CN106854753B - 溅射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种溅射装置。本发明一实施例的溅射装置包括：工艺腔室；溅射靶，设置于所述工艺腔室的内部；基板架，与所述溅射靶相对配置，用于支撑待沉积溅射靶物质的基板；以及溅射靶驱动部，以使所述溅射靶倾斜的方式旋转驱动所述溅射靶。

Description

溅射装置
技术领域
本发明涉及一种溅射装置，更详细而言，涉及一种在基板上沉积薄膜的溅射装置。
背景技术
溅射装置为通过使等离子体离子加速并与溅射靶(Sputtering Target)碰撞而在基板上沉积靶物质的设备。如果在真空状态下施加电压并注入氩(Ar)气或氧(O2)气等，则在氩气或氧气等被电离的同时这些离子与溅射靶碰撞。此时，从溅射靶中释放原子，释放出的原子附着在半导体元件用基板或液晶显示装置用基板上而形成薄膜。
与高温下进行的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)工艺相比，溅射装置具有在低温下也能够形成薄膜并且能够以比较简单的结构在短时间内形成薄膜的优点，因此在制造半导体元件或液晶显示装置时被广泛利用。
但是，随着基板的大面积化，需要具备多个溅射靶，并且产生等离子体的工艺腔室的大小也会增加。此时，具有因产生在工艺腔室内部的等离子体的分布不均匀而形成于基板的薄膜不均匀的问题。鉴于此，通过在多个溅射靶之间配置接地护罩(ground shield)来均匀地形成工艺腔室内部的等离子体分布。
但是，具有如下的问题：由于接地护罩的存在，形成于与溅射靶上部相对的基板部位和与接地护罩上部相对的基板部位的薄膜的厚度及密度不同，从而降低薄膜的均匀性。特别是，在使用对膜质的微小差异反应较大的氧化物系列的溅射靶的情况下，薄膜的均匀性确保比较重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明一实施例提供一种通过旋转驱动溅射靶而均匀地形成薄膜的溅射装置。
本发明一实施例的溅射装置包括：工艺腔室；溅射靶，被设置于所述工艺腔室的内部；基板架，与所述溅射靶相对配置，用于支撑待沉积溅射靶物质的基板；以及溅射靶驱动部，以使所述溅射靶倾斜的方式旋转驱动所述溅射靶。
可具备多个所述溅射靶，所述溅射靶驱动部能够对多个所述溅射靶中的每一个进行驱动，以使多个所述溅射靶中的每一个分别倾斜。
所述溅射靶可形成为具有平面的杆(bar)形状。
所述溅射靶驱动部可包括用于旋转所述溅射靶的电动机，所述电动机以沿与所述溅射靶的长度方向平行的方向延伸的轴为中心旋转驱动所述溅射靶。
所述溅射靶可以以25rpm至35rpm的速度旋转。
所述溅射靶可在30度至45度的角度范围内旋转。
所述溅射靶可通过靶架来支撑，所述靶架与第一电极连接，所述基板架与第二电极连接，通过对所述第一电极和所述第二电极施加极性相反的电压，从而在所述工艺腔室的内部形成等离子体。
本发明一实施例的溅射装置在所述溅射靶的下部可进一步包括磁体，所述磁体用于将形成于所述工艺腔室的内部的等离子体维持在所述溅射靶的上部。
本发明一实施例的溅射装置可进一步包括沉积掩模，所述沉积掩模被配置在所述溅射靶与被支撑在所述基板架的基板之间。
所述溅射靶和被支撑在所述基板架的基板可被配置为以140mm至160mm的间隔相隔。
本发明一实施例的溅射装置可至少具备两个以上的所述溅射靶，并且可进一步包括被配置在所述溅射靶之间的至少一个接地护罩。
所述接地护罩可形成为沿所述溅射靶的长度方向延伸。
所述接地护罩可由钛(Titanium)来形成。
本发明一实施例的溅射装置在与所述工艺腔室的内壁相邻的位置可进一步包括辅助接地护罩。
所述辅助接地护罩可被设置在所述溅射靶与所述基板架之间。
根据本发明的实施例，能够通过旋转驱动溅射靶而使沉积在基板上的靶的成膜范围极大化，以覆盖对基板产生膜质差异的接地护罩部位，因此能够确保基板的膜质均匀性。
附图说明
图1是示意地表示本发明一实施例的溅射装置的剖视图。
图2是示意地表示本发明一实施例的溅射靶的立体图。
图3是示意地表示本发明一实施例的溅射靶以随机角度倾斜的状态的剖视图。
图4是示意地表示本发明一实施例的溅射靶以相同的角度倾斜的状态的剖视图。
图5是示意地表示本发明一实施例的溅射靶以与相邻的溅射靶对称的角度倾斜的状态的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，使得在本发明所属技术领域的普通技术人员能够易于实施。本发明可以以多种不同的形式实现，并不限定于在此说明的实施例。
此外，在各种实施例中，对具有相同结构的结构要素使用相同的附图标记，并在一实施例中进行代表性的说明，在除此之外的实施例中仅对与一实施例不同的结构进行说明。
需要说明的是，附图为示意性的而并非按照比例来图示的。对于附图中存在的部分的相对尺寸及比率，为了附图的清楚性及方便性而对其大小放大或缩小来图示，任意尺寸仅为示意性的而并非限定性的。并且，对两个以上的附图中表示的相同的结构物、要素或者部件来说，为了表示相似的特征而使用相同的附图标记。当提及某一部分位于其它部分的“上面”或“上方”时，还包括某一部分直接位于其它部分的上面或在它们之间具有其它部分的情况。
本发明的实施例具体表示本发明一实施例。其结果，可以预想到图示的多种变形。因此，实施例并不局限于图示的区域的特定形态，例如还包括由制造带来的形态变形。
下面，参照图1至图5，对本发明一实施例的溅射装置进行说明。
图1是示意地表示本发明一实施例的溅射装置的剖视图，图2是示意地表示本发明一实施例的溅射靶的立体图。
参照图1，溅射装置100包括工艺腔室10、溅射靶20、基板架40和溅射靶驱动部50。工艺腔室10提供用于溅射工艺的空间。工艺腔室10可包括向溅射靶20与基板架40之间供给用于生成等离子体的反应气体的注入口80。工艺腔室10可包括：排气口85，为了高真空状态而排出反应气体；以及真空泵90，与排气口85连接。工艺腔室10内的气压可被设定为约10- 3Pa以下。反应气体可以是惰性气体，可为氩(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)的任一种。反应气体可在维持几微米汞柱(millitorr，mmHg)的压力的同时通过注入口80被注入到工艺腔室10内。
在工艺腔室10的内部下端可设置有从第一电源27接收交流电压或者直流电压的靶架25。在靶架25上可设置有溅射靶20，溅射靶20包含待形成于由基板架40支撑的基板S上的物质。溅射靶20可包含金属、氧化物和氮化物中的任一种。
在工艺腔室10内可与溅射靶20相对地设置有基板架40。在基板架40上可设置有从第二电源29接收电压的第二电极60。第二电源29可施加与第一电源27的电位不同的电压。例如，可以对第二电极60施加基准电压，以便容易进行等离子体控制和溅射靶20物质的沉积。
在反应气体通过注入口80流入到工艺腔室10之后，可通过对第一电极(靶架25)和第二电极60施加电位彼此不同的电压而产生等离子体放电。如果通过等离子体放电而生成的电子和反应气体在工艺腔室10内碰撞，则反应气体可被电离。电离后的反应气体可具有相当于施加到靶架25与第二电极60之间的电位差的动能并以该动能与溅射靶20碰撞。如果电离后的反应气体与溅射靶20碰撞，则电中性的溅射靶20的原子朝向基板S入射。因此，溅射靶20的原子能够被沉积在基板S上。
另外，溅射靶20可形成为具有平面的杆(bar)形状，并且与溅射靶20的形状对应地，支撑溅射靶20的靶架25也可以形成为杆形状。靶架25可具有比溅射靶20的平面更大的平面。
在靶架25的一侧设置有溅射靶驱动部50，所述溅射靶驱动部50以使溅射靶20倾斜的方式旋转驱动溅射靶20。溅射靶驱动部50可包括用于旋转溅射靶20的电动机(未图示)，电动机以电动机轴为中心沿与溅射靶20的长度方向垂直的方向对溅射靶20进行轴旋转驱动。
可通过溅射靶驱动部50的电动机轴的旋转，溅射靶20可以以约25rpm(每分钟转数，revolution per minute)至约35rpm的速度旋转。此外，溅射靶20可在约30度至45度的角度范围内进行旋转。
另外，可具备多个溅射靶20，溅射靶驱动部50能够对多个溅射靶20中的每一个进行驱动，以使多个溅射靶20中的每一个分别倾斜。此外，溅射靶驱动部50可对多个溅射靶20进行分组，并且按每个组进行独立驱动。
另外，在靶架25的下部可进一步包括磁体70，所述磁体70将形成于工艺腔室10的内部的等离子体维持在溅射靶20的上部。磁体70能在溅射靶20的上部空间形成磁场，起到将等离子体内的电子捕集到磁场内的作用。等离子体内的电子与反应气体碰撞，并使反应气体的电子分离，从而以使反应气体电离的方式通过连锁反应使等离子体维持在溅射靶20的上部。
另外，在溅射靶20与由基板架40支撑的基板S之间可进一步具备沉积掩模M。沉积掩模M可起到防止溅射靶20的物质沉积在除需要成膜的基板S以外的基板架40、工艺腔室10的内壁等部位的作用。
另外，溅射靶20和被支撑在基板架40的基板S可被配置为以约140mm至约160mm的间隔相隔。
溅射靶20可以是至少具备两个以上靶的多靶结构，在溅射靶20之间可配置有至少一个接地护罩30。如图2所示，溅射靶20可形成为彼此并列配置的具有平面的靶形状，可通过多个靶架25来支撑各个溅射靶20。在溅射靶20之间可配置有多个接地护罩30，并且与溅射靶20的形状对应地，接地护罩30可形成为沿溅射靶20的长度方向延伸的形状。
接地护罩30可由钛(Titanium)来形成，起到使工艺腔室10内的等离子体均匀分布的作用。
另外，在与工艺腔室10的内壁相邻的位置可进一步包括辅助接地护罩35。辅助接地护罩35可被设置于溅射靶20与基板架40之间。辅助接地护罩35可通过使产生在溅射靶20与基板架40之间的等离子体均匀分布而进一步确保基板的膜质均匀性。
图3是示意地表示本发明一实施例的溅射靶以随机角度倾斜的状态的剖视图。图4是示意地表示本发明一实施例的溅射靶以相同的角度倾斜的状态的剖视图。图5是示意地表示本发明一实施例的溅射靶以与相邻的溅射靶对称的角度倾斜的状态的剖视图。
本发明一实施例的溅射靶20被形成为具有平面的杆形状，并通过靶架25来支撑。在靶架25的一侧可设置有电动机，可通过电动机轴的旋转而使溅射靶20在约30度至约45度的角度范围内进行轴旋转。如图3所示，可具备多个溅射靶20，多个溅射靶20中的每一个可被驱动为沿随机方向分别倾斜，并且还可以分别以不同的速度旋转。
另外，如图4所示，多个溅射靶20可被驱动为均沿相同的方向以相同的角度倾斜，并且可以以相同的速度旋转。
此外，如图5所示，多个溅射靶20中的每一个可被驱动为沿与相邻的溅射靶20对称的方向倾斜，并且可以以相同的速度旋转。
与图3至图5所示的实施例不同地，可分别或者成组地自由设定多个溅射靶20的倾斜方向，例如也可以以多个溅射靶20中的一部分沿相同的方向倾斜且另一部分沿随机方向倾斜的方式使多个溅射靶20旋转，并且还可以以多个溅射靶20中的一部分沿相同的方向倾斜且另一部分沿对称的方向倾斜的方式使多个溅射靶20旋转，等等。此外，可分别或者成组地自由设定溅射靶20的旋转速度，以使溅射靶20的旋转速度均相同或者只有一部分相同或者均不同。
如上所述，可通过本发明一实施例的溅射装置来旋转驱动溅射靶而使沉积在基板上的靶的成膜范围极大化，以覆盖对基板产生膜质差异的接地护罩部位，因此能够确保基板的膜质均匀性。
虽然根据前述内容且通过优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于此，本发明所属技术领域的技术人员应能容易理解，在不脱离后述的权利要求书的概念和范围内能够进行各种修改和变形。
附图标记说明
100：溅射装置 10：工艺腔室
20：溅射靶 25：靶架
27：第一电源 29：第二电源
30：接地护罩 35：辅助接地护罩
40：基板架 50：溅射靶驱动部
60：第二电极 70：磁体
80：注入口 85：排气口
90：真空泵

Claims (10)

1.一种溅射装置，包括：
工艺腔室；
多个溅射靶，被设置于所述工艺腔室的内部；
基板架，与所述溅射靶相对配置，用于支撑待沉积溅射靶物质的基板；以及
溅射靶驱动部，以使所述溅射靶倾斜的方式旋转驱动所述溅射靶，
在所述多个溅射靶之间配置有至少一个接地护罩，
所述接地护罩的朝向所述基板的前端设置成沿所述溅射靶的长度方向相较于所述溅射靶细长地延伸的形状。
2.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶驱动部能够对多个所述溅射靶中的每一个进行驱动，以使多个所述溅射靶中的每一个分别倾斜。
3.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶形成为具有平面的杆形状。
4.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶驱动部包括用于旋转所述溅射靶的电动机，
所述电动机以沿与所述溅射靶的长度方向平行的方向延伸的轴为中心旋转驱动所述溅射靶。
5.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶以25rpm至35rpm的速度旋转。
6.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶在30度至45度的角度范围内旋转。
7.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶通过靶架来支撑，所述靶架与第一电极连接，
所述基板架与第二电极连接，
通过对所述第一电极和所述第二电极施加极性相反的电压，从而在所述工艺腔室的内部形成等离子体。
8.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
在所述溅射靶的下部进一步包括磁体，所述磁体用于将形成于所述工艺腔室的内部的等离子体维持在所述溅射靶的上部。
9.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
进一步包括沉积掩模，所述沉积掩模被配置在所述溅射靶与被支撑在所述基板架的基板之间。
10.根据权利要求1所述的溅射装置，其中，
所述溅射靶和被支撑在所述基板架的基板被配置为以140mm至160mm的间隔相隔。
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