射頻(rf)–濺射沉積源、沉積設備及其組裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施例涉及一種濺射陰極及其操作及制造方法。實施例涉及一種用于在真空腔室中沉積的設備。本發(fā)明的實施例特別涉及用于在真空腔室中濺射沉積的濺射沉積源，用于在真空腔室中濺射沉積的設備，以及組裝用于在真空腔室中濺射沉積的設備的方法。
【背景技術】
[0002]PVD工藝在某些技術領域(例如顯示器制造)中獲得越來越多的關注。良好沉積速率可利用對于某些PVD工藝的足夠的層特性而獲得。例如，濺射為顯示器制造或其他應用的一項重要沉積工藝。濺射(例如，磁控濺射)為用于涂布基板(例如，玻璃基板或塑料基板)的技術。濺射通過經由使用等離子體濺射目標來產生涂布材料流。在此工藝期間，材料通過與來自等離子體的高能顆粒碰撞而從目標的表面釋放。濺射可受等離子體參數(諸如壓力、功率、氣體和磁場)控制。在真空中，經濺射的材料從目標朝向一個或多個基板或工件行進，并粘附至該一個或多個基板或工件的表面。包括金屬、半導體及介電材料的各種材料可被濺射至期望的規(guī)格。因此，在包括半導體處理、光學涂層、食品包裝、磁性記錄以及防護服涂層的各種應用中，已發(fā)現(xiàn)磁控濺射被接受。
[0003]磁控濺射裝置包括:電源，用于將能量沉積到氣體中以擊打和維持等離子體;磁性元件，用于控制離子的運動；以及目標，用于通過經由等離子體的濺射來產生涂布材料。利用具有不同的電配置、磁性配置以及機械配置的各種裝置完成濺射。這些配置包括DC或AC電磁場或射頻能量的源以產生等離子體。更明確而言，可使用RF濺射法濺射非導電材料。
[0004]RF-PVD對于多個應用(例如非導電材料的濺射)而言是受期望的。然而，RF-濺射工藝常常產生電弧及寄生等離子體。在用于RF濺射的設備和系統(tǒng)的組裝與調試期間，已經嘗試利用大量個別努力來解決這些問題。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于上述，提供一種根據獨立權利要求1所述的用于在真空腔室中濺射沉積的濺射沉積源，一種根據權利要求12所述的用于在真空腔室中濺射沉積的設備，以及一種根據獨立權利要求14所述的組裝用于在真空腔室中濺射沉積的設備的方法。本發(fā)明的進一步的方面、優(yōu)點以及特征從從屬權利要求、說明書與附圖中顯而易見。
[0006]根據一個實施例，提供一種用于在真空腔室中濺射沉積的濺射沉積源。該源包括:真空腔室的壁部分；目標，在濺射沉積期間提供待沉積的材料;RF電源，用于向目標提供RF功率;功率連接器，用于將目標與RF電源連接；以及導體棒，穿過壁部分從真空腔室內部延伸至真空腔室外部，其中導體棒被連接至真空腔室內部的一個或多個部件，并且其中導體棒被連接至真空腔室外部的RF電源，以生成穿過導體棒的定義的RF返回路徑。
[0007]根據另一個實施例，提供一種用于在真空腔室中濺射沉積的設備。該設備包括用于在真空腔室中濺射沉積的濺射沉積源；以及真空腔室。該源包括:真空腔室的壁部分；目標，在濺射沉積期間提供待沉積的材料;RF電源，用于向目標提供RF功率;功率連接器，用于將目標與RF電源連接；以及導體棒，穿過壁部分從真空腔室內部延伸至真空腔室外部，其中導體棒被連接至真空腔室內部的一個或多個部件，并且其中導體棒被連接至真空腔室外部的RF電源，以生成穿過導體棒的定義的RF返回路徑。
[0008]根據進一步的實施例，提供一種組裝用于在真空腔室中濺射沉積的設備的方法。該方法包括:穿過設備的壁部分插入導體棒;將真空腔室內部的至少一個部件連接至導體棒；以及將導體棒連接至RF電源的返回路徑。
【附圖說明】
[0009]為了可詳細理解本發(fā)明的以上詳述特征的方式，可通過參照實施例對簡要概述于上的本發(fā)明進行更具體的描述。附圖涉及本發(fā)明的實施例并且描述如下:
[0010]圖1示出了根據本文中所描述的實施例的具有定義的RF返回路徑的濺射沉積源的示意圖；
圖2示出了根據本文中所描述的實施例的從包括定義的RF返回路徑與匹配箱的濺射沉積源的后側的示意性透視圖；
圖3六不出了圖1的不意性放大視圖；
圖3B示出了類似于圖3A的放大視圖，其中根據本文中所描述的實施例提供了對所定義的返回路徑的進一步的修改；
圖4示出了根據本文中所描述的實施例的具有包括定義的RF返回路徑的濺射沉積源的濺射沉積設備；
圖5示出了根據本文中所描述的實施例的包括定義的RF返回路徑的又一濺射沉積源； 圖6示出了用于濺射沉積的組裝方法及設備。
【具體實施方式】
[0011]現(xiàn)將詳細參照本發(fā)明的各種實施例，所述實施例的一個或多個示例圖示于諸圖中。在以下附圖的描述中，相同附圖標記代表相同部件。一般而言，僅描述了各實施方式的差異。各示例以解釋說明本發(fā)明的方式提供，而并非意欲限制本發(fā)明。此外，示出或描述為一個實施例的一部分的特征可用于其它實施例或與其它實施例一起使用以產生又一實施例。所述描述意欲包括這種修改和變型。
[0012]當于此提及RF功率，RF電源以及RF電流時，其有時分別被稱為“熱路徑”和“返回路徑”。藉此，返回路徑是可與AC網路中的中性導體比較的。熱路徑是可與驅動AC網路中的功率的導體比較的。
[0013]圖1示出了用于在真空腔室中濺射沉積的濺射沉積源100。濺射沉積源包括沉積設備的真空腔室的壁部分102。根據某些實施例，壁部分102可以是整個真空腔室的一部分。根據其他實施例，真空腔室的壁部分可以是濺射沉積源100的門，該門被設置于真空腔室中，其中該門形成真空腔室的一部分。因此，該門也可以是真空腔室的壁部分。
[0014]濺射沉積源100包括目標20。如圖1中示例性示出的，濺射沉積源通常還可包括磁控管。磁控管為通常由永磁體提供的磁體組件，以便在濺射沉積期間限制等離子體。根據可與本文中所描述的其他實施例結合的典型實施例，磁控管30可在目標20的表面上在至少一個方向上移動。因此，可有利地影響目標上的賽道(race track)，例如為了在需要更換目標20之前增加可被使用的目標材料的量。
[0015]可利用RF濺射實施很多應用，例如非導電材料的濺射或高電阻率(例如16Ohmcm)的材料的濺射。因此，RF濺射提供高濺射速率。然而，對于RF濺射而言，難以向目標提供功率。一般而言，RF電源連接至匹配箱(matchbox)。匹配箱使電源的內部電阻適應于等離子體的負載阻抗。
[0016]RF電源的“熱”導體連接至目標。在共同的RF濺射沉積源中，RF功率的返回路徑由真空腔室的部件或源的部件(例如保持器)所提供，即，未定義至匹配箱的返回路徑。因為導體中的RF電流的滲透深度是慢的(趨膚效應)，所以電流沿著表面流動，并且例如被槽口、兩個零件之間的電連接以及真空沉積源和/或真空腔室的其他機械部分阻礙。這可導致在用于濺射沉積的設備中所實現(xiàn)的腔室及零件內的不受控制的局部放電。例如，這種領域可以是載體、目標、基板等。局部放電可導致電弧(例如硬弧或μ弧)以及寄生等離子體。
[0017]根據本文中所描述的實施例，提供RF電流的定義的返回路徑。RF電流的所定義的返回路徑減少或甚至解決上述問題中的一個或多個。因此，由于本文中所描述的實施例，可提供沉積條件的改善的穩(wěn)定性、更好的層質量、減少的或甚至沒有目標損壞和/或減少的電弧或甚至沒有電弧。根據可與本文中所描述的其他實施例結合的某些實施例，RF頻率可以是在5與30MHz之間的范圍內，一般是13.56MHz。
[0018]如圖1中所示，通常經由匹配箱從電源提供RF功率的“熱”RF路徑由接合橋(junct1n bridge) 122及數個連接器124提供。典型地，連接器連接(例如對稱的)至目標的背板，以用于向目標20提供RF功率。匹配箱功率連接器由熱路徑薄板金屬222所提供。例如，熱路徑薄板金屬在組裝沉積源和/或用于濺射沉積的設備時被用螺絲擰緊至接合橋122。
[0019]根據本文中所描述的實施例，返回路徑由一個或多個導體棒110提供。根據又進一步的實現(xiàn)方式，導體棒可被連接至返回路徑RF功率收集薄板金屬112。根據可與本文中所描述的其他實施例結合的又進一步的實現(xiàn)方式，返回路徑RF功率收集薄板金屬112可被提供至電源薄板金屬213及212，以便提供RF電流至匹配箱和/或電源的返回路徑。
[0020]根據本文中所描述的實施例，提