[发明专利]一种磁控溅射源及等离子体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理技术领域，具体地，涉及一种磁控溅射源。此外，本发明还涉及一种应用该磁控溅射源的等离子体处理设备。

背景技术

目前，PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)溅镀设备广泛应用于集成电路、液晶显示器、薄膜太阳能及其LED领域。所谓溅镀指的是用荷能粒子(例如氩离子)轰击固体表面而引起诸如原子、分子或团束等的各种粒子从该固体表面逸出的现象，被轰击的固体通常称为靶材。

在实际溅镀工艺过程中，等离子体产生于工艺腔室中。等离子体中的正离子被阴极负电所吸引，轰击腔室中的靶材并撞出靶材的原子，使靶材原子沉积到基体上。在非反应溅射的情况下，气体是惰性气体，例如氩气。在反应溅射的情况下，一并采用反应气体和惰性气体。

通常，为改善溅射效果，在靶材附近设置磁铁，迫使等离子中的电子按照一定的轨道运动而增加电子的运动时间，以增加电子和要电离的气体的碰撞机会，从而得到高密度的等离子体，并提供高的沉积速率。这种在靶材附近设置磁铁的设备一般称为磁控溅射设备。磁控溅射设备的设计核心是靶材及其附近磁铁的设置方式。请参阅图1，其中示出了现有的溅镀设备常采用的磁铁和靶材的设置方式。

如图所示，在工艺腔室(图未示)内设置有基体101、靶材103及磁铁104，其中，靶材103包括设置于基体101上方的两块靶材103-1和103-2，并且在每一靶材之上分别固定地设置有三块磁铁组成的磁铁组，例如，在靶材103-1之上设置有第一磁铁组104-1，其中包括彼此间隔一定距离设置的三块磁铁，并且三块磁铁的极性分别为N、S、N；在靶材103-2之上设置有第二磁铁组104-2，其中包括彼此间隔一定距离设置的三块磁铁，并且三块磁铁的极性分别为S、N、S。这样，第一磁铁组104-1内各磁铁自身以及各磁铁间所产生的磁力线、第二磁铁组104-2内各磁铁自身以及各磁铁间所产生的磁力线、以及第一磁铁组104-1和第二磁铁组104-2之间各磁铁所产生的磁力线分布不均匀，如图中标号102所示，在靠近磁铁的位置处磁力线较密，在远离磁铁的位置处磁力线较疏。也就是说，磁铁在其附近各位置处的场强不同，在靠近磁铁的位置处场强大，在远离磁铁的位置处场强小。例如，在靶材103-1和靶材103-2处磁场强度较强，并且该位置处的靶材溅射的量相应地较大；而在两靶材之间的位置(即磁场中心位置)处磁场强度小，并且该位置处的靶材溅射的量也相应地较小。

尽管通过在靶材上固定设置磁铁组可以控制电子的轨道运动，并增加电子和要电离的气体的碰撞机会，进而得到高密度的等离子体和高的沉积速率，然而在实际应用中，这种方法不可避免地存在下述缺陷：

由于背景技术提供的磁控溅射源中的磁铁是固定地设置在靶材上的，其不能相对于靶材产生位移，这样便使得在静止的磁场中，靶材中有的部分所处磁场强度较强，有的部分所处磁场强度较弱，并且强者始终强，弱者始终弱。这样，靶材上处于较强磁场中的部分所经受的轰击强度及轰击频度较高并且溅射的量较多，而处于较弱磁场中的部分所经受的轰击强度及轰击频度较低并且溅射的量较少。换言之，若采用背景技术提供的磁控溅射源对电子的运动轨道进行控制，就会使整个靶材所经受的轰击并不均匀，即，靶材上的不同部分所经受的轰击强度和频度不同，这样便使得靶材上轰击强度和频度高的部分(以下简称为高频度靶材部分)消耗得较快，而靶材上轰击强度和频度低的部分(以下简称为低频度靶材部分)消耗得较慢。当高频度靶材部分消耗殆尽而不适于继续使用时，就需要更换整个靶材；而此时，低频度靶材部分其实消耗得并不多，仍然适用于工艺要求。因此，此时更换整个靶材实际上带来极大浪费。

此外，靶材上的不同部分所经受的轰击强度和频度不同、溅射的量不同，将影响位于靶材下方的基体上的薄膜沉积的速率，并最终影响薄膜沉积的均匀性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种磁控溅射源，其能够改变靶材上各个部分所在位置上的磁场强度，进而实现靶材轰击的均匀性，避免因过早更换靶材而带来的浪费。

此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其同样能够改变靶材上各个部分所在位置上的磁场强度，并进而实现靶材轰击的均匀性及基体上薄膜沉积的均匀性，同时避免因过早更换靶材而带来的浪费。

为此，本发明提供了一种磁控溅射源，其包括靶材、设置在靶材上方的磁体单元以及磁体移动装置，所述磁体移动装置与所述磁体单元相连并可带动磁体单元中的可移动磁体在靶材上方运动，以改变磁力线的分布，进而实现靶材轰击的均匀性。