濺射裝置的制造方法
【專利說明】濺射裝置
[0001]分案申請
本申請為分案申請，原申請的申請?zhí)枮?01280004692.6，申請日為2012年1月6日，發(fā)明名稱為“濺射裝置”。
[0002]相關(guān)申請案的交叉引用
本申請要求于2011年1月6日提交的美國臨時專利申請案序列號61/430，361(其內(nèi)容以引用的方式并入本文)的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]該描述一般涉及旋轉(zhuǎn)陰極磁控濺射。具體而言，其處理在靶材增加超過標(biāo)準(zhǔn)磁控組件可供應(yīng)適用于磁控濺射的足夠磁通量的點時遇到的某些問題。此外，本發(fā)明的一些實施方案改善將此類材料沉積為透明導(dǎo)電氧化物(TC0)的工藝條件。
【背景技術(shù)】
[0004]旋轉(zhuǎn)靶的磁控濺射在本領(lǐng)域中是已知的且廣泛用于在各種基片上產(chǎn)生各種薄膜。作為一個例子，可在美國專利序列號5,096,562(其內(nèi)容據(jù)此以引用的方式并入本文)中找到關(guān)于使用旋轉(zhuǎn)陰極濺射的合理概述。
[0005]在旋轉(zhuǎn)靶的磁控濺射的最基本的形式中，待濺射的材料呈管狀或粘附至由剛性材料制成的支承管的外表面。磁控組件被安置在管內(nèi)且供應(yīng)磁通量。該磁通量穿透靶，以使得靶的外表面上有足夠的磁通量。設(shè)計磁場以使得其保留從靶發(fā)射的電子，從而增大電子將和工作氣體發(fā)生離子碰撞的概率，因此提高濺射工藝的效率。
[0006]—些材料(尤其是陶瓷TC0材料)的靶的制造成本較之原材料的成本相對較高。為了提高這些靶的經(jīng)濟效益，需要增加靶材的厚度。以此方式，靶將明顯具有更多可用材料，同時僅增加極小的靶的總成本。這是因為制造成本不會明顯改變。僅有的明顯增加是由于使用附加原材料。在改變靶后，較厚的靶具有允許更久的生產(chǎn)過程的額外效益。
[0007]如上所述，過度地增加靶厚度可導(dǎo)致在使用標(biāo)準(zhǔn)磁控組件時靶表面上的磁通量不足。顯然需要一種具有更高磁通量的磁控設(shè)計。
[0008]然而，增加磁通量的工作將通常產(chǎn)生新的問題，其中加寬了回車道的寬度。這進而增大了靶端的相對侵蝕率，且因此由于靶“被燒穿”而縮短靶的壽命。這與增加靶厚度的目的相反。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]用于旋轉(zhuǎn)陰極的典型磁控組件100(在圖1A0中示出)包括磁體的三個基本上平行的行102。該磁體附接至幫助接通磁路的磁性導(dǎo)電材料(諸如，鋼制品)的磁軛104。磁體的磁化方向?qū)⑾鄬τ跒R射靶的主軸而為徑向。中心行106將具有與兩個外部行108相反的極性(參看圖1B)?？稍诿绹鴮＠蛄刑?，047，131(其內(nèi)容據(jù)此以引用的方式并入本文)中找到此類型磁控的附加描述。磁體的內(nèi)部行106和外部行108的磁通量通過磁性導(dǎo)電磁軛104而在磁體的一側(cè)上連接。在磁體的另一側(cè)上(與磁軛104相反)，磁通量不包含在磁性導(dǎo)電材料中；因此，其基本上暢通無阻地穿過基本上無磁性的靶。因此，在靶的工作表面上以及上方提供兩個弧形磁場。該磁場保留電子且促使所述電子朝垂直于磁場線的方向漂移，所述方向平行于磁體的行102。這被稱為ExB漂移且在任何一本基礎(chǔ)等離子物理教科書中均有描述。在普通的布置中，該漂移路徑還平行于靶的主軸。
[0010]此外，外部行108比極性與外部行108相同的內(nèi)部行106和附加磁體110(在圖1B中示出)稍長，且被放置在兩個外部行108之間的組件的兩端，從而創(chuàng)建漂移路徑所謂的“回車道”區(qū)域。這具有連接兩個漂移路徑而因此形成一個連續(xù)的長圓“跑道”漂移路徑的效果。這優(yōu)化對電子的保留且因此優(yōu)化濺射工藝的效率。
[0011]增加磁場強度的直覺化途徑僅僅是增加磁體的大小或強度。增加磁場強度受更強磁體的可用性限制。非常高強度的磁體也是非常昂貴的，且難以使用。此外，更強磁體還可應(yīng)用到任何高級設(shè)計以增加效益(諸如本發(fā)明的實施方案的那些效益)。
[0012]在考慮更大橫斷面的磁體時，問題就出現(xiàn)了。增加徑向方向上的尺寸不會帶來靶表面上的磁通量的成比例增加。如此，這是一種自我限制的方法。增加切線到靶表面的方向上的尺寸也是一種自我限制，因為幾何形狀要求進一步移動靶表面上的大量磁性材料，以用于削弱靶表面的磁場。這與達到期望效果相反(參看作為此類設(shè)計的一個實例圖2)。
[0013]增加磁體大小的方法的另一有害影響是跑道被拓寬。也就是說，使跑道的兩個長的部分彼此遠離。這加寬了跑道的回車道部分，進而增加靶端的相對侵蝕率。因此，在使用更大量的靶材之前，需耗盡靶的這些部分。因此，在充分利用靶材之前，必須停止使用靶。
[0014]為了理解增加靶端的侵蝕率，技術(shù)人員可考慮旋轉(zhuǎn)靶表面上的兩個點。一個點旋轉(zhuǎn)通過跑道的兩個支柱(長的部分)。另一個點旋轉(zhuǎn)通過回車道。將看到，通過回車道的點花更多時間在跑道中，因此受到更嚴重侵蝕?？稍诿绹鴮＠蛄刑?，364，518(其內(nèi)容據(jù)此以引用的方式并入本文)中找到關(guān)于該主題的進一步論述。
[0015]可通過使用磁體的四個(或更多)行或其它獨立的線性陣列而不是使用常見的3行來克服以上描述的問題。這允許克服如先前描述的過大磁體的問題。更重要的是，其允許對回車道(其最小化靶端的過度侵蝕)作出獨特的修改，而不會對電子的保留產(chǎn)生消極的影響(或至少降低消極影響)。
【附圖說明】
[0016]圖1A是用于旋轉(zhuǎn)陰極的典型磁控組件的示意圖。
[0017]圖1B圖示圖1A的磁控組件中的磁體的磁化方向。
[0018]圖2是用于旋轉(zhuǎn)陰極的磁控組件的替代設(shè)計的示意圖。
[0019]圖3A是磁控組件的一個示例性實施方案的示意圖。
[0020]圖3B是用于圖3A的磁控組件中的磁軛的一個示例性實施方案的示意圖。
[0021 ]圖4圖示適合用于圖3A的磁控組件中的一個示例性磁體布置。
[0022 ]圖5圖示適合用于圖3A的磁控組件中的另一個示例性磁體布置。
[0023]圖6圖示適合用于圖3A的磁控組件中的又一個示例性磁體布置600。
[0024]圖7是磁控組件的另一示例性實施方案的示意圖。
[0025]圖8是其中可使用圖3A和圖7的磁控組件的濺射系統(tǒng)的一個示例性實施方案的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參考圖3A，在本發(fā)明的一個示例性實施方案中，磁控組件300包括多個磁體302和磁軛304。磁軛304被配置來將多個磁體304固定在至少四個獨立的線性陣列306中。在圖3A示出的示例性實施方案中，磁控組件300包括布置在四個行306中的磁體304的四個獨立的線性陣列306。
[0027]在該示例性實施方案中，磁體行306包括具有一個極性的兩個內(nèi)部行308和具有相反極性的兩個外部行310。磁體302的行306附接至磁軛304。磁軛304由磁性導(dǎo)電材料(諸如，鋼制品或磁性不銹鋼)制成。該配置允許附加的磁質(zhì)量，同時在條件許可下允許磁體302相對于靶表面而保持在最近位置。因此，充分利用額外磁質(zhì)量。
[0028]如圖3B所示，在一個實施方案中，磁軛304包括多個縫隙或通道312，磁體302的每個行306有一個縫隙或通道312。(應(yīng)注意，為了簡單起見，圖3B中不示出關(guān)于特定磁體布置的細節(jié)，而在下文結(jié)合圖4-6進行更詳細地描述。)