專利名稱：磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種應(yīng)用于濺鍍制程的濺鍍機(jī)，特別是指一種可改善磁場(chǎng)分布的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)。
背景技術(shù)：
濺鍍(Sputter)為一種用來(lái)形成金屬薄膜沉積的半導(dǎo)體制程，其主要原理是將電漿離子通入濺鍍機(jī)的反應(yīng)室中，再以離子加速方式對(duì)濺鍍靶(Target)進(jìn)行轟擊，以造成濺鍍靶表面(正面)的靶材原子散落，并在基座表面形成一層金屬薄膜沉積。
請(qǐng)參閱圖1A所示，其是為習(xí)知技術(shù)的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)10示意圖；包括一反應(yīng)室11、一濺鍍靶18、一基座13以及一長(zhǎng)形磁鐵14，其中濺鍍靶18是由濺鍍靶背板12與靶材16組成，反應(yīng)室11是利用真空泵(圖中未示出)將其內(nèi)部抽至真空狀態(tài)，并將帶電荷的電漿離子通入反應(yīng)室11內(nèi)部(以帶正電的氬離子為最佳)，此外濺鍍靶18以及基座13更分別與陰極以及陽(yáng)極相連接。濺鍍機(jī)10是籍由濺鍍靶18與基座13之間所形成的電位梯度，驅(qū)動(dòng)帶正電的氬離子對(duì)濺鍍靶18表面(正面)的靶材16進(jìn)行離子轟擊，使得靶材16原子得以沉積至基座13上，而基座13表面則是放置待濺鍍的基板15，例如晶圓或是玻璃基板，使得靶材16原子可以順利地濺鍍至基板15之上并形成薄膜沉積。長(zhǎng)形磁鐵14設(shè)置于濺鍍靶18的背面，其結(jié)構(gòu)如圖1B所示，并以來(lái)回?fù)u擺方式在濺鍍靶18的背面進(jìn)行對(duì)稱往返的掃瞄移動(dòng)，其目的在于利用磁控方式改善基板15表面薄膜沉積的均勻度和速率。
請(qǐng)參閱圖1A、2B所示，從濺鍍后在基板表面所沉積的薄膜進(jìn)行分析以及濺鍍靶表面的靶材腐蝕消耗情形可以發(fā)現(xiàn)，習(xí)知技術(shù)的濺鍍機(jī)仍然有許多缺點(diǎn)需要改進(jìn)，包括
1.濺鍍膜的均勻性不佳濺鍍后沉積在基板表面的薄膜，在經(jīng)過(guò)薄膜電阻值RS的測(cè)試之后可以發(fā)現(xiàn)，基板在與長(zhǎng)形磁鐵二端相對(duì)應(yīng)的二側(cè)區(qū)域的電阻值均明顯地較中央?yún)^(qū)域小，又由公式中電阻值(Rs)＝電阻是數(shù)(e)/薄膜厚度，電阻值與薄膜厚度的關(guān)系可以知道，基板在其二側(cè)區(qū)域沉積的薄膜厚度較中央?yún)^(qū)域大，表示基板表面的電阻值Rs或薄膜厚度并不是很均勻，而影響到濺鍍膜的品質(zhì)。
2.濺鍍靶的使用率太低濺鍍靶是由濺鍍靶背板與靶材共同所組成，而濺鍍靶在未使用之前其表面(正面)具有均勻厚度的靶材，這些厚度均勻的靶材在經(jīng)過(guò)電漿離子的濺擊之后將逐漸地腐蝕(Erosion)消耗，若濺鍍靶表面的靶材在濺擊的過(guò)程中能夠被均勻地腐蝕消耗，則其使用率將達(dá)到最高狀態(tài)；然而，習(xí)知技術(shù)的濺鍍靶在經(jīng)過(guò)濺擊之后發(fā)現(xiàn)，其在與長(zhǎng)形磁鐵二端相對(duì)應(yīng)的二側(cè)區(qū)域的靶材腐蝕消耗速度特別快，一旦靶材局部的腐蝕消耗接近濺鍍靶背板時(shí)，整個(gè)濺鍍靶便無(wú)法使用而必須報(bào)廢。
上述缺點(diǎn)形成的主要原因在于長(zhǎng)形磁鐵二端的磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)，而使得濺鍍靶二側(cè)區(qū)域的靶材在遭受到濺擊時(shí)會(huì)有較高的腐蝕率產(chǎn)生，并且在基板二側(cè)區(qū)域產(chǎn)生厚度較大的沉積薄膜，而造成基板表面的電阻值分布不平均。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種可改變磁場(chǎng)分布的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，該濺鍍機(jī)所設(shè)計(jì)的長(zhǎng)形磁鐵其磁場(chǎng)強(qiáng)度分布較均勻，因此可以提高濺鍍靶的使用率，并且使基板表面的薄膜沉積厚度和電阻值的分布更均勻。
本發(fā)明的濺鍍機(jī)具有一反應(yīng)室，其內(nèi)部包括一濺鍍靶、一基座以及一長(zhǎng)形磁鐵，其中濺鍍靶是由濺鍍靶背板與靶材所組成，反應(yīng)室則是利用真空泵抽至真空狀態(tài)，再通入帶電荷的電漿(例如帶正電的氬離子)，將濺鍍靶以及基座分別與陰極以及陽(yáng)極互相連接，使得濺鍍靶與基座之間所形成的電位梯度，可以驅(qū)動(dòng)帶正電的氬離子對(duì)濺鍍靶表面的靶材產(chǎn)生離子轟擊，當(dāng)濺鍍靶在受到離子轟擊之后，其上的靶材原子將會(huì)沉積至基座上，此時(shí)若是在基座表面放置待濺鍍的基板，例如晶圓或是玻璃基板，即可使靶材原子順利地濺鍍至基板并在其表面形成薄膜沉積。又長(zhǎng)形磁鐵是設(shè)置于濺鍍靶的背面，并以來(lái)回?fù)u擺方式在濺鍍靶的背面進(jìn)行對(duì)稱往返的掃瞄移動(dòng)，其目的在于利用磁控方式控制薄膜的均勻度和沉積速率。
本發(fā)明的主要特征在于長(zhǎng)形磁鐵的二端是分別設(shè)有消磁裝置，其主要功能在于減弱長(zhǎng)形磁鐵二端的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使得長(zhǎng)形磁鐵整體磁場(chǎng)強(qiáng)度分布變得更均勻，以避免靶材在濺鍍的過(guò)程中，因?yàn)椴糠謪^(qū)域過(guò)份腐蝕消耗而降低濺鍍靶的使用率，并且可以使基板的薄膜沉積以及電阻值的分布更均勻以提高濺鍍品質(zhì)。而在本發(fā)明之中所使用的消磁裝置可以是任何鐵磁性材料，例如鐵、鈷、鎳，其表面并可鍍上鉻(Cr)以防止生銹，又消磁裝置的結(jié)構(gòu)可采雙鉤復(fù)合式或是狗骨頭式，并且配合長(zhǎng)形磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度由其二端向中間逐漸地減少，使長(zhǎng)形磁鐵整體的磁場(chǎng)強(qiáng)度變得較均勻。
本發(fā)明的濺鍍靶所使用的時(shí)間明顯較習(xí)知技術(shù)長(zhǎng)，因此本發(fā)明可以減少濺鍍靶的消耗量并降低濺鍍成本。


圖1A為習(xí)知技術(shù)的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)的示意圖；圖1B為習(xí)知技術(shù)的長(zhǎng)形磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為利用習(xí)知技術(shù)對(duì)基板進(jìn)行濺鍍，并針對(duì)其表面沉積的薄膜進(jìn)行電阻值分析的示意圖；圖2B為習(xí)知技術(shù)的濺鍍靶在經(jīng)過(guò)濺鍍之后，其表面所產(chǎn)生的腐蝕消耗示意圖；圖3A為本發(fā)明的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)的示意圖；圖3B、3C是為本發(fā)明的長(zhǎng)形磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為利用本發(fā)明對(duì)基板進(jìn)行濺鍍，并針對(duì)其表面沉積的薄膜進(jìn)行電阻值分析的示意圖；
圖5為本發(fā)明與習(xí)知技術(shù)對(duì)于濺鍍靶的靶材殘留厚度與使用時(shí)間的關(guān)系比較圖。
圖式的圖號(hào)說(shuō)明10-濺鍍機(jī)，11-反應(yīng)室，12-濺鍍靶背板，13-基座，14-長(zhǎng)形磁鐵，15-基板，16-靶材，18-濺鍍靶，30-濺鍍機(jī)，31-反應(yīng)室，32-濺鍍靶背板，33-基座，34-長(zhǎng)形磁鐵，35-基板，36-靶材，37-消磁裝置，38-濺鍍靶。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是關(guān)于一種磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，該濺鍍機(jī)可以解決長(zhǎng)形磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的問(wèn)題，以提高濺鍍靶的使用率并使基板的薄膜沉積以及電阻值的分布更均勻，其詳細(xì)實(shí)施例以及相關(guān)實(shí)施方式將通過(guò)以下內(nèi)容做說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖3A所示，其是為本發(fā)明的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)30的示意圖，包括一反應(yīng)室31、一濺鍍靶38、一基座33以及一長(zhǎng)形磁鐵34，其中濺鍍靶38是由濺鍍靶背板32以及靶材36所組成，反應(yīng)室31則是利用真空泵(圖中未示)將其內(nèi)部抽至真空狀態(tài)，而濺鍍靶38、基座33以及長(zhǎng)形磁鐵34則是分別設(shè)于反應(yīng)室31內(nèi)部。在進(jìn)行濺鍍制程時(shí)，是將帶電荷的電漿離子(例如帶正電的氬離子，且濃度是以大于95％較佳)通入反應(yīng)室引內(nèi)部，同時(shí)將濺鍍靶38以及基座33分別與陰極以及陽(yáng)極互相連接，使得濺鍍靶38與基座33的間所形成的電位梯度，可以驅(qū)動(dòng)帶正電的氬離子對(duì)濺鍍靶38表面的靶材36進(jìn)行離子轟擊。
當(dāng)濺鍍靶38表面的靶材36在受到轟擊之后，其上的靶材36原子將會(huì)沉積至基座33上，因此在濺鍍時(shí)必須將待濺鍍的基板35置于基座33之上，使靶材36原子可以順利地濺鍍至基板33并在其表面形成薄膜沉積。長(zhǎng)形磁鐵34設(shè)置于濺鍍靶38的背面，并以來(lái)回?fù)u擺方式在濺鍍靶38背面進(jìn)行對(duì)稱往返的掃瞄移動(dòng)，其目的在于利用磁控方式控制基板35表面薄膜的均勻度和沉積速率，但由于長(zhǎng)形磁鐵34在單位面積的磁力線密度分布是由其二端向中間處逐漸減少，因此長(zhǎng)形磁鐵34的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布也是由二端向中間逐漸減少，此為長(zhǎng)形磁鐵34磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的最主要原因，也是造成習(xí)知技術(shù)的濺鍍靶使用率不佳，以及造成基板的薄膜沉積和電阻值的分布不均的原因所在。
請(qǐng)參閱圖3B或3C所示，為了解決上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的特征是在長(zhǎng)形磁鐵34二端分別設(shè)置消磁裝置37，其目的在于減弱長(zhǎng)形磁鐵34二端的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使長(zhǎng)形磁鐵34整體的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布變得更均勻，以避免靶材36在濺鍍的過(guò)程中因?yàn)椴糠謪^(qū)域的過(guò)份腐蝕消耗而造成濺鍍靶38提早報(bào)廢，并且可以使基板表面的薄膜沉積以及電阻值的分布更均勻以提高濺鍍品質(zhì)。本發(fā)明所使用的消磁裝置37可以是任何鐵磁性材料，例如鐵、鈷、鎳，并在其表面鍍上鉻(Cr)以防銹，而其結(jié)構(gòu)可采雙鉤復(fù)合式(圖3B)或是狗骨頭式(圖3C)，并配合長(zhǎng)形磁鐵34的磁場(chǎng)強(qiáng)度由其二端向中間逐漸地減少。
請(qǐng)參閱圖4所示，其是為利用本發(fā)明對(duì)基板33進(jìn)行濺鍍，并針對(duì)其表面沉積的薄膜進(jìn)行電阻值分析的示意圖；與圖2A進(jìn)行比較分析之后可知，在分別以習(xí)知技術(shù)和本發(fā)明對(duì)基板進(jìn)行濺鍍之后發(fā)現(xiàn)，在平均電阻值大致相同的情況之下，本發(fā)明的基板33其電阻值的變異系數(shù)較小，表示本發(fā)明的基板33整體的電阻值或薄膜厚度較為均勻一致，確實(shí)可以有效地改善濺鍍品質(zhì)。
請(qǐng)參閱圖5所示，其是為本發(fā)明與習(xí)知技術(shù)對(duì)于濺鍍靶的靶材殘留厚度與使用時(shí)間的關(guān)系比較圖，由于本發(fā)明所提供的長(zhǎng)形磁鐵34磁場(chǎng)強(qiáng)度較為均勻，使得本發(fā)明的濺鍍靶38在各區(qū)域的腐蝕消耗較習(xí)知技術(shù)平均，因此可以提高濺鍍靶38的使用率，由圖中可知靶材36在相同殘留厚度時(shí)，本發(fā)明的濺鍍靶38所使用的時(shí)間明顯較習(xí)知技術(shù)長(zhǎng)，因此本發(fā)明可以減少濺鍍靶38的消耗量并降低濺鍍成本。
當(dāng)然，以上所述僅為本發(fā)明的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)的較佳實(shí)施例，其并非用以限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，任何熟習(xí)該項(xiàng)技藝者在不違背本發(fā)明的精神所做的修改均應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求的范圍做為依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，適用于一反應(yīng)室，其特征在于包括一濺鍍靶，正面具有一靶材；一基座，與上述濺鍍靶相對(duì)應(yīng)，用以沉積經(jīng)濺鍍后的上述靶材；一長(zhǎng)形磁鐵，設(shè)置于上述濺鍍靶的背面，并以來(lái)回?fù)u擺方式控制上述基座表面的上述靶材的沉積；以及一消磁裝置，設(shè)置于上述長(zhǎng)形磁鐵的二端，用以減弱上述長(zhǎng)形磁鐵二端的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，其特征在于上述反應(yīng)室是利用真空泵使其內(nèi)部維持真空。
3.如權(quán)利要求1所述的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，其特征在于上述濺鍍機(jī)在進(jìn)行濺鍍制程時(shí)是通入帶正電荷的電漿離子。
4.如權(quán)利要求3所述的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，其特征在于上述電漿離子是為氬離子且濃度大95％。
5.如權(quán)利要求1所述的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，其特征在于該基座表面設(shè)有一待濺鍍的基板，用以供上述靶材的原子于其表面形成沉積薄膜。
6.如權(quán)利要求5所述的磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，其特征在于上述待濺鍍的基板為晶圓或玻璃基板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磁控式搖擺掃瞄型濺鍍機(jī)，是由濺鍍靶、基座以及長(zhǎng)形磁鐵所組成，濺鍍靶的表面設(shè)有靶材并與基座相對(duì)應(yīng)，靶材在經(jīng)過(guò)濺鍍之后是沉積于基座之上，而長(zhǎng)形磁鐵則是設(shè)置于濺鍍靶的背面，并以來(lái)回?fù)u擺方式控制靶材的沉積，其中長(zhǎng)形磁鐵在其二端是分別設(shè)有消磁裝置，其可以避免長(zhǎng)形磁鐵二端的磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)而對(duì)濺鍍的品質(zhì)造成影響。
文檔編號(hào)C23C14/35GK1480557SQ0213223
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者鄧敦和, 李正中 申請(qǐng)人:瀚宇彩晶股份有限公司