CN1891852B - 溅射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种溅射装置，包括：基板单元，其包括位于一腔内的基板，靶材沉积在所述基板上；靶单元，其具有由靶材形成的多个靶区及用于向靶区的表面供应电能的阴极板；设置在靶区之间的区域上的多个气体供应口。

Description

溅射装置
技术领域
本发明涉及一种溅射装置，更具体地，涉及一种具有多个气口的溅射装置，该多个气口设置在阴极板上并位于形成于阴极板上的靶区之间。
背景技术
通常，溅射装置用于通过使用等离子体加速离子并允许离子与由靶材(target material)形成的靶(target)撞击而将靶材(target material)沉积在基板上。
与在相对高的温度下进行的化学沉积相比，利用溅射装置的溅射工艺具有能在大约400℃左右的相对低的温度下形成薄膜。
溅射装置包括设置在腔室内的靶单元及基板单元。靶单元及基板单元分别与阴极和阳极相连。当在阴极上加载直流功率且阳极产生高频时，通过电场，电子从靶单元中的靶发射出并且加速向阳极移动。
此时，加速的电子与充入腔室内的惰性气体相撞击，从而电离该气体。惰性气体的阳离子通过电场和与阴极相连的靶相撞击以实现溅射现象，该溅射现象将原子从靶的表面分离出来。
同时，从靶发射出的并加速向阳极移动的电子与将被激发的中性原子相撞击并产生等离子体。该等离子体将被保持只要外部电势存在且连续地产生电子。分离的靶原子沉积在基板上以在基板上形成薄膜。
图1是现有技术的溅射装置的截面示意图。
参照图1，现有技术的溅射装置包括基板单元SP，靶单元TP及掩膜单元MP。
靶单元TP包括后板14及靶12。磁铁18设置在后板14的后面。磁铁18形成磁场以防止等离子体产生的电子偏离期望的区域。作为沉积材料的靶12固定在后板14上。阴极(未示出)设置在靶12和后板14之间。
基板单元SP包括沉积材料将被沉积在其上的基板8及支撑基板8的基座10。阳极(未示出)设置在基板8和基座10之间。
掩模单元MP包括掩模2、悬置掩模4及插入在掩模2和悬置掩模4之间的绝缘部件6。掩模单元MP用于防止靶材沉积在基板8的非沉积部分上。掩模2呈矩形框架形，且其由导电材料如铝制成。悬置掩模4由导电材料如铝制成。悬置掩模4设置在掩模2的框架内且通过绝缘部件6与掩膜2电绝缘。
为了在溅射腔内实现溅射工艺，必须将惰性气体供应入溅射腔。在如图1所示的溅射装置中，惰性气体供应口被单独设置在溅射腔的下方以将惰性气体供应入腔内。当基板的面积增加时，惰性气体的浓度沿着向基板中心部分的方向逐渐降低。
因此，在靠近惰性气体供应口的区域产生的等离子体的浓度可能与远离惰性气体供应口的区域产生的等离子体的浓度不同。在某种情况下，可能存在不产生等离子体的区域。
在等离子体浓度更低或者没有产生等离子体的区域，惰性气体的阳离子通过电场与和阴极相连的靶相撞击.然而，由于其能量太低了以至于无法将靶表面的靶原子分离出来.即，溅射没有正常实现.
因此，当被沉积靶材的基板具有较大的尺寸时，在靶和基板之间的腔区域内将产生未产生等离子体的区域，从而改变了沉积在基板上的薄膜的性质。
而且，当基板较大时，沉积在基板上的材料的成分不均匀。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种溅射装置，其从实质上消除了由于现有技术的局限和缺陷引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种溅射装置，其能在基板上形成薄膜，并通过利用设置在靶的多个靶区(target sections)之间的区域上的多个气体供应口将惰性气体供应到腔内以使得薄膜具有均匀的薄膜性质，并从而将惰性气体均匀地散布到腔内阴极板和阳极板之间的空间。
本发明的另一方面，提供了一种溅射装置，包括：基板单元，其包括位于一腔室内，其上沉积有靶材的的基板；一靶单元，其具有由靶材形成的多个靶区及一用于向所述靶区的表面供应电能的阴极板；多个设置在所述靶区之间的区域上的气体供应口。
所述气体供应口将惰性气体供应到一腔室内。所述多个靶区以一预定的间隔设置在阴极板上。
根据本发明的溅射装置，其能在基板上形成薄膜，并通过利用设置在靶的多个靶区之间的区域上多个气体供应口将惰性气体供应到腔内以使得薄膜具有均匀的薄膜性质，并从而将惰性气体均匀地散布到腔内阴极板和阳极板之间的空间。
此外，由于气体供应口执行双相(two-phased)的惰性气体注入，该惰性气体能被更均匀地注入腔内。
应当理解，本发明之前的概括描述和下面的详细描述为例证性和解释性的，并如所声称的，目的在于对要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
所附附图用于提供对本发明的进一步理解，并结合在本申请中，构成本申请的一部分，这些附图说明了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是现有技术溅射装置的截面图；
图2是根据本发明一实施例的溅射装置的截面图；
图3A和3B分别是图2所示溅射装置的俯视图和截面图；
图4是图3B中特定部分的放大的截面图；
图5是按照本发明另一实施例的阴极板和溅射装置的靶单元的俯视图；
图6A和图6B是根据本发明其它实施例的溅射装置的俯视图。
具体实施方式
现在将对本发明的优选实施例进行详细描述，所附附图示出了这些实施例的示例.然而，本发明可以以不同的形式进行实施而不能理解为其只局限于在此提供的实施例；反而，提供这些实施例是为了本发明的透彻和完整的公开，并向本领域的技术人员传达本发明的原理.
按照本发明的一个特征，将靶分成多个靶区并将所述靶区附着在阴极板上。在所述靶区之间的区域设置有多个气体供应口。
将惰性气体通过所述多个气体供应口供应入腔内，以将其均匀散布到设置在腔内的阴极板和阳极板之间的空间，从而提高将被沉积在基板上的薄膜的性质的均匀性。
图2是根据本发明一实施例的溅射装置的截面图。图3A和3B分别是图2所示溅射装置的俯视图和截面图；
先参考图2，本实施例的溅射装置包括设置在一腔室(未示出)内的基板单元SP、靶单元TP及掩模单元MP。
基板单元SP包括通过溅射工艺而被沉积上沉积材料的基板80、支撑基板80的基座100及设置在基板80和基座100之间的阳极板110。
靶单元TP包括阴极板140和靶120。磁铁180可设置在后板140的后面。磁铁18形成一磁场以防止等离子体产生的电子偏离预想的区域。作为沉积材料的靶120固定在阴极板140上。
掩模单元MP包括掩模20、悬置掩模40及插入在掩模20和悬置掩模40之间的绝缘部件60。掩模单元MP用于防止靶材沉积在基板80的非沉积部分上。掩模20呈矩形框架形，且其由导电材料如铝制成。悬置掩模40由诸如铝一样的导电材料制成。悬置掩模40设置在掩模20的框架内，且通过绝缘部件60与掩膜20电绝缘。
在本实施例中，如图3A和3B所示，阴极板140用于固定作为沉积材料且将通过溅射而沉积在基板80上的靶120。当基板80具有较大的尺寸时，靶120被分成设置在阴极板140上的相互间隔开的多个靶区。
根据本发明的一个特征，在设置于阴极板140上的靶120的多个靶区之间的区域设置有多个气体供应口150。
惰性气体通过设置在阴极板140上的气体供应口150供应入腔内。因此，惰性气体被均匀散布到阴极板140和阳极板110之间的空间，其中，阳极板110设置于沉积靶材的基板80的下方，从而均匀保持了沉积在基板80上的薄膜的性质。
如上所述，为了在溅射腔内实施溅射工艺，将通过所述多个气体供应口将惰性气体供应入溅射腔内。
在现有技术中，由于惰性气体通过一单独的气体供应口输入腔内，因此，当被沉积靶材的基板具有较大的尺寸时，在靶和基板之间的腔区域内将产生未产生等离子体的区域，从而改变了沉积在基板上的薄膜的性质。然而，在本实施例中，由于惰性气体通过设置在阴极板上的多个气体供应口输入，因此能解决现有技术的问题。
现在将参考图4和图5描述设置在阴极板140上的多个气体供应口150。
图4是图3B所示特定部分的放大的截面图。
参考图4，详细示出了设置在阴极板上的气体供应口。气体供应口150设置在靶120的每一靶区的左端和右端。
气体供应口150包括气体喷嘴152和用于将气体供应到喷嘴152的气体供应部分154。气体供应部分154包括一对气体供应通道155和156。
该对气体供应通道155和156分别用于向上和向下排放惰性气体。该对气体供应通道155和156以一预定的时间间隔交替地排放惰性气体。
也就是说，由于气体供应口执行对惰性气体的双相注入，可以减少注入的惰性气体的压力差，从而将惰性气体更均匀地注入溅射装置。
图5是按照本发明另一实施例的阴极板和溅射装置的靶单元的俯视图。
如图5，多个气体供应口250设置在靶220的靶区之间。气体供应口250以预定的间隔沿一封闭线排列，并且朝向基板。该封闭线可以是完整的圆周。靶220的靶区沿该封闭线划分以使得其能在一封闭的表面内形成。
阴极板240可划分成多个阴极区。阴极板240的阴极区的数目可与靶220的靶区的数目相同或不同。
图6A和6B是根据本发明的其它实施例的溅射装置的俯视图。
参照图6A和6B，阴极板340用于固定作为沉积材料的靶320，通过溅射，该沉积材料将被沉积在基板上。
在靶320和阴极板340上形成直线或曲线的狭缝，靶320可不被所述狭缝划分开而是形成一个靶区。
惰性气体通过设置在阴极板340上的气体供应口350输入腔内。因此，惰性气体被均匀地散布到阴极板340和设置于沉积来自靶320的靶材的基板下方的阳极板之间的空间里，因此均匀地保持了沉积在基板上的薄膜的性质。
根据本发明的溅射装置能在基板上形成薄膜，通过利用设置在靶的多个靶区之间的区域上的多个气体供应口将惰性气体供应到腔内以使得薄膜具有均匀的薄膜性质，并从而将惰性气体均匀地散布到腔内阴极板和阳极板之间的空间。
此外，由于气体供应口执行双相(two-phased)的惰性气体注入，该惰性气体能被更均匀地注入腔内。
对本领域的技术人员来说，显然，多种变形和变化可以在本发明得到。因此，本发明意欲覆盖这些变形和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的保护范围内。

Claims (9)

1.一种溅射装置，包括：
基板单元，其包括一基板，靶材沉积在所述基板上；
靶单元，其具有由靶材形成的多个靶区及向所述靶区的表面供应电能的阴极板；和
设置在所述靶区之间的区域上的用于供应惰性气体的多个气体供应口，
其中每一气体供应口包括注入惰性气体的气体喷嘴及将惰性气体供应到所述气体喷嘴的气体供应部分，
其中所述气体供应部分包括一对气体供应通道且该对气体供应通道在气体供应部分中交替地排放惰性气体，
其中，所述一对气体供应通道分别用于向上和向下排放惰性气体。
2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述多个靶区以一预定的间隔设置在所述阴极板上。
3.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，进一步包括将靶材沉积到基板的期望区域上的掩模单元。
4.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述阴极板被分成多个阴极部分。
5.根据权利要求4所述的溅射装置，其特征在于，所述阴极部分的数目与所述靶区的数目相对应。
6.根据权利要求4所述的溅射装置，其特征在于，所述基板单元进一步包括设置在基板下方的阳极板。
7.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述靶区彼此分离。
8.根据权利要求7所述的溅射装置，其特征在于，所述靶区呈矩形或圆形。
9.根据权利要求1、7或8所述的溅射装置，其特征在于，所述气体供应口是根据所述靶区进行设置的。
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