[发明专利]磁控溅射源及磁控溅射设备

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术，特别涉及一种磁控溅射源及磁控溅射设备。

背景技术

在半导体工业集成电路制造行业中，多采用磁控溅射(Magnetron Sputtering)技术，主要用于铝、铜等金属薄膜的沉积，以构成金属接触、金属互连线等。

工艺中，磁控溅射过程可为：工艺腔室中的电子在电场作用下向基片运动，在飞向基片的过程中与氩原子碰撞，使氩原子电离得到带正电的氩离子和二次电子；其中，氩离子向具有负电势的靶材方向加速运动的过程中获得动量，轰击靶材使靶材发生溅射，以生成溅射粒子；二次电子在电场和外加磁铁产生的磁场的作用下，其运动轨迹近似于一条摆线，二次电子在沿其轨迹运动的过程中继续碰撞氩原子以电离得到新的氩离子和新的二次电子；再者，氩离子轰击靶材所生成溅射粒子中的中性靶材原子或分子迁移到硅片表面，并通过沉积的方式在硅片表面凝聚以形成薄膜，该薄膜具有和靶材基本相同的组份；且在由氩离子轰击靶材时所产生的尾气或其它杂质可由真空泵抽走。

但是在上述工艺中，由于靶材和磁铁的相对位置是相对固定的，磁铁所产生的磁场无法均匀分布于整个靶材溅射面，从而在影响二次电子运动轨迹、减少二次电子与氩原子碰撞次数以使氩离子的生成数量偏少的同时，使得没有足够的氩离子来轰击靶材溅射面，导致靶材的溅射利用率相对较低且溅射均匀性较差。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种磁控溅射源及磁控溅射设备，以解决现有技术中由于靶材和磁铁的位置相对固定，从而导致靶材的利用率相对较低且溅射均匀性较差的技术问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种磁控溅射源，其中，包括：靶材、磁体、固定板和动力源；

所述磁体设置于所述固定板上；

所述固定板连接于所述动力源，该动力源用于驱动所述固定板绕自身中心轴旋转；

所述靶材与所述固定板同中心轴平行设置，且所述靶材与所述固定板作相对运行。

其中，磁体包括至少一块磁铁，所述至少一块磁铁在所述固定板不均匀地分布

其中，所述靶材与所述固定板均环绕所述中心轴转动，所述靶材与所述固定板之间存在速度差。

其中，所述靶材与所述固定板中的一个环绕所述中心轴转动，另一个静止。

其中，所述靶材为圆形靶材或环形靶材。

其中，所述靶材为中通的圆锥台结构的靶材。

其中，所述靶材溅射面与自身中心轴的夹角范围为30-90度之间。

其中，所述靶材固定在背板上，所述背板连接有加热设备，用于控制所述靶材温度。

进一步地，磁控溅射源还包括另一动力源，该另一动力源连接于所述靶材，用于驱动所述靶材绕自身中心轴旋转。

本发明实施例还提供了一种磁控溅射设备，其中包括：工艺腔室、真空泵以及采用上述的任意一种的磁控溅射源。

本发明具有下述有益效果：

本发明所提供的技术方案，通过固定有磁铁的固定板与靶材做相对运动，可在一定时间内使磁铁所产生的磁场扫描到靶材的每一个位置，调整二次电子的运动轨迹以增加二次电子与氩原子碰撞次数，进而使得氩原子能够充分电离以产生更多的氩离子，从而提高了氩离子在轰击靶材过程中的靶材的溅射利用率和溅射均匀性。

附图说明

图1为本发明提供的磁控溅射源第一具体实施例的结构示意图；

图2A为本发明提供的磁控溅射源第二具体实施例的结构示意图；

图2B为图2A中B-B方向的截面图；

图3为本发明提供的磁控溅射源第三具体实施例的俯视图；

图4为本发明提供的磁控溅射源第四具体实施例的俯视图；

图5为本发明提供的磁控溅射源第五具体实施例的俯视图；

图6A为本发明提供的磁控溅射源第六具体实施例中靶材的立体图；

图6B为本发明提供的磁控溅射源第六具体实施例中靶材的俯视图；

图6C为图6B中靶材C-C方向的截面图；以及

图7为本发明实施例磁控溅射设备具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步地详细描述。