[发明专利]特别是双层折叠磁控管的多磁控管的联动扫描

说明书

本申请要求享有2006年8月4日提交的临时申请60/835,671和60/835, 681的优先权。该申请还涉及2006年11月17日提交的序列号为No.11/601, 576的申请。

技术领域

本发明主要涉及在半导体集成电路制造中的溅射沉积。特别地，本发明涉 及在整个等离子体溅射靶的背部扫描的磁控管。

背景技术

等离子体磁控管溅射已经在硅集成电路的制造中实施了很长时间。最近， 溅射已经应用于在玻璃、金属或聚合物的大而且通常离散的矩形板上或者在等 效片上沉积材料层。已完成的面板可包括薄膜晶体管、等离子体显示器、场发 射器、液晶显示器(LCD)元件或有机发光二极管(OLED)并且典型地涉及 平板显示器。可类似地制造光电池。相关的技术可用于以光学层涂覆玻璃窗。 所溅射沉积层的材料可以为诸如铝或钼的金属、诸如铟锡氧化物(ITO)的透 明导体以及包括硅、金属氮化物和氧化物的其它材料。

Demaray等人在美国专利5,565,071中描述了这样的平板溅射腔室，在 此引入其全部内容作为参考。如在图1的示意性截面图中示出的，其溅射腔室 10包括通常电性接地的矩形溅射底座电极12，用于保持矩形玻璃面板14或在 真空腔室18内与矩形溅射靶组件16相对的其它基板。靶组件16，至少所述 靶组件的表面由待溅射的金属组成，并且所述靶组件通过绝缘体20被真空密 封到真空腔室18。典型地，将待溅射材料的靶层粘结到背板，在背板中形成 有冷却水通道以冷却靶组件16。将通常为氩的溅射气体供应到保持在毫托范 围的压力下的真空腔室18中。

有利地，背腔室22或磁体腔室被真空密封到靶组件16的背部，并且被真 空抽吸至低压，从而基本上消除整个靶16及其背板上的压差。从而，靶组件 16可以做的更薄。当将相对于底座电极12或者诸如壁护板的腔室其它接地部 件的负直流(DC)偏压施加到导电靶组件16时，氩气被电离为等离子体。正 的氩离子被吸引到靶组件16并从靶层溅射金属原子。金属原子部分被导引至 面板14并在其上沉积为至少部分由靶金属组成的层。在金属的溅射期间，通 过额外地将氧气或氮气供应到腔室18中，可在被称为反应溅射的工艺中沉积 金属氧化物或氮化物。

为了增加溅射速度，磁控管24传统地放置在靶组件16的背面。如果其具 有一个由相反极性的外磁极28围绕的垂直磁极的内磁极26以在腔室18内并 平行于靶组件16的前面形成磁场，则在适当的腔室条件下，高密度的等离子 体回路在邻近靶层的处理空间中形成。两个相对的磁极26、28由限定等离子 体回路轨迹的基本恒定的间隙隔开。来自磁控管24的磁场俘获电子，从而增 加等离子体的密度并且从而增加靶组件16的溅射速度。线性磁控管24和间隙 的相对小的宽度产生较高的磁通量密度。沿着单一封闭轨迹的封闭状磁场分布 防止等离子体泄露出端部。

溅射沉积的矩形面板的尺寸在继续增加。一代处理具有1.87m×2.2m尺寸 的面板并被称为40K，原因在于其总面积大于40,000cm²。被称为50K的接 下来的一代具有每侧大于2m的尺寸。

这些非常大的尺寸为磁控管带来了设计问题，原因在于靶横跨大的面积并 且磁控管非常重，但是无论如何磁控管应该在靶的整个面积上并且非常接近靶 地被扫描。

Tepman在公开号为2006/0049040的美国专利申请中解决了许多这些问 题，在此引入其作为参考。在Tepman的设计中，具有仅稍小于靶尺寸的单一 的大矩形磁控管形成有由相反极性的单一外磁极围绕的单一内磁极。在内磁极 和外磁极之间的间隙形成长的回旋路径，该回旋路径限定邻近靶的溅射表面的 封闭的等离子体轨迹。以延伸过稍微小于磁控管或靶的尺寸的二维图案扫描磁 控管。特别地，扫描尺寸近似等于相邻的等离子体轨迹之间的节距(pitch)， 从而提供单一连续靶的更均匀的溅射侵蚀和更均匀的溅射沉积。Le等人在 2006年7月11日提交的申请号为11/484,333并且公开号为2007/0012562的 美国专利申请中描述了Tepman装置及其操作方法的改进，在此引入其作为参 考。

然而，用于大平面板的之前可用的磁控管溅射腔室已经显示出不完全的靶 利用。特别地，邻近磁控管的扫描区域的外围的靶边缘部分比内部侵蚀的更快。

发明内容