用于离子化物理气相淀积的磁增强电容性等离子体源的制作方法

专利名称：用于离子化物理气相淀积的磁增强电容性等离子体源的制作方法
技术领域：
本发明涉及离子化物理气相淀积(iPVD)，并且更具体地，涉及用于 产生特别用于iPVD的高密度等离子体的源。
背景技术：
诸如用在半导体制造中的离子化物理气相淀积是通过将金属或其它涂 层材料离子化成高密度等离子体，然后将这些离子化的涂层材料粒子跨过 等离子体鞘的电势降引导至衬底上来实现的。产生这样的等离子体的源是 电容耦合型或电感耦合型的。电容耦合型的源通过经由来自电极的RF电 场耦合能量来施加能量至真空处理室中的处理气体。电感耦合型的等离子 体源经由来自天线的RF磁场耦合能量。
电容性源通常被认为比电感性源差，因为它们产生较低的等离子密度 和在电极处较大的负的自偏压。 一般电容性源的这些特性通常使它们不适 合于iPVD应用。低等离子密度主要与电容耦合型源的大RF电压有关。 等离子密度是在通过RF输入到等离子体中的能量和由于原子的活动(更 重要地是动能)引起的能量损耗之间进行平衡的结果，或落入等离子壳体 和离开等离子体鞘的离子之间进行平衡的结果。在RF电极处产生很大壳 体，是等离子体和电极之间大电势差的特性，这些鞘作为等离子体能量的 汇，导致等离子体密度的减小。在iPVD应用中，低等离子体密度减小了 金属离子份额。此外，RF电极处大的鞘电压引起电极材料溅射到等离子 体中，减小了其寿命。
ICP源趋于复杂，特别是在它们被设计成优化淀积均匀性的情况下。 天线和挡板必须利用复杂的方法来设计。
关于用于一定应用的各种等离子体源报道了试验性的工作。Furuya&ffirono测试了磁场强度对溅射速率和RF磁控管的偏压的影响。他 们观测到随着场强增加，自偏压减小，并且等离子体密度增加。此外，他 们观测到当磁场增大到400高斯以上时溅射速率减小。在他们的试验中， 使用直径为4英寸(10cm)的CrCo靶，并且在10mTorr (U3Pa)和 200W的RF功率下进行试验。[Furuya A & Hirono S,1990， J. AppL Phys"68(1),304 10.]
此外，1等(1984)在改进的MRC RIE-51 二极管蚀刻系统中检测磁 场强度和压力对蚀刻速率的影响。随着磁场从60至240G变化，RF电极 上的偏压从500V降至50V。 [I L,Hinson D C,Class W H&Sandstrom R L 1984 Appl. Phys丄ett.44(2),185.]
带有局部化磁场的电容性源中的磁场效应是由Wickramanayaka &NakagaWa (1998)研究的，他们在用于大面积处理的双频电容耦合源的 顶部RF电极中使用嵌入的磁体阵列。磁体以棋盘的方式定位，导致随着 远离电极表面磁场迅速减小。磁体的增加导致等离子体密度的三倍增加， 并且观测到自偏压的相应减小。[Wickramanayaka S & Nakagawa Y 1998 Jpn. J. Appl. Phys.37(ll,pU),6193,]
此外，Kaufman & Robinson(1993)提出了用于空间推进和工业应用的 宽束离子源。[U.S.专利No.5,274，306]
由此，需要一种产生放电或污染物颗粒的风险低的简单的高密度等离 子体源。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种简单的高密度等离子体源，并且该源特 别适合用于iPVD。本发明的另一个目的是提供一种等离子体源，其具有 减小产生放电或可能污染处理室中的环境的颗粒的可能性。本发明的另一 个目的是提供一种能够用于替换高密度等离子体源的等离子体源。本发明 另外的目的是提供一种能够用于产生对称且均匀的等离子体的高密度等离 子体源。
根据本发明的原理，高密度、电容性耦合的等离子体源设置有嵌入在磁场中的RF电极。磁场可以由磁体或磁体组来产生。磁体组例如可以包 括多个磁体和轭。磁场线与电极的面对等离子体或处理室的表面大致平行 或重合。
在图示的实施例中，源可替换美国专利No.6,287,435中所公开的ICP 等离子体源。由源的磁体组产生的磁场被设计成最小化靠近电极表面的磁 场强度，同时最小化磁通泄露。位于磁体组后面并围绕磁体组侧面的铁磁 防护罩有效地最小化磁通泄露。最小化泄露还可以由磁体组的中心和环形 磁体的体积和强度的构造来促进。等离子体源定位在溅射靶的中心处，来 自等离子体源磁体的磁通泄露能够负面地改变溅射阴极组件的性能或使溅 射阴极组件的设计复杂化。对于这样的特殊应用，构造的目的是避免使离 开外侧环形磁体的基本所有磁通偏离朝向等离子体源的外部。
通过将位于电极的环形表面之下的磁体与内侧和外侧磁体(例如环形 磁体)结合、并将背侧轭或被侧磁体环和中心磁体与衬垫电极表面的磁体 结合，实现了高强度的磁场。仔细设计磁通泄露、磁体的几何布置和强 度，其中场强优选地尽可能大。高场强减小了电极的DC电压并允许源以 上至至少大约100mTorr的较高压力操作。
在优选实施例中，磁体组通过薄的铜或铝箔保护层从RF场屏蔽。此 外，磁体优选地与其热隔离。
根据本发明的一些方面，源设置有向外弯曲或大致凸起以向外延伸到 处理室中的RF电极。此形状有助于将等离子体从源喷溅到处理空间中。
在本发明的可选实施例中，源在其中心处构造成开放的。根据开放的 构造，源的中心部分可以用于气体流入或喷头。这样的源可以是平的或设 置有锥形或圆柱形的几何形状。这样的可选构造可以用于提供高的等离子 体均匀性。
提供电极浸没在磁场中的等离子体源所获得的优点是，磁场中的等离 子体显示出自然的振动模式，称作等离子体波。这些等离子体波是通常意 义上具有速度和波长的波。这种行为与ICP源不同。在ICP源中，等离子 体将RF波挡在外面，将RF波约束在表层深度，而且，在ICP源中，波长 和速度的概念是无效的。等离子体支持两种类型的波电磁波和静电波。这些是两种在它们的波长、能量传输机理以及极化性质上相当不同的波。 不像电磁波，静电波经由电场和电子流携带能量。波的电子流部分造成能量扩散和电子加热。在螺旋型(helicon)等离子体中，电磁波被称作螺旋 波。根据本发明的源的绝大多数实施例都希望能够直接激发静电波，其中 少量能量或没有能量变成螺旋波。这样就将能量扩散到靠近电极的电子， 这与RF能量由RF电流扩散在大量等离子体中的典型的电容性源不同。根据本发明的源，在电场和等离子体波之间提供了非常好的耦合，并 且能量传输到等离子体非常有效。结果，等离子体表现出至源的高阻抗。 这导致电极的RF电压降低和DC偏压减小。最终的结果是电极溅射减小 并且等离子体密度增加。在iPVD模块中，根据本发明的源提供了简单性、对称性和高的处理 性能。使电极具有一定形状同时将其浸没在强磁场中进一步减小了电极的溅 射并增加了等离子体密度。源的硬件简化得到了一种电感耦合等离子体源 的有吸引力的替代技术。通过适当的构造，根据本发明的源能够用作装入 即可式(drop-in)替换的等离子体源，特别是提供了附加的简化和改进的 等离子体对称性，不会对等离子体均匀性和双极漂移造成负面影响。本发明的源给ICP源提供的优点是，不需要电介质窗口和一般被设置 用于保护电介质窗口的挡板防护。


本发明的这些和其它目的和优点将从下面对附图的详细描述中变得更 加清楚，其中图1是装有根据本发明若干实施例的高密度等离子体源的iPVD设备 的剖面示意图。图2是图1的iPVD设备的涂层材料源组件的放大剖视图，更详细地 示出等离子体源。图3是可替换的涂层材料源组件的放大剖视图，类似于图2。图4是另一个可替换的涂层材料源组件的另一个放大剖视图，类似于图2和3。图5是类似于图2的另一个放大剖视图，图示等离子体源的若干实施 例的附加特征。图6是图5的等离子体源的背部磁体的立体示意图。
具体实施方式
图1图示离子化物理气相淀积(iPVD)或溅射涂覆设备之类的晶片处 理设备10，其中半导体晶片15是通过涂金属膜(未示出)来处理的。设 备IO包括室壁11，室壁11围绕封闭在其中的处理室12。室壁11 一般接 地。盖13密封至室壁并接地至室壁11，封闭室12—端的开口。处理气体 源16供应处理气体至室12，同时真空泵17将室12内的气体保持在真空 压力水平。室12内的衬底支撑18将晶片支撑在其中用于处理。室防护罩 14 (若干防护罩中的一个)保护室壁11和室的其它更多永久性部件免受 淀积。涂层材料源20设置成由盖13支撑并面对支撑18上的晶片15。材料源20包括涂层材料的溅射靶21，其在图示的实施例中是环形 的，并且更具体地，是截头圆锥形状。RF能量源22以美国专利 No.6,287,435中详细公开的方式安装在环形耙21的中心的开口中，该美国 专利通过引用明确包含在这里。在该美国专利中，描述了 ICPRF源，其 具有位于室外部并在电介质窗口背后的天线，电介质窗口被槽式隔板保护 以免受到污染。根据本发明的RF能量源22的一个实施例包括中心定位在室12的轴 19上的金属电极23。电极23安装成密封靶21中心的开口，其表面41面 对室12。电极23通过一对环形绝缘体24和25与靶21电隔离，绝缘体24 和25之间是接地的环形金属防护罩26。靶21电连接至DC电源27的负 极输出，同时电极具有连接至RF发生器28的RF输出的馈电接线端 28a。商用的高频频率可以用于发生器，但是优选大约60MHz的更高频 率。电极23背后是环形的磁体组30，其产生中心定位在轴19上并在电极 23的表面41上在室12内延伸的环形磁道形式的磁场31。RF电极23优选地由与溅射靶21相同的材料制成。电极23嵌入在由 磁体组30的磁体32-36和磁体组铁磁背件37产生的磁场31中。这些磁体 包括由三个同心的环形部分33-35形成的表面磁体或电极磁体以及外侧和 内侧的磁体32和36。每个环形部分33-35自身都是磁体，具有共同定位 的径向极轴。这些侧面磁体32和36图示成圆柱形状的环形磁体。背件37 例如可以是铁磁体轭。理想地，磁场31的线与电极23的面对室12的表面 41大致平行或一致。电极23具有沿其周围的水冷通道29,水冷通道29在 其相对端处连接至设备10中的循环冷却水供应系统(未示出)。RF能量源22可以被构造用于替换现有的ICP源。由此RF源22置于 溅射靶21上，由RF绝缘体24分离，如图2所示。这样的用于iPVD设备 的ICP源描述在2001年6月29日提交的美国专利申请序列号 No.09/896，890中，因此其整个内容通过引用包含在这里。为了替代这样的 IPVD源组件，源例如可以包括壳体组件，该壳体组件具有外部接地连接 器、外部耙电源连接器、RF电源连接器、外部冷却流体循环端口、内部 靶电源接线端、内部RF连接器、多个内部冷却流体端口、以及被构造成 围绕室顶部处的开口密封源的支撑结构。由于磁场的构造，电极23的一些部分易于溅射，因此电极优选地由 与溅射靶21相同的材料制成。防护罩26可以可选地设置在靶21和源22 之间，为等离子体提供带有局部接地或其它基准，等离子体能够相对于该 局部接地或其它基准建立电势。防护罩26安装在绝缘体24之间和绝缘体 25之间，绝缘体24将防护罩26与靶21隔离，绝缘体25将防护罩26与 电极23隔离。防护罩26也优选地由与电极23相同的材料制成。如果设置 了防护罩26，根据处理因素，其可以接地，或者其可以DC偏压至一些其 它的电势或者甚至浮置。磁场31被设计成最大化靠近电极23的表面41的磁场强度。最小化磁 通泄露也是必要的并且通过使用铁磁防护罩37b替代铁磁的背件37或优 选地除铁磁的背件37外使用铁磁防护罩37b能够实现，如下面结合图5所 描述的。其它设计方法能够某种程度上进一步减小磁通泄露，例如对磁体 组30的体积和强度的细心设计，特别是其内部环形磁体36和外部环形磁体32。在泄露的磁通会与其它的室部件(例如磁电溅射阴极组件)干涉的
应用中，目标是确保磁场31的基本所有磁通限定在等离子体源22内。
通过位于外部和内部环形磁体32和36之间并衬在电极23环形区域的 电极表面41上的磁体，例如磁体33-35，与外部和内部环形磁体32和36 结合能够实现磁场31的高强度。这些磁体33-35的几何形状和强度能够被 优化以进一步最小化磁通泄露。侧面磁体32和36具有与电极23的表面大 致垂直的极轴，其中更靠近电极23的磁极与表面磁体33-35邻近的极的极 性相同。在此示例中，外侧磁体是N极而内侧磁体是S极。因为磁体组 30的磁体的共用极布置成互相靠近导致趋向于引起磁体分离的磁力，所以 磁体组30的磁体优选地装在树脂或其它的盒子中(未示出)。
磁场31的强度优选地是尽可能大，并且例如至少大约lkG。高的场 强减小了电极23的DC电压，并允许RF源22以例如上至lOOmTorr或更 高的较高压力运行。电极磁体33-35贡献了在电极23的室侧表面上延伸的 磁场31的强度的绝大部分。沿铁轭形式的背件37附加的侧面磁体32和 36使磁场31增强了大约30%。使用更厚的电极磁体33-35也导致磁场31 的强度的增加。使用粘结的NeFeB作为制造磁体的材料产生大约400-500 高斯的磁场31的强度，使用更强的NeFeB材料产生大约1400-1500Gauss 的场强。
磁体组30优选地通过薄的铜或铝箔保护层(未示出)对RF场屏蔽， 以最小化对于磁体组30的磁体32-36和轭37的RF加热和能量损耗。此 外，因为电极23可能变得非常热，所以磁体组30的磁体32-36和其它部 件可以与防护罩26热隔离。
RF电极23及其表面41是凸起的，或向外弯曲到室12中。这种形状 有助于等离子体从源驱进处理空间中。磁场31的磁力线的曲率与电极23 的面对室12的表面的曲率大致相同。为了最好地达到这个情况，电极23 和磁体组30可以一起设计，并且可以修改其中的任一个以使其形状适合 于另一个。设计目标应当是使电极23的室侧表面的形状与电极的内、外 边缘之间大部分表面上的磁场31的形状相匹配，使场31仅在侧面磁体32 和36附近弯曲到电极23中。其它实施例可基于提供开放式RF源22a。通过将绕轴19的中心部分 与电极23分离，可以提供开放式RF源22a。这样，如图3所示给电极 23a造成了可以与电极23电分离或物理分离的中心部分42。这种构造可以 有利于一些处理场合，特别是在等离子体的均匀性更加重要的场合中。源 23a的中心部分42能够用作例如气体供给、喷头或等离子体整形电极。
另一个实施例可以包含开放式RF源22b，其中设置具有非平面几何 形状的电极23b，例如4中所示的圆锥形或圆柱形(未示出)。
如图5所示，对于背件37，可以设置背部磁体37a用于代替铁磁材料 的轭，由此使磁场31的强度增加大约10%。此背部磁体37a增大了电极 23处的磁场31的强度。此外，为了减小磁通泄露，在背件37之外或也用 于背件37的轭或磁体的目的，可以设置铁磁材料的防护罩37b。这样的防 护罩37b优选地具有位于磁体组30后部的平面盘形部分，其与围绕磁体 组30并在外侧磁体32外部的圆柱形边缘部分形成为一体。此构造将来自 磁体组30的磁场限定成径向位于等离子体源22的外径内，使得来自等离 子体源22的磁场不耦合到与靶21相关的任何磁场。
如图6所示，背部磁体37a优选地以段38的形式制造。对于大致圆形 或环形的背部磁体37a，这样的段通常是并排设置的楔形角状分段以形成 环形的环，每个段都带有径向朝向的极轴。对于磁体32-36中的任一个都 可以采用这种分段构造，这种磁体的每一个段，其极轴都在图中所示的N 和S极之间延伸。
图5中的防护罩37b示作与磁体37a或其它背件分离的防护罩。这样 的防护罩可以由例如1008或1010钢之类的钢制成，并且应当有几毫米的 厚度。防护罩的外部圆柱部分优选地离外部磁体32大约2-3厘米。
根据本发明，RF源22既不是磁增强反应离子蚀刻机(MERIE)，也 不是ECR源，也不是螺旋波(helicon)源，其具有由Kaufman&Robinson (1993)在美国专利No.5,274,306中提出的RF磁控管或等离子体推进源 的电极磁场交互作用的一些特性。该美国专利中的源是用于空间推进和工 业应用的宽束离子源。该专利的磁场和电极构造具有与图4的本发明的实 施例的开放式构造和圆柱形几何形状有一些可比性。此外，用本发明的源将能量传输至电子的机理与ECR源根本上不同。 在ECR源中，RF场以恒定地加速电子的方式匹配到局部的回旋加速频 率。在本发明的源中，电场产生与电极面平行的多层电子流。这些电子流 层振荡并在与气体和等离子体离子的碰撞中扩散。
根据本发明的源类似地不同于磁增强反应离子蚀刻机的那些源。这种 蚀刻机的磁增强电容性源类似于ECR源，因为它们依赖于电子的回旋加速 运动。在这些源中，RF场的频率是电子回旋加速频率的两倍。在等离子 鞘界面处，振荡鞘在它们的回旋加速转动的每半个周期中加速电子。
本发明的源还不同于螺旋波源，主要是在波激发的方法上。两种类型 的源之间的主要差别是RF "发射器"。在螺旋波源中，发射器是天线， 其中RF电流是激发等离子体中的电场和磁场的原因。在本发明的源中， 发射器是电极，其中RF电场是激发等离子体中的电场的原因。结果，本 发明的源比螺旋波源更有效，所有能量都进入到最有效的能量淀积通道。
在根据本发明的RF源中，增大的磁场导致RF电压的减小、等离子体 密度增加以及电极溅射率减小。
用于产生与靶表面平行的磁场的磁体结构已经由本发明的共同发明人 Derrek Andrew Russell提出。该磁体结构描述在共同转让且待决的美国专 利申请序列号No.10/324,213中，由此通过引用明确包含在这里。
已经就示例性实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应当理 解，可以在不脱离本发明的原理的情况下对这里所描述的特征进行添加、 删除和修改。
权利要求
1.一种在真空处理设备的室中产生高密度等离子体的方法，包括提供环形磁体组，所述环形磁体组具有足够的强度和体积以产生延伸到处理室中的磁场；将电极嵌入所述处理室中的所述磁场中，使磁通大致平行于所述电极的表面；为所述电极供给射频能量以将所述能量电容耦合到所述室中，以由此产生高密度等离子体。
2. 如权利要求1所述的方法，用于制造半导体，还包括用所述高密 度等离子体处理所述室中的半导体晶片。
3. 如权利要求1所述的方法，用于制造半导体，还包括 用所述高密度等离子体离子化所述室中的涂层材料； 用所述离子化的涂层材料涂覆半导体晶片。
4. 如权利要求1所述的方法，还包括 从处理设备去掉电感耦合等离子体源；所述提供环形磁体组和嵌入电极的步骤包括用电容性耦合源装入即可 式替换所述电感耦合等离子源。
5. 如权利要求1所述的方法，还包括 从处理设备去掉电感耦合等离子源；所述提供环形磁体组和嵌入电极的步骤包括用电容性耦合源装入即可 式替换所述电感耦合等离子源，所述电容性耦合源包括 在所述真空室内具有环形表面的电极， 具有耦合到所述电极的输出的射频发生器， 磁体组，所述磁体组包括环形表面磁体，具有内侧磁极和外侧磁极并具有在内、外侧 磁极之间延伸的极轴，所述环形表面磁体位于径向面上并大致平 行于所述电极的表面，外侧磁体，其具有与所述电极的表面相交的极轴，所述外侧磁体的第一磁极更靠近所述电极，所述外侧磁体的第二磁极更远离所述电极，所述外侧磁体的第一磁极靠近所述表面磁体的外侧磁极并与其具有相同的极性，内侧磁体，其具有与所述电极的表面相交的极轴，所述内侧磁体的第一磁极更靠近所述电极，所述内侧磁体的第二磁极更远离所述电极，所述内侧磁体的第一磁极靠近所述表面磁体的内侧 磁极并与其具有相同的极性，铁磁背件，其在所述内侧磁体的第二磁极和外侧磁体的第二 磁极之间延伸并靠近所述内侧磁体的第二磁极和外侧磁体的第二 磁极，所述磁体组的磁体具有足够的体积和强度，使其所产生的磁场大 致从所述表面磁体的外侧磁极和所述外侧磁体的第一磁极延伸至所述 表面磁体的内侧磁极和所述内侧磁体的第一磁极，所述电极嵌入在所 述磁场中。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述嵌入步骤包括提供具有大致 凹入的表面的电极，并将所述电极嵌入在所述磁场中使得其表面向外延伸 到所述室中。
7. 如权利要求1所述的方法，还包括使所述磁体组和所述电极位于 溅射涂覆设备的环形靶的中心，以将来自所述电极的射频能量电容性地耦 合到所述设备的室中的高密度等离子体。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括使所述磁体组和所述电极位于 溅射涂覆设备的环形靶的中心；并将所述磁场限定在所述环形靶的内部。
9. 一种等离子体源，用于将高密度等离子体电容性地耦合到处理设备 的处理室中，包括在所述真空室内具有环形表面的电极； 具有耦合到所述电极的输出的射频发生器； 磁体组，所述磁体组包括环形表面磁体，具有内侧磁极和外侧磁极并具有在内、外侧磁极 之间延伸的极轴，所述环形磁体位于径向面上并大致平行于所述电极的表面，外侧磁体，其极轴与所述电极的表面相交，其第一磁极更靠近所 述电极，其第二磁极更远离所述电极，所述第一磁极靠近所述表面磁 体的外侧磁极并与其具有相同的极性，内侧磁体，其极轴与所述电极的表面相交，其第一磁极更靠近所 述电极，其第二磁极更远离所述电极，所述内侧磁体的第一磁极靠近 所述表面磁体的内侧磁极并与其具有相同的极性，铁磁背件，其在所述内侧磁体的第二磁极和外侧磁体的第二磁极 之间延伸并靠近所述内侧磁体的第二磁极和外侧磁体的第二磁极； 所述磁体组的磁体具有足够的体积和强度，使产生的磁场大致从所述 表面磁体的外侧磁极和所述外侧磁体的第一磁极延伸至所述表面磁体的内 侧磁极和所述内侧磁体的第一磁极； 所述电极嵌入在所述磁场中。
10. 如权利要求9所述的等离子体源，其中，所述铁磁背件包括背部 磁体，所述背部磁体具有外侧磁极和内侧磁极，所述背部磁体的外侧磁极 靠近所述外侧磁体的第二磁极并与其具有相反的极性，所述背部磁体的内 侧磁极靠近所述内侧磁体的第二磁极并具有与其相反的极性。
11. 如权利要求9所述的等离子体源，还包括防护罩，由铁磁材料制成，位于所述磁体组的与所述电极相反的侧上 并绕所述外侧磁体延伸，所述防护罩被构造成将磁通约束为从所述外侧磁 体大致径向向内。
12. 如权利要求9所述的等离子体源，其中，所述铁磁背件包括防护 罩，所述防护罩由铁磁材料制成，位于所述磁体组的与所述电极相反的侧 上并绕所述外侧磁体延伸，所述防护罩被构造成将磁通约束为从所述外侧 磁体大致径向向内。
13. 如权利要求9所述的等离子体源，其中 所述外侧磁体是靠近所述电极表面的外边缘的外圈磁体； 所述内侧磁体是靠近所述电极表面的内边缘的内圈磁体。
14. 如权利要求9所述的等离子体源，其中所述磁体组的磁体具有足够的体积和强度，使产生的磁场能够将基本上所有的磁通被限定到所述 等离子体源的附近。
15. 如权利要求9所述的等离子体源，其中，所述电极的面对所述室 的表面是凸出的并向外弯曲到所述室中。
16. 如权利要求9所述的等离子体源，其中，所述磁场与所述电极的 面对所述室的表面大致一致。
17. 如权利要求9所述的等离子体源，其中所述电极在其中心处具有开口。
18. 如权利要求9所述的等离子体源，其中所述磁体具有位于其表面上的导电材料涂层。
19. 如权利要求9所述的等离子体源，其中所述源是备用源，其被构造成对离子化物理气相淀积设备的电感耦合等离子体源进行装入即可式 替换。
20. —种离子化物理气相淀积设备，包括如权利要求9所述的等离子体源，并且还包括真空室，其中具有用于支撑将被处理的衬底的衬底支撑；围绕所述等离子体源的环形溅射靶。
21. 如权利要求9所述的等离子体源，其中所述环形表面磁体由按角度排列的多个段形成。
22. —种等离子体处理设备，包括真空室，其中具有用于支撑将待处理衬底的衬底支撑；电容性耦合的高密度等离子体源，其包括-具有位于所述真空室内的环形表面的电极， 具有耦合到所述电极的输出的射频发生器，磁体组，所述磁体组包括具有内侧磁极和外侧磁极并与所述电极的表面大致平行的环 形表面磁体，外侧磁体，具有靠近所述表面磁体并与所述表面磁体的外侧 磁极极性相同的磁极，内侧磁体，具有靠近所述表面磁体并与所述表面磁体的内侧 磁极极性相同的磁极，铁磁背件，其在所述内侧磁体和外侧磁体之间延伸并靠近所 述内侧磁体和外侧磁体； 所述磁体块的磁体具有大致从所述外侧磁体延伸到所述内侧磁体的磁场；所述电极嵌入在所述磁场中。
23. 如权利要求22所述的设备，用于在半导体晶片上进行离子化物理 气相淀积，还包括与围绕所述等离子体源的室连通的环形溅射靶； 所述等离子体源具有限制磁场远离所述溅射靶的铁磁防护罩。
24. 如权利要求22所述的设备，其中，所述电极的室侧表面是凸出 的，并向外弯曲到所述室中，所述磁场与所述电极的表面大致一致。
25. 如权利要求22所述的设备，其中 所述电极在其中心具有开口；所述设备还包括在所述电极中心的开口处的气体引入源。
26. 如权利要求22所述的设备，其中所述铁磁背件包括背部磁体， 所述背部磁体具有靠近所述外侧磁体的外侧磁极和靠近所述内侧磁体的内 侧磁极。
27. —种等离子体源，用于将高密度等离子体电容性地耦合到处理设 备的处理室中，包括电极，其具有向内延伸到所述真空室中的凸面，并能够用其向室内延 伸的凸面支撑在室的一端处；射频发生器，其具有耦合到所述电极的输出；磁体组，其位于所述电极后面并具有与所述电极的凸起表面大致一致 的凸磁场；所述电极嵌入在所述磁场中并具有与所述磁场大致一致的凸起表面。
28. 如权利要求27所述的源，其中，所述电极为环形形状，具有在其整个半径上凸出的环形表面；所述磁场是环形的并在其整个半径上凸出，并与所述电极的环形表面 一致。
29. —种离子化物理气相淀积设备，包括 真空室，其中具有用于支撑待处理衬底的衬底支撑； 溅射靶；如权利要求27所述的等离子体源，其具有延伸到所述室中的凸起的 磁场，电极嵌入在磁场中。
30. —种离子化物理气相淀积设备，具有如权利要求27所述的等离子 体源，并且还包括真空室，其中具有用于支撑待处理衬底的衬底支撑； 溅射靶；其中，所述等离子体源安装在所述室的一端处，其中，凸起的磁场具 有嵌入在其中的电极并延伸到所述室中。
31. —种等离子体处理设备，具有如权利要求27所述的等离子体源， 并且还包括真空室，其中具有用于支撑待处理衬底的衬底支撑； 其中，所述等离子体源安装在所述室的一端处，其中，凸起的磁场具 有嵌入在其中的电极并延伸到所述室中。
全文摘要
用于iPVD的电容性等离子体源(22)浸没在强的局部磁场(31)中，并可以用于装入即可式替换iPVD的电感耦合等离子体(ICP)源。该源包括环形电极(23)，环形电极(23)具有位于其后面的磁体组(30)，磁体组(30)包括与电极表面大致平行的表面磁体(33-35)，其中，磁场在电极表面上径向延伸。诸如内侧和外侧环形圈磁体(分别是36和32)之类的侧面磁体具有极轴，极轴与电极相交，最靠近电极的磁极与表面磁体的邻近磁极具有相同极性。铁磁背板(37)或背部磁体(37a)使侧面磁体(32、36)的背部磁极互相连接。位于磁体组(30)后面的铁磁防护罩(37b)限制磁场(31)离开iPVD材料源(21)。
文档编号H01J7/24GK101300657SQ200580001514
公开日2008年11月5日 申请日期2005年1月20日 优先权日2004年3月5日
发明者德里克·安德鲁·拉塞尔, 米罗·沃克维克 申请人:东京毅力科创株式会社