[发明专利]离子束分布

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年10月5日提交的、题目为“Ion Beam Distribution”的美国专利申请第12/898,281号的优先权的权益，该专利申请由此通过引用全部并入本文。本申请进一步要求于2010年10月5日提交的、题目为“Plume Steering”的美国专利申请第12/898,424号以及于2010年10月5日提交的、题目为“Grid Providing Beamlet Steering”的美国专利申请第12/898,351号的优先权，这些专利申请具体通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明总体涉及离子束系统及其部件。

背景技术

当离子束系统用于从靶上溅射掉材料以便在衬底上产生涂层时，所述离子束系统可以被称为离子束溅射沉积系统。可替换地，离子束系统还可以用于蚀刻掉衬底材料上的材料，在这种情况下，离子束系统被称为离子束蚀刻系统。离子束系统具有其他应用，包括但不限于离子束辅助沉积。

在离子束溅射沉积系统中，将溅射靶放置在产生离子束的离子源下游。离子束用于溅射来自溅射靶的材料的原子。在这些系统中，具有动能的各个离子碰撞溅射材料的表面并碰掉溅射靶上的溅射材料的原子。可以将以羽流（plume）脱离靶表面的溅射材料引导至衬底，其中所述衬底被放置成捕获羽流。这种离子束溅射沉积系统可以用于将溅射材料及其化合物等沉积在衬底表面上。例如，在一种实施例中，离子束撞击钛溅射靶以便在氧气环境下在衬底上产生氧化钛涂层或在氮气环境下在衬底上产生氮化钛涂层。

一般情况下，离子束横截面上的各个点处的离子流密度以这样的方式可能不均匀，所述方式使得由溅射靶产生的溅射在溅射靶表面上不均匀。通常，与靶表面相交的离子束明显小于靶并且基本上在靶上对中，以便捕获整个束并最大程度减少束过喷导致的污染。这种布置使溅射靶的图案在一定程度上被磨损，因此不利于溅射靶的使用寿命。例如，溅射靶表面的一个区域中的溅射材料被溅射得基本上多于其他区域中的溅射材料。这样的不均匀溅射造成溅射靶的使用效率较低。相应地，特定靶上的溅射操作通常在靶材料的任何区域被完全磨穿之前终止。在这种情况下，即使大量溅射材料仍然留在旧的溅射靶上，该未被均匀使用的溅射靶也必须用新的溅射靶替换。考虑到溅射材料的成本和更换溅射靶所涉及的低效率，使溅射靶料更有效率且更均匀磨损是很重要的。

发明内容

一种离子束系统包括具有基本上椭圆形的孔图案的栅格组件，用于使具有多个子束的离子束转向以便产生离子束，其中所述离子束的横截面的离子流密度剖面基本上是非椭圆的。在本文公开的离子束系统的实施例中，所述离子束的横截面的离子流密度剖面具有关于所述离子束的横截面的两个正交轴中的一个对称的单峰。在本文公开的离子束系统的可替换实施例中，所述单峰关于所述离子束的横截面的两个正交轴中的另一个非对称。在本文公开的离子束系统的又一可替换实施例中，所述离子束的横截面的离子流密度剖面具有两个峰，其中这两个峰中的每一个分别位于横截面的两个正交轴中的一个的相对侧上。将离子束（108）引导于转动的目标工件上在与所述目标工件的中心等距的每个点上产生基本上均匀的旋转综合平均离子流密度。

附图说明

参照说明书其余部分中描述的附图可以实现对本发明的特性及优点的进一步理解。在附图中，类似参考标号在几个图中可以用于表示类似部件。在某些情况下，参考标号可以具有由表示多个类似部件中的一个的下标字母组成的相关子标记。在参照没有子标号说明的参考标号时，参照的目的是指所有这些多个类似部件。

图1示出了子束（细束，小束，beamlet）转向离子束系统的示例框图。

图2示出了子束转向离子束系统的示例实施例。

图3示出了离子束系统中所用的子束转向栅格组件的示例图。

图4示出了利用孔偏置的示例子束转向图。

图5示出了子束转向栅格组件产生的子束的整体转向的示例绘图（plot diagram）。

图6示出了子束转向栅格组件产生的子束的整体转向的可替换示例绘图。

图7示出了由子束转向产生的示例横截面离子流密度剖面。

图8示出了转动目标工件的综合作用以及目标工件表面上的不同位置处产生的平均离子流密度。

图9示出了由子束转向产生的综合离子流密度剖面的绘图。

图10示出了根据目标工件的半径由子束产生的旋转平均磨损图案的示例图。