磁控濺射環(huán)、磁控濺射環(huán)裝置及磁控濺射反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁控濺射環(huán)、磁控濺射環(huán)裝置及磁控濺射反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(PVD, Physical Vapor Deposit1n)是電子在電場(chǎng)的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊濺射基臺(tái)上的靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉積在基板上成膜，而最終達(dá)到對(duì)基板表面鍍膜的目的。
[0003]圖1為物理氣相沉積中應(yīng)用磁控濺射環(huán)的濺射反應(yīng)器。請(qǐng)參考圖1，該磁控濺射反應(yīng)器包括具有側(cè)壁114的腔室112，腔室112通常是高真空室，大體上為圓筒形。靶材10被設(shè)置在腔室112的上部區(qū)域中，且基板118被設(shè)置在腔室112的下部區(qū)域中?；?18被保持在基座120上，基座120沿圓筒形側(cè)壁的中心軸線TT設(shè)置并且與靶材10相對(duì)，所述基座120通常包括靜電卡盤。靶材10將通過適當(dāng)?shù)闹С袠?gòu)件(未示出)被保持，所述支承構(gòu)件可包括動(dòng)力源?？稍O(shè)置上部罩(未示出)以罩住靶材10的邊緣。靶材10的材料可包括例如招、鎘、鈷、銅、金、銦、鑰、鎳、鈮、鈕、鉬、錸、?了、銀、錫、鉭、鈦、鶴、銀和鋅中的一種或多種。這些元素可以以元素、化合物或合金的形式存在。
[0004]基板118可包括半導(dǎo)體晶片，例如單晶硅晶片。
[0005]濺射材料從靶材10的表面中濺射出來且被導(dǎo)向基板118。濺射材料122由箭頭表示。通常情況下，磁控濺射環(huán)被設(shè)置在腔室112內(nèi)，安裝在靶材10與基板118之間。磁控濺射環(huán)裝置100包括磁控濺射環(huán)101和將磁控濺射環(huán)101固定在腔室112的側(cè)壁定位銷102。施加在磁控濺射環(huán)101上的電流產(chǎn)生的電場(chǎng)通過影響整個(gè)濺射腔室的磁場(chǎng)來改進(jìn)濺射材料122的取向，且引導(dǎo)濺射材料與基板118的上表面相對(duì)正交，以提高濺射過程中所形成薄膜的均勻性。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，一些濺射材料原子會(huì)向磁控濺射環(huán)101的內(nèi)環(huán)側(cè)壁聚集，如果磁控濺射環(huán)101的內(nèi)環(huán)側(cè)壁光滑，成片的濺射材料原子會(huì)以顆粒形式掉落至基板上從而嚴(yán)重影響薄膜質(zhì)量，因此，會(huì)在磁控濺射環(huán)101的內(nèi)表面形成滾花圖案，參考圖2和圖3，滾花圖案為呈網(wǎng)格狀排列的錐形結(jié)構(gòu)105，從而使得聚集在磁控濺射環(huán)上面的濺射材料原子都附著在滾花圖案的縫隙處110，防止其以顆粒形式掉落至基板上。另外，磁控濺射環(huán)101的材料與靶材10的材料相同，具有滾花圖案的磁控濺射環(huán)101的內(nèi)表面上的滾花圖案在濺射過程中還會(huì)發(fā)生濺射，直至磁控濺射環(huán)的內(nèi)表面光滑。
[0007]然而，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法在基片上形成膜層質(zhì)量不好，磁控濺射環(huán)的使用壽命較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問題是采用現(xiàn)有技術(shù)的方法在基片上形成膜層質(zhì)量不好，磁控濺射環(huán)的使用壽命較短。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種磁控濺射環(huán)，所述磁控濺射環(huán)包括內(nèi)環(huán)側(cè)壁和外環(huán)側(cè)壁，所述內(nèi)環(huán)側(cè)壁具有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。
[0010]可選的，所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)格狀排列。
[0011]可選的，所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)為滾花圖案。
[0012]可選的,所述滾花圖案大小為20?80TPI。
[0013]可選的，所述凸臺(tái)的頂面為平面。
[0014]可選的，所述凸臺(tái)頂面為平行四邊形平面或多邊形平面。
[0015]可選的，所述凸臺(tái)頂面為菱形平面。
[0016]可選的，所述凸臺(tái)的頂面面積小于所述凸臺(tái)底面面積,所述凸臺(tái)底面相連。
[0017]本發(fā)明還提供一種磁控濺射環(huán)裝置，包括:
[0018]如前所述的磁控濺射環(huán)；
[0019]定位銷，設(shè)置在所述磁控濺射環(huán)的外環(huán)側(cè)壁上，磁控濺射環(huán)通過定位銷固定在磁控濺射腔室的側(cè)壁上。
[0020]本發(fā)明還提供一種磁控濺射反應(yīng)器，包括:
[0021]真空室，具有圍繞中心軸線布置的側(cè)壁；
[0022]濺射靶材，被密封到所述真空室的頂部；
[0023]基座，沿所述中心軸線布置成與所述濺射靶材相對(duì)，用于支撐待處理的基板；及
[0024]如前所述的磁控濺射環(huán)，所述磁控濺射環(huán)位于所述真空室內(nèi)，并位于所述濺射靶材與所述基座之間。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]相同高度與相同底面積的情況下，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的體積遠(yuǎn)大于錐形結(jié)構(gòu)的體積，這樣，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)被完全濺射的時(shí)間就會(huì)延長，而被延長的這段時(shí)間內(nèi)，沒有被濺射的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)始終會(huì)使磁控濺射環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)壁粗糙，從而可以繼續(xù)吸附濺射材料原子，從而可以延長濺射材料原子以顆粒形式掉落至基板上的時(shí)間。也就是說，在基片成膜的過程中，成片的濺射材料原子不會(huì)以顆粒形式掉落至基板上，從而提高成膜質(zhì)量。凸臺(tái)結(jié)構(gòu)被完全濺射的時(shí)間被延長，相應(yīng)的，磁控濺射環(huán)的使用壽命也就被延長了。
[0027]另外，相對(duì)于錐形結(jié)構(gòu)，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)沒有很細(xì)的尖端，因此，當(dāng)進(jìn)行濺射工藝的過程中，即使有沉積物(成片的濺射材料原子)附著在凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂面面積較大，很少會(huì)發(fā)生凸臺(tái)結(jié)構(gòu)頂部斷裂的現(xiàn)象。因此，凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的頂部及其上的沉積物都不會(huì)以顆粒形式掉落至基板上，進(jìn)一步提高了基板的成膜質(zhì)量，并且進(jìn)一步延長了磁控濺射環(huán)的使用壽命。
[0028]本發(fā)明還提供了一種磁控濺射環(huán)裝置，包括:
[0029]上述的磁控濺射環(huán)；
[0030]定位銷，設(shè)置在所述磁控濺射環(huán)的外環(huán)側(cè)壁上，磁控濺射環(huán)通過定位銷固定在磁控濺射腔室的側(cè)壁上。
[0031]采用本發(fā)明的磁控濺射環(huán)裝置，可以提高磁控濺射環(huán)裝置的使用壽命和提高基片成膜質(zhì)量。
[0032]本發(fā)明還提供了一種磁控濺射反應(yīng)器，包括:
[0033]真空室，具有圍繞中心軸線布置的側(cè)壁；
[0034]濺射靶材，被密封到所述真空室的頂部；
[0035]基座，沿所述中心軸線布置成與所述濺射靶材相對(duì)，用于支撐待處理的基板；及
[0036]如上所述的磁控濺射環(huán)，所述磁控濺射環(huán)位于所述真空室內(nèi)，并位于所述濺射靶材與所述基座之間。
[0037]采用本發(fā)明的磁控濺射環(huán)反應(yīng)器，可以提高磁控濺射環(huán)裝置的使用壽命和提高基片成膜質(zhì)量。
【附圖說明】
[0038]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中物理氣相沉積中應(yīng)用磁控濺射環(huán)裝置的濺射反應(yīng)器；
[0039]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的磁控濺射環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)壁的滾花圖案的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3是圖2沿AA方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖4是本發(fā)明中具體實(shí)施例的磁控濺射環(huán)裝置的俯視示意圖；
[0042]圖5是本發(fā)明中的磁控濺射環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)壁的滾花圖案的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖6是圖4沿BB方向的剖視示意圖；
[0044]圖7是圖3和圖6的合并對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]發(fā)明人經(jīng)過認(rèn)真的研究和分析發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法在基片上形成膜層質(zhì)量不好，濺射環(huán)的使用壽命較短的原因如下:
[0046]磁控濺射環(huán)101在使用的過程中，要求磁控濺射環(huán)101的內(nèi)表面上凸出的錐形結(jié)構(gòu)105既能夠被濺射，內(nèi)表面上錐形結(jié)構(gòu)105之間的縫隙101 (下凹部分)又具有一定的附著能力，而且附著在錐形結(jié)構(gòu)105之間縫隙處的濺射材料會(huì)被再次濺射。對(duì)于上述復(fù)雜的工藝，現(xiàn)有技術(shù)中，在基片上還沒有結(jié)束成膜的過程之前，凸出的錐形結(jié)構(gòu)105會(huì)過早的被完全濺射。這時(shí)，濺射環(huán)101的內(nèi)表面相對(duì)光滑許多，從而無法有效的附著濺射材料，進(jìn)而發(fā)生成片的濺射材料原子以顆粒形式掉落至基板上，一方面嚴(yán)重的影響基片成膜質(zhì)量。在基片上成膜的過程中，如果發(fā)現(xiàn)有濺射材料原子以顆粒形式掉落至基板的現(xiàn)象，就需要更換磁控濺射環(huán)。而現(xiàn)有技術(shù)中的濺射環(huán)101內(nèi)表面的錐形結(jié)構(gòu)105很容易被過早的完全濺射，從而會(huì)使磁控濺射環(huán)101的更換頻率較高，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的磁控濺射環(huán)的使用壽命較短。
[0047]另外，磁控濺射環(huán)101的內(nèi)環(huán)側(cè)壁的凸出的錐形結(jié)構(gòu)105的頂端較細(xì)，當(dāng)進(jìn)行濺射工藝的過程中，會(huì)有由濺射材料組成的沉積物附著在錐形結(jié)構(gòu)105的頂端，錐形結(jié)構(gòu)105頂端的沉積物受到重力的影響，會(huì)對(duì)較細(xì)的錐形結(jié)構(gòu)105的頂端施加重力方向的作用力，此時(shí)，錐形結(jié)構(gòu)105的頂端會(huì)斷裂，連同其上的沉積物一同掉落至基板上，進(jìn)而會(huì)更加嚴(yán)重的影響成膜質(zhì)量，而且，在基片長成膜的過程中如果出現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)頂部斷裂的情況，會(huì)使磁控濺射環(huán)的使用壽命更加短暫。
[0048]為此經(jīng)過研究，本發(fā)明獲得了一種磁控濺射環(huán)。采用本發(fā)明的磁控濺射環(huán)可以提高基片上的成膜質(zhì)量，并且增加磁控濺射環(huán)的使用壽命。
[0049]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。由于本發(fā)明重在解釋原理，因此，未按比例制圖。并且，圖中各個(gè)部件僅起示意作用，并不對(duì)本發(fā)明中各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)起到限定作用。
[0050]圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例的磁控濺射環(huán)裝置的