[发明专利]用于PTF测量架的磁场检测器固定组件装置

说明书

发明领域

【0001】本发明涉及一种磁场检测器固定组件装置，其用于穿过通量(PTF)测量架。更具体地，本发明涉及一种磁场检测器固定组件装置，其用于人工操作或自动化穿过通量(PTF，Pass-Through Flux)测量架。

发明背景

【0002】溅射工艺被广泛地用于将材料薄膜沉积到期望衬底上。典型的溅射系统包括：产生电子或离子束的源、包含要被原子化材料的靶、以及溅射材料沉积在其上的衬底。该工艺涉及用电子或离子束以一角度轰击靶材，这样导致靶材被溅出或被侵蚀。溅射靶材以薄膜或薄层沉积到衬底上。溅射工艺所用的靶材从纯金属到甚至更复杂合金的范围变化。

【0003】磁控溅射包括在靶材(阴极)后面布置永磁体或电磁体，并将磁场施加到靶上。所施加的磁场穿过靶，并将放电等离子体聚焦到靶的前面。靶的前表面被原子化，随后靶原子沉积在邻近靶的展开薄膜器件的顶部。

【0004】磁性靶材的磁控溅射在电子工业中是很流行的，尤其是在半导体与数据存储器器件的制造中。由于磁性靶合金的软磁性质，所施加的磁场在靶体中存在相当大的分流。这就导致由于透射磁场聚焦到由分流所致的刻蚀槽中而使得靶利用的减少。这种聚焦效应随着材料磁导率的增加而加剧(对应于材料PTF的降低)。

【0005】降低靶材的磁导率可以促进不太严重的侵蚀轮廓，其提高了靶材利用且随后有助于降低材料成本。严重的靶侵蚀轮廓的出现也促进了点源溅射现象，但这可导致比最优沉积薄膜厚度均匀性差的薄膜厚度均匀性。因此，降低靶材磁导率具有提高沉积薄膜厚度均匀性的额外好处。

【0006】溅射靶的PTF被定义为透射磁场对施加磁场的比值。100％的PTF值表示非磁性材料，在该材料中没有任何所施加磁场被分流通过靶体。磁性靶材的PTF典型地规定在0到100％的范围，而大多数商业生产的材料表现出30％到100％之间的值。

【0007】存在几种不同测量PTF的技术。一种技术涉及将4.4(+/-0.4)千高斯的条形磁体放置成与靶材的一面接触，并利用与靶材另一面接触的轴向霍尔(Hall)探测器对透射场进行监测。穿过靶体的磁场除以靶不在磁体与探测器(其被保持在与靶在它们之间时相同的相距距离)之间时所施加场的强度的最大值被定义为PTF。PTF可以表示为分数或百分比。

【0008】测量PTF的另一种技术涉及利用马蹄形磁体和横向霍尔探测器。可以发现，利用不同磁体和探测器装置所测量的PTF值表现出与业界中常用的磁场强度值成良好的线性关系。PTF测量技术被用以对实际磁控溅射机器中存在的施加磁通量进行近似。因此，PTF测量直接适用于磁控溅射期间靶材的性能。

【0009】磁性材料的PTF与磁导率不是互斥的。而是，在PTF和磁性材料的最大磁导率之间存在很强的逆相关。磁性材料的磁导率值可以通过采用符合ASTM标准A 894-89的振动样品磁强计(VSM)技术进行非常精确的测定。

【0010】目前，PTF测量是用人工操作的PTF架完成的。ASTM F 1761-00与ASTM F 2086-01标准阐述了穿过磁通量的测试方法，并且描述了人工操作测试固定设备。这些测试固定设备用螺丝将磁场检测器固定在支撑管内。如果螺丝过度拧紧，磁场检测器可能容易被损害。另外，由于磁场检测器位于支撑管内的部位以致使检测器延伸超过管长度，因此如果磁场检测器与待测试的溅射靶接触，则磁场检测器可能被损害并且也会划伤靶表面。

【0011】因此，需要的是一种用于固定磁场检测器并将其附着到PTF测量架上的改进装置。另外需要的是磁场检测器固定组件，其在人工操作或自动化PTF测量架上的PTF测量期间不会损害磁场检测器或者待测量的溅射靶的表面。

发明内容

【0012】本发明的各个实施例致力于解决PTF测量架的典型磁场检测器附属装置的上述不足。

【0013】本发明的至少一个典型实施例涉及一种磁场检测器固定组件装置，其用于对溅射靶进行测量的人工操作或自动化穿过通量测量架。磁场检测器固定组件具有带纵向开口的垫圈，该垫圈的开口允许磁场检测器被定位。至少一个紧固件穿过磁场检测器固定装置的至少一个开口，而其中所述紧固件适于被调节以机械连接垫圈，以便将垫圈固定在磁场检测器固定组件内的预定位置。垫圈可以防止磁场检测器固定组件由于过度拧紧紧固件而被损害，并且还防止划伤所要测试的靶的表面。