本申請(qǐng)要求于2014年3月31日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/973,210號(hào)的權(quán)益，通過(guò)引用將該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的主題結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及一種沉積系統(tǒng)，且更具體地，涉及一種用于具有多陰極的沉積系統(tǒng)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

已知各種用于移除或建立半導(dǎo)體裝置的材料層的方法。在半導(dǎo)體工業(yè)中經(jīng)常使用物理氣相沉積(PVD)方法。就原理而言，此為等離子體放電法，其中在具有外加電場(chǎng)的兩個(gè)電極之間的工藝氣體中產(chǎn)生工藝氣體離子。隨后用電場(chǎng)進(jìn)一步使工藝氣體離子加速行進(jìn)至待沉積在基板上的材料的靶。

為了改良沉積速率及產(chǎn)出率，除靶區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)外，通過(guò)建立磁場(chǎng)增加靶上方的等離子體密度。此磁場(chǎng)(隨后亦使用的術(shù)語(yǔ)為磁控濺射)亦減少了電荷載體的損失，尤其是電子的損失。為了改良在靶處移除靶材料的均勻性，使磁場(chǎng)相對(duì)于靶旋轉(zhuǎn)以使得產(chǎn)生靶材料的均勻移除。

在磁場(chǎng)的磁控濺射的情境中存在的問(wèn)題是，工藝氣體離子相對(duì)于磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及所得的速度相依性的洛倫茲力(Lorentz force)導(dǎo)致工藝氣體離子移動(dòng)的不對(duì)稱性。離子相對(duì)于正交或垂直于靶表面的方向朝靶加速行進(jìn)。

這意味著撞擊在靶表面上的工藝氣體離子的角度分布不再相對(duì)于與靶表面的法線而對(duì)稱。確切而言，在洛倫茲偏轉(zhuǎn)的路徑移動(dòng)的方向上建立較佳方向。這意味著工藝氣體離子較佳在路徑速度的方向上或洛倫茲偏轉(zhuǎn)的方向上撞擊在靶表面上。

因此，靶成分的移除亦不再相對(duì)于與靶表面的法線而對(duì)稱。靶成分同樣地較佳在路徑速度或洛倫茲偏轉(zhuǎn)的方向上沖離靶表面。此亦導(dǎo)致在基板表面上涂覆材料期間的不對(duì)稱性，且因此導(dǎo)致在構(gòu)造微米級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)的系統(tǒng)性故障，從而引發(fā)均勻性問(wèn)題。

因此，仍需要開(kāi)發(fā)一種沉積系統(tǒng)來(lái)解決均勻性問(wèn)題。鑒于不斷增加的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力，以及增長(zhǎng)的消費(fèi)者期望，找到這些問(wèn)題的答案十分關(guān)鍵。另外，對(duì)降低成本、改良效率和性能及滿足競(jìng)爭(zhēng)壓力的需求為找到這些問(wèn)題的答案的關(guān)鍵必要性增添了更大的緊迫性。

長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋求這些問(wèn)題的解決方案，但現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展并未教導(dǎo)或提出任何解決方案，且因此本領(lǐng)域的技術(shù)人員長(zhǎng)期無(wú)法找到這些問(wèn)題的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種操作沉積系統(tǒng)的方法，所述方法包括：調(diào)整陰極；旋轉(zhuǎn)陰極下方的旋轉(zhuǎn)屏蔽件(rotating shield)，以便經(jīng)由陰極下方的護(hù)罩(shroud)及經(jīng)由旋轉(zhuǎn)屏蔽件的屏蔽孔暴露陰極；和旋轉(zhuǎn)一旋轉(zhuǎn)基座，以便產(chǎn)生材料以在旋轉(zhuǎn)基座之上形成載體，其中所述材料具有小于材料厚度的1％的非均勻性限制，且所述陰極在陰極與載體之間具有一角度。

本發(fā)明的實(shí)施方式提供沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包括：陰極；陰極下方的護(hù)罩；陰極下方的旋轉(zhuǎn)屏蔽件，用于經(jīng)由護(hù)罩及經(jīng)由旋轉(zhuǎn)屏蔽件的屏蔽孔暴露陰極；和旋轉(zhuǎn)基座，用于產(chǎn)生材料以在旋轉(zhuǎn)基座之上形成載體，其中所述材料具有小于材料厚度的1％的非均勻性限制，且所述陰極在陰極與載體之間具有一角度。

除上文所論及的那些步驟或元件外，本發(fā)明的某些實(shí)施方式具有其他步驟或元件，或者用其他步驟或元件代替上文所論及的那些步驟或元件。在結(jié)合參照附圖的同時(shí)閱讀以下詳細(xì)描述，步驟或元件將對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式中的沉積系統(tǒng)100沿圖6的線1--1截取的截面圖。

圖2是具有材料層堆疊的存儲(chǔ)器裝置的示例性表格。

圖3是圖1的沉積系統(tǒng)的陰極中的一者的等角俯視圖。

圖4是陰極中的一者沿圖3的線4--4截取的截面圖。

圖5是沉積系統(tǒng)的一部分的側(cè)視圖。

圖6是沉積系統(tǒng)的一部分的俯視圖。

圖7是角度示意圖。

圖8是圖示圖1的沉積系統(tǒng)的模擬結(jié)果的曲線圖。

圖9是陰極中的一者的一部分的等角俯視圖。

圖10是陰極中的一者的截面圖。

圖11是陰極中的一者的另一部分的截面圖。

圖12是伸縮蓋環(huán)(telescopic cover ring)的截面圖。

圖13是沉積分布(deposition profile)的模擬的流程圖。

圖14是圖示用模擬模型驗(yàn)證的曲線圖。

圖15是圖示圖5的外環(huán)的非均勻性的曲線圖。

圖16是圖示靶數(shù)目對(duì)非均勻性的影響的曲線圖。

圖17是圖示基于半徑的非均勻性的曲線圖。

圖18是水平距離和垂直距離的配置。

圖19是沉積系統(tǒng)中的護(hù)罩的截面圖。

圖20是護(hù)罩中的一者的等角俯視圖。

圖21是圖示護(hù)罩中的一者和旋轉(zhuǎn)屏蔽件的截面圖。

圖22是圖示用于從陰極中的一者捕獲(capturing)圖1的材料且位于旋轉(zhuǎn)屏蔽件之上的護(hù)罩中的一者的另一截面圖。

圖23是圖示針對(duì)圖5的多陰極腔室的污染測(cè)試結(jié)果的表格。

圖24是本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的制造沉積系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

將足夠詳細(xì)地描述以下實(shí)施方式以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵭屑笆褂帽景l(fā)明。應(yīng)理解，其他實(shí)施方式將基于本公開(kāi)內(nèi)容而顯而易見(jiàn)，并且可在不脫離本發(fā)明的實(shí)施方式的范圍情況下進(jìn)行系統(tǒng)、工藝或機(jī)械變化。

在以下描述中，給出眾多具體細(xì)節(jié)以提供本發(fā)明的透徹理解。然而，將顯而易見(jiàn)的是，可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。為了避免模糊本發(fā)明的實(shí)施方式中的實(shí)施方式，并未詳細(xì)披露某些熟知的電路、系統(tǒng)配置及工藝步驟。

圖示系統(tǒng)的實(shí)施方式的各圖是半圖解的且并未按比例繪制，且特定而言，一些尺寸是出于呈現(xiàn)清晰的目的并在繪制各圖時(shí)加以夸示。類似地，盡管為了便于描述使各圖中的視圖大體上圖示類似的定向，但各圖中的此描述大部分為任意的。大體而言，可在任何定向上操作本發(fā)明。

在披露及描述具有某些共同特征的多個(gè)實(shí)施方式的情況中，出于清晰及便于圖示、描述及理解的目的，通常將用相似的元件符號(hào)逐個(gè)描述相同及相似的特征。為便于描述，已將實(shí)施方式編號(hào)為第二實(shí)施方式、第一實(shí)施方式等等，且這些實(shí)施方式并不意在具有任何其他意義或提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限制。

出于解釋說(shuō)明的目的，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“水平”被定義為平行于靶的平面或表面的平面，而與靶的定向無(wú)關(guān)。術(shù)語(yǔ)“垂直”是指垂直于剛定義的水平的方向。如各圖所示，相對(duì)于水平平面定義諸如“上方”、“下方”、“底部”、“頂部”、“側(cè)”(如在“側(cè)壁”中)、“較高”、“下”、“上”、“在……之上”及“在……之下”之類的術(shù)語(yǔ)。

術(shù)語(yǔ)“在……上”是指元件之間存在接觸。術(shù)語(yǔ)“直接在……上”是指在一個(gè)元件與另一元件之間存在直接物理接觸而無(wú)介入元件。

本文所使用的術(shù)語(yǔ)“處理”包括在形成所描述結(jié)構(gòu)中視需要沉積材料或光刻膠(photoresist)、圖案化、曝光、顯影、蝕刻、清潔和/或移除材料或光刻膠。

現(xiàn)參照?qǐng)D1，該圖圖示本發(fā)明的實(shí)施方式中的沉積系統(tǒng)100沿圖6的線1--1截取的截面圖。截面圖繪示具有沉積腔室或沉積系統(tǒng)100的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的一實(shí)例。

圖1繪示可用于濺射不同材料103的陰極102。經(jīng)由旋轉(zhuǎn)屏蔽件106的屏蔽孔104展示或暴露陰極102，該旋轉(zhuǎn)屏蔽件可位于旋轉(zhuǎn)基座110上的載體108之上?？蓛H存在一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)基座110之上或旋轉(zhuǎn)基座110上的載體108。

載體108是具有用于制造集成電路的半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)。舉例而言，載體108可表示包括晶片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。使旋轉(zhuǎn)屏蔽件106形成有屏蔽孔104，使得可使用陰極102經(jīng)由屏蔽孔104沉積材料103。

可將電源112應(yīng)用于陰極102。電源112可包括直流(DC)或射頻(RF)電源?？蓪㈥帢O102的角度位置變?yōu)槿魏谓嵌?。此設(shè)計(jì)允許同軸饋送功率(諸如電源112)至陰極102。

旋轉(zhuǎn)屏蔽件106可每次暴露陰極102中的一者，且保護(hù)其他陰極102避免交叉污染。交叉污染是沉積材料從陰極102中的一者至陰極102中的另一者的物理移動(dòng)或移送。在靶114之上安置陰極102。腔室設(shè)計(jì)可為緊湊型。靶114可具有任何大小。舉例而言，靶114中的各者可包括約4英寸(”)至6”的直徑。

使用旋轉(zhuǎn)基座110的設(shè)計(jì)存在性能優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)可包括在一個(gè)腔室中使用任何數(shù)目的不同材料，而在無(wú)旋轉(zhuǎn)基座110的先前設(shè)計(jì)中僅可存在兩種材料。

沉積系統(tǒng)100的特征結(jié)構(gòu)包括單個(gè)旋轉(zhuǎn)屏蔽件(諸如旋轉(zhuǎn)屏蔽件106)，在旋轉(zhuǎn)屏蔽件106后方并未隱藏旋轉(zhuǎn)部件。旋轉(zhuǎn)屏蔽件106提供改良顆粒性能的優(yōu)勢(shì)。

在圖1中，載體108可位于旋轉(zhuǎn)基座110上，該旋轉(zhuǎn)基座可垂直上下移動(dòng)。在將載體108移出腔室前，可移動(dòng)載體108位于錐形屏蔽件118下方。伸縮蓋環(huán)120圖示為位于錐形屏蔽件118的頂部上的結(jié)構(gòu)。隨后，可向下移動(dòng)旋轉(zhuǎn)基座110，且隨后在將載體108移出腔室前可用機(jī)械手臂提升載體108。

當(dāng)濺射材料103時(shí)，可將材料103保持在錐形屏蔽件118內(nèi)部而不超出該錐形屏蔽件。為了實(shí)行此舉，伸縮蓋環(huán)120可包括環(huán)部分122，該環(huán)部分向上彎曲并具有預(yù)定厚度。伸縮蓋環(huán)120亦可包括相對(duì)于錐形屏蔽件118的預(yù)定間隙124及預(yù)定長(zhǎng)度。因此，材料103可不位于旋轉(zhuǎn)基座110下方，從而消除污染擴(kuò)展到載體108上。

圖1繪示個(gè)別護(hù)罩126。護(hù)罩126中的各者具有護(hù)罩旋轉(zhuǎn)128以提供呈約30度至50度的角度130的陰極102。角度130的不同值在載體108的表面上提供不同的均勻性分布。在靶114中的一者的平面與載體108的平面之間測(cè)量角度130。

可設(shè)計(jì)護(hù)罩126以使得未沉積在載體108上的來(lái)自靶114的材料103中的大部分被包含在護(hù)罩126中，因此使得易于回收并保存材料103。這也使得用于靶114中的各者的護(hù)罩126中的一者能夠?qū)τ谠摪凶罴鸦?，以允許更好的粘著性和良好的缺陷性能。舉例而言，大部分可包括材料103中的一者中的至少80％。

可設(shè)計(jì)護(hù)罩126以最小化陰極102之間的串?dāng)_(cross-talk)或串靶(cross-target)污染，且最大化對(duì)于陰極102中的各者所捕獲的材料103。因此，來(lái)自陰極102中的各者的材料103將僅由護(hù)罩126中的一者個(gè)別地捕獲，在該護(hù)罩之上安置陰極102。所捕獲的材料可并未落在載體108上。

可涂覆載體108，其中使用來(lái)自護(hù)罩126之上的靶114的包括金屬的沉積材料在載體108的表面上沉積材料103的均勻性132。隨后，可使護(hù)罩126經(jīng)由回收工藝。回收工藝不僅清潔護(hù)罩126，而且回收殘留在護(hù)罩126上或護(hù)罩中的殘余量的沉積材料。均勻性132與如何在載體108的表面上的預(yù)定數(shù)目的位置處均勻或平滑地沉積材料103有關(guān)。

舉例而言，在護(hù)罩126中的一者上可存在鉑，而在護(hù)罩126中的另一者上則為鐵。由于鉑是貴金屬，比鐵更貴重，因此可將具有鉑的護(hù)罩126送出進(jìn)行回收處理。

已發(fā)現(xiàn)，每次調(diào)整陰極102中的一者以便改變角度130改良了載體108的表面處的均勻性132。

亦已發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)屏蔽件106以便經(jīng)由護(hù)罩126和屏蔽孔104中的一者暴露陰極102中的各者改良了可靠性，并且陰極102之間無(wú)交叉污染。

已進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)基座110改良了均勻性132。

現(xiàn)參照?qǐng)D2，該圖圖示具有材料103的層204的堆疊的存儲(chǔ)器裝置202的示例性表格?？尚纬苫虍a(chǎn)生層204的堆疊以制造或形成圖1的載體108來(lái)用于存儲(chǔ)器裝置202?？墒褂帽景l(fā)明的實(shí)施方式的圖1的沉積系統(tǒng)100沉積材料103。盡管在圖2中圖示十一個(gè)層204，但可存在任何數(shù)目的層204。

舉例而言，存儲(chǔ)器裝置202可包括任何儲(chǔ)存部件，該儲(chǔ)存部件包括磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)。例如，MRAM可表示針對(duì)嵌入式應(yīng)用的次40納米(nm)節(jié)點(diǎn)處的存儲(chǔ)器技術(shù)。用于MRAM的沉積系統(tǒng)100可包括下文段落中所描述的因數(shù)。

如圖2所示，MRAM可包括十一層堆疊，例如，該堆疊具有6至7種唯一或不同材料。因此，沉積系統(tǒng)100能夠在單個(gè)腔室中沉積不同的材料103。

舉例而言，沉積系統(tǒng)100可包括針對(duì)金屬、絕緣體、合金及氮化物使用射頻(RF)或直流(DC)方法的共同濺射能力。堆疊的堆疊厚度可在約7埃至150埃的范圍內(nèi)變化，具有較佳小于所沉積層204中的各者厚度的1％的極高非均勻性(NU)限制206、明確界面、平滑膜、均勻定向及低損壞的優(yōu)勢(shì)。極高NU限制206改良了圖1的均勻性132。

可用獨(dú)特設(shè)計(jì)的多靶或多陰極源處理上文的因數(shù)，如先前在圖1中所示并將隨后在圖5至圖6中所示的。多陰極源可包括圖1的多個(gè)陰極102?？稍谇皇业那皇抑黧w上安裝多靶或多陰極源或基于腔室的腔室主體設(shè)計(jì)所述多靶或多陰極源。舉例而言，腔室可表示PVD腔室。

材料103可包括任何材料，該材料包括金屬或絕緣體。作為一具體實(shí)例，材料103可包括氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、釕(Ru)、鉭(Ta)、鈷鐵硼(CoFeB)、氧化鎂(MgO)或鎂氧、鈷鐵(CoFe)、銥錳金屬(IrMn)、鉑錳(PtMn)或上述的組合。

作為另一具體實(shí)例，可將TaN或TiN、Ru、Ta、CoFeB和MgO分別用作硬掩模、頂部電極、蓋層、自由層和穿隧氧化物。作為又一具體實(shí)例，可將CoFeB、Ru、CoFe、IrMn或PtMn分別用作鐵磁體、耦合體、鐵磁體。作為又一具體實(shí)例，可將Ru和Ta分別用作底部電極和粘合劑或種晶。

作為一具體實(shí)例，TaN或TiN、Ru、Ta、CoFeB和MgO可分別包括75-100nm、5nm、5nm、1-2nm和1-2nm的厚度。作為另一具體實(shí)例，CoFeB、Ru、CoFe、IrMn或PtMn可分別包括2-3nm、0.9nm、2-3nm和7-20nm的厚度。作為又一具體實(shí)例，Ru和Ta可分別包括5-20nm和5nm的厚度。

現(xiàn)參照?qǐng)D3，該圖圖示圖1的沉積系統(tǒng)100的陰極102中的一者的等角俯視圖。目前，尚不存在此類使用多個(gè)陰極102的多靶濺射的工具，在等角俯視圖中圖示這些陰極中的一者。因此，已迫切需要設(shè)計(jì)一種多靶源，諸如如圖1所示的具有多個(gè)陰極102的源，同時(shí)考慮到下文的設(shè)計(jì)因數(shù)。

可在具有小占地面積的腔室上安裝多靶源。舉例而言，由于材料昂貴，多靶源可為小型的，以使得圖1的靶114可包括4至6英寸的大小或直徑，且多靶源能夠在單個(gè)腔室(諸如先前所描述的腔室)中沉積至少3種不同的材料。多靶源可包括個(gè)別調(diào)整件，這些調(diào)整件包括靶源高度調(diào)整件、角度調(diào)整件和磁體-靶間隔調(diào)整機(jī)構(gòu)，以提供用于微調(diào)沉積工藝的額外旋鈕302。

與沉積工藝相關(guān)的工作已從模擬開(kāi)始，其考慮各種條件和可能性，其中包括靶114的各種不同直徑、靶至載體間隔(水平X和垂直Y)、靶至載體角度或圖1的角度130和每個(gè)源的靶114的數(shù)目。工作亦包括分析模擬數(shù)據(jù)集合及考慮遵循最佳條件所實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)可行性，如隨后在圖8中所圖示的，圖8提供具有0.5％-2％的極高NU限制的沉積非均勻性。

舉例而言，沉積系統(tǒng)100可包括12個(gè)靶的集合，其中6個(gè)內(nèi)座圈靶(inner race target)和6個(gè)外座圈靶，如隨后在圖6中所圖示的。亦舉例而言，各自具有4.72”的直徑的靶114根據(jù)NU限制提供良好NU值且在腔室上容納12個(gè)靶114為現(xiàn)實(shí)可行的。

例如，當(dāng)將4.72”視為靶直徑條件時(shí)，已基于此條件設(shè)計(jì)出個(gè)別源(諸如靶114中的一者)，使得在腔室的外徑占地面積方面盡可能最小化。作為一具體實(shí)例，外徑占地面積可包括7.7”的直徑。

角度調(diào)整機(jī)構(gòu)304提供角度移動(dòng)以改變陰極102的角度位置。角度調(diào)整機(jī)構(gòu)304可通過(guò)相對(duì)于或基于支點(diǎn)308旋轉(zhuǎn)陰極102中的各者的擺臂306形成角度130來(lái)提供角度位置。支點(diǎn)308位于擺臂306的底端，其中將擺臂306附接至下凸緣310。

可在頂板314上安裝水適配器方塊(water adapter block)312。頂板314可位于上凸緣316之上，該上凸緣與下凸緣310一起提供外部波紋管組件318的上支撐結(jié)構(gòu)和下支撐結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)參照?qǐng)D4，該圖圖示陰極102中的一者沿圖3的線4--4截取的截面圖。截面圖描述個(gè)別靶源或陰極102中的一者。

圖4描述陰極102中的一者的組件，其中可在沉積工藝期間調(diào)整磁體至靶間隔402。磁體至靶間隔402為陰極102中的一者的磁體404與靶114中的一者之間的距離?？墒謩?dòng)或自動(dòng)調(diào)整陰極102?？筛淖冴帢O102的濺射角度或圖1的角度130，同時(shí)陰極102仍處于真空之下。

可將靶114中的各者限制或安裝至背板406，該背板類似于具有容器形狀的結(jié)構(gòu)，外部波紋管組件318具有下凸緣310和上凸緣316。舉例而言，可使用具有包括不銹鋼(SST)的導(dǎo)電材料的柔性波紋管將下凸緣310和上凸緣316兩者焊接在一起。

可在上凸緣316內(nèi)部安裝靶114中的各者。在下凸緣310和上凸緣316接地的情況下可形成接地屏蔽件。非導(dǎo)電環(huán)414幫助將接地屏蔽件與靶114電氣隔離，這些靶可因與圖1的電源112連接而帶電。

舉例而言，非導(dǎo)電環(huán)414可包括絕緣材料，諸如陶瓷或粘土。接地屏蔽件是安裝在圖1的錐形屏蔽件118的內(nèi)部上的部分。

可從頂板314的頂表面螺栓固定頂板314，以壓縮包括非導(dǎo)電環(huán)414在內(nèi)的所有O形環(huán)來(lái)固持靶114處于適當(dāng)位置中。因此，可實(shí)現(xiàn)真空以及漏水密封。各個(gè)源或陰極102中的各者可包括下文所描述的眾多手動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以用于改良圖1的均勻性132。舉例而言，經(jīng)螺栓固定的板材可包括絕緣體，諸如類似于玻璃纖維的一種絕緣體材料。

手動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括圖3的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)304，該角度調(diào)整機(jī)構(gòu)使用繞下凸緣310樞轉(zhuǎn)的擺臂306。擺臂306將線性滑動(dòng)件418固持在擺臂306之上并位于陰極102中的各者的頂部部分處。擺臂306能夠相對(duì)于圖1的載體108將靶114調(diào)整+/-5度。這種靈活性允許在載體108的頂表面上微調(diào)NU分布。

手動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括源升降機(jī)構(gòu)420，其中擺臂306將線性滑動(dòng)件418固持在陰極102中的各者的頂部部分處。線性滑動(dòng)件418利用中空軸422固持源或圖1的材料103。線性滑動(dòng)件418沿中空軸422提供材料103的源移動(dòng)，如雙向垂直箭頭所示。

手動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括旋鈕調(diào)整機(jī)構(gòu)424，其中手動(dòng)調(diào)整旋鈕或陰極102中的各者的頂部部分處的旋鈕302提供線性致動(dòng)。旋鈕調(diào)整機(jī)構(gòu)424經(jīng)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)總沖程(stroke)長(zhǎng)度?？倹_程長(zhǎng)度可包括任何數(shù)值。舉例而言，總沖程長(zhǎng)度可為2.5”。

手動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括磁體至靶調(diào)整機(jī)構(gòu)426以調(diào)整磁體至靶間隔402?？稍谠磧?nèi)部放置永磁體。內(nèi)軸428將磁體404固持在中空軸422內(nèi)部。內(nèi)軸428可包括任何用于固持磁體404的結(jié)構(gòu)。作為一具體實(shí)例，內(nèi)軸428可包括軸。

陰極102中的各者頂部上的調(diào)整螺旋件430提供磁體至靶間隔402的線性調(diào)整。在實(shí)現(xiàn)磁體至靶間隔402的預(yù)定值后，側(cè)鎖定螺旋件432將磁體404固持在適當(dāng)位置中。舉例而言，磁體至靶間隔402的總可調(diào)沖程長(zhǎng)度可為1”。

現(xiàn)參照?qǐng)D5，該圖圖示沉積系統(tǒng)100的一部分的側(cè)視圖。沉積系統(tǒng)100可包括多陰極腔室502。側(cè)視圖描述具有多陰極腔室502和陰極102的組件。

舉例而言，多陰極腔室502可表示多陰極PVD腔室。亦舉例而言，沉積系統(tǒng)100可包括針對(duì)MRAM應(yīng)用的多靶PVD源設(shè)計(jì)。

單個(gè)整體式適配器(monolith adapter)或源適配器504將多個(gè)陰極102固持在適當(dāng)位置中。舉例而言，源適配器504可固持任何數(shù)目的陰極102。作為一具體實(shí)例，源適配器504可固持12個(gè)陰極102。

可將源適配器504安裝在錐形適配器506上。源適配器504和錐形適配器506兩者與上文所描述的工藝一起提供多靶源，如圖4至圖5所示。

多陰極腔室502可包括用于PVD和濺射的多個(gè)陰極102。可將陰極102中的各者連接至圖1的電源112(包括DC或RF)。陰極102可具有任何數(shù)目的不同直徑。舉例而言，可存在兩個(gè)直徑。

通過(guò)改變輸入陰極102的功率可存在各種不同量的圖1的材料103。改變功率可控制材料103的圖1的均勻性132，如隨后由模擬結(jié)果所圖示及描述的?？赏ㄟ^(guò)控制圖1的旋轉(zhuǎn)基座110進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均勻性132。陰極102中的各者可應(yīng)用不同的材料或材料103。

可存在陰極102的內(nèi)環(huán)508及外環(huán)510。這些環(huán)亦可被稱為座圈。陰極102可處于內(nèi)環(huán)508、外環(huán)510或上述的組合中。具有內(nèi)環(huán)508及外環(huán)510的目的在于實(shí)現(xiàn)高水平的均勻性132而無(wú)需旋轉(zhuǎn)圖1的載體108。高水平的均勻性132基于上文所描述的非均勻性(NU)限制。

已發(fā)現(xiàn)，使用直流(DC)或者射頻(RF)電源的任一者施加電源112提供了高水平的均勻性132。

亦已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)消除陰極102之間的任何交叉污染，在相同腔室(諸如多陰極腔室502)中將不同材料103應(yīng)用于陰極102改良了可靠性。

現(xiàn)參照?qǐng)D6，該圖圖示沉積系統(tǒng)100的一部分的俯視圖。俯視圖繪示具有多個(gè)陰極102的內(nèi)環(huán)508及外環(huán)510。

現(xiàn)參照?qǐng)D7，該圖圖示角度130的示意圖。示意圖用于模擬。靶114及載體108的位置基于角度130(表示為θ)及使用水平距離702及垂直距離704的靶至載體間隔。將水平距離702及垂直距離704分別表示為距離X及Y。在靶114與載體108的中心之間測(cè)量距離X及Y。水平距離702和垂直距離704可分別表示水平間隙和垂直高度。

出于說(shuō)明性目的，可呈0度安置圖5的內(nèi)環(huán)508的圖1的陰極102中的靶114，且距離X及Y分別為8”及13”。亦出于說(shuō)明性目的，可呈15度安置圖5的外環(huán)510的陰極102中的靶114，且距離X及Y分別為12.9”及12”。

角度130可包括30度至50度的大致范圍。水平距離702可包括6”至15”的大致范圍。垂直距離704可包括9”至12”的大致范圍。

水平距離702及垂直距離704的較大值提供較好或較小的非均勻性。然而，較大值提供較小的沉積速率且因此較小的材料效率。角度130依賴于圖1的材料103的濺射分布。此為濺射材料或?yàn)R射原子的函數(shù)，該濺射原子包括氬(Ar)、氖(Ne)及氙(Xe)。

現(xiàn)參照?qǐng)D8，該圖圖示一曲線圖，該曲線圖圖示圖1的沉積系統(tǒng)100的模擬結(jié)果。曲線圖是基于最佳條件之下的模擬數(shù)據(jù)。曲線圖圖示內(nèi)部回路及外部回路中圖1的陰極102的圖1的靶114的模擬結(jié)果，這些內(nèi)部回路及外部回路諸如圖5的內(nèi)環(huán)508及圖5的外環(huán)510。

圖8中的模擬結(jié)果展示出，對(duì)于0度及15度的余弦值，非均勻性值為0.5％-2％，其中圖1的材料103中的每一者具有4個(gè)圖1的載體108。具有12個(gè)靶114的多靶源與使用包括圖4的旋鈕調(diào)整機(jī)構(gòu)424的手動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工藝一起實(shí)現(xiàn)更接近于模擬結(jié)果。此新型獨(dú)特的多靶源能夠允許進(jìn)入新型存儲(chǔ)器市場(chǎng)及探索包括MRAM的新機(jī)遇。

可與具有相同類型材料103的陰極102一起使用多靶源?？稍诟牧紙D1的均勻性132的水平下將材料103濺射在載體108上，而無(wú)需保護(hù)載體108，只要多個(gè)陰極102包括相同的材料103即可。

曲線圖分別在X軸及Y軸上以英寸為單位圖示水平距離702及垂直距離704。例如，在內(nèi)環(huán)508中，當(dāng)水平距離702為約11”至16”且垂直距離704為至少約14”時(shí)，非均勻性值可小于或等于約0.5％。

如另一實(shí)例，在外環(huán)510中，當(dāng)水平距離702為約11”至19”且垂直距離704為至少約12”時(shí)，非均勻性值可小于或等于約0.5％。當(dāng)水平距離702及垂直距離704變?yōu)樯衔牡拇笾路秶酝獾闹禃r(shí)，非均勻性值可增大及變成大于0.5％。

現(xiàn)參照?qǐng)D9，該圖圖示陰極102中的一者的一部分的等角俯視圖。可如圖所示使陰極102中的一者旋轉(zhuǎn)約30-50度。圖9繪示連接器902四周的磁體404。

當(dāng)斷開(kāi)連接器902時(shí)，連接器902防止包括RF電源的圖1的電源112導(dǎo)通。舉例而言，連接器902可為用于傳輸RF的聯(lián)鎖連接器或一種同軸連接器。

可存在任何數(shù)目的配件用作連接器902的兩側(cè)上的水適配器方塊312。當(dāng)將電源112供應(yīng)至陰極102時(shí)，水適配器方塊312提供水進(jìn)入水適配器方塊312的一者中并從水適配器方塊312的另一者中輸出，以供應(yīng)水使陰極102中的圖1的靶114中的一者的組件保持冷卻。

陰極102中的各者可包括源連接器904，所述源連接器鄰近于水適配器方塊312且直接位于水適配器方塊之間。源連接器904可表示源快速連接(source quick connect；SQC)連接器。源連接器904可包括源槽906。

現(xiàn)參照?qǐng)D10，該圖圖示陰極102中的一者的截面圖。截面圖繪示陰極102中的一者旋轉(zhuǎn)40度。

磁體404可包括較大磁體1002。舉例而言，較大磁體1002可表示磁控管。較大磁體1002可包括用作磁體的圓柱形結(jié)構(gòu)。磁體404可在磁體404的中心處包括內(nèi)部磁體1004，以形成用于靶114的閉環(huán)磁控管。

較大磁體1002為較大或具有比內(nèi)部磁體1004的直徑更大的直徑。較大磁體1002圍繞內(nèi)部磁體1004。

陰極102中的各者可包括源傳感器或源殼體結(jié)構(gòu)1006，該源殼體結(jié)構(gòu)容納磁體子組件(諸如磁體404)。源殼體結(jié)構(gòu)1006可包括任何材料，該材料包括諸如鋁之類的導(dǎo)電材料。源殼體結(jié)構(gòu)1006可包括絕緣殼體結(jié)構(gòu)1008，以使用包括Ultem的絕緣體材料提供殼體。

可經(jīng)由磁體404將圖1的電源112供應(yīng)至靶114?？纱嬖诮饘龠B接器1012，該金屬連接器經(jīng)由源連接器904連接至電源112?？纱嬖陔娫?12至陰極102的中心饋送。舉例而言，金屬連接器1012可包括電氣導(dǎo)電材料，該材料包括黃銅。

經(jīng)由磁控管等離子體的陰極102的返回電流可經(jīng)由C形鉤1014流回。電流可隨后經(jīng)由圖9的源槽906流回到源殼體結(jié)構(gòu)1006，以提供通向電源112的良好返回路徑。

諸如下絕緣體環(huán)1016及上絕緣體環(huán)1018的絕緣體環(huán)可包括諸如下O形環(huán)1020及上O形環(huán)1022的同軸密封O形環(huán)。下絕緣體環(huán)1016可部分位于上絕緣體環(huán)1018的正下方。下絕緣體環(huán)1016可包括比上絕緣體環(huán)1018的寬度更大的寬度。

下O形環(huán)1020可位于上O形環(huán)1022的正下方。下O形環(huán)1020及上O形環(huán)1022可直接位于上絕緣體環(huán)1018的底表面及頂表面上。下O形環(huán)1020及上O形環(huán)1022可分別位于上絕緣體環(huán)1018的正下方及正上方。

下絕緣體環(huán)1016、上絕緣體環(huán)1018、下O形環(huán)1020及上O形環(huán)1022可圍繞較大磁體1002及絕緣殼體結(jié)構(gòu)1008，以便提供與大氣的密封。下O形環(huán)1020提供與水的密封。

現(xiàn)參照?qǐng)D11，該圖圖示陰極102中的一者的另一部分的截面圖。截面圖繪示圖1的沉積系統(tǒng)100的差動(dòng)泵送(differential pumping)細(xì)節(jié)。

圖11繪示圖1的靶114中的一者的組件如何差動(dòng)泵送。當(dāng)使用O形環(huán)(諸如內(nèi)部O形環(huán)1102及外部O形環(huán)1104)時(shí)，可在O形環(huán)的一側(cè)上抽真空，且另一側(cè)可被暴露于大氣中。

隨后，跨越O形環(huán)的壓力可為760托，例如，與大氣壓力一樣。小分子可滲透穿過(guò)O形環(huán)，從而造成腔室內(nèi)的壓力增加。分子滲透與跨越O形環(huán)的壓力成比例。

內(nèi)部O形環(huán)1102比外部O形環(huán)至中心更靠近陰極102中的各者的中心。內(nèi)部O形環(huán)1102及外部O形環(huán)1104可位于錐形適配器506的頂表面處的錐形適配器506內(nèi)。內(nèi)部O形環(huán)1102及外部O形環(huán)可位于頂部適配器或源適配器504下方。錐形適配器506圍繞錐形屏蔽件118。

在這些O形環(huán)之間可存在連接，該連接經(jīng)圖示為頂部適配器中或下方的中心槽1106，所述中心槽向下至錐形適配器506的側(cè)面處的差動(dòng)泵送端口1108?？捎脡毫Ρ盟痛诉B接，該壓力可處于毫托范圍內(nèi)。O形環(huán)可具有大氣與端口壓力之間及隨后端口與腔室壓力之間的壓力差。此圖示兩個(gè)O形環(huán)之間的壓力。

如圖11所示，位于差動(dòng)泵送端口1108右側(cè)且比外部O形環(huán)1104更靠近腔室的內(nèi)部O形環(huán)1102與外部O形環(huán)1104相比可為最關(guān)鍵的O形環(huán)。內(nèi)部O形環(huán)1102可表示真空O形環(huán)。內(nèi)部O形環(huán)1102可具有非常小的壓力，該壓力可處于一納托(nano-torr)至一毫托的大致范圍內(nèi)，而非一納托至760毫托或1000毫托的范圍內(nèi)。此提供跨越真空O形環(huán)的壓力明顯減少近3-6個(gè)量級(jí)或達(dá)到12個(gè)量級(jí)的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)參照?qǐng)D12，該圖圖示伸縮蓋環(huán)120的截面圖。截面圖繪示與狹縫閥(slit valve)頂面1201對(duì)準(zhǔn)的載體108。

圖12繪示：腔室主體1202，在該腔室主體上安裝錐形適配器506，以及在腔室主體1202的右壁上所示的開(kāi)口1204。開(kāi)口1204為狹縫閥，載體108經(jīng)由該狹縫閥進(jìn)入腔室。開(kāi)口1204的頂部與圖1的旋轉(zhuǎn)基座110的頂部對(duì)準(zhǔn)，載體108位于該旋轉(zhuǎn)基座上。

伸縮蓋環(huán)120經(jīng)設(shè)計(jì)以提供伸縮沉積以用材料103覆蓋載體108。此類伸縮覆蓋允許增加的沖程且因此增加了圖1的靶114的間隔，以有效地將材料103濺射至載體108上。

沉積環(huán)1206可位于伸縮蓋環(huán)120下方且與伸縮蓋環(huán)直接接觸。中間件或中間環(huán)1208可位于沉積環(huán)1206之上且直接在錐形屏蔽件118上。在圖12的左側(cè)，可在載體108上沉積材料103。將沉積環(huán)1206部分地圖示為緊鄰載體108的環(huán)形部分。

在圖12的中間，將伸縮蓋環(huán)120圖示為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的L形結(jié)構(gòu)。伸縮蓋環(huán)120可鄰近于錐形屏蔽件118的一部分的左側(cè)，該錐形屏蔽件可為靜止的。將中間環(huán)1208圖示為反向的L形結(jié)構(gòu)，且該中間環(huán)直接位于錐形屏蔽件118上方。

伸縮蓋環(huán)120可向上移動(dòng)以提起中間環(huán)1208來(lái)提供繼續(xù)行進(jìn)的大或延伸的曲徑(labyrinth)。首先，在伸縮蓋環(huán)120與錐形屏蔽件118的部分之間建立曲徑。隨后，在伸縮蓋環(huán)120移動(dòng)某一預(yù)定時(shí)間后，曲徑與中間環(huán)及錐形屏蔽件118繼續(xù)行進(jìn)。因此，如此長(zhǎng)的伸縮設(shè)計(jì)允許非常長(zhǎng)的曲徑或長(zhǎng)沖程以提供上文先前所描述的增加的沖程。

現(xiàn)參照?qǐng)D13，該圖圖示沉積分布的模擬的流程圖。流程圖描述MRAM模擬。流程圖描述模擬中所使用的模型。舉例而言，模型用于具有0.15米(m)的半徑的幾何形狀的圖1的載體108、矩形靶及100％中性發(fā)射，該發(fā)射使用來(lái)自圖1的靶114的濺射物質(zhì)的余弦發(fā)射。由圖7中的標(biāo)記X、Y及θ圖示幾何形狀。

在上文所描述的模型中，可基于49點(diǎn)NU及2毫米(mm)邊緣排除區(qū)繪制非均勻性(NU)值。已由模型計(jì)算49點(diǎn)位置上的沉積工藝。NU可被定義為點(diǎn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，并除以平均沉積。在此情況中，假設(shè)為余弦發(fā)射，圖1的角度130在0至65度的范圍內(nèi)變化，且圖7的水平距離702及圖7的垂直距離704在約4”至19”之間變化。

流程圖繪示離散化方塊1302、選取(pick)方塊1304、求和方塊1306、旋轉(zhuǎn)方塊1308及平均方塊1310。離散化方塊1302使靶114離散化成眾多差分元件。舉例而言，可存在10x10個(gè)差分元件。

選取方塊1304選取載體108上的點(diǎn)(r,θ)。選取方塊1304從靶114上的元件中的各者至載體108上的點(diǎn)計(jì)算視角因數(shù)。

求和方塊1306從靶114上的每一元件計(jì)算由于濺射的點(diǎn)(r,θ)處的沉積厚度之和。針對(duì)載體108上的所有點(diǎn)重復(fù)此程序。下文將進(jìn)一步描述沉積厚度。

旋轉(zhuǎn)方塊1308使載體108旋轉(zhuǎn)各種度數(shù)。舉例而言，可將載體108旋轉(zhuǎn)120度或240度以模擬第二靶及第三靶。平均方塊1310通過(guò)平均化來(lái)自載體108的0度、120度及240度旋轉(zhuǎn)的結(jié)果計(jì)算載體108上的平均沉積。

現(xiàn)參照?qǐng)D14，該圖圖示一曲線圖，該曲線圖圖示用模擬模型驗(yàn)證。舉例而言，模擬可為Ansys三維(3D)模型。

曲線圖圖示作為圖1的載體108的半徑1404的函數(shù)的沉積厚度1402。可將曲線圖中所示的沉積厚度1402歸一化(normalized)。當(dāng)并未旋轉(zhuǎn)載體108時(shí)，可跨越載體108執(zhí)行沉積。

從載體108的一端至載體108的另一端測(cè)量沉積厚度1402。在載體108的中心處測(cè)量沉積厚度1402。隨后，將載體108的一端的沉積厚度1402減去6，且將載體108的另一端的沉積厚度1402加上6。

曲線圖的左圖及右圖上的底部曲線展示出matlab碼與模擬模型之間存在優(yōu)異匹配。底部曲線展示出圖1的均勻性132的良好水平，因?yàn)槔硐肭€圖展示出線性線。右圖上的底部曲線上方的上曲線展示出，與底部曲線相比，當(dāng)圖7的水平距離702及圖7的垂直距離704增加時(shí)，均勻性132最差。

現(xiàn)參照?qǐng)D15，該圖圖示一曲線圖，該曲線圖圖示圖5的外環(huán)510的非均勻性1502。曲線圖圖示基于圖1的多個(gè)靶114的非均勻性1502。若用于沉積工藝的圖1的材料103為相同的，則非均勻性1502改良。因此，可無(wú)需確定圖1的載體108的位置及靶114的數(shù)目。

在針對(duì)僅一個(gè)靶114的左上方曲線圖中，隨著載體108的半徑1404在水平軸上自右向左減小，非均勻性1502改良。在針對(duì)靶114的數(shù)目的左下方曲線圖中，當(dāng)載體108的半徑1404接近0時(shí)，非均勻性1502在曲線圖的中心處改良。

在右上方曲線圖中，當(dāng)載體108的半徑1404接近0時(shí)，非均勻性1502在曲線圖的中心處改良。在右下方曲線圖中，當(dāng)載體108的半徑1404接近0時(shí)，非均勻性1502改良。針對(duì)圖5的內(nèi)環(huán)508，隨著載體108的半徑1404從0開(kāi)始增加，非均勻性1502改良。

現(xiàn)參照?qǐng)D16，該圖圖示一曲線圖，該曲線圖圖示靶114的數(shù)目對(duì)非均勻性1502的影響。在上方曲線圖中，隨著靶114的數(shù)目增加到例如10個(gè)靶114，非均勻性1502改良。在下方曲線圖中，隨著靶114的數(shù)目增加到例如10個(gè)靶114，非均勻性1502改良。

應(yīng)注意，6個(gè)以上的靶114并未更進(jìn)一步地改良圖1的均勻性132。任何剩余水平的均勻性132歸因于徑向非均勻性，通過(guò)添加更多靶114或通過(guò)旋轉(zhuǎn)圖1的旋轉(zhuǎn)基座110無(wú)法修正該徑向非均勻性。

現(xiàn)參照?qǐng)D17，該圖圖示一曲線圖，該曲線圖圖示基于半徑1404的非均勻性1502。通過(guò)組合圖5的內(nèi)環(huán)508及圖5的外環(huán)510的圖1的靶114與圖1的旋轉(zhuǎn)基座110展示非均勻性1502。

所繪制的非均勻性1502為標(biāo)準(zhǔn)差，經(jīng)表示為圖1的載體108的半徑1404的平均值的分?jǐn)?shù)(fraction)。曲線圖圖示針對(duì)內(nèi)環(huán)508的頂部五個(gè)曲線及針對(duì)外環(huán)510的底部六個(gè)曲線。當(dāng)沉積工藝包括約30％的內(nèi)環(huán)508及70％的外環(huán)510時(shí)，改良或?qū)崿F(xiàn)非均勻性1502，如從曲線圖的底部向上的第四個(gè)曲線所示。

現(xiàn)參照?qǐng)D18，該圖圖示水平距離702及垂直距離704的配置。圖18繪示與圖1的載體108呈圖1的角度130的靶114中的一者。舉例而言，靶114可位于圖5的外環(huán)510上。

在靶114中的一者與載體108之間圖示水平距離702及垂直距離704。舉例而言，在約15度的角度130下，對(duì)于外環(huán)510上的陰極102，圖15的非均勻性1502可小于1.0％。

現(xiàn)參照?qǐng)D19，該圖圖示沉積系統(tǒng)100中的護(hù)罩126的截面圖。在多陰極PVD腔室中，可避免源(諸如陰極102)之間的交叉污染、來(lái)自先前沉積濺射工藝的由沉積在屏蔽件(諸如旋轉(zhuǎn)屏蔽件106及錐形屏蔽件118)上的圖1的材料103所引起的交叉污染和膜上的污染。本文所進(jìn)行的描述可與自旋-移送-轉(zhuǎn)矩隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SPIN-Transfer-TORQUE Random Access Memory；STT_RAM)相關(guān)。

截面圖繪示多陰極PVD腔室中的等離子體護(hù)罩(諸如護(hù)罩126)，該護(hù)罩用于減少或消除交叉污染。本發(fā)明的實(shí)施方式描述一種方案：包含陰極102中的各者的沉積工藝及在將一個(gè)膜濺射至沉積其他膜的區(qū)域中時(shí)限制等離子體展布，從而限制發(fā)生交叉污染的幾率。

陰極102中的各者可專用于護(hù)罩126中的一者，該護(hù)罩與陰極102中的一者的大小相比容積更大。來(lái)自陰極102中的一者的沉積物可大部分被包含在護(hù)罩126中的一者內(nèi)。

隨后通過(guò)具有屏蔽孔104的旋轉(zhuǎn)屏蔽件106使護(hù)罩126每次一個(gè)地暴露給載體108，這些屏蔽孔的各者包括相當(dāng)于護(hù)罩126中的各者的開(kāi)口大小或大致與開(kāi)口大小相同的大小。在沉積工藝期間，護(hù)罩126中的各者捕獲沉積物中的大部分及等離子體中的大部分。因此，在共用屏蔽件或錐形屏蔽件118及處理配件的其他區(qū)域上的任何沉積物可看到非常少的等離子體，且因此可實(shí)質(zhì)上減少交叉污染。

等離子體的展布可被限制在護(hù)罩126中的一者中。由于在旋轉(zhuǎn)屏蔽件106中存在屏蔽孔104，可在多陰極腔室502中的四周展布等離子體。通過(guò)使得護(hù)罩126較大及旋轉(zhuǎn)屏蔽件106較小，可將等離子體保持在護(hù)罩126中的一者內(nèi)部，從而最小化可展布到旋轉(zhuǎn)屏蔽件106上的等離子體的量。

因此，增加護(hù)罩126中的各者的護(hù)罩容積并減小旋轉(zhuǎn)屏蔽件106的屏蔽件容積減少或消除了交叉污染。若等離子體遍布整個(gè)多陰極腔室502，則任何殘留在旋轉(zhuǎn)屏蔽件106中的等離子體可最終終止于載體108上，且因此通過(guò)護(hù)罩126消除來(lái)自陰極102的等離子體污染。

現(xiàn)參照?qǐng)D20，該圖圖示護(hù)罩126中的一者的等角俯視圖。等角俯視圖描述護(hù)罩126中的一者的三維視圖。

可設(shè)計(jì)護(hù)罩126中的各者的幾何形狀，以使得護(hù)罩126在沉積工藝期間捕獲圖1的材料103中的大部分。護(hù)罩126捕獲材料103中的大部分導(dǎo)致極少或沒(méi)有材料103殘留在圖5的多陰極腔室502及圖1的旋轉(zhuǎn)屏蔽件106中，因此消除交叉污染。此外，幾何形狀改良了圖1的載體108的圖15的非均勻性1502。

可設(shè)計(jì)幾何形狀，以使得諸如第一護(hù)罩端2002和第二護(hù)罩端2004的相對(duì)端具有不同的尺寸。第一護(hù)罩端2002比第二護(hù)罩端2004更窄。第一護(hù)罩端2002的第一寬度2006比第二護(hù)罩端2004的第二寬度2008更小。

現(xiàn)參照?qǐng)D21，該圖圖示一截面圖，該截面圖圖示護(hù)罩126中的一者及旋轉(zhuǎn)屏蔽件106。旋轉(zhuǎn)屏蔽件106可非?？拷蜞徑陉帢O102。旋轉(zhuǎn)屏蔽件106每次僅暴露陰極102中的一者。旋轉(zhuǎn)屏蔽件106可位于錐形適配器506上方。

現(xiàn)參照?qǐng)D22，該圖圖示另一截面圖，該截面圖圖示用于從陰極102中的一者捕獲圖1的材料103且位于旋轉(zhuǎn)屏蔽件106之上的護(hù)罩126中的一者。

護(hù)罩126中的各者可包括比陰極102中的各者的陰極長(zhǎng)度2204更大的護(hù)罩長(zhǎng)度2202。因此，護(hù)罩126中的各者可在一個(gè)濺射步驟中捕獲材料103中的一者中的若非全部則至少大部分，使得在用材料103中的另一者進(jìn)行下一濺射步驟前未殘留材料103中的該一者，以消除交叉污染。

已發(fā)現(xiàn)，護(hù)罩長(zhǎng)度2202比陰極長(zhǎng)度2204更大改良了可靠性，因?yàn)樽o(hù)罩126中的各者具有更多表面積來(lái)在一個(gè)濺射步驟中捕獲所有材料103，從而減少或消除交叉污染。

現(xiàn)參照?qǐng)D23，該圖圖示一表格，該表格展示針對(duì)圖5的多陰極腔室502的污染測(cè)試的結(jié)果。結(jié)果展示出，總之，需要前文所描述的圖1的旋轉(zhuǎn)屏蔽件106及具有圖22的護(hù)罩長(zhǎng)度2202的圖1的各個(gè)護(hù)罩126來(lái)最小化串靶污染或交叉污染。

在不具有本發(fā)明的實(shí)施方式的基線與具有旋轉(zhuǎn)屏蔽件106及長(zhǎng)護(hù)罩的設(shè)計(jì)之間比較交叉污染，該長(zhǎng)護(hù)罩諸如具有比圖22的陰極長(zhǎng)度2204更大的護(hù)罩長(zhǎng)度2202的護(hù)罩126中的各者。結(jié)果展示出，由交叉污染產(chǎn)生的計(jì)數(shù)明顯減少。計(jì)數(shù)被定義為每平方厘米10¹⁰個(gè)原子的數(shù)量(原子/cm²)。計(jì)數(shù)是指已用材料A濺射及隨后用材料B濺射的圖1的載體108上材料A的原子數(shù)量。

現(xiàn)參照?qǐng)D24，該圖圖示本發(fā)明的另一實(shí)施方式中的沉積系統(tǒng)的操作方法2400的流程圖。方法2400包括：在方塊2402中，調(diào)整陰極；在方塊2404中，旋轉(zhuǎn)陰極下方的旋轉(zhuǎn)屏蔽件，以便經(jīng)由陰極下方的護(hù)罩及經(jīng)由旋轉(zhuǎn)屏蔽件的屏蔽孔暴露陰極；及在方塊2406中，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)基座，以便產(chǎn)生材料以在旋轉(zhuǎn)基座之上形成載體，其中該材料具有小于材料厚度的1％的非均勻性限制及該陰極在陰極與載體之間具有一角度。

因此，已發(fā)現(xiàn)，上文所描述的實(shí)施方式中的值提供了大體上改良產(chǎn)品線的總體生產(chǎn)能力并降低產(chǎn)品線的成本的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)圖1的沉積系統(tǒng)100改良總體生產(chǎn)能力，該沉積系統(tǒng)能夠在單個(gè)腔室中沉積不同材料。由于最小化硬件變化而降低了產(chǎn)品線的成本。

所提供的這些優(yōu)勢(shì)是由于在相同陰極上施加RF或DC供應(yīng)、將不同材料應(yīng)用于相同陰極及執(zhí)行濺射工藝而無(wú)交叉污染的能力。所提供的這些優(yōu)勢(shì)亦是由于用圖1的旋轉(zhuǎn)基座110基于非均勻性(NU)限制實(shí)現(xiàn)非常高水平的圖1的均勻性132及實(shí)施單個(gè)位(single bit)的旋轉(zhuǎn)屏蔽件或圖1的旋轉(zhuǎn)屏蔽件106來(lái)實(shí)現(xiàn)改良的顆粒性能。

因此，已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的實(shí)施方式的沉積系統(tǒng)100向具有圖1的多個(gè)陰極102的沉積系統(tǒng)100提供了重要且迄今未知及不可用的解決方案、生產(chǎn)能力及功能方面。所得方法、工藝、設(shè)備、裝置、產(chǎn)品和/或系統(tǒng)為簡(jiǎn)便、具有成本效益、不復(fù)雜、高度通用且有效的，可通過(guò)調(diào)整已知技術(shù)出人意料及不明顯地實(shí)施，且因此易于適用于有效率且經(jīng)濟(jì)地制造與傳統(tǒng)制造方法或工藝及技術(shù)完全相容的沉積系統(tǒng)。

本發(fā)明的實(shí)施方式的另一重要方面為本發(fā)明有價(jià)值地支持及服務(wù)于降低成本、簡(jiǎn)化系統(tǒng)及增加性能的歷史趨勢(shì)。

因此，本發(fā)明的實(shí)施方式的這些及其他有價(jià)值的方面促使技術(shù)狀態(tài)至少發(fā)展至下一階段。

盡管已結(jié)合具體最佳模式描述本發(fā)明，但是應(yīng)將理解，根據(jù)上文描述的許多替代、修改及變化將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，意在包含落入所包括的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有此類替代、修改及變化。應(yīng)在說(shuō)明性且非限制性意義上解讀本文迄今闡述的或附圖中圖示的所有事項(xiàng)。