[发明专利]用于多靶溅射系统的电源装置

说明书

本申请为分案申请，其原申请是于2009年9月16日(国际申请日2008年2月19日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为200880008645.2，发明名称为“用于多靶溅射系统的电源装置”。

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年2月16日提交的美国临时申请No 60/890,243的优先权，在这里通过参考将该临时申请全部并入此文。

技术领域

本发明的总体领域涉及溅射技术，并且具体而言，涉及一种用于多磁控管溅射系统的独特电源装置。

背景技术

溅射技术在本领域中是公知的并且用于薄层的形成。该技术用于例如半导体制造和硬盘制造。Fairbairn等人的美国专利6,919,001中公开了一种利用用于硬盘制造的溅射室的系统的示例。在该系统中，以靶的形式提供待沉积到衬底上的材料，并且使用磁控管来向衬底上溅射靶材。在一些系统中，衬底是移动的，而在其它的系统中衬底是固定的。

图1示出了使用磁控管的常规溅射室。在图1中，真空室100具有支持衬底110的衬底支持架105。在该特定的示例中衬底支持架105是固定的，但是在其它结构中为了扫描在靶组件125前面的衬底110，衬底支持架105可以是移动的。磁控管115包括磁体120，其位于靶125后面。靶125具有面向衬底110的溅射材料130的层。在磁控管115中的磁体120的使用有助于捕获靠近靶的等离子体中的二次电子。电子沿着磁场线135周围的螺旋形路径，因此与靠近靶的等离子物质发生更多的电离碰撞。这增强了靠近靶的等离子体的离子化，导致更高的溅射速度。

靶是由结合至垫板的靶材130构建的。垫板的一个功能是有助于将靶固定到磁控管。

然而，在靶材130具有导磁率时，很难控制磁力线。如在图1中的虚曲线137所示，在磁体120的前面处发出并且结束的磁力线可以沿着在溅射材料130内部的路径。该线对等离子物质的离子化没有贡献，因为这些线不离开靶。另一方面，如实曲线135所示，从其侧面发出的磁力线延伸到靶侧之外。结果，等离子体约束变得困难，特别是在靶很小时。也就是说，很难将等离子体限制在靶前方的小区域里。

随着技术的进步，有时候需要沉积尺寸日益变薄的多个层，特别是在电子技术中，例如半导体器件和磁盘。因此，衬底需要依次暴露至几个不同材料的靶以形成不同材料的层的“堆”。例如，在现代可记录的介质中，例如硬盘，沉积铂和钴的交错的层以形成磁可记录介质。这些层中的每一层可能会日益变薄，例如，在5-20埃的数量级。特别是对于硬盘新发明的垂直磁记录技术的情况下。结果，衬底可能需要重复地循环通过不同的溅射室，以沉积有时由多达50个不同的层构成的材料堆。

因此，需要一种系统，其能对等离子体约束进行更好的控制以增加沉积速度。此外，需要一种能更快地沉积多层以减少衬底在多个溅射室中的循环的系统。另外，在使用多靶时，需要一种系统，其能以低成本高效率并且节省空间的方式来为每一个靶供电。

发明内容

提供本发明以下的发明内容，以给出对本发明的一些方面和特征的基本理解。该发明内容不是本发明的扩展性总览，并且同样不是旨在特别地确定本发明的关键或重要元件，或描述本发明的范围。它唯一的目的是以简化的形式介绍本发明的一些概念，以作为以下将给出的更详细描述的开始。

本发明的实施例提供了一种系统，其增强了对等离子体约束的控制。本发明的实施例还提供了一种系统，其减少衬底在溅射室中的循环。本发明的实施例能以低成本高效率并且节省空间的方式对溅射室中的多个靶供电并且对其进行控制。

在本发明中的一个方面中，提供使用导电屏蔽(conductive shield)来改善等离子体约束。在本发明的另一个方面，通过将磁体并入导电屏蔽中来进一步改善等离子体约束。

在本发明的一个方面中，衬底在溅射室中的循环通过使每一个室中具有多个靶材而减少。在本发明的一个方面中，单个电源被多路转接以对几个溅射靶同时地供电。