本发明专利技术提供一种溅射沉积系统，所述溅射沉积系统包括：真空腔室，所述真空腔室包括用于在所述真空腔室中维持真空的真空泵；进气口，所述进气口用于供应工艺气体到真空腔室；在真空腔室之内的溅射靶材和基板支撑器；和等离子体源，所述等离子体源附着于所述真空腔室且定位于距溅射靶材较远位置，所述等离子体源被配置为形成延伸至真空腔室中的高密度等离子体束。等离子体源可包括矩形截面源腔室、电磁铁和射频线圈，其中矩形截面源腔室和射频线圈被配置为使高密度等离子体束具有细长卵形截面。此外，溅射靶材表面可被设置为非平面形式，以提供均匀等离子体能量沉积至靶材中和/或在基板支撑器上的基板表面处提供均匀溅射沉积。溅射沉积系统可包括用于整形高密度等离子体束的等离子体扩散系统，从而完全且均匀覆盖溅射靶材。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及溅射沉积エ艺工具，且本专利技术尤其涉及用于介电材料的高生产率溅射沉积系统，所述系统配置有远离溅射靶材的等离子体源。
技术介绍
在由于内部热应カ的材料裂缝之前，在介电材料的常规射频(radiofrequency;RF)溅射中的沉积速率受到可施加于靶材的功率密度的限制。介电材料通常为不良的导热体。常规派射源中的磁控管以跑道图案(racetrack pattern)约束Ar等离子体。如此横跨靶材产生不均匀功率密度，导致靶材的不均匀加热、靶材中的内应カ累积以及甚至裂縫。特别地，用于在制造薄膜电池时溅射沉积锂磷氮氧(LiPON)电解质材料的介电靶材对裂缝敏感。目前，将LiPON薄膜的沉积速率保持较低以避免使靶材材料裂化。存在对于用于沉积LiPON薄膜的改进方法和设备的需要。专利技术概述本专利技术的实施例提供溅射沉积工具和方法，所述溅射沉积工具和方法为使用Li3PO4 (磷酸锂)溅射靶材的薄膜电池的LiPON沉积提供制造优点。通过使用诸如由英国的Plasma Quest Ltd.(等离子体快思特有限公司)提供且在美国专利第6，463，873号和第7，578，908号中描述且在WWW. plasmaquest. com. uk (最后一次于2010年3月19日访问)可知的远程等离子体源，可以实现横跨Li3PO4靶材的更均匀氩离子分布。如此产生Li3PO4靶材的更均匀加热，从而产生減少的热应力。因此，可以增加功率密度，从而产生较高LiPON沉积速率。此外，在本文描述对等离子体源的改进和对沉积腔室的改进，所述改进允许使用一般用于半导体集成电路制造中的用于溅射大尺寸介电靶材的远程等离子体源，对于200mm基板的13英寸祀材和对于300mm基板的17英寸祀材。例如,代替圆柱形等离子体源，具有较大纵横比的等离子体源可用来产生适用于覆盖较大靶材尺寸的细长等离子体。可将靶材配置改进以提供更均匀的靶材腐蚀，例如通过将靶材整形以补偿不均匀腐蚀。可使用电磁铁和/或磁铁(永久磁铁或磁性材料)将等离子体在沉积腔室中扩散以覆盖较大靶材。根据本专利技术的方面，提供ー种溅射沉积系统，所述溅射沉积系统包括真空腔室，所述真空腔室包括用于在所述真空腔室中維持真空的真空泵；进气ロ，所述进气ロ用于供应エ艺气体到真空腔室；在真空腔室之内的溅射靶材；在真空腔室之内的基板支撑器；和等离子体源，所述等离子体源附着于真空腔室且定位于距溅射靶材较远位置，所述等离子体源被配置为形成延伸至真空腔室中的高密度等离子体束。等离子体源可包括矩形截面源腔室；电磁铁；和射频线圈；其中矩形截面源腔室和射频线圈被配置为使高密度等离子体束具有细长卵形截面。此外，溅射靶材表面可被设置为非平面形式，以提供均匀等离子体能量沉积至靶材中和/或在基板支撑器上的基板表面处提供均匀溅射沉积。根据本专利技术的进ー步方面，溅射沉积系统可包括用于整形高密度等离子体束的等离子体扩散系统，从而完全且均匀地覆盖溅射靶材。附图简要说明在阅读本专利技术的特定实施例的以下描述连同附图之后，本专利技术的这些及其他方面和特征将对本领域中的普通技术人员显而易见，在所述附图中图I为具有远程等离子体源的现有技术溅射沉积系统的透视图；图2为第一现有技术溅射沉积系统的源腔室和エ艺腔室的示意性截面图； 图3为图示由于腔室螺线管的磁通线的图2的示意性截面图。图4为具有用于转向等离子体束的转向磁铁的第二现有技术溅射沉积系统的源腔室和エ艺腔室的示意性截面图；图5为具有用于转向等离子体束的转向磁铁的第三现有技术溅射沉积系统的源腔室和エ艺腔室的示意性截面图；图6为第四现有技术溅射沉积系统的源腔室和エ艺腔室的示意性截面图；图7为图6的溅射沉积系统的替代现有技术靶材部件的细节；图8为根据本专利技术的某些实施例的远程等离子体源的第一实例的示意图；图9为根据本专利技术的某些实施例的远程等离子体源的第二实例的示意图；附图说明图10为产生非均匀膜厚度的靶材几何形状的实例的截面图；图11为根据本专利技术的某些实施例的用于改进膜厚均匀性的靶材几何形状的实例的截面图；图12为根据本专利技术的某些实施例用于整形等离子体的系统配置的第一实例的示意图；和图13为根据本专利技术的某些实施例用于整形等离子体的系统配置的第二实例的示意图。具体描述现将參照附图详细描述本专利技术的实施例，所述附图作为本专利技术的说明性实例提供以便使所属领域技术人员能够实践本专利技术。明显地，下文的附图和实例并不意味将本专利技术的范围限于单个实施例，而通过互换所描述或图示的元件中的某些或所有元件，其他实施例也是可能的。此外，在本专利技术的某些元件可以部分或全部地使用已知部件实施的情况下，仅将描述对于理解本专利技术所必需的所述已知部件的那些部分，且将忽略所述已知部件的其他部分的详细描述以免模糊本专利技术。在本说明书中，展示单个部件的实施例应不会被视为限制；相反的是，本专利技术打算涵盖包括多个相同部件的其他实施例，且反之亦然，除非在本文中另外明确叙述。此外，申请者不打算使本说明书或权利要求书中的任何术语归属于罕见或特殊的意义，除非同样明确地阐述。进一歩，本专利技术涵盖通过说明在本文中所指的已知部件的当前及未来的已知等同物。Li3PO4 (磷酸锂)溅射靶材用于薄膜电池的电解沉积。更具体地说，锂磷氮氧(LiPON)电解材料在氮环境中通过溅射沉积磷酸锂而沉积。为了减少靶材的不均匀加热，利用远程等离子体源来避免在靶材处将氩等离子体约束为跑道图案的常规磁控溅射源的不均匀功率密度。远程等离子体源横跨Li3PO4靶材提供更均匀氩离子分布。如此产生Li3PO4靶材的更均匀加热，从而产生減少的热应力。因此，可以增加功率密度，从而产生较高LiPON沉积速率。远程等离子体源的实例为由英国的Plasma Quest Ltd.提供且在美国专利第6, 463, 873 号和第 7，578, 908 号中描述且在 www. plasmaquest. com. uk(最后一次于 2010 年3月19日访问)可知的等离子体源。具有远程等离子体源的溅射沉积系统在受让给英国的Plasma Quest Ltd.的美国专利第6，463，873号中描述。在本文中參照图I至图5提供所述系统的细节。图I图示具有エ艺腔室3和源腔室2的Plasma Quest (等离子体快思特)的现有技术系统的外观，所述源腔室2具有相关的线圈10。图2图示第一 Plasma Quest的现有技术系统的示意图。在图2中图示大体上圆柱形真空腔室1，所述真空腔室I具有第一截面的源腔室2、较大截面的エ艺腔室3和锥形 截面的終止端4。源腔室具有可将被离子化的エ艺气体引入的进ロ 5。エ艺腔室3具有用于排空真空腔室I的在7处附着于真空泵的出ロ 6，在设备的使用时，引起工艺气体通过设备的流动。終止端4是被螺旋排列的水管8水冷；终止端4的端部包括用于观察在腔室中产生的等离子体“P”的玻璃观察孔9。螺旋缠绕的线圈环形天线10具有四匝且为黄铜带形式，且所述线圈环形天线的端部彼此电绝缘，其中一个端部连接到RF电源11且另ー个端部连接到大地。四匝中的每ー个与相邻匝以大约ー厘米或两厘米间隔开。天线的全长度为大约六厘米至八厘米。射频电源的频率为13.56MHz。有ー环形螺线管形式的源磁铁(sourcemagnet)12围绕天线且与天线同轴，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：拉尔夫·霍夫曼，马耶德·A·福阿德，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：
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