磁控溅射设备制造技术

提供一种磁控溅射设备，磁控溅射设备包括腔体、基座、磁铁、第一供气管以及排气管。腔体具有底壁、周壁和顶壁以及部空间，顶壁用于供连接于阴极的金属靶材固定在下方；基座用于支撑衬底并用于连接于阳极；磁铁用于施加磁场；第一供气管在上下方向上定位在金属靶材和基座之间，第一供气管用于使内部空间与氩气源受控连通；排气管用于使内部空间和抽真空装置受控连通；第一供气管和排气管配置成：在衬底上磁控溅射形成单组分金属薄膜时，第一供气管供入氩气，抽真空装置启动；第一供气管包括环状管和至少三根直线伸缩管；各直线伸缩管配置成：基于在衬底上磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布图调整各直线伸缩管的长度直到电阻分布的均匀性符合要求。均匀性符合要求。均匀性符合要求。

【技术实现步骤摘要】
磁控溅射设备


[0001]本公开涉及薄膜制备领域，更具体地涉及一种磁控溅射设备。

技术介绍

[0002]金属(如Ti、Ta、Al等)及金属化合物如(TiN、TaN、VOx等)由于性能优异而被广泛应用于集成电路及MEMS制造领域。在以上两个应用领域中，材料以薄膜的形态存在于器件中，厚度在几纳米到几微米之间。
[0003]通常用磁控溅射法来制备金属薄膜及金属化合物薄膜。在制备金属薄膜时，将相应材料做成靶材形状，将金属靶材及衬底放入磁控溅射设备，通入工作气体氩气，打开溅射电源，即可制备出相应的薄膜材料。如果此时通入如氧气或氮气等的反应气体，即可在衬底上制备出金属氧化物薄膜或金属氮化物薄膜。例如将金属钛做成靶材，只通入氩气可制备钛薄膜。如果同时通入氩气和氮气，制备出来的则是氮化钛薄膜。
[0004]目前常用的磁控溅射设备中，气体都是从腔体的底壁处充入腔体的内部空间，且做出来的薄膜电阻常为同心圆形状分布，只能通过调节靶材和衬底在上下方向的距离来调节均匀性，使电阻分布更加均匀，然而调整幅度有限。靶材与衬底之间的距离较小时，有碰撞的风险；靶材与衬底的距离较大时，镀膜效率则会降低。对于电阻分布不是同心圆形状时，调节靶材衬底距离就对提高电阻分布均匀性就没有效果了。

技术实现思路

[0005]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本公开的一目的在于提供一种磁控溅射设备，其能够不受上下方向靶材和衬底之间的距离限制而有效地调整磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布。
[0006]本公开的另一目的在于提供一种磁控溅射设备，其能够在不影响镀膜效率下调整磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布。
[0007]由此，提供一种磁控溅射设备，磁控溅射设备包括腔体、基座、磁铁、第一供气管以及排气管。腔体具有底壁、周壁和顶壁以及由底壁、周壁和顶壁围成的内部空间，顶壁用于供连接于阴极的金属靶材固定在下方；基座定位在底壁的上方，基座用于支撑衬底并用于连接于阳极；磁铁位于顶壁与金属靶材之间且定位成在上下方向上与基座相对，磁铁用于对金属靶材施加磁场；第一供气管在上下方向上定位在金属靶材和基座之间，第一供气管用于使腔体的内部空间与外部的氩气源受控连通；排气管设于底壁，排气管用于使腔体的内部空间和外部的抽真空装置受控连通；第一供气管和排气管配置成：在衬底上磁控溅射形成单组分金属薄膜时，第一供气管打开并向腔体的内部空间供入氩气，排气管打开且外部的抽真空装置启动；第一供气管包括环状管和至少三根直线伸缩管；所述至少三根直线伸缩管沿环状管的内周等间隔分布，各直线伸缩管位于环状管的对应的半径线上，各直线伸缩管的最大长度短于环状管的半径，各直线伸缩管的内部连通于环状管的内部，各直线伸缩管配置成：基于在衬底上磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布图调整各直线伸缩管的长度
直到电阻分布的均匀性符合要求，电阻分布的均匀性符合要求的直线伸缩管的长度被固定下来并用于后续的衬底上的薄膜的磁控溅射。
[0008]本公开的有益效果如下：与
技术介绍
中的调节靶材和衬底在上下方向的距离来调节电阻分布的均匀性相比，在本公开的磁控溅射设备中，通过具有环状管和至少三根直线伸缩管的第一供气管，通过直线伸缩管调整长度，避免了金属靶材与衬底之间的距离小时靶材与衬底碰撞风险，避免了靶材与衬底之间的距离大时镀膜效率的降低，能够有效地调整磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布(调整调整全部和/或部分直线伸缩管的长度)，使得电阻分布图的边缘处的电阻和中心处的电阻均匀。此外，针对同心圆形状的电阻分布图，还能够实现对同心圆形状的对应圈调整同心。另外，对于电阻分布不是同心圆形状，通过调节全部和/或部分直线伸缩管的长度，同样能够对电阻分布均匀性进行调整。即，本公开的磁控溅射设备能够不受上下方向的金属靶材和衬底之间的距离限制而有效地调整磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布。本公开的磁控溅射设备能够在不影响镀膜效率下调整磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布。
附图说明
[0009]图1是根据本公开的磁控溅射设备的平面示意图。
[0010]图2是磁控溅射设备的部分构件的立体分解图。
[0011]图3是图2的组装图。
[0012]图4是磁控溅射设备的第一供气管的俯视图。
[0013]图5是第一供气管的直线伸缩管的示意图。
[0014]图6是测试例的在直线伸缩管的第一长度下镀覆的钛膜的电阻分布图。
[0015]图7是测试例的在直线伸缩管调整至第二长度下的镀覆的钛膜的电阻分布图。
[0016]其中，附图标记说明如下：
[0017]100磁控溅射设备411外接口
[0018]D上下方向42直线伸缩管
[0019]1腔体421第一固定段
[0020]11底壁421a第一筒体
[0021]12周壁H螺纹孔
[0022]13顶壁421b第一腔
[0023]14内部空间422第二活动段
[0024]15顶盖422a第二筒体
[0025]16壳体S刻度
[0026]161连通口422b第二腔
[0027]162环形凹部423固定件
[0028]162a水平面424密封圈
[0029]162b圆周面5排气管
[0030]S螺丝6第二供气管
[0031]2基座7外接管
[0032]3磁铁200衬底
[0033]4第一供气管300金属靶材
[0034]41环状管
具体实施方式
[0035]附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
[0036][磁控溅射设备][0037]参照图1至图5，磁控溅射设备100包括腔体1、基座2、磁铁3、第一供气管4以及排气管5。
[0038]腔体1具有底壁11、周壁12和顶壁13以及由底壁11、周壁12和顶壁13围成的内部空间14，顶壁13用于供连接于阴极(未示出)的金属靶材300固定在下方。基座2定位在底壁11的上方，基座2用于支撑衬底200并用于连接于阳极(未示出)。磁铁3位于顶壁13与金属靶材300之间且定位成在上下方向D上与基座2相对，磁铁3用对金属靶材300施加磁场。第一供气管4在上下方向D上定位在金属靶材300和基座2之间，第一供气管4用于使腔体1的内部空间14与外部的氩气源(未示出)受控连通。排气管5设于底壁11，排气管5用于使腔体1的内部空间14和外部的抽真空装置(未示出)受控连通。第一供气管4和排气管5配置成：在衬底200上磁控溅射形成单组分金属薄膜时，第一供气管4打开并向腔体1的内部空间14供入氩气，排气管5打开且外部的抽真空装置启动。第一供气管4包括环状管41和至少三根直线伸缩管42。所述至少三根直线伸缩管42沿环状管41的内周等间隔分布，各直线伸缩管42位于环状管41的对应的半径线上，各直线伸缩管42的最大长度短于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射设备，其特征在于，磁控溅射设备(100)包括腔体(1)、基座(2)、磁铁(3)、第一供气管(4)以及排气管(5)；腔体(1)具有底壁(11)、周壁(12)和顶壁(13)以及由底壁(11)、周壁(12)和顶壁(13)围成的内部空间(14)，顶壁(13)用于供连接于阴极(未示出)的金属靶材(300)固定在下方；基座(2)定位在底壁(11)的上方，基座(2)用于支撑衬底(200)并用于连接于阳极；磁铁(3)位于顶壁(13)与金属靶材(300)之间且定位成在上下方向(D)上与基座(2)相对，磁铁(3)用于对金属靶材(300)施加磁场；第一供气管(4)在上下方向(D)上定位在金属靶材(300)和基座(2)之间，第一供气管(4)用于使腔体(1)的内部空间(14)与外部的氩气源受控连通；排气管(5)设于底壁(11)，排气管(5)用于使腔体(1)的内部空间(14)和外部的抽真空装置受控连通；第一供气管(4)和排气管(5)配置成：在衬底(200)上磁控溅射形成单组分金属薄膜时，第一供气管(4)打开并向腔体(1)的内部空间(14)供入氩气，排气管(5)打开且外部的抽真空装置启动；第一供气管(4)包括环状管(41)和至少三根直线伸缩管(42)；所述至少三根直线伸缩管(42)沿环状管(41)的内周等间隔分布，各直线伸缩管(42)位于环状管(41)的对应的半径线上，各直线伸缩管(42)的最大长度短于环状管(41)的半径，各直线伸缩管(42)的内部连通于环状管(41)的内部，各直线伸缩管(42)配置成：基于在衬底(200)上磁控溅射镀覆的薄膜的电阻分布图调整各直线伸缩管(42)的长度直到电阻分布的均匀性符合要求，电阻分布的均匀性符合要求的直线伸缩管(42)的长度被固定下来并用于后续的衬底上的薄膜的磁控溅射。2.根据权利要求1所述的磁控溅射设备，其特征在于，第一供气管(4)还用于使腔体(1)的内部空间(14)与外部的金属化合物中的除金属之外的其它组分的组分气源连通；磁控溅射设备(100)还包括第二供气管(6)；第二供气管(6)设于腔体(1)的底壁(11)并与排气管(5)管间隔开，第二供气管(6)用于使腔体(1)的内部空间(14)与外部的氩气供给源受控连通；第一供气管(4)、第二供气管(6)和排气管(5)配置成：在衬底(200)上磁控溅射形成单组分金属薄膜时，第一供气管(4)打开并向腔体(1)的内部空间(14)供入氩气，第二供气管(6)关闭，排气管(5)打开且外部的抽真空装置启动；在衬底(200)上磁控溅射形成金属化合物时，第一供气管(4)打开并向腔体(1)的内部空间(14)供入金属化合物中的除金属之外的其它组分的组分气，第二供气管(6)打开并向腔体(1)的内部空间(14)供入氩气，排气管(5)打开且外部的抽真空装置启动。3.根据权利要求1或2所述的磁控溅射设备，其特征在于，各直线伸缩管(42)配置成：基于首次完成溅射镀膜的第一个衬底(200)上的薄膜的同心圆形状的电阻分布图，若电阻分布图的边缘处的电阻高于中心处的电阻，则缩短全部和/或部分直线伸缩管(42)的长度，若电阻分布图的边缘处的电阻低于中心处的电阻，则伸长全部和/或部分直线伸缩管(42)的长度，全部直线伸缩管(42)的长度确定之后供第二个衬底(200)溅射镀膜使用；
第二个衬底(200)溅射镀膜后，同样基于第二个衬底(200)上的薄膜的同心圆形状的电阻分布图的边缘处的电阻和中心处的电阻的高低相对关系和电阻分布的均匀性，确定是否需要调整全部和/或部分直线伸缩管(42)的长度，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈定康，李兆营，程朋，
申请(专利权)人：安徽光智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：