一种磁控溅射源及等离子体处理设备制造技术

本发明专利技术属于等离子体处理技术领域，具体公开了一种磁控溅射源，其包括靶材、设置在靶材上方的磁体单元以及磁体移动装置，所述磁体移动装置与所述磁体单元相连并可带动磁体单元中的可移动磁体在靶材上方运动，以改变磁力线的分布，进而实现靶材轰击的均匀性。此外，本发明专利技术还公开了一种包含上述磁控溅射源的等离子体处理设备。本发明专利技术提供的磁控溅射源及等离子体处理设备，能够改变靶材上各个部分所在位置上的磁场强度，并进而实现靶材轰击的均匀性及基体上薄膜沉积的均匀性，同时避免因过早更换靶材而带来的浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体处理
，具体地，涉及一种磁控溅射源。此外，本专利技术还涉及一种应用该磁控溅射源的等离子体处理设备。
技术介绍
目前，PVD(PhysiCal Vapor D印osition，物理气相沉积)溅镀设备广泛应用于集成电路、液晶显示器、薄膜太阳能及其LED领域。所谓溅镀指的是用荷能粒子(例如氩离子)轰击固体表面而引起诸如原子、分子或团束等的各种粒子从该固体表面逸出的现象， 被轰击的固体通常称为靶材。在实际溅镀工艺过程中，等离子体产生于工艺腔室中。等离子体中的正离子被阴极负电所吸引，轰击腔室中的靶材并撞出靶材的原子，使靶材原子沉积到基体上。在非反应溅射的情况下，气体是惰性气体，例如氩气。在反应溅射的情况下，一并采用反应气体和惰性气体。通常，为改善溅射效果，在靶材附近设置磁铁，迫使等离子中的电子按照一定的轨道运动而增加电子的运动时间，以增加电子和要电离的气体的碰撞机会，从而得到高密度的等离子体，并提供高的沉积速率。这种在靶材附近设置磁铁的设备一般称为磁控溅射设备。磁控溅射设备的设计核心是靶材及其附近磁铁的设置方式。请参阅图1，其中示出了现有的溅镀设备常采用的磁铁和靶材的设置方式。如图所示，在工艺腔室(图未示)内设置有基体101、靶材103及磁铁104，其中，靶材103包括设置于基体101上方的两块靶材103-1和103-2，并且在每一靶材之上分别固定地设置有三块磁铁组成的磁铁组，例如，在靶材103-1之上设置有第一磁铁组104-1，其中包括彼此间隔一定距离设置的三块磁铁，并且三块磁铁的极性分别为N、S、N ；在靶材103-2 之上设置有第二磁铁组104-2，其中包括彼此间隔一定距离设置的三块磁铁，并且三块磁铁的极性分别为S、N、S。这样，第一磁铁组104-1内各磁铁自身以及各磁铁间所产生的磁力线、第二磁铁组104-2内各磁铁自身以及各磁铁间所产生的磁力线、以及第一磁铁组104-1 和第二磁铁组104-2之间各磁铁所产生的磁力线分布不均勻，如图中标号102所示，在靠近磁铁的位置处磁力线较密，在远离磁铁的位置处磁力线较疏。也就是说，磁铁在其附近各位置处的场强不同，在靠近磁铁的位置处场强大，在远离磁铁的位置处场强小。例如，在靶材 103-1和靶材103-2处磁场强度较强，并且该位置处的靶材溅射的量相应地较大；而在两靶材之间的位置(即磁场中心位置)处磁场强度小，并且该位置处的靶材溅射的量也相应地较小。尽管通过在靶材上固定设置磁铁组可以控制电子的轨道运动，并增加电子和要电离的气体的碰撞机会，进而得到高密度的等离子体和高的沉积速率，然而在实际应用中，这种方法不可避免地存在下述缺陷由于
技术介绍
提供的磁控溅射源中的磁铁是固定地设置在靶材上的，其不能相对于靶材产生位移，这样便使得在静止的磁场中，靶材中有的部分所处磁场强度较强，有的部分所处磁场强度较弱，并且强者始终强，弱者始终弱。这样，靶材上处于较强磁场中的部分所经受的轰击强度及轰击频度较高并且溅射的量较多，而处于较弱磁场中的部分所经受的轰击强度及轰击频度较低并且溅射的量较少。换言之，若采用
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提供的磁控溅射源对电子的运动轨道进行控制，就会使整个靶材所经受的轰击并不均勻，即，靶材上的不同部分所经受的轰击强度和频度不同，这样便使得靶材上轰击强度和频度高的部分(以下简称为高频度靶材部分)消耗得较快，而靶材上轰击强度和频度低的部分(以下简称为低频度靶材部分)消耗得较慢。当高频度靶材部分消耗殆尽而不适于继续使用时，就需要更换整个靶材；而此时，低频度靶材部分其实消耗得并不多，仍然适用于工艺要求。因此，此时更换整个靶材实际上带来极大浪费。此外，靶材上的不同部分所经受的轰击强度和频度不同、溅射的量不同，将影响位于靶材下方的基体上的薄膜沉积的速率，并最终影响薄膜沉积的均勻性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种磁控溅射源，其能够改变靶材上各个部分所在位置上的磁场强度，进而实现靶材轰击的均勻性，避免因过早更换靶材而带来的浪费。此外，本专利技术还提供一种等离子体处理设备，其同样能够改变靶材上各个部分所在位置上的磁场强度，并进而实现靶材轰击的均勻性及基体上薄膜沉积的均勻性，同时避免因过早更换靶材而带来的浪费。为此，本专利技术提供了一种磁控溅射源，其包括靶材、设置在靶材上方的磁体单元以及磁体移动装置，所述磁体移动装置与所述磁体单元相连并可带动磁体单元中的可移动磁体在靶材上方运动，以改变磁力线的分布，进而实现靶材轰击的均勻性。其中，所述磁体单元包括单独一个磁体，该磁体为可移动磁体并且连接所述磁体移动装置，并在磁体移动装置的带动下在靶材上方运动。其中，所述磁体单元包含多个磁体，并且其中至少一个磁体为可移动磁体，所述可移动磁体连接所述磁体移动装置，并在该磁体移动装置的带动下，相对于其他磁体作远离或靠近的运动。其中，所述磁体移动装置包括偏心轮及与之相配合的偏心轮从动件，所述可移动磁体连接所述偏心轮从动件，通过偏心轮从动件在偏心轮外缘上的移动而带动所述磁体在靶材上方运动。或者所述磁体移动装置包括丝杠及与之相配合的螺母，所述可移动磁体连接所述螺母，通过螺母和丝杠之间的相对运动而带动所述磁体在靶材上方运动。或者所述磁体移动装置包括导轨及与之相配合的滑块，所述可移动磁体与所述滑块相连，通过滑块和导轨之间的相对运动而带动所述磁体在靶材上方运动。或者所述磁体移动装置包括主动齿轮及与之相配合的从动齿轮，所述可移动磁体与所述从动齿轮相连，通过从动齿轮和主动齿轮之间的相对运动而带动所述磁体在靶材上方运动。此外，本专利技术还提供一种等离子体处理设备，其包括工艺腔室及设置在工艺腔室内的被加工基体，并且在所述基体上方还设置有至少一个本专利技术提供的如上所述的磁控溅射源，以实现靶材溅射的均勻性，进而实现基体上薄膜沉积的均勻性。在本专利技术提供的等离子体处理设备中，所述磁控溅射源的数量为两个，并且第一磁控溅射源中可移动磁体的运动方向与第二磁控溅射源中可移动磁体的运动方向相反。在本专利技术提供的等离子体处理设备中，所述每一个磁控溅射源中最靠近另一个磁控溅射源的磁体极性相反。在本专利技术提供的等离子体处理设备中，所述基体在工艺腔室径向方向上运动，以进一步使其上的薄膜沉积更为均勻。本专利技术提供的等离子体处理设备可以是物理气相沉积装置等的等离子体处理设备。本专利技术具有以下有益效果由于本专利技术提供的磁控溅射源中设置有磁体移动装置，在该磁体移动装置的带动下可以使磁控溅射源中的磁体(即，可移动磁体)相对于靶材产生位移，从而使靶材上各个部分所处磁场的场强的发生变化，进而可以实现靶材上各个部分因所处磁场的场强变化而使所述靶材上各个部分所经受的轰击强度和频度、溅射的量发生相应变化，这样就可以实现靶材轰击的均勻性，而不会像
技术介绍
中那样使靶材上有的部分经受的轰击强度和频度始终较高、溅射的量始终较多，而有的地方经受的轰击强度和频度始终较低、溅射的量始终较少。因此，本专利技术提供的磁控溅射源可以避免出现靶材上有的部分已消耗殆尽而与此同时有的部分却消耗很少的现象，并进一步避免因此而过早地更换靶材所带来的浪费。类似地，由于本专利技术提供的等离子体处理设备采用了本专利技术提供的上述磁控溅射源，因而其同样能够实现靶材轰击的均勻性以及基体上薄膜沉积的均勻性，并且还能够避本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种磁控溅射源，包括靶材及设置在靶材上方的磁体单元，其特征在于，还包括磁体移动装置，其与所述磁体单元相连并可带动磁体单元中的可移动磁体在靶材上方运动，以改变磁力线的分布，进而实现靶材轰击的均匀性。

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射源，包括靶材及设置在靶材上方的磁体单元，其特征在于，还包括磁体移动装置，其与所述磁体单元相连并可带动磁体单元中的可移动磁体在靶材上方运动，以改变磁力线的分布，进而实现靶材轰击的均勻性。2.根据权利要求1所述的磁控溅射源，其特征在于，所述磁体单元包括单独一个磁体， 该磁体为可移动磁体并且连接所述磁体移动装置，并在磁体移动装置的带动下在靶材上方运动。3.根据权利要求1所述的磁控溅射源，其特征在于，所述磁体单元包含多个磁体，并且其中至少一个磁体为可移动磁体，所述可移动磁体连接所述磁体移动装置，并在该磁体移动装置的带动下，作远离或靠近其他磁体的运动。4.根据权利要求2或3所述的磁控溅射源，其特征在于，所述磁体移动装置包括偏心轮及与之相配合的偏心轮从动件，所述可移动磁体连接所述偏心轮从动件，通过偏心轮从动件在偏心轮外缘上的移动而带动所述磁体在靶材上方运动。5.根据权利要求2或3所述的磁控溅射源，其特征在于，所述磁体移动装置包括导轨及与之相配合的滑块，所述可移动磁体与所述滑块相连，通过滑块和导轨之间的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴桂龙，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11