[发明专利]改良溅射靶应用

说明书

发明背景

本申请要求与2005年12月13日提出的美国临时专利申请60/749,789同等的权益，在此将其内容全文引用。

发明领域

本发明涉及等离子体溅射或溅射蚀刻操作中的改良靶应用。具体而言，其涉及改良的、更均匀的溅射原材料(即溅射“靶”)应用，从而能够用更多的原材料来涂覆基体。

相关技术说明

溅射涂覆设备已为大家所熟知。在典型的设备中，用能量放电来激发惰性气体如氩气的原子，从而形成离化气体或等离子体。应用磁场将高能等离子体引导(加速)向溅射靶表面。溅射靶通常为矩形厚板、薄片或薄板。等离子体轰击靶材表面，从而腐蚀此表面并析出靶材材料。这样析出的靶材材料就可沉积在基体，如金属、塑料或玻璃上，从而在基体上形成靶材材料的薄膜状涂层。有时也称这个过程为磁控溅射，这是由于用磁场来帮助等离子体放电的缘故。

为了从粉状气体，如氩气，处产生等离子体，特在一真空室中运用一个带负电压的阴极；可用一个独立的电极或真空室本身作为阳极，这样就可由惰性气体如氩气，或者惰性气体与活性气体的混合气体来保持等离子体放电。在如已委托给本申请代理人的美国专利5,399,253的构型中，溅射靶本身作为一个阴极。这就确保了在溅射靶表面上迅速有效地生成等离子体。同样在‘253专利中，用来导引等离子体的磁场可由位于溅射靶(阴极)后侧且朝向靶材后表面即与等离子体轰击表面相反表面的一组磁体产生。

为了促进对靶材更均匀的腐蚀，可将纵向延伸即平行于靶材长轴延伸的磁体横向移动或绕其纵轴旋转，这样就而可以在垂直于靶材长轴方向上，即相对靶材纵向变换感应磁场。专利‘253就揭示了这样一种实施例。在此专利中，在固定不动的永磁体外架内大致与其同一平面上安置了一对或数对对置(相对其极性方向)且纵向延伸的永磁体。这些磁体沿与靶材长轴平行的方向延伸，并绕各自纵轴旋转。正如专利’253详细描述的那样，磁体在永磁体外架内的旋转使得溅射靶相反表面的相应的感应磁场(“隧道式”磁场)侧向变换，这又在侧向上引发对该表面更均匀的等离子体轰击。

但是磁场的这种侧向变换对轰击靶材纵向端部区域的等离子体比例并没有影响。这是因为上述纵向延伸的磁体并没有覆盖靶材的整个长度，所以它们的旋转对端部区域的磁场几乎没有影响。此外，由于磁体外架并不运动，所以临近靶材纵向端部区域的磁场相对位于靶材中心区域的磁场相对来说是滞止的，如前所述，临近靶材中心区域的磁场是依靠磁体旋转而侧向变换的。这样的结果就是等离子体对靶材纵向端部区域的轰击比对两端部之间中心区域的轰击更集中。相应地，端部区域相对得到深且集中的腐蚀，相对来说，靶材中心区得以更均匀的腐蚀。

在溅射操作中，只要溅射靶任意位置被完全腐蚀(即穿透)，就会就爱你个溅射靶替换掉，或者在这之前就会将其替换掉。在端部区域处，磁场及相应的等离子体轰击轨迹是滞止的，相对更深的腐蚀发生在此处，因此整个靶材板材在中心区域远还没有被腐蚀到应当替换时通常就会被替换掉。因为板材早早被替换掉以避免端部区域的深度腐蚀将靶材穿透，因此就导致靶材板材内大量的溅射原材料的浪费。或者，现在已经使用了一种阶梯型靶材板材，这种靶材板材端部区域厚于中心区域。这样，较厚靶材端部区域接受更集中的腐蚀，由于靶材板材可应用更长时间，所以更多的中心区域材料可加以利用。但是，这种阶梯型结构也是不希望有的结构。首先，它也导致端部区域材料的浪费。另一个不利之处就是此种靶材制造成本较高，而且还增加了交换靶材的工作量。

正如那些精通技术的人员将会理解的那样，在传统的溅射设备中，腐蚀最强(最深)点只占用极少量的靶材溅射总材料。然而，这一点常常决定整个靶材的寿命及最大利用程度。

因此，从技术上来说，不仅是端部区域之间的中心区域，而且溅射靶材的端部区域。相对传统装置来说，优先在端部区域及中心区域取得同等程度的腐蚀度(即腐蚀深度)。

发明概述

溅射设备包括有磁性组件，在操作中，在该磁性组件的上方将安置一个具有一个中心区域及所述中心区域任一端的两个端部区域的溅射靶材。磁性组件用于在靶材上方生成磁场。磁性组件含有一个环绕中心磁体安置的磁体外架。磁体外架包括有第一及第二纵向延伸磁性端部构件位于外架的相反纵向端部并将其限定。第一磁性端部构件用于在靶材第一纵向端部区域上方对磁场进行无静电干扰调制。