[发明专利]等离子体源

说明书

技术领域

本发明涉及磁场增强阴极等离子体沉积和阴极等离子体放电，其中，带电粒子可以在稀薄的真空系统中被引导。

背景技术

在真空沉积过程中，如PVD和PACVD，弧源可以用于形成等离子体。通常需要提供电场和磁场来成形和引导形成等离子体的离子，从而令所述离子优选地位于处理腔的特定区域中，例如，毗连要覆盖或要处理的基片。

弧形成在阴极表面。这些弧本身是等离子体，它们将使来自作为阴极粒子的一部分的源的靶的材料汽化，从该阴极释放电子，在气相的上的碰撞将产生离子，这些粒子响应由该等离子体自身生成的电场。经常需要将等离子体从目标表面射出，这样射出的等离子体可以用在处理腔中。这样的结构得到电离粒子的稳定供应。

可以通过提供磁场实现离开弧源的等离子体射出，该磁场引导电子，随后，随着电子朝向处理区域而离开阴极附近，粒子将跟随由生成的电场力所驱动的电子。以可预测的和理想的方式对磁场进行控制，这为真空处理设备的设计者们提出了一个特别挑战。已经提出了各种磁性布置，而本发明涉及一种用于控制来自等离子体源的等离子体射出的改进的和/或替代性的布置。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种等离子体源，包括：间隔分开的第一和第二等离子体源单元，每个等离子体源单元包括靶和磁性装置；其中，每个磁性装置都在它们各自的靶上创建形成闭环磁阱的磁场；并且，每个磁场相互作用以形成：在位于所述等离子体源之间的区域中大致很低磁场强度的范围；以及从位于所述等离子体源单元之间的所述区域延伸的导引磁场。

所述靶适合为可消耗的靶，其可以由汽化形成蒸汽的材料制造出来，当电离时，其形成等离子体。

所述靶适合为靠近所述磁性装置。所述靶可以包括一块可消耗材料，该其可以相对所述磁性装置固定。额外地或可选地，所述靶可以包括布置为围绕所述磁性装置的管状靶。合适地，管状靶可以布置为绕所述磁性装置旋转，使得所述靶随着时间的推移平均消耗得更均匀。可以所述靶的旋转的速度和方向以适应不同的工艺要求。

每个所述第一和第二等离子体源单元都包括磁性装置，这些磁性装置的极性适合选择为彼此相对，例如，它们的北极面对面（或者朝着一个相同方向排列），或者它们的南极面对面（或者朝着一个相同方向排列）。这样的结构可以引起磁排斥或磁吸引，在所述等离子体源之间的区域，所述磁排斥或磁吸引相互抵消，从此创建在位于所述等离子体源之间的区域中磁场强度大致上很低的范围。

所述磁性装置适合包括磁体或一组的多个磁体。所述磁体或多个磁体可以是永磁体和/或电磁体。每个等离子体源单元的磁体或多个磁体适合于建立磁场，该磁场可以用磁场线表示，该磁场线与间隔位置上的所述靶相交，但是，该磁场线弯曲离开所述靶，形成所述闭环的磁阱或多个磁阱。

所述等离子体源单元的磁场合适于互相作用，并且可以用从所述靶向外延伸并且离开位于所述等离子体源单元之间的区域的磁场线表示。这样的磁场形成通道，该通道是磁场力较低的区域（空间），该空间对所述等离子体内的离子流具有极低阻力。

因此，所述通道或多个通道提供“最小阻力路径”，其激发所述等离子体在优先方向或与所述通道相对应的方向上射出。

在一些实施了中，所述等离子体源单元布置在相对的方向，也就是说，彼此面对面，并且这些等离子体源单元关于贯穿所述通道的垂直线大致对称地布置。然而，所述等离子体源单元可能相对彼此倾斜，以创建偏置，使得所述等离子体优选地从所述源的一边射出。

可以提供其他数量的等离子体源。在一些实施了中，有排列为U形形状的三个等离子体源单元，这样，相互作用的磁场形成从所述U的开口部分向外延伸的单个通道。

一对等离子体源单元的一边的可以设置表面以形成U形形状，这样所述表面和所述等离子体源单元的磁场相互作用以形成从所述U的开口部分向外延伸的单个通道。所述表面可以与一个或多个所述磁性装置接触，或者与一个或多个所述磁性装置一体形成。所述表面可能相对所述磁性装置电偏置。