，它们形成一个空腔；一个导管，其用于将气体分子引入所述空腔，以在所述空腔中将所述气体分子电离；以及一个反射体，其被放在所述空腔中，其与所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴间隔开，以阻止电子从所述空腔中逸出。
13.如权利要求9所述的设备，其包括所述靶和所述反射体，所述反射体的电势相对于所述阳极上的电势为负；以及所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴，这些极靴从所述磁结构的所述永磁体伸展，并基本与所述磁结构的所述永磁体垂直。
14.用于提供溅射原子以沉积在基片上的设备，其包括一个磁结构，其具有永磁体，所述永磁体具有相对端，并且还具有第一极靴和第二极靴，所述第一极靴和第二极靴分别从所述永磁体的相对端，在横切所述永磁体的方向上伸展，以形成一个井；以及一个靶，其被放在由所述磁结构形成的所述井中。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述第一极靴和第二极靴具有相反的磁极性，以在所述第一极靴和第二极靴间提供磁通，所述靶以与所述磁通平行的方向被放在所述井中，所述磁通在所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴间伸展。
16.如权利要求14所述的设备，其中所述磁结构的极靴定义多个永磁轮辐，每个轮辐在所述磁结构的所述第一极靴和所述磁结构的所述第二极靴间，以一定角位置伸展，并且与所述磁结构的所述极靴的其它轮辐的所述角位置间隔开。
17.如权利要求14所述的设备，其中由圆柱体限定的所述靶有一个中央开口，所述中央开口的尺寸用于所述磁结构的所述第二极靴伸过所述中央开口；以及所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴基本垂直于所述磁结构的这些极靴。
18.如权利要求15所述的设备，其中所述磁结构的这些极靴定义多个永磁体轮辐，每个轮辐在所述磁结构的所述第一极靴和所述磁结构的所述第二极靴间，以一定角位置伸展，并且与这些极靴的其它轮辐的所述角位置间隔开；由圆柱体限定的所述靶有一个中央开口，所述中央开口的尺寸用于所述磁结构的所述第二极靴伸过所述中央开口；以及所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴基本垂直于所述磁结构的这些极靴。
19.一种用于提供溅射原子以沉积在基片上的设备，其包括一个磁结构，其具有极靴，所述极靴有相对的端面，并且所述磁结构具有第一极靴和第二极靴，每组极靴从这些极靴的相对的端面中的一个端面，在横切这些极靴的方向扩展，所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴具有相反的磁极性。
20.如权利要求19所述的设备，其中所述磁结构形成一个环，所述磁结构的所述第二极靴在所述环的中央形成一个开口，并且所述永磁体在所述第一极靴和第二极靴间，在形成径向轮辐的方向上伸展。
21.如权利要求19所述的设备，其中所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴从所述磁结构的这些极靴，在基本垂直于所述磁结构的这些极靴的方向上伸展。
22.如权利要求19所述的设备，其中所述磁结构的所述第一极靴定义一个具有第一直径的环面，并且所述磁结构的所述第二极靴定义一个具有第二直径的另一个环面，所述第二直径比所述第一直径小，并且在所述第二环面上有间隔开的位置。
23.如权利要求20所述的设备，其中所述磁结构的所述第一极靴和第二极靴在基本垂直于所述磁结构的这些极靴的方向上，从所述磁结构的这些极靴伸展；以及所述磁结构的所述第一极靴定义一个具有第一直径的环面，并且所述磁结构的所述第二极靴被放在第二环面，所述第二环面具有第二直径，其小于所述第一直径，并且所述第二极靴由所述第二环面上的隔开的位置限定。
24.一种用于提供溅射原子以沉积在基片表面上的设备，其包括一个阳极和一个靶，彼此相对放置，它们之间具有相对电势以在第一方向产生电场；一个磁结构，其相对于所述阳极和所述靶放置，其用于产生磁场，所述磁场具有在第二方向上伸展的磁通线，所述第二方向基本垂直于所述第一方向；所述靶被放在所述磁场中，在所述第二方向上；所述电场和所述磁场以协作关系被部署，以使电子在第三方向上产生运动，所述第三方向基本垂直于所述第一和第二方向；以及一个导管，其用于惰性气体分子进入所述电场和所述磁场，以通过所述电子获得所述气体分子的电离，并且，通过电离的气体分子从靶获得溅射原子，以将溅射原子沉积在所述基片的表面上。
25.如权利要求24所述的设备，其包括一个反射体，其相对于所述磁结构放置，以阻止电子到达所述磁结构。
26.如权利要求24所述的设备，其中所述靶和所述反射体的电势相对于所述阳极的电势为负。
27.如权利要求25所述的设备，其中一个导管被提供，其用于流体通过所述反射体，以冷却所述反射体。
28.如权利要求24所述的设备，其中所述磁结构有内极靴和外极靴，所述内极靴和外极靴定义多个轮辐，所述轮辐在所述内极靴和外极靴间伸展，极靴间彼此隔开；并且其中反射体被放在所述磁结构的所述内极靴和外极靴附近，以阻止电子到达所述磁结构。
29.如权利要求25所述的设备，其中所述靶和所述反射体相对于所述阳极的电势为负；并且其中所述靶和所述反射体相对于所述阳极的所述电势为基本相同的负电势。
30.一种提供溅射原子以沉积在基片上的方法，其包括下列步骤提供一个靶，其平面放置；提供一个电场，所述电场在所述平面靶附近，基本垂直于所述平面靶的第一方向；提供一个磁场，所述磁场在所述靶附近，在基本垂直于所述第一方向的第二方向上，并且基本与所述靶的平面放置的方向相同；以及将气体分子引入所述靶附近，以电离所述气体分子，并且用这些气体离子从所述靶的表面溅射出原子。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述磁场在井中提供；并且其中所述靶放在所述井中。
32.如权利要求30所述的方法，其中在所述靶附近的电子受到所述电场和所述磁场的作用，在基本垂直于所述电场和所述磁场的方向上，以螺旋形路径运动，从而促进所述电子电离所述气体分子。
33.如权利要求30所述的方法，其中在所述磁场中的磁力线，在基本与所述靶的所述平面放置方向相同的方向上，线性延伸通过所述靶，并且也与所述靶邻近。
34.一种提供溅射原子以沉积在基片上的方法，其包括下列步骤提供一个靶，其平面放置；提供一个电场，所述电场在所述平面靶的附近，在基本垂直于所述靶的所述平面放置的第一方向上；提供一个磁场，所述磁场在所述靶附近，在基本与所述第一方向垂直的第二方向上，并且基本与所述靶的平面放置方向相同；将气体分子引入所述靶的邻近区域，以电离所述气体分子，并且用于通过所述气体离子从所述基片的表面溅射出原子，其中所述磁场在井中提供，并且其中所述靶被放置在所述井中，并且其中在所述磁场中的磁力线，在基本与所述靶的所述平面放置方向相同的方向上，线性延伸通过所述靶，并且也与所述靶邻近。
35.一种提供溅射原子以沉积在基片上的方法，其包括下列步骤提供一电场，其在第一方向上；提供一磁场，其具有在第二方向上延伸的磁力线，所述第二方向基本与所述第一方向垂直，以获得一电子流，所述电子流在基本垂直于所述第一和第二方向的路径上；放置一靶在所述电场和所述磁场中，所述靶在所述第二方向上；以及使气体分子进入所述电场和所述磁场，以获得所述气体分子的电离，并且使所述气体离子向所述靶运动，以从所述靶的表面溅射出原子。
36.如权利要求35所述的方法，其中一基片相对于所述靶放置，以在所述基片上沉积从所述靶上溅射出的原子。
37.如权利要求35所述的方法，其中所述磁场基本在形成井的空间内产生；并且其中所述靶被放在所述井中；并且其中所述电场在所述第一方向，伸进所述井中到达所述靶。
38.如权利要求35所述的方法，其中所述溅射原子在所述基片上的沉积速率是可控制的，其通过调节所述电场的强度和所述气体分子流进所述电场和所述磁场的速率二者之一来控制。
39.如权利要求37所述的方法，其中一基片相对于所述靶放置，以将从所述靶上溅射出的原子沉积在所述基片上；并且其中所述溅射原子在所述基片上的沉积速率是可控制的，其通过调节所述电场的强度和所述气体分子流进所述电场和所述磁场的速率二者之一来控制。
40.一种提供溅射原子以沉积在基片上的方法，其包括下列步骤提供一个电场，所述电场在第一方向上；提供一磁场，其具有在基本垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的磁力线；放置所述靶在所述第二方向上；所述靶放在所述电场和所述磁场中；以及使惰性气体分子进入所述电场和所述磁场，以通过电子在所述电场和所述磁场中获得所述气体分子的电离，并且通过所述气体离子从所述靶获得溅射原子，并将溅射原子放在所述基片上。
41.如权利要求40所述的方法，其包括下列步骤反射所述电子，以将其保持在所述电场和所述磁场中。
42.如权利要求41所述的方法，其中通过在所述磁场中放置一反射体实现反射步骤，并且其中所述反射体被冷却。
43.如权利要求40所述的方法，其中所述靶是盘状结构，其具有中央开口，并且其中所述磁场在井中产生，所述井由一个磁结构的内半径和外半径形成，并且其中所述靶被放在所述井的所述内半径和所述外半径之间的井中。
44.如权利要求43所述的方法，其包括下列步骤反射所述电子以将其保持在所述电场和所述磁场中。
全文摘要
在一个阳极和一个平面放置的靶之间，在第一方向上，提供一电场。提供一磁场，使其磁力线在第二个方向，所述第二方向基本垂直于所述第一方向。磁结构可以由永磁体和由可磁化的极靴形成，这些永磁体在水平方向径向伸展，象车轮的轮辐那样，这些可磁化的极靴从垂直于轮辐的相对端垂直伸展。这些永磁体和这些极靴形成一个井。将靶放置在该井中，以使它的平面放置方向与磁力线方向一致。惰性气体分子流过所述井。井中的电子在第三方向运动，此方向基本垂直于所述第一和所述第二方向。电子电离所述惰性气体分子。离子被吸引到所述靶并从所述靶表面溅射出原子。溅射原子沉积在基片上。在所述井中的反射体，靠近磁结构的径向的外壁，在一个实施例中，它靠近磁结构的径向的内壁，以阻止电子碰撞永磁体。所述反射体和所述阳极被流体(如，水)冷却。现有技术可从靶上溅射出约35％的材料沉积在基片上，与其相比，本发明的磁控管从靶上溅射出多达65％的材料沉积在基片上。
文档编号H01J37/32GK1552087SQ02817406
公开日2004年12月1日 申请日期2002年9月6日 优先权日2001年9月7日
发明者P·J·克拉克, P J 克拉克 申请人:溅射薄膜有限公司