用于沉积扩散薄膜的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及扩散薄膜的沉积方法和装置，用于半导体制造和各种工其的表面涂覆中。为了使用薄膜涂覆处理目标（诸如，半导体、各种成型产品或各种工具）的表面，连续地并变化地调节选择自偏置电压、气体量、电弧电源、和溅射电源的过程因素，其中形成在处理目标表面的薄膜成分比率不是通过化学反应而是通过物理方法被连续改变。因而生产了具有高硬度的薄膜。根据其最终用途选择待沉积薄膜的成分比率，因而沉积了具有优异耐磨性、耐冲击性和耐热性的薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于半导体制造和各种切削工具的表面涂覆中的扩散薄膜沉积的方 法和装置，尤其涉及扩散薄膜的沉积方法和装置，其中，当不是通过化学气相沉积(CVD)而 是通过物理气相沉积(PVD)沉积薄膜时，通过使用离子碰撞能量的再溅射，薄膜成分比率 在其深度方向是连续变化的，而且，根据其最终用途而选择待沉积的薄膜的成分比率，因而 改善了薄膜的特性和沉积特性。
技术介绍
一般来说，用于处理目标(诸如半导体、各种成型产品或工具)的表面处理的薄膜 沉积(或涂覆)，需要使用能够沉积薄膜厚度范围从几个到几十个微米(Pm)的PVD装置。 根据最终用途和周围环境，这种用于沉积薄膜的装置使薄膜的形式能够满足各种需要，包 括高硬度、耐磨性和耐冲击性。因此，为了提供具有满足全部的高硬度、耐磨性、耐冲击性和耐热性的优良特性的 薄膜，人们已经做出了很大的努力，以改进各种沉积条件，包括薄膜沉积方法、薄膜材料和 供应的反映气体。鉴于此，如图1所例示的，当使用TiAIN薄膜涂覆处理目标时，为了同时改善相互 矛盾的耐磨性和耐冲击性，不仅可以将具有高耐磨性和耐热性的氮化铝薄膜层(A1N 层2， 层4)，而且可以将具有高硬度和润滑能力的氮化钛薄膜层(TiN 层1，层3)或其它薄膜层 (未示出)层叠，从而实现了能够同时满足耐磨性和耐冲击性的多层薄膜10。如上所述，当A1N薄膜层(层2，层4)以及TiN薄膜层(层1，层3)被沉积，从而 形成多层结构(层1至层4)时，可以改善各个层(层1、层2、层3、层4)的耐磨性或耐冲击 性。然而，连接层(或分裂层)可能形成在各个层(层1、层2、层3、层4)之间，不合期望地 使多层薄膜裂开并分离，使得不可能明显改善作为完整的多层结构的薄膜10的特性。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术针对现有技术中出现的上述问题，提供了一种用于沉积扩散薄膜的 方法和装置，其中，当使用薄膜涂覆处理目标(诸如，半导体、各种成型产品或各种切削工 具)的表面时，薄膜的成分比率在其深度方向上连续变化，而且，根据其最终用途选择待沉 积薄膜的成分比率，从而改善了薄膜的沉积特性。技术方案根据本专利技术，一种沉积扩散薄膜的方法，可以包括施加从偏置电压、气体量、电弧 电源和溅射电源之中选择的一个或更多个过程因素，其引起一种或更多种薄膜材料被引导 并沉积在处理目标上，同时连续改变所述一个或更多个过程因素，以改变所述处理目标的 表面上的离子碰撞能量，因而造成所述薄膜成分的再溅射，因此形成了所述扩散薄膜。同样，从偏置电压、气体量、电弧电源和溅射电源之中选择的所述一个或更多个过4程因素，在用户设置的时间内至少可以被连续增加或减小一次。而且，在用户设置的时间内，从偏置电压、气体量、电弧电源和溅射电源之中选择 的所述一个或更多个过程因素，可以被增加并随后减小，或被减小并随后增加至少一次。在被引导并沉积在所述处理目标的表面上的所述扩散薄膜中，相对于所述薄膜的 全部或部分厚度，所述扩散薄膜的一个或更多成分比率在0. 2 35%的范围内，在所述薄 膜的深度方向上可以被连续增加或减小至少一次。同样，在被引导并沉积在所述处理目标的表面上的扩散薄膜中，相对于所述薄膜 的全部或部分厚度，所述扩散薄膜的一个或更多成分比率在0. 2 35%的范围内，在所述 薄膜的深度方向上，可以被增加并随后减小或被减小并随后增加至少一次。所述扩散薄膜可以被形成为单层薄膜或多层薄膜，并且所述多层薄膜的一个或更多 成分比率在0. 2 35%的范围内，在所述薄膜的深度方向上，可以被连续增加或减小至少一次。使用由包括1^、0、01、￥、21~、恥、或临的过渡金属和至少一种选择自A1、B和 Si的金属组成的合金靶，以及包括选择自氮气(N2)、包括甲烷(ch4)或乙炔(C2H2)的碳族 (C)和氧气(02)之中的一种或更多种的反应气体，可以形成所述多层薄膜。电源的波形可以是直流(DC)波形或脉冲波形，所述电源包括用于沉积被电离的 各种薄膜材料的所述偏置电压、所述电弧电源或所述溅射电源。所述扩散薄膜可以包括具有在0.7 2.0范围内的面(111)和(200)的半高宽 (FWHM)的晶粒。此外，根据本专利技术，一种用于沉积扩散薄膜的装置可以包括真空室，用于将接收 在其内的所述扩散薄膜沉积在处理目标上；气体源，用于将反应气体提供到所述真空室内； 电源，用于将电能供给所述真空室；真空泵，用于在所述真空室内产生真空状态；以及控制 器，用于可变化地控制供给所述真空室的电能的大小。所述控制器可以包括键入部分，其用于输入包括偏置电压、气体量、电弧电源和溅 射电源的设置条件和包括用于开始所述薄膜沉积的指令的用户指令。所述控制器还包括存储部分，其用于存储通过所述键入部分输入的数据。所述控制器还可以包括显示部分，其用于外部显示通过所述键入部分输入的所述 设置条件和所述薄膜沉积的进行程度。有益效果根据本专利技术，在用于沉积扩散薄膜的方法和装置中，当用薄膜涂覆处理目标(诸 如，半导体、各种造型的产品、或各种工具)的表面时，从偏置电压、气体量、电弧电源和溅 射电源之中选择的一个或更多个过程因素被连续并变化地调节，使沉积在处理目标表面的 薄膜的成分比率连续改变，而且，根据其最终用途，选择待沉积的薄膜的成分比率，因而改 善了薄膜的沉积特性。此外，根据本专利技术，当薄膜被沉积在处理目标上时，可以任意选择连续可变的诸如 偏置电压、气体量、电弧电源和溅射电源的过程因素。因此，即使使用相同的薄膜材料，也可 以沉积适合于最终用途和材料类型的薄膜。附图说明图1例示了现有技术的通过用于薄膜沉积的装置和方法所获得的薄膜；5图2例示了根据本专利技术的薄膜沉积的过程以及因而的薄膜沉积速率的改变；图3例示了根据本专利技术的第一个实施方式的扩散薄膜的沉积过程，以及由此沉积 的薄膜；图4例示了根据本专利技术的第二个实施方式的扩散薄膜的沉积过程以及由此沉积 的薄膜；图5例示了根据本专利技术的第三个实施方式的扩散薄膜的沉积过程以及由此沉积 的薄膜；图6是例示了根据本专利技术的扩散薄膜的沉积过程的流程图；图7示意地例示了根据本专利技术的用于扩散薄膜沉积的装置；以及图8例示了根据本专利技术的用于扩散薄膜沉积的装置的构造。具体实施例方式下面将参考附图，详细描述根据本专利技术的扩散薄膜沉积的方法。图2例示了根据本专利技术的扩散薄膜的沉积过程以及因而的薄膜沉积速率的改变， 图3例示了根据本专利技术的第一个实施方式的扩散薄膜的沉积过程，以及由此沉积的薄膜， 图4例示了根据本专利技术的第二个实施方式的扩散薄膜的沉积过程以及由此沉积的薄膜，图 5例示了根据本专利技术的第三个实施方式的沉积扩散薄膜的过程以及由此沉积的薄膜。图6 是例示了根据本专利技术的扩散薄膜沉积过程的流程图。根据本专利技术，在使用薄膜涂覆处理目标(诸如半导体和各种切削工具)的表面时， 提供了用于扩散薄膜沉积的方法和装置，其通过PVD (也就是，使用离子碰撞能量的物理再 溅射)替代了用于通过化学反应扩散多种成分的CVD。在本专利技术中，在沉积薄膜时，薄膜的成分改变在深度方向上连续可变，因而形成了 扩散薄膜。由此获得的薄膜的作用相当于具有至少数百层的超多层，因而显示了更高的硬度。进一步，为了形成包含两种或更多成分的薄膜，在薄膜的成分比率连续变化的情 况下，不仅可以改善高硬度，而且可以改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积扩散薄膜的方法，包括：施加从偏置电压、气体量、电弧电源和溅射电源之中选择的一个或更多个过程因素，其引起一种或更多种薄膜材料被引导并沉积在处理目标上，同时连续改变所述一个或更多个过程因素，以改变所述处理目标的表面上的离子碰撞能量，因而造成所述薄膜成分的再溅射，因此形成所述扩散薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵相烈，崔时荣，郑圣烨，崔正炫，
申请(专利权)人：艾细饰株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]