[发明专利]物理气相沉积设备

权利要求书

1.一种物理气相沉积设备，其特征在于，通过交流或脉冲直流磁控溅射将薄膜沉积到晶圆表面；所述物理气相沉积设备包括：腔体、永磁装置、靶材、腔体转接器及晶圆托盘；所述靶材位于所述腔体顶部；所述晶圆托盘位于所述腔体的下部，用于承载晶圆，所述晶圆托盘连接有射频电源以形成负偏压，所述晶圆托盘表面镀有光滑致密的氧化物层或氮化物层；所述腔体具有上腔部及下腔部，所述腔体转接器连接于所述上腔部及下腔部之间，用于增加所述靶材与所述晶圆托盘之间的距离；所述永磁装置位于所述靶材上方，用于产生初级磁场以实现磁控溅射；还包括一个或多个电磁线圈，所述电磁线圈设置于所述腔体转接器上或者所述腔体的腔壁上，所述电磁线圈与靶材在同一高度或偏下位置，用于产生次级磁场，所述电磁线圈通过改变输入电流的大小和方向来调节所述次级磁场的强度及方向，从而优化所述靶材表面附近的等离子体密度，通过调节所述次级磁场的强度及方向，可以提高所述靶材边缘处等离子体密度和溅射速率，从而增加沉积于所述晶圆边缘的膜层厚度。

2.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述电磁线圈放置在所述腔体外部或者内部。

3.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：还包括一个或多个磁环，用于产生次级磁场。

4.根据权利要求3所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述磁环安装在所述腔体外部或内部，通过上下移动所述磁环和使用不同极性的磁环调节次级磁场的强度及方向，从而优化所述靶材表面附近的等离子体密度。

5.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：还包括阳极环，所述阳极环位于靶材边缘的腔壁上。

6.根据权利要求5所述的物理气相沉积设备，其特征在于：还包括上挡板，所述上挡板的第一部分连接于所述阳极环及所述腔体转接器之间的腔壁，第二部分向下延伸以遮挡所述腔壁。

7.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：还包括下挡板，所述下挡板连接于腔壁上并朝所述晶圆托盘延伸，用于遮挡所述晶圆托盘的侧面。

8.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述靶材与所述晶圆托盘之间的距离通过所述晶圆托盘的上下移动以及不同厚度的腔体转接器调节，所述靶材与所述晶圆托盘之间的距离的调节范围介于40mm～90mm之间。

9.根据权利要求8所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述靶材与所述晶圆托盘之间的距离的调节为80mm～90mm之间。

10.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述腔体转接器与所述上腔部及下腔部的连接处分别设有密封圈。

11.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述晶圆托盘的材质包括不锈钢及铝合金中的一种。

12.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述晶圆托盘表面镀有氧化铬、氧化硅层及氮化铝层中的一种。

13.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述晶圆托盘上形成的负偏压用于增加向晶圆托盘方向运动的正电荷离子的动能，以轰击所述晶圆表面的膜层的凸起区域，使该凸起区域的粒子从所述膜层中脱离，并重新填充所述膜层中的凹陷区域，实现了膜层的平坦化。

14.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述射频电源采用的频率范围介于400KHz～27MHz之间，加载的射频功率范围为介于100W～450W之间。

15.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备，其特征在于：所述晶圆直径为75mm或以上。