[发明专利]冷却式阳极

说明书

技术领域

本发明的实施方式主要涉及用于大面积基板的物理气相沉积(PVD)系统。

背景技术

使用磁电管的PVD是一种将材料沉积到基板上的方法。在PVD工艺期间， 可电偏压靶，从而在工艺区域中所产生的离子可以足够的能量轰击靶表面以从 靶驱除原子。偏置靶材以产生使离子轰击靶表面并从该靶表面去除原子的等离 子体的工艺通常称为溅射。所溅射的原子一般朝向进行溅射涂覆的基板移动， 并且所溅射的原子沉积在该基板上。可选地，原子与等离子体中的气体反应， 例如氮气，以反应性地在该基板上沉积化合物。反应性的溅射通常用于在该基 板上形成钛氮化物或钽氮化物的薄阻挡层和成核层。

直流(DC)溅射和交流(AC)溅射是溅射的形式，其中靶偏置以朝向靶 吸引离子。靶可偏置到约-100V到-600V的范围内的负偏压以朝向靶材吸引工 作气体(例如，氩)的负离子从而溅射原子。通常地，溅射腔室的侧部由护板 覆盖以保护腔室壁隔离溅射沉积。护板可电性接地，从而提供与靶阴极相对的 阳极以将靶电源电容性耦合到溅射腔室中所产生的等离子体。

在溅射期间，材料可溅射并沉积在腔室内暴露的表面上。当温度从处理温 度变化(fluxuate)到较低的非处理温度时，已经沉积在腔室的暴露表面上的 材料可剥离并污染基板。

当在诸如玻璃基板、聚合物基板、平板显示器基板、太阳能电池基板和其 它适宜的基板的大面积基板上沉积薄膜时，可能难以在基板上均匀沉积。因此， 在本领域中需要减少PVD腔室中的剥落，同时还需要将材料均匀沉积到基板 上。

发明内容

本发明主要包含PVD装置和PVD方法。延伸阳极通过在靶材和基板之间 的处理空间可增加在基板上的沉积均匀性。阳极为在等离子体中激发的电子提 供接地路径，并可使等离子体内的电子均匀分布在整个处理空间，而不是在腔 室壁聚积。等离子体内电子的均匀分布可引起基板上材料的均匀沉积。阳极可 由冷却流体冷却以控制阳极的温度并减少剥落。阳极可越过在垂直于磁电管长 侧的处理空间设置，磁电管可在整个溅射靶的后面在二维上扫描。扫描磁电管 可减少阳极的局部加热。

在一个实施方式中，公开了一种物理气相沉积装置。该装置包含在其中具 有处理空间的腔室主体、一个或多个靶、基板支架，和设置在一个或多个靶和 基板之间的一个或多个阳极。一个或多个阳极每个都包含内壁和外壁，其中该 内壁限定当与内壁接触时流过冷却流体的流体流径。

在另一实施方式中，公开了一种阳极组件。该阳极组件包含具有外壁的阳 极主体、由内壁限定的中空通道、具有与其耦合的冷却流体出口的第一端，和 与其耦合的流体出口的第二端。

在另一实施方式中，公开了一种物理气相沉积方法。该方法包含：在腔室 内与溅射靶相对设置基座以限定在靶和基座之间的处理空间，从靶溅射材料以 产生等离子体，提供处理空间内的接地路径，其中接地路径横跨整个处理空间 的区域并包含内壁和外壁，以及当与内壁接触时，在接地流径内流过冷却流体。

附图说明

因此为了可以更详细的理解本发明的以上所述特征，将参照附图中示出的 部分实施方式对以上的简要所述的本发明进行更具体的描述。然而，应当注意 附图仅示出了本发明的典型实施方式，并因此不能认为是本发明范围的限定， 本发明可允许其他等同的有效实施方式。

图1是根据本发明的一个实施方式的PVD装置100的横截面视图；

图2是合并冷却式阳极的PVD装置100的一个实施方式的俯视图；

图3A是根据本发明的一个实施方式贯穿暗区护板136的阳极134的俯视 图；

图3B是根据本发明的一个实施方式的阳极134和阳极安装托架144的横 截面视图；

图4是根据本发明的一个实施方式的冷却组件150的视图；

图5A和图5B是根据本发明的实施方式与冷却式阳极相关的磁电管的示 意图；

图6是根据本发明的一个实施方式的磁电管的扫描图案的示意图；

为了便于理解，尽可能使用同样的附图标记表示附图中同样的元件。在没 有具体叙述的情形下，一般预期在一个实施方式中公开的元件可有利地在其它 实施方式中使用。

具体实施方式