TWI600782B - 在半導體處理腔室中所使用的濺射源 - Google Patents

在半導體處理腔室中所使用的濺射源 Download PDF

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Description

在半導體處理腔室中所使用的濺射源
本發明的實施例一般係關於半導體處理設備。
使用多軸旋轉方案(例如，全體的磁鐵移動)來定位磁控管的傳統濺射源通常從非中心位置提供電力至濺射靶材。但是，發明人已經觀察到，以此種方式提供電力至濺射靶材會導致橫越濺射靶材的電力的不均勻且不對稱分布，因此導致不均勻的濺射。另外，傳統的濺射源通常在濺射靶材的周邊邊緣的周圍支撐濺射靶材。但是，發明人已經觀察到，以此種方式支撐濺射靶材會導致濺射靶材在處理期間彎曲，因此限制濺射靶材的厚度，以及因此限制濺射靶材的使用壽命。
因此，發明人提供濺射源的實施例，來用於處理腔室。
本文提供用於提供電漿至一處理腔室的一種設備的實施例。在某些實施例中，一電源可包括：一第一圍繞體， 該第一圍繞體具有一頂部、多個側部與一開放的底部；一靶材，該靶材耦接於該第一圍繞體的該開放的底部；一電饋入器，該電饋入器耦接於該第一圍繞體的該頂部、靠近該第一圍繞體的一中心軸，以透過該第一圍繞體提供電力至該靶材；一磁鐵裝置，該磁鐵裝置具有一軸部、耦接於該軸部的一支撐臂、與耦接於該支撐臂的一磁鐵，該磁鐵裝置設置於該第一圍繞體內；一第一旋轉致動器，該第一旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以將該磁鐵繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉；以及一第二旋轉致動器，該第二旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以將該磁鐵繞著該磁鐵裝置的一中心軸旋轉。
在某些實施例中，用於沉積材料於一基板的頂部上的一種處理腔室可包括：一基板支座，該基板支座設置於該處理腔室內；一濺射源，該濺射源設置於該處理腔室內、相對於該基板支座，該濺射源包括：一第一圍繞體，該第一圍繞體具有一頂部、多個側部與一開放的底部；一靶材，該靶材耦接於該第一圍繞體的該開放的底部；一電饋入器，該電饋入器耦接於該第一圍繞體的該頂部、靠近該第一圍繞體的一中心軸，以透過該第一圍繞體提供電力至該靶材；一磁鐵裝置，該磁鐵裝置具有一軸部、耦接於該軸部的一支撐臂、與耦接於該支撐臂的一磁鐵，該磁鐵裝置設置於該第一圍繞體內；一第一旋轉致動器，該第一旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁 鐵，以將該磁鐵繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉；以及一第二旋轉致動器，該第二旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以將該磁鐵繞著該磁鐵裝置的一中心軸旋轉。
本發明的其他與進一步的實施例敘述於下。
100‧‧‧濺射源
101‧‧‧內部表面
102‧‧‧第一圍繞體
103‧‧‧軸承
104‧‧‧電饋入器
106‧‧‧頂部
108‧‧‧磁鐵
110‧‧‧中心軸
112‧‧‧第一旋轉致動器
114‧‧‧第二旋轉致動器
116‧‧‧頂部
118‧‧‧側部
120‧‧‧開放的底部
122‧‧‧第一軸
124‧‧‧電源
126‧‧‧中心軸
128‧‧‧磁鐵裝置
130‧‧‧軸部
132‧‧‧支撐臂
134‧‧‧抵消重量
136‧‧‧內部滑動臺架
140‧‧‧靶材
142‧‧‧背側
144‧‧‧支撐圓柱
146‧‧‧端部
148‧‧‧通道
150‧‧‧中心
152‧‧‧通道
154‧‧‧通道
156‧‧‧熱轉移流體源
158‧‧‧通孔
160‧‧‧端部
162‧‧‧內部表面
164‧‧‧通孔
165‧‧‧導管
168‧‧‧側部
170‧‧‧側部
172‧‧‧孔
174‧‧‧外部滑動臺架
176‧‧‧軸承
178‧‧‧軸承
180‧‧‧第二圍繞體
182‧‧‧絕緣塊
184‧‧‧通孔
186‧‧‧底部
188‧‧‧開放的頂部
190‧‧‧開放的底部
192‧‧‧第二軸
193‧‧‧軸承
194‧‧‧通孔
196‧‧‧軸承
198‧‧‧端部
202‧‧‧第一傳輸帶
204‧‧‧第二傳輸帶
206‧‧‧可旋轉軸
208‧‧‧下部滑動臺架
210‧‧‧第三傳輸帶
212‧‧‧軸承
214‧‧‧軸承
216‧‧‧軸承
220‧‧‧底部
222‧‧‧側部
228‧‧‧通孔
230‧‧‧十字構件
232‧‧‧端部
234‧‧‧通道
236‧‧‧底部表面
238‧‧‧通孔
302‧‧‧第一傳輸帶
304‧‧‧第二傳輸帶
306‧‧‧內部套管
308‧‧‧支撐臂
310‧‧‧通孔
312‧‧‧抵消重量
314‧‧‧第三傳輸帶
316‧‧‧外部套管
400‧‧‧處理腔室
401‧‧‧基板
402‧‧‧蓋環
406‧‧‧突出部分
410‧‧‧瞄準儀
418、420‧‧‧十字支柱
412、414、416‧‧‧管狀部
430‧‧‧控制器
432‧‧‧中央處理單元
434‧‧‧記憶體
436‧‧‧支援電路
440‧‧‧中心區域
442‧‧‧偏壓靶材
444‧‧‧接合器
446‧‧‧介電質隔離器
450‧‧‧腔室壁部
452‧‧‧基板支撐基架
454‧‧‧磁鐵
456‧‧‧RF電源
458‧‧‧波紋管
460‧‧‧底部腔室壁部
462‧‧‧氣源
464‧‧‧流量控制器
466‧‧‧閥門
468‧‧‧排氣埠口
480‧‧‧底部屏蔽部
484‧‧‧突出部
486‧‧‧暗空間屏蔽部
494‧‧‧上管狀部
496‧‧‧下管狀部
498‧‧‧u形部分
藉由參照所附圖式中繪示之本發明的例示實施例，可瞭解在下面更詳細討論且簡短總結於上之本發明的實施例。但是，注意到，所附圖式只例示本發明之一般實施例且因此不視為限制其範圍，因為本發明可容許其他等效實施例。
第1圖根據本發明的某些實施例，繪示用於處理腔室的濺射源。
第2圖根據本發明的某些實施例，繪示用於處理腔室的濺射源。
第3圖根據本發明的某些實施例，繪示用於處理腔室的濺射源。
第4圖繪示處理腔室，該處理腔室適於與根據本發明的某些實施例之用於處理腔室的濺射源一起使用。
為了促進瞭解，已經在任何可能的地方使用相同的元件符號來表示圖式中共同的相同元件。圖式未依照尺寸繪製，且可以為了清楚加以簡化。可瞭解到，一實施例的元件與特徵可有利地併入在其他實施例中，而不用另外詳述。
本文提供用於在處理腔室中使用的濺射源的實施 例。在至少某些實施例中，本發明的濺射源可有利地促進一或更多個磁鐵相對於一靶材的準確移動，藉此促進更準確的濺射處理，相較於傳統上所用的濺射源而言。另外，在至少某些實施例中，本發明的濺射源可允許使用相較於傳統的靶材具有增加之厚度的靶材，藉此提供具有較長使用壽命的靶材，相較於傳統的靶材而言。另外，在至少某些實施例中，本發明的濺射源可有利地促進提供至靶材的電力的更均勻與對稱分布，藉此提供來自靶材的材料的更均勻濺射，相較於傳統上所用的濺射源而言。
第1圖根據本發明的某些實施例，繪示用於在處理腔室中使用的濺射源。在某些實施例中，濺射源100通常可包括第一圍繞體102、電饋入器104、一或更多個磁鐵108、第一旋轉致動器112、第二旋轉致動器114與靶材140。在某些實施例中，第二圍繞體180可設置於第一圍繞體102的周圍。在此種實施例中，絕緣體(例如，絕緣塊182)可設置於第一圍繞體102與第二圍繞體180之間，以電性隔離第二圍繞體180與第一圍繞體102。在某些實施例中，第二圍繞體180可耦接成接地。當第二圍繞體180存在時，第二圍繞體180可保護第一圍繞體102及/或防止使用者接觸有帶電的第一圍繞體102。第二圍繞體可由任何合適的製程相容材料來製成，例如金屬，像是鋁、鋁合金、不鏽鋼、或類似者。
第一圍繞體102促進電源124所提供的電力(例如，RF或DC電力)傳送至靶材140。在某些實施例中，第一圍繞體102包括頂部116、一或更多個側部118與開放的底部 120。第一圍繞體102可由任何合適的製程相容導電材料來製成。例如，在某些實施例中，第一圍繞體102可由金屬製成，例如像是鋁、鋁合金、不鏽鋼、或類似者。雖然敘述為分離的元件，第一圍繞體102可由單一件材料製造來形成頂部116與側部118，藉此提供單件式設計。
在某些實施例中，靶材140可耦接於第一圍繞體102的開放的底部120。靶材140可包括在沉積處理期間將被濺射於基板頂部上的任何材料。例如，在某些實施例中，靶材140可由鈦、鋁、銅、鉭、鎢、鈷、或類似者製成。在某些實施例中，靶材140可包括單件的濺射靶材裝置，單件的濺射靶材裝置係附接於側部118的下表面，以封閉第一圍繞體102的開放的底部120。在某些實施例中，靶材140可為包括附接至背板的濺射靶材之靶材裝置，背板附接於側部118的下表面，以封閉第一圍繞體的開放的底部120。
在某些實施例中，支撐圓柱144耦接於第一圍繞體102的頂部116與靶材140之間、靠近靶材140的中心150。在某些實施例中，支撐圓柱144的一端部146可配置來介接於形成於靶材140的背側142中的通道148，以促成將支撐圓柱144耦接於靶材140。當存在時，支撐圓柱144支撐靶材140的中心150，以防止靶材140的彎曲，該彎曲可能是在使用期間加熱靶材140的時候所引起的。藉由透過支撐圓柱144支撐靶材140來防止上述的彎曲，發明人觀察到，靶材140的厚度可以增加，藉此增加靶材140的使用壽命。
在某些實施例中，通道152可形成於第一圍繞體102 的該等側部118中，以促成熱轉移流體從熱轉移流體源156傳送至形成於靶材140中的通道154，來控制靶材140的溫度。通道154可形成於單件式靶材中或靶材140的背板中。在某些實施例中，導管165可設置於形成於第一圍繞體102的頂部116中的通孔164內，導管165將熱轉移流體源156流體地耦接於通道152。
電饋入器104促成電力(例如，RF或DC電力)透過第一圍繞體102的側部118從電源124傳送至靶材140。在某些實施例中，電饋入器104耦接於第一圍繞體102、靠近第一圍繞體102的中心軸110，以促成從靶材140的每一側部均勻且對稱地分配電力至靶材140。電饋入器104可由任何合適的製程相容導電材料來製成。例如，在某些實施例中，電饋入器104可由金屬製成，例如像是鋁、鋁合金、不鏽鋼、或類似者。
一或更多個磁鐵108設置於靶材140的背側142附近。一或更多個磁鐵108產生磁場，該磁場延伸於靶材140之下，以促進控制從靶材140濺射出的材料之數量、相關於靶材的位置、或方向性之至少一者。一或更多個磁鐵108可為任何種類的磁鐵，適於產生所欲的磁場，例如像是永久磁鐵(例如，釹(NdFeB)磁鐵)或電磁鐵。一或更多個磁鐵108可用任何方式排列，以產生所欲的磁場，例如開放迴路、封閉迴路、其組合、與類似者。
一或更多個磁鐵108耦接於磁鐵裝置128(例如，磁控管)。在某些實施例中，磁鐵裝置128通常可包括支撐臂 132，支撐臂132耦接於軸部130，其中一或更多個磁鐵108耦接於支撐臂132。在某些實施例中，抵消重量134可耦接於支撐臂132、相對於一或更多個磁鐵108。當存在時，抵消重量134促進支撐臂132的平均旋轉。在某些實施例中，磁鐵裝置128可由外部滑動臺架174支撐，外部滑動臺架174設置於第一圍繞體內102。在此種實施例中，軸部130可設置於形成於外部滑動臺架174的底部186中的通孔184內，藉此將軸部130可旋轉地耦接於外部滑動臺架174。在某些實施例中，軸承103(例如，滾動元件的軸承，像是球珠軸承)可設置於通孔184內、在外部滑動臺架174的底部186與軸部130之間，以提供軸部130的平穩旋轉並且促進將軸部130可旋轉地耦接於外部滑動臺架174。在操作上，當軸部130在通孔184內旋轉時，一或更多個磁鐵108繞著磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。
第一旋轉致動器112相對於第一圍繞體102的中心軸126設置成離軸的，且第一旋轉致動器112促進一或更多個磁鐵108相對於磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。第一軸122設置於形成於第一圍繞體102的頂部106中的通孔158中，且第一軸122耦接於第一旋轉致動器112並且由第一旋轉致動器112旋轉。在某些實施例中，軸承178可設置於通孔158內，以促進第一軸122的平穩及/或平均旋轉。
在某些實施例中，第一軸122具有端部160，端部160係配置成介接於設置於第一圍繞體102內的內部滑動臺架136的內部表面162。在某些實施例中，第一軸122的端部 160可包括特徵(例如，齒)可以介接於形成於內部滑動臺架136的內部表面162中的嚙合特徵(例如，嚙合齒)。在某些實施例中，第一軸122的端部160可例如為耦接於第一軸122的輪或鏈輪齒。
內部滑動臺架136設置於支撐圓柱144的周圍並且繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。在某些實施例中，內部滑動臺架136為環形，具有多個側部170、開放的頂部188與開放的底部190。內部滑動臺架136的內部表面162介接於第一軸122與磁鐵裝置128的軸部130，以在第一軸122旋轉時，促成磁鐵裝置128的旋轉。在某些實施例中，內部滑動臺架136可由外部滑動臺架174支撐(如同下述)。在此種實施例中，軸承176可設置於內部滑動臺架136與外部滑動臺架174之間，以允許內部滑動臺架136與外部滑動臺架174的每一者的獨立旋轉。在操作上，第一旋轉致動器112旋轉第一軸122，第一軸122接著旋轉內部滑動臺架136繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉，藉此旋轉一或更多個磁鐵108繞著磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。
第二旋轉致動器114相對於第一圍繞體102的中心軸110設置成離軸的，且第二旋轉致動器114可促進一或更多個磁鐵108相對於第一圍繞體102的中心軸110旋轉。第二軸192設置於形成於第一圍繞體102的頂部106中的通孔194中，且第二軸192耦接於第二旋轉致動器114並且由第二旋轉致動器114旋轉。在某些實施例中，軸承196可設置於頂部106的通孔194內，以促進第二軸192的平穩及/或平均 旋轉。
在某些實施例中，第二軸192具有端部198，端部198係配置成介接於外部滑動臺架174的內部表面101。在某些實施例中，第二軸192的端部198可包括特徵(例如，齒)可以介接於形成於外部滑動臺架174的內部表面101中的嚙合特徵(例如，嚙合齒)。在某些實施例中，第二軸192的端部198可例如為耦接於第二軸192的輪或鏈輪齒。
外部滑動臺架174設置於內部滑動臺架136的周圍並且繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。在某些實施例中，外部滑動臺架174包括多個側部168與底部186。在某些實施例中，支撐圓柱144設置通過形成於外部滑動臺架174的底部186中的孔172。在某些實施例中，外部滑動臺架174由第一圍繞體102支撐。在此種實施例中，一或更多個軸承193可設置於外部滑動臺架174與第一圍繞體102之間，以可移動地將外部滑動臺架174耦接於第一圍繞體102。在操作上，第二旋轉致動器114旋轉第二軸192，第二軸192接著旋轉外部滑動臺架174繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉，藉此旋轉一或更多個磁鐵108繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。
發明人已經觀察到，提供磁鐵繞著兩個別軸(例如，第一圍繞體102的中心軸與磁鐵裝置128的中心軸126)旋轉可以允許一或更多個磁鐵108相對於靶材140更準確地設置於所欲的區域中，相較於例如僅使用一軸旋轉的傳統磁控管裝置來說。另外，發明人已經觀察到，如同上面實施例所述 的，提供從離軸位置(例如，第一旋轉致動器112與第二旋轉致動器114相對於第一圍繞體102的中心軸110設置成離軸的)的旋轉可以允許電力相對於靶材140中心地提供，藉此提供至靶材140的電力的更均勻與對稱分布，相較於電力從離軸位置提供至靶材140來說。另外，提供從離軸位置的旋轉可以另外允許靶材140從靶材140的中心150附近的區域被支撐(例如，透過支撐圓柱144)，因此最小化靶材140的彎曲。
雖然一或更多個磁鐵108的兩軸旋轉在上面敘述為透過結合內部滑動臺架136與外部滑動臺架174來提供，一或更多個磁鐵108可透過其他離軸旋轉配置而以兩軸旋轉來旋轉。
例如，在某些實施例中，透過第一傳輸帶202、第二傳輸帶204、與可旋轉軸206，第一旋轉致動器112可提供一或更多個磁鐵108繞著磁鐵裝置128的中心軸126的旋轉，例如如同第2圖所示。
在某些實施例中，可旋轉軸206係可旋轉地耦接於第一圍繞體102並且設置於支撐圓柱144的周圍。在此種實施例中，可旋轉軸206可由頂部106及/或設置於第一圍繞體102內的十字構件230來支撐。在可旋轉軸206係由頂部106來支撐的實施例中，通道234(配置來容納可旋轉軸206的端部232)可形成於頂部106的底部表面236中。在此種實施例中，軸承214可設置於可旋轉軸206的端部232與通道234之間，以可旋轉地將可旋轉軸206耦接於第一圍繞體102的 頂部106。替代地，或組合地，在可旋轉軸206係由十字構件230來支撐的實施例中，可旋轉軸206可設置於形成於十字構件230中的通孔228內。在此種實施例中，軸承212可設置於通孔228內以及十字構件230與可旋轉軸206之間，以可旋轉地將可旋轉軸206耦接於十字構件230。
磁鐵裝置128係可旋轉地耦接於下部滑動臺架208，下部滑動臺架208設置於十字構件230之下並且由十字構件230來支撐。在某些實施例中，下部滑動臺架208包括多個側部222與底部220，且下部滑動臺架208透過軸承216而可旋轉地耦接於十字構件230。在某些實施例中，磁鐵裝置的軸部130設置於形成於下部滑動臺架208的底部229中的通孔238內。在此種實施例中，軸承218可設置於通孔238內以及下部滑動臺架208的底部20與磁鐵裝置的軸部130之間，以可旋轉地將磁鐵裝置128的軸部130耦接於下部滑動臺架208的底部220。
在如同上述的第一傳輸帶202、第二傳輸帶204與可旋轉軸206的操作中，第一軸122的端部160介接於第一傳輸帶202。第一傳輸帶202也介接於可旋轉軸206，因此促成在第一軸122旋轉時，使可旋轉軸206繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。第二傳輸帶204介接於可旋轉軸206與磁鐵裝置128的軸部130，因此促成在可旋轉軸206旋轉時，使磁鐵裝置128的軸部130(以及因此，一或更多個磁鐵108)繞著磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。因此，第一旋轉致動器112旋轉第一軸122，導致第一傳輸帶202旋轉可旋轉軸 206。當可旋轉軸206旋轉時，第二傳輸帶204旋轉磁鐵裝置128的軸部130，藉此旋轉磁鐵裝置128繞著磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。
在某些實施例中，透過第三傳輸帶210與下部滑動臺架208，第二旋轉致動器114可提供一或更多個磁鐵108繞著第一圍繞體102的中心軸110的旋轉。在此種實施例中，第二旋轉致動器114可設置於第一圍繞體102內，其中第二旋轉致動器114耦接於十字構件230並且例如係由十字構件230來支撐。
在第三傳輸帶210與下部滑動臺架208的操作中，第二軸192的端部198介接於第三傳輸帶210。第三傳輸帶210也介接於下部滑動臺架208，因此促成在第二軸192旋轉時，使下部滑動臺架208繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。因此，第二旋轉致動器114旋轉第二軸192，導致第三傳輸帶210旋轉下部滑動臺架208，藉此旋轉磁鐵裝置128繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。
在某些實施例中，透過第一傳輸帶302、第二傳輸帶304、與內部套管306，第一旋轉致動器112可提供一或更多個磁鐵108繞著磁鐵裝置128的中心軸126的旋轉，例如如同第3圖所示。
在某些實施例中，內部套管306設置於支撐圓柱144的周圍並且係可旋轉地耦接於支撐圓柱144。在此種實施例中，一或更多個軸承(未圖示)可設置於支撐圓柱144與內部套管306之間，以促成將支撐圓柱144可旋轉地耦接於內 部套管306。
在某些實施例中，磁鐵裝置128係可旋轉地耦接於支撐臂308。在此種實施例中，磁鐵裝置128的軸部130可設置於形成於支撐臂308中的通孔310內。在某些實施例中，一或更多個軸承(未圖示)可設置於通孔310內以及支撐臂308與磁鐵裝置128的軸部130之間，以促成將磁鐵裝置128可旋轉地耦接於支撐臂308。
在某些實施例中，支撐臂308耦接於外部套管316，外部套管316設置於內部套管306周圍並且獨立於內部套管306而旋轉。在某些實施例中，軸承(未圖示)可設置於內部套管306與外部套管316之間，以將內部套管306可旋轉地耦接於外部套管316。在某些實施例中，抵消重量312可耦接於支撐臂308、相對於磁鐵裝置128，以促成支撐臂308的平穩旋轉。
在如同上述的第一傳輸帶302、第二傳輸帶304與內部套管306的操作中，第一軸122的端部160介接於第一傳輸帶302。第一傳輸帶302也介接於內部套管306，因此促成在第一軸122旋轉時，內部套管306的旋轉。第二傳輸帶304介接於內部套管306與磁鐵裝置128的軸部130，因此促成在內部套管306旋轉時，使磁鐵裝置128的軸部130(以及因此，一或更多個磁鐵108)繞著磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。因此，第一旋轉致動器112旋轉第一軸122，導致第一傳輸帶302旋轉內部套管306。當內部套管306旋轉時，第二傳輸帶304旋轉磁鐵裝置128的軸部130，藉此旋轉磁鐵裝置 128繞著磁鐵裝置128的中心軸126旋轉。
在某些實施例中，透過第三傳輸帶314與外部套管316，第二旋轉致動器114可提供一或更多個磁鐵108繞著第一圍繞體102的中心軸110的旋轉。在此種實施例中，第二旋轉致動器114可設置成離軸的，例如像是上面相關於第1圖所述的。
在第三傳輸帶314與外部套管316的操作中，第二軸192的端部198介接於第三傳輸帶314。第三傳輸帶314也介接於外部套管316，因此促成在第二軸192旋轉時，使外部套管316繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。因此，第二旋轉致動器114旋轉第二軸192，導致第三傳輸帶314旋轉外部套管316，藉此旋轉支撐臂308，因此旋轉磁鐵裝置128繞著第一圍繞體102的中心軸110旋轉。
第4圖繪示處理腔室，該處理腔室適於與根據本發明的某些實施例之用於處理腔室的電源一起使用。合適的處理腔室的範例包括ENDURA® EXTENSA TTN與ENDURA® ENCORE處理腔室，兩者都可商業上從加州的聖克拉拉的應用材料公司取得。可瞭解到，其他處理腔室(包括來自其他製造商的那些)也可用於執行本發明。
在某些實施例中，處理腔室400包括基板支撐基架452與濺射源100，基板支撐基架452用於接收基板401於其上。基板支撐基架452可位於接地的圍繞體內，接地的圍繞體可為腔室壁部450(如同所示)或接地的屏蔽部(未圖示)。基板支撐基架452可包括任何合適的機構(未圖示)，以提 供熱至基板401，例如像是電阻式加熱元件、輻射腔與光源、或類似者。
在某些實施例中，靶材140可透過介電質隔離器446而支撐於接地的導電鋁接合器444上。基板支撐基架452具有面向靶材140主要表面的材料接收表面，且基板支撐基架452支撐要濺射塗覆的基板401於相對於靶材140主要表面的平坦位置中。基板支撐基架452可支撐基板401於處理腔室400的中心區域440中。中心區域440係界定為在處理期間在基板支撐基架452之上的區域(例如，當在處理位置中時，在靶材140與基板支撐基架452之間)。
基板支撐基架452可透過連接至底部腔室壁部460的波紋管458垂直地移動，以允許基板401透過處理腔室400的下部中的裝載閘閥門(未圖示)轉移至基板支撐基架452上，且之後升舉至沉積或處理位置，如同第4圖繪示的。一或更多個處理氣體可從氣源462通過流量控制器464供應至處理腔室400的下部中。可提供排氣埠口468，且排氣埠口468透過閥門466而耦接於幫浦(未圖示)，以排空處理腔室400的內部並且促進維持處理腔室400內的所欲壓力。
RF電源456可耦接於基板支撐基架452，以在基板401上引致負的DC偏壓。另外，在某些實施例中，在處理期間，正或負的DC自偏壓可形成於基板401上。在其他應用中，基板支撐基架452可接地或電性浮接。
處理腔室400另外包括接地的底部屏蔽部480，底部屏蔽部480連接至接合器444的突出部484。在某些實施例 中，暗空間屏蔽部486支撐於底部屏蔽部480上並且藉由螺絲或其他合適方式而緊固至底部屏蔽部480。底部屏蔽部480與暗空間屏蔽部486之間的金屬螺紋連接可以允許兩屏蔽部480、486接地至接合器444。在某些實施例中，暗空間屏蔽部486與底部屏蔽部480製造為一件。接合器444接著被密封並且接地至鋁製腔室壁部450。兩屏蔽部480、486通常都由硬的、非磁性不鏽鋼或高導電性材料(針對RF處理，例如鋁)形成。
底部屏蔽部480以第一直徑的上管狀部494與第二直徑的下管狀部496向下延伸。底部屏蔽部480沿著接合器444的壁部與腔室壁部450向下延伸至基板支撐基架452的頂部表面之下，且向上返回直到到達基板支撐基架452的頂部表面(例如，在底部處形成u形部分498)。當基板支撐基架452位於其下、裝載位置中時，蓋環402放置於底部屏蔽部480的向上延伸內部的頂部上，且當基板支撐基架452位於其上、沉積位置中時，蓋環402放置於基板支撐基架452的外部周邊，以保護基板支撐基架452免於濺射沉積。可使用額外的沉積環(未圖示)來屏蔽基板401的周邊免於沉積。
處理腔室400也適於提供更方向性的材料濺射至基板上。在某些實施例中，藉由定位選擇性的瞄準儀410於靶材140與基板支撐基架452之間，可達成方向性的濺射，以提供更均勻且對稱的沉積材料通量至基板401。
瞄準儀410(當存在時)可放置於底部屏蔽部480的突出部分上，藉此將瞄準儀410接地。瞄準儀410可為金 屬環，且瞄準儀410可包括外部管狀部與至少一內部同中心的管狀部，例如，由十字支柱420、418所連結的三個同中心的管狀部412、414、416。外部管狀部416放置於底部屏蔽部480的突出部分406上。使用底部屏蔽部480來支撐瞄準儀410可以簡化處理腔室400的設計與維修。至少兩內部管狀部412、414係有足夠的高度來界定高深寬比的孔，高深寬比的孔部分地校準所濺射的粒子。另外，瞄準儀410的上表面作用為相對於偏壓靶材442的接地平面，這促成將電漿電子保持遠離基板401。瞄準儀不應為環形，但是應為單塊形，如同依據申請案US20090308732的應用材料公司(AMAT)事項#012996。
在某些實施例中，磁鐵454可設置於處理腔室400的周圍，以選擇性地提供磁場於基板支撐基架452與靶材140之間。例如，如同第4圖所示，當在處理位置中時，磁鐵454可設置於腔室壁部450的外側周圍、就在基板支撐基架452上方的區域中。磁鐵454可為電磁鐵，且磁鐵454可耦接於電源(未圖示)，以控制電磁鐵所產生的磁場的大小。
控制器430耦接於處理腔室300的各種元件，以控制處理腔室400的各種元件的操作，且控制器430包括中央處理單元(CPU,central processing unit)432、記憶體434、與用於CPU 432的支援電路436。控制器430可直接控制基板處理設備，或者透過與特定處理腔室及/或支援系統元件相關的電腦(或控制器)來控制。控制器430可為任何形式的通用目的電腦處理器的一種，可用於控制各種腔室與子處理器 的工業機具中。CPU 432的記憶體(或電腦可讀取媒介)434可為一或更多種隨時可取得的記憶體，例如隨機存取記憶體(RAM,random access memory)、唯讀記憶體(ROM,read only memory)、軟碟、硬碟、快閃記憶體、或任何其他形式的數位儲存器，本地或遠端的。支援電路436耦接於CPU 432，用於以傳統的方式支援處理器。這些電路包括快取、電源供應器、時脈電路、輸入/輸出電路與子系統，以及類似者。處理腔室400中要執行的處理可儲存在記憶體434中作為軟體常式，軟體常式可被執行或實行來控制處理腔室400的操作。軟體常式也可儲存在第二CPU(未圖示)中及/或由第二CPU執行，第二CPU位於受CPU 432控制的硬體的遠端。
因此，本文已經提供用於處理腔室的電源的實施例。在至少某些實施例中，本發明的電源可有利地促進一或更多個磁鐵相對於靶材的準確移動，且可允許使用相較於傳統的靶材而言具有增加之厚度的靶材，藉此提供具有較長使用壽命的靶材，相較於傳統的靶材而言。
雖然前述是關於本發明之實施例，本發明之其他與進一步實施例可被設想出而無偏離其基本範圍。
100‧‧‧濺射源
101‧‧‧內部表面
102‧‧‧第一圍繞體
103‧‧‧軸承
104‧‧‧電饋入器
106‧‧‧頂部
108‧‧‧磁鐵
110‧‧‧中心軸
112‧‧‧第一旋轉致動器
114‧‧‧第二旋轉致動器
116‧‧‧頂部
118‧‧‧側部
120‧‧‧開放的底部
122‧‧‧第一軸
124‧‧‧電源
126‧‧‧中心軸
128‧‧‧磁鐵裝置
130‧‧‧軸部
132‧‧‧支撐臂
134‧‧‧抵消重量
136‧‧‧內部滑動臺架
140‧‧‧靶材
142‧‧‧背側
144‧‧‧支撐圓柱
146‧‧‧端部
148‧‧‧通道
150‧‧‧中心
152‧‧‧通道
154‧‧‧通道
156‧‧‧熱轉移流體源
158‧‧‧通孔
160‧‧‧端部
162‧‧‧內部表面
164‧‧‧通孔
165‧‧‧導管
168‧‧‧側部
170‧‧‧側部
172‧‧‧孔
174‧‧‧外部滑動臺架
176‧‧‧軸承
178‧‧‧軸承
180‧‧‧第二圍繞體
182‧‧‧絕緣塊
184‧‧‧通孔
186‧‧‧底部
188‧‧‧開放的頂部
190‧‧‧開放的底部
192‧‧‧第二軸
193‧‧‧軸承
194‧‧‧通孔
196‧‧‧軸承
198‧‧‧端部

Claims (20)

  1. 一種用於一處理腔室的濺射源，該濺射源包括：一第一圍繞體，該第一圍繞體具有一頂部、多個側部與一開放的底部；一靶材，該靶材耦接於該第一圍繞體的該開放的底部；一電饋入器，該電饋入器靠近該第一圍繞體的一中心軸耦接於該第一圍繞體的該頂部，以透過該第一圍繞體提供電力至該靶材；一磁鐵裝置，該磁鐵裝置具有一軸部、耦接於該軸部的一支撐臂、與耦接於該支撐臂的一磁鐵，該磁鐵裝置設置於該第一圍繞體內；一第一旋轉致動器，該第一旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以讓該磁鐵繞著該磁鐵裝置的該中心軸旋轉；一第二旋轉致動器，該第二旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以讓該磁鐵繞著該第一圍繞體的一中心軸旋轉；及一支撐圓柱，該支撐圓柱設置通過該第一圍繞體的該中心軸，該支撐圓柱經固定於該第一圍繞體的該頂部及該靶材。
  2. 如請求項1所述之濺射源，進一步包括：一第二圍繞體，該第二圍繞體設置於該第一圍繞體的周圍，該第二圍繞體耦接成接地。
  3. 如請求項2所述之濺射源，進一步包括：一絕緣體，該絕緣體設置於該第一圍繞體與該第二圍繞體之間，以電性隔離該第一圍繞體與該第二圍繞體。
  4. 如請求項1所述之濺射源，進一步包括：一通道，該通道形成於該第一圍繞體的該等側部上，以提供一熱轉移流體至形成於該靶材中的一通道。
  5. 如請求項1所述之濺射源，進一步包括：一環形內部滑動臺架，該環形內部滑動臺架設置於該第一圍繞體內，其中該磁鐵裝置的該軸部與該第一旋轉致動器各自介接於該環形內部滑動臺架的一內部表面，使得該第一旋轉致動器的旋轉讓該環形內部滑動臺架繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉並且將該磁鐵裝置繞著該磁鐵裝置的該中心軸旋轉。
  6. 如請求項5所述之濺射源，進一步包括：一外部滑動臺架，該外部滑動臺架具有多個側部與一底部，該外部滑動臺架設置於該環形內部滑動臺架的周圍，其中該磁鐵裝置的該軸部係可旋轉地耦接於該外部滑動臺架的該底部，且其中該第一旋轉致動器介接於該外部滑動臺架的該等側部，使得該第一旋轉致動器的旋轉讓該外部滑動臺架繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉並且讓該磁鐵裝置繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉。
  7. 如請求項6所述之濺射源，其中該外部滑動臺架係可旋轉地耦接於該第一圍繞體。
  8. 如請求項6所述之濺射源，進一步包括：一下部滑動臺架，該下部滑動臺架具有多個側部與一底部，該下部滑動臺架設置於該第一圍繞體內並且可繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉，其中該磁鐵裝置的該軸部係可旋轉地耦接於該外部滑動臺架的該底部，且其中該第二旋轉致動器係可旋轉地耦接於該下部滑動臺架。
  9. 如請求項8所述之濺射源，其中該第二旋轉致動器設置於該第一圍繞體內。
  10. 如請求項9所述之濺射源，其中該第二旋轉致動器耦接於一十字構件，該十字構件設置於該第一圍繞體內。
  11. 如請求項1所述之濺射源，進一步包括：一可旋轉軸，該可旋轉軸設置於該第一圍繞體內並且在該第一圍繞體的該中心軸的周圍，其中該第一旋轉致動器係可旋轉地耦接於該可旋轉軸，且其中該可旋轉軸係可旋轉地耦接於該磁鐵裝置的該軸部。
  12. 如請求項11所述之濺射源，其中該可旋轉軸係可旋轉地 耦接於一十字構件，該十字構件設置於該第一圍繞體內。
  13. 如請求項1所述之濺射源，進一步包括：一內部套管，該內部套管設置於該第一圍繞體內並且可繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉，其中該第一旋轉致動器係可旋轉地耦接於該內部套管，且其中該內部套管係可旋轉地耦接於該磁鐵裝置的該軸部。
  14. 如請求項1所述之濺射源，進一步包括：一外部套管，該外部套管設置於該第一圍繞體內並且可繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉；一第三傳輸帶，該第三傳輸帶可旋轉地將該第二旋轉致動器耦接於該外部套管；及一支撐臂，該支撐臂耦接於該外部套管，其中該磁鐵裝置耦接於該支撐臂。
  15. 一種用於沉積材料於一基板的頂部上的處理腔室，該處理腔室包括：一基板支座，該基板支座設置於該處理腔室內；一濺射源，該濺射源相對於該基板支座設置於該處理腔室內，該濺射源包括：一第一圍繞體，該第一圍繞體具有一頂部、多個側部與一開放的底部；一靶材，該靶材耦接於該第一圍繞體的該開放的底 部；一電饋入器，該電饋入器沿著該第一圍繞體的一中心軸耦接於該第一圍繞體的該頂部，以透過該第一圍繞體提供電力至該靶材，其中該電饋入器為一桿，該桿係在與該中心軸重合的一點處耦接至該第一圍繞體的該頂部；一磁鐵裝置，該磁鐵裝置具有一軸部、耦接於該軸部的一支撐臂與耦接於該支撐臂的一磁鐵，該磁鐵裝置設置於該第一圍繞體內；一第一旋轉致動器，該第一旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以讓該磁鐵繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉；及一第二旋轉致動器，該第二旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以讓該磁鐵繞著該磁鐵裝置的一中心軸旋轉。
  16. 如請求項15所述之處理腔室，進一步包括：一環形內部滑動臺架，該環形內部滑動臺架設置於該第一圍繞體內，其中該磁鐵裝置的該軸部與該第一旋轉致動器各自介接於該環形內部滑動臺架的一內部表面，使得該第一旋轉致動器的旋轉讓該環形內部滑動臺架繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉並且讓該磁鐵裝置繞著該磁鐵裝置的該中心軸旋轉；及一外部滑動臺架，該外部滑動臺架具有多個側部與一底部，該外部滑動臺架設置於該環形內部滑動臺架的周圍，其 中該磁鐵裝置的該軸部係可旋轉地耦接於該外部滑動臺架的該底部，且其中該第一旋轉致動器介接於該外部滑動臺架的該等側部，使得該第一旋轉致動器的旋轉讓該外部滑動臺架繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉並且讓該磁鐵裝置繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉。
  17. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包括：一可旋轉軸，該可旋轉軸設置於該第一圍繞體內並且在該第一圍繞體的該中心軸的周圍；一第一傳輸帶，該第一傳輸帶可旋轉地將該第一旋轉致動器耦接於該可旋轉軸；一第二傳輸帶，該第二傳輸帶可旋轉地將該可旋轉軸耦接於該磁鐵裝置的該軸部；一下部滑動臺架，該下部滑動臺架具有多個側部與一底部，該下部滑動臺架設置於該第一圍繞體內並且可繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉，其中該磁鐵裝置的該軸部係可旋轉地耦接於該外部滑動臺架的該底部；及一傳輸帶，該傳輸帶可旋轉地將該第二旋轉致動器耦接於該下部滑動臺架。
  18. 如請求項15所述之處理腔室，進一步包括：一內部套管，該內部套管設置於該第一圍繞體內並且可繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉；一第一傳輸帶，該第一傳輸帶可旋轉地將該第一旋轉致 動器耦接於該內部套管；一第二傳輸帶，該第二傳輸帶可旋轉地將該內部套管耦接於該磁鐵裝置的該軸部；一外部套管，該外部套管設置於該第一圍繞體內並且可繞著該第一圍繞體的該中心軸旋轉；一第三傳輸帶，該第三傳輸帶可旋轉地將該第二旋轉致動器耦接於該外部套管；及一支撐臂，該支撐臂耦接於該外部套管，其中該磁鐵裝置耦接於該支撐臂。
  19. 如請求項15所述之處理腔室，進一步包括：一支撐圓柱，該支撐圓柱設置通過該第一圍繞體的該中心軸，該支撐圓柱耦接於該第一圍繞體的該頂部與該靶材。
  20. 一種用於一處理腔室的濺射源，包括：一第一圍繞體，該第一圍繞體具有一頂部、多個側部與一開放的底部；一靶材，該靶材耦接於該第一圍繞體的該開放的底部；一電饋入器，該電饋入器沿著該第一圍繞體的一中心軸耦接於該第一圍繞體的該頂部，以透過該第一圍繞體提供電力至該靶材，其中該電饋入器為一桿；一磁鐵裝置，該磁鐵裝置具有一軸部、耦接於該軸部的一支撐臂與耦接於該支撐臂的一磁鐵，該磁鐵裝置設置於該第一圍繞體內； 一第一旋轉致動器，該第一旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以讓該磁鐵繞著該磁鐵裝置的該中心軸旋轉；一第二旋轉致動器，該第二旋轉致動器相對於該第一圍繞體的該中心軸設置成離軸的並且可旋轉地耦接於該磁鐵，以讓該磁鐵繞著該第一圍繞體的一中心軸旋轉；及一支撐圓柱，該支撐圓柱設置通過該第一圍繞體的該中心軸，該支撐圓柱相對於該靶材及在該桿下的該第一圍繞體的該頂部固定。
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