專利名稱：平面磁控管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于在基片上沉積材料的設備和方法。更具體地，本發(fā)明關于從靶上濺射出原子以沉積在基片上的設備和方法。與現有技術設備中的靶相比，本發(fā)明從靶上濺射出來的材料的百分比相當高。
背景技術：
集成電路芯片由多個層形成。其中的一些層可以是電絕緣的，而另一些層可以是導電的。這些層的每一層可以通過磁控管沉積一種預選的材料的原子到基片上形成。預選材料可以從一個由預選材料制成的靶上獲得，靶被放置在一個空腔中。
空腔中提供電場和磁場，空腔中的電子響應混合電場和磁場(combination of the electrical and magnetic fields)而將導入空腔的惰性氣體分子電離。具有足夠能量的氣體離子被吸引到靶上，以從靶的表面濺射出原子，濺射原子(sputtered atom)沉積在基片上。
為了獲得從靶上濺射原子的最佳效率，磁力線應該剛好在靶的上面延伸通過靶，并與磁場中的靶的放置方向基本相同。這在現有磁控管技術中還不存在。因此，在現有技術的磁控管中，只有百分之三十五(35％)的材料被從靶上濺射出來。
靶很貴，在現有技術中，僅有近百分之三十五(35％)的靶的材料從靶中濺射出來，對于一個用靶在基片上沉積材料層的機構來說，這意味著很高的成本。此外，建立一個磁控管以在基片的表面上沉積一層來自靶的材料很耗時，因此成本也高。因此急需提供一種磁控管，在該磁控管中，可以基本將靶上的所有材料濺射到基片的表面上。

發(fā)明內容
在一個陽極和一個平面放置(flat disposition)的靶之間，在第一方向提供一個電場。一個磁結構(magnet structure)提供一個磁場，以使磁力線在第二個方向，此第二方向基本與第一方向垂直。磁結構可以由永磁體和由可磁化的極靴(pole piece)形成，這些永磁體在水平方向徑向伸展，象車輪的輪輻那樣，這些可磁化的極靴從垂直于水平放置的永磁體的相對端垂直伸展。水平永磁體和垂直可磁化壁(wall)形成一個井(well)。
靶放置在井中，其平面放置方向與磁力線的方向一致。惰性氣體分子流過井。井中的電子在基本垂直于第一和第二個方向的第三個方向上運動。電子將氣體分子電離。離子被吸引到所述靶上并從靶表面濺射出原子。濺射原子(sputtered atom)沉積在基片上。井中的反射體(reflector)靠近磁結構的徑向可磁化外壁，并且在一個實施例中，也可以靠近磁結構的徑向可磁化內壁，這些反射體可以阻止電子撞擊磁結構。此(這些)反射體和陽極用流體(例如，水)冷卻。
現有技術中，只能從靶上濺射出近35％的材料到基片上，與其相比，本發(fā)明的磁控管可以從靶上濺射出將近65％的材料到基片上。


圖1示意性顯示現有技術的磁控管產生磁場的部分，此磁場與電場(未顯示)組合，用于從靶上濺射出原子，并沉積在基片的表面上；圖2示意性顯示現有技術的另一個磁控管，用于從靶表面濺射出原子，并沉積在基片的表面上；圖3示意性顯示靶的一部分的正視圖，該靶包括在圖2顯示的磁控管中，并且該靶處于從其表面濺射出原子之前的原始形態(tài)；圖4示意性顯示圖3所示的靶的一部分的正視圖，此靶處于已經有最大量的原子從其表面濺射出來后的狀態(tài)，濺射是由圖2所示的現有技術中的磁控管進行的；圖5是靶的立體圖，此靶被用于構成本發(fā)明的一個磁控管的優(yōu)選實施例中；圖6是圖5所示的靶的一部分的截面圖，其基本是沿圖5所示的線6-6截取的；
圖7是類似于圖6中所示的截面圖，此圖顯示了靶的一部分，此靶處于已經有最大量的原子濺射出來后的狀態(tài)，濺射是在構成本發(fā)明的磁控管的優(yōu)選實施例中進行的；圖8顯示靶、陽極和在構成本發(fā)明的磁控管的優(yōu)選實施例中，在陽極與靶之間產生的電場(以虛線表示)的示意正視圖，并且圖5-7中也有顯示；圖9是陽極，靶和磁結構的示意正視圖，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，靶被放置在該磁結構中；圖10是類似于圖9所示的示意正視圖，此圖顯示磁場中的磁力線，該磁場由磁結構產生，該磁結構包括在構成本發(fā)明的磁控管的一個優(yōu)選實施例中；圖11是圖10所示的磁結構和該磁結構的支撐的立體圖；圖12是陽極，靶和磁結構的示意正視圖，并且還顯示反射體，該反射體用于阻止帶電粒子到達該磁結構，另外本圖還顯示用于冷卻陽極和反射體的元件，本圖也顯示將氣體分子引入由磁結構形成的井中的路徑；圖13更詳細地顯示冷卻系統(tǒng)的立體圖，該系統(tǒng)用于冷卻反射體中的一個反射體、靶和陽極，如圖12所示。
具體實施例方式
圖1顯示現有技術的磁控管的實施例中一部分的簡化要素，用10表示?，F有技術的實施例10包括一個靶12，此靶由要濺射到基片16的表面14上的材料制成。集成電路在基片16上形成，它是通過從不同的靶，例如靶12，濺射出來的材料沉積在基片16的表面上形成的連續(xù)材料(如鈦，銅或硅)層。
多個磁體18，20和22彼此間隔放置，并與靶12相鄰。磁體18，20和22分別有北極和南極，并且北極與靶12相鄰。這樣，磁力線24(圖示中的虛線)在磁體18和20之間延伸，磁力線26(圖示中的虛線)在磁體20和22之間延伸，磁力線24和26在一個方向上相交于靶12，此方向有一個主要分量(major component)垂直于靶12。磁力線的分量垂直于靶，對從靶12上濺射原子沒有促進作用，因為它們與電場(沒有顯示)在同一個方向。平行于靶12的磁力線24的分量，對從靶12上濺射出原子沉積到基片16上有促進作用。
圖2顯示現有技術中磁控管的另一個實施例中的簡化的要素，用30表示，現有技術的磁控管30可以包括一對靶32和34，它們可以與接地屏蔽物35隔開。每個靶32和34可以有一個適合的結構，例如中空的截頭圓錐體結構。靶32可以比靶34更近地與接近的屏蔽物35間隔開，并可以放置在與靶34相同的軸上。靶32的半徑可以比靶34的更大。靶32和靶34可以由要沉積在基片36的表面35上的沉積層材料制成。例如，當要將銅層沉積在基片36的表面35a上時，靶32和靶34可以由銅制成。
陽極39與靶34間隔開放置，優(yōu)選與靶32和靶34是同軸關系。在陽極39與靶32和靶34之間產生一個空腔37。在陽極39與靶32和靶34之間產生一個正的電壓差，就象從電壓源38產生的電壓差一樣。在陽極39與靶32和靶34之間的此電壓差產生一個電場。此電場使電子在空腔37中產生，該空腔由陽極36與靶32和靶34形成。磁體40可相對于靶32和靶34放置，以使產生的磁場基本與在陽極36與靶32和靶34之間的電場垂直。
惰性氣體如氬氣的分子，在如42處引入空腔37，該空腔中存在電場和磁場。在空腔37中，這些分子被電子電離。由于電子在空腔中沿螺旋狀路徑運動，因此促進了氬氣分子電離，電子以螺旋狀路徑運動是由于磁場和電場之間的切割(transverse)關系，因而增加了電子碰撞和電離氣體分子的趨勢。氬氣的正離子行進到靶32和靶34上，使原子從靶的表面被濺射出來。這些原子運動到基片36暴露的表面35a上，并沉積在該表面上。
如將看到的示意性示于圖2中的44，在圖2中，磁力線從靶32和靶34中通過。磁力線44橫切靶32的表面32a和靶34的表面34a。表面32a和表面34a是靶32和靶34上的原子被濺射出來的表面。
磁力線44與表面32a和表面34a之間的橫切關系限制了電子產生氬離子的速率，同時限制了氬離子從表面32a和表面34a濺射原子以沉積在基片36的表面35上的速率。而且，這種橫切關系限制了可以從靶32的表面32a和靶34的表面34a上濺射出的材料的數量。
圖3示意性顯示靶32的一部分。從每個靶中被濺射出來的材料數量如圖4中的48所示。在現有技術中，從靶32和靶34的每一個靶中濺射出來的材料數量大約為百分之三十五(35％)。這比最理想的數量要低得多，因為最好能從靶32和靶34的每一個靶中濺射出幾乎所有的材料。
因為靶32和靶34很昂貴，在基片36的表面35a沉積連續(xù)層(successive layers)的費用就會顯著地提高。此外，建立一個靶32和靶34的連續(xù)層所花費的時間也會基本提高，這是因為只有相當少量48的材料從每個靶中被濺射出來。
以50表示的(圖9和圖12)一個磁控管構成本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。磁控管50提供高于現有技術的一個基本改進，因為它包括一個平面放置的靶52(圖5-7)，還因為它提供了一個具有磁力線54(圖10)的磁場，這些磁力線54穿過靶在平面放置方向延伸，并在與靶的平面放置一致的方向上，恰好高于該靶的位置。這樣設置是有利的，因為它可以提高原子從靶上被濺射和沉淀到基片58的一個表面56(圖9)上的速率。而且，從靶52上被濺射出來的材料的數量大約為百分之六十五(65％)。這幾乎是從現有技術的圖1所示的靶12中和現有技術的圖2所示的靶32和靶34中濺射出來的材料數量的兩倍。
磁控管50包括一個外殼(如圖9中所示的60)，其中放置了本發(fā)明優(yōu)選實施例的構件。這些構件包括一個陽極62(圖9，10和12)，可以給此陽極提供一個電壓，此電壓在地電勢(0伏特)到例如近似六十伏特(60V)的一個正電勢的范圍內。陽極62可以由合適的材料制成，如銅。
靶52與陽極62隔開。靶52與陽極62形成一個空腔。靶52可以由一種材料制成，此種材料被磁控管50濺射到基片58的一個表面57上?？梢怨┙o靶52一合適的電勢，例如負五百伏特(-500V)，相對于陽極62上的電勢，此電勢是負的。靶52可以是一個圓柱狀的結構，例如類盤狀結構形式，并且在盤的中心有個開口64(圖5)。在陽極62和靶52間的電壓差在陽極和靶之間產生一個電場66。電場66示意性地用圖8中的虛線表示。如將看到的，電場66基本垂直于靶的上和下平面。
一個磁結構如圖9中的68表示，其與靶52間隔開一定距離放置，并放到一個支撐(support)69(圖11)上，此支撐有一個水平支撐表面?？梢越o磁結構68提供一個合適的電勢，例如地電勢。該磁結構是一個環(huán)形結構，在此環(huán)(annulus)的中心有一個開口70。該磁結構包括在水平方向上沿徑向向外伸展的多個永磁體72，相當于車輪的輪輻。這如圖9，14和15所示。在水平放置的永磁體徑向外端，可磁化的極靴74從水平放置的永磁體72向上伸展。同樣的，在水平放置的永磁體的徑向內端，可磁化的極靴76從水平放置的永磁體72向上伸展。支撐69和向上伸展的極靴74和76形成一個井78(圖9)。靶52水平放置在井78中，與永磁體72，可磁化的極靴74和76間隔開放置。應該理解，極靴74和76被永磁體磁化。
磁力線54(圖10)流過向上放置的極靴74，水平放置的永磁體72和向上放置的極靴76，并穿過井78的空間，此井位于向上放置的極靴74和76之間。如將在圖10中所見，磁力線54是平的，并基本水平。平而又基本水平的磁力線54集中在靶52上或其附近。這導致在井78中的電子上產生一個與磁力線54成直角的力。
電子在基本垂直于電場66和磁力線54的方向上運動。此方向是水平的，并基本垂直于紙平面。電子可以在此方向上沿螺旋狀的的路徑運動。這個螺旋狀的路徑可以增加電子碰撞和電離井78中的惰性氣體如氬氣分子的幾率，氬氣分子通過一個導管80(圖9)進入外殼60，運動通過一個空間，此空間位于陽極62和垂直放置的磁結構68的極靴74和76之間，此空間是外殼60的出口。
氬氣離子被吸引到靶52上，相對于氬氣離子的正電荷，此靶的電勢為負。氬氣離子特別易被吸引到靶52上，因為它們離靶52相當近，也因為靶具有一個近負五百伏特(-500V)的負電勢。氬氣離子運動到靶52的表面，并從靶的表面濺射出原子。這些原子運動到基片58的表面57(圖9)上，并沉積在基片的表面。
磁力線54的產生與靶52的放置方向一致提供了某些重要的優(yōu)勢。一個優(yōu)勢就是靶52上有近百分之六十五(65％)的材料從靶上被濺射出來。這與現有技術中，磁控管中的靶只有近百分之三十五材料被濺射出來形成對比。這有特別重要的意義，因為如靶52類的靶相當昂貴。
磁控管50的另一個優(yōu)勢就是從靶52表面濺射的原子的速率和在基片58的表面57沉積濺射原子的速率獲得提高。這也由于磁力線54的產生與靶52的放置方向一致和磁力線的路徑經過和靠近靶的所產生的結果。
一個反射體82(圖9和圖12)放置在井78中，并很接近磁結構68的向上伸展的極靴74，優(yōu)選提供給它一個與靶52的負電勢接近的負電勢。反射體82優(yōu)選垂直伸展到極靴74頂部或其頂部之上的位置。反射體82可以阻止電子到達向上伸展的極靴74。不期望電子到達向上伸展的極靴74，因為極靴上沉積電子可影響極靴上的地電勢，還可能影響磁結構68的磁特性。
在很接近向外伸展的磁結構68的極靴76的位置上提供一個反射體84，以相對于極靴執(zhí)行如反射體82提供給極靴74的功能的一樣的功能。反射體84優(yōu)選伸展到一個高度，此高度與向上伸展的極靴76的高度相同或高于極靴76的高度。優(yōu)選提供給反射體84一個與靶52大約相同的負電勢。
反射體82和84優(yōu)選被冷卻。反射體82的冷卻可以由冷卻系統(tǒng)提供，此冷卻系統(tǒng)用圖13中的86表示。系統(tǒng)86包括一個提供水的輸入噴嘴88，此輸入噴管處于一個大約相當垂直于靶52的水平平面的平面內。在或接近永磁體74向上伸展的頂部的位置，一個輸入導管90從一個輸入噴嘴88向上伸展，到達一個環(huán)形通道(passageway)92。該環(huán)形通道92環(huán)繞靶52。近一半的水順時針在通道92流動，如94處所示，到達一個出口導管96，而另一半的水逆時針流進出口導管96，如98處所示。于是水向下流進輸出導管96到達一個輸出噴嘴100。提供給反射體84一個相當于系統(tǒng)86的系統(tǒng)，用102表示(圖12)。
陽極62可以有一個T-形的冠部62a和一個莖部62b(圖12)，此莖部從冠部整體地伸進一個空間，此空間被限定在由磁結構68的垂直部分76中。莖部62b伸進一個冷卻體(block)104中，此冷卻體可以由合適的材料制成，例如銅。冷卻體104可以被水流冷卻，如同106處水冷卻陽極62那樣。
圖16是一個正視圖，部分是截面圖，其顯示圖1-15中的優(yōu)選實施例的一個優(yōu)選改進，用200表示，優(yōu)選改進200包括一個永磁體72，它伸進中空套筒(sleeve)204的底切部分(undercut protion)202中。該套筒204優(yōu)選由合適的材料如鋼材制成，以構成相當于極靴74的極靴。以這種方式，由永磁體72產生的磁場被延伸以增強磁場強度。
一個中空的絕緣體208被放在中空的套筒204中，而陽極210被放在中空的絕緣體208中。該陽極210可由合適的材料如銅制成。冷卻體212相當于圖12中的冷卻體104，其可以被放置在陽極210的底部附近，且可以如在214處的水那樣冷卻陽極210。
圖17是正視圖，部分為截面圖，顯示本發(fā)明的另一個優(yōu)選的改進，用220表示。在優(yōu)選改進220中，永磁體72伸進永磁體74的底切部分(undercut portion)222以增強磁場的長度。一個優(yōu)選的實施例可以只包括反射體84，其在但臨近該磁極靴74的徑向內側位置向上伸展。該優(yōu)選實施例在磁結構68的內端側可以不包括反射體82。在磁結構68的內端側的反射體不是必須的，因為電子在內極靴76處，被強磁場反射(磁鏡面效應)。
雖然參考具體優(yōu)選實施例揭示并說明了本發(fā)明，其所涉及的原理易于用于許多其它實施例，這些實施例對本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。因此，本發(fā)明只由權利要求的范疇限定。
權利要求
1.一種用于提供濺射原子以沉積到基片上的設備，所述設備包括一個靶；一個陽極，其電勢相對于所述靶的電勢為正，以在所述靶和所述陽極之間，在第一方向，產生一電場；以及一個磁結構，其相對于所述陽極和所述靶放置，以在第二方向產生一磁場，所述第二方向基本與所述第一方向垂直；所述靶被放置在基本與所述磁場的方向一致的方向上。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述磁結構形成一個空腔，并且其中電子在第三方向上，在所述空腔中運動，所述第三方向基本垂直于所述第一方向和第二方向，并且其中惰性氣體的分子被引入到所述空腔中，以由所述電子將其在所述空腔中電離，并且所述離子運動到所述靶，以從所述靶的表面濺射出原子，從而使濺射原子運動到基片。
3.如權利要求2所述的設備，其中所述磁結構與所述陽極和所述靶一起形成所述空腔。
4.如權利要求3所述的設備，其中一個反射體與所述磁結構間隔開放置在所述空腔中，以阻止所述電子從所述空腔中逃逸。
5.如權利要求1所述的設備，其包括一個反射體，其相對于所述磁結構放置在所述空腔中，并且其具有相對于所述靶的電勢的一個電勢，用于反射電子以阻止所述電子到達所述磁結構。
6.如權利要求2所述的設備，其中所述磁結構與所述陽極和所述靶一起形成所述空腔，并且其中一個反射體相對于所述磁結構被放置在所述空腔中，并且其具有相對于所述靶的電勢的一個電勢，用于阻止電子從空腔中逃逸。
7.一種用于提供濺射原子以沉積在基片上的設備，其包括一個靶；一個陽極，其與所述靶隔開一定距離，并且其與所述靶形成一個空腔，并且其與所述靶一起，在第一方向，在所述靶和所述陽極之間，形成一個電場；以及一個磁結構，其相對于所述陽極和所述靶放置，以在第二方向提供磁力線，所述第二方向基本垂直于所述第一方向；所述靶相對于所述磁結構放置，以提供所述磁力線的通路，所述磁力線穿過所述靶，并在所述靶上方附近，這些磁力線與所述靶是平面關系。
8.如權利要求7所述的設備，其包括所述磁結構有永磁體，所述永磁體有相對的兩端，并且有第一極靴和第二極靴，所述極靴分別從所述永磁體的相對端，在橫切所述永磁體的方向上伸展，以形成一個井，并且所述靶被放在由所述磁結構形成的所述井中。
9.如權利要求8所述的設備，其包括所述磁結構的所述極靴，其基本在所述第一方向上伸展；以及所述靶，其基本在所述第二方向，在所述井內伸展。
10.如權利要求8所述的設備，其包括所述陽極和所述磁結構，它們形成一個空腔；以及一個導管，其用于將氣體分子引入所述空腔，以在空腔中將所述氣體分子電離。
11.如權利要求9所述的設備，其包括一個反射體，其被放在所述井內，以阻止電子從所述井(空腔)中逸出，所述井由所述磁結構形成。
12.如權利要求9所述的設備，其包括所述陽極和所述磁結構，它們形成一個空腔；一個導管，其用于將氣體分子引入所述空腔，以在所述空腔中將所述氣體分子電離；以及一個反射體，其被放在所述空腔中，其與所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴間隔開，以阻止電子從所述空腔中逸出。
13.如權利要求9所述的設備，其包括所述靶和所述反射體，所述反射體的電勢相對于所述陽極上的電勢為負；以及所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴，這些極靴從所述磁結構的所述永磁體伸展，并基本與所述磁結構的所述永磁體垂直。
14.用于提供濺射原子以沉積在基片上的設備，其包括一個磁結構，其具有永磁體，所述永磁體具有相對端，并且還具有第一極靴和第二極靴，所述第一極靴和第二極靴分別從所述永磁體的相對端，在橫切所述永磁體的方向上伸展，以形成一個井；以及一個靶，其被放在由所述磁結構形成的所述井中。
15.如權利要求14所述的設備，其中所述第一極靴和第二極靴具有相反的磁極性，以在所述第一極靴和第二極靴間提供磁通，所述靶以與所述磁通平行的方向被放在所述井中，所述磁通在所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴間伸展。
16.如權利要求14所述的設備，其中所述磁結構的極靴定義多個永磁輪輻，每個輪輻在所述磁結構的所述第一極靴和所述磁結構的所述第二極靴間，以一定角位置伸展，并且與所述磁結構的所述極靴的其它輪輻的所述角位置間隔開。
17.如權利要求14所述的設備，其中由圓柱體限定的所述靶有一個中央開口，所述中央開口的尺寸用于所述磁結構的所述第二極靴伸過所述中央開口；以及所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴基本垂直于所述磁結構的這些極靴。
18.如權利要求15所述的設備，其中所述磁結構的這些極靴定義多個永磁體輪輻，每個輪輻在所述磁結構的所述第一極靴和所述磁結構的所述第二極靴間，以一定角位置伸展，并且與這些極靴的其它輪輻的所述角位置間隔開；由圓柱體限定的所述靶有一個中央開口，所述中央開口的尺寸用于所述磁結構的所述第二極靴伸過所述中央開口；以及所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴基本垂直于所述磁結構的這些極靴。
19.一種用于提供濺射原子以沉積在基片上的設備，其包括一個磁結構，其具有極靴，所述極靴有相對的端面，并且所述磁結構具有第一極靴和第二極靴，每組極靴從這些極靴的相對的端面中的一個端面，在橫切這些極靴的方向擴展，所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴具有相反的磁極性。
20.如權利要求19所述的設備，其中所述磁結構形成一個環(huán)，所述磁結構的所述第二極靴在所述環(huán)的中央形成一個開口，并且所述永磁體在所述第一極靴和第二極靴間，在形成徑向輪輻的方向上伸展。
21.如權利要求19所述的設備，其中所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴從所述磁結構的這些極靴，在基本垂直于所述磁結構的這些極靴的方向上伸展。
22.如權利要求19所述的設備，其中所述磁結構的所述第一極靴定義一個具有第一直徑的環(huán)面，并且所述磁結構的所述第二極靴定義一個具有第二直徑的另一個環(huán)面，所述第二直徑比所述第一直徑小，并且在所述第二環(huán)面上有間隔開的位置。
23.如權利要求20所述的設備，其中所述磁結構的所述第一極靴和第二極靴在基本垂直于所述磁結構的這些極靴的方向上，從所述磁結構的這些極靴伸展；以及所述磁結構的所述第一極靴定義一個具有第一直徑的環(huán)面，并且所述磁結構的所述第二極靴被放在第二環(huán)面，所述第二環(huán)面具有第二直徑，其小于所述第一直徑，并且所述第二極靴由所述第二環(huán)面上的隔開的位置限定。
24.一種用于提供濺射原子以沉積在基片表面上的設備，其包括一個陽極和一個靶，彼此相對放置，它們之間具有相對電勢以在第一方向產生電場；一個磁結構，其相對于所述陽極和所述靶放置，其用于產生磁場，所述磁場具有在第二方向上伸展的磁通線，所述第二方向基本垂直于所述第一方向；所述靶被放在所述磁場中，在所述第二方向上；所述電場和所述磁場以協(xié)作關系被部署，以使電子在第三方向上產生運動，所述第三方向基本垂直于所述第一和第二方向；以及一個導管，其用于惰性氣體分子進入所述電場和所述磁場，以通過所述電子獲得所述氣體分子的電離，并且，通過電離的氣體分子從靶獲得濺射原子，以將濺射原子沉積在所述基片的表面上。
25.如權利要求24所述的設備，其包括一個反射體，其相對于所述磁結構放置，以阻止電子到達所述磁結構。
26.如權利要求24所述的設備，其中所述靶和所述反射體的電勢相對于所述陽極的電勢為負。
27.如權利要求25所述的設備，其中一個導管被提供，其用于流體通過所述反射體，以冷卻所述反射體。
28.如權利要求24所述的設備，其中所述磁結構有內極靴和外極靴，所述內極靴和外極靴定義多個輪輻，所述輪輻在所述內極靴和外極靴間伸展，極靴間彼此隔開；并且其中反射體被放在所述磁結構的所述內極靴和外極靴附近，以阻止電子到達所述磁結構。
29.如權利要求25所述的設備，其中所述靶和所述反射體相對于所述陽極的電勢為負；并且其中所述靶和所述反射體相對于所述陽極的所述電勢為基本相同的負電勢。
30.一種提供濺射原子以沉積在基片上的方法，其包括下列步驟提供一個靶，其平面放置；提供一個電場，所述電場在所述平面靶附近，基本垂直于所述平面靶的第一方向；提供一個磁場，所述磁場在所述靶附近，在基本垂直于所述第一方向的第二方向上，并且基本與所述靶的平面放置的方向相同；以及將氣體分子引入所述靶附近，以電離所述氣體分子，并且用這些氣體離子從所述靶的表面濺射出原子。
31.如權利要求30所述的方法，其中所述磁場在井中提供；并且其中所述靶放在所述井中。
32.如權利要求30所述的方法，其中在所述靶附近的電子受到所述電場和所述磁場的作用，在基本垂直于所述電場和所述磁場的方向上，以螺旋形路徑運動，從而促進所述電子電離所述氣體分子。
33.如權利要求30所述的方法，其中在所述磁場中的磁力線，在基本與所述靶的所述平面放置方向相同的方向上，線性延伸通過所述靶，并且也與所述靶鄰近。
34.一種提供濺射原子以沉積在基片上的方法，其包括下列步驟提供一個靶，其平面放置；提供一個電場，所述電場在所述平面靶的附近，在基本垂直于所述靶的所述平面放置的第一方向上；提供一個磁場，所述磁場在所述靶附近，在基本與所述第一方向垂直的第二方向上，并且基本與所述靶的平面放置方向相同；將氣體分子引入所述靶的鄰近區(qū)域，以電離所述氣體分子，并且用于通過所述氣體離子從所述基片的表面濺射出原子，其中所述磁場在井中提供，并且其中所述靶被放置在所述井中，并且其中在所述磁場中的磁力線，在基本與所述靶的所述平面放置方向相同的方向上，線性延伸通過所述靶，并且也與所述靶鄰近。
35.一種提供濺射原子以沉積在基片上的方法，其包括下列步驟提供一電場，其在第一方向上；提供一磁場，其具有在第二方向上延伸的磁力線，所述第二方向基本與所述第一方向垂直，以獲得一電子流，所述電子流在基本垂直于所述第一和第二方向的路徑上；放置一靶在所述電場和所述磁場中，所述靶在所述第二方向上；以及使氣體分子進入所述電場和所述磁場，以獲得所述氣體分子的電離，并且使所述氣體離子向所述靶運動，以從所述靶的表面濺射出原子。
36.如權利要求35所述的方法，其中一基片相對于所述靶放置，以在所述基片上沉積從所述靶上濺射出的原子。
37.如權利要求35所述的方法，其中所述磁場基本在形成井的空間內產生；并且其中所述靶被放在所述井中；并且其中所述電場在所述第一方向，伸進所述井中到達所述靶。
38.如權利要求35所述的方法，其中所述濺射原子在所述基片上的沉積速率是可控制的，其通過調節(jié)所述電場的強度和所述氣體分子流進所述電場和所述磁場的速率二者之一來控制。
39.如權利要求37所述的方法，其中一基片相對于所述靶放置，以將從所述靶上濺射出的原子沉積在所述基片上；并且其中所述濺射原子在所述基片上的沉積速率是可控制的，其通過調節(jié)所述電場的強度和所述氣體分子流進所述電場和所述磁場的速率二者之一來控制。
40.一種提供濺射原子以沉積在基片上的方法，其包括下列步驟提供一個電場，所述電場在第一方向上；提供一磁場，其具有在基本垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的磁力線；放置所述靶在所述第二方向上；所述靶放在所述電場和所述磁場中；以及使惰性氣體分子進入所述電場和所述磁場，以通過電子在所述電場和所述磁場中獲得所述氣體分子的電離，并且通過所述氣體離子從所述靶獲得濺射原子，并將濺射原子放在所述基片上。
41.如權利要求40所述的方法，其包括下列步驟反射所述電子，以將其保持在所述電場和所述磁場中。
42.如權利要求41所述的方法，其中通過在所述磁場中放置一反射體實現反射步驟，并且其中所述反射體被冷卻。
43.如權利要求40所述的方法，其中所述靶是盤狀結構，其具有中央開口，并且其中所述磁場在井中產生，所述井由一個磁結構的內半徑和外半徑形成，并且其中所述靶被放在所述井的所述內半徑和所述外半徑之間的井中。
44.如權利要求43所述的方法，其包括下列步驟反射所述電子以將其保持在所述電場和所述磁場中。
全文摘要
在一個陽極和一個平面放置的靶之間，在第一方向上，提供一電場。提供一磁場，使其磁力線在第二個方向，所述第二方向基本垂直于所述第一方向。磁結構可以由永磁體和由可磁化的極靴形成，這些永磁體在水平方向徑向伸展，象車輪的輪輻那樣，這些可磁化的極靴從垂直于輪輻的相對端垂直伸展。這些永磁體和這些極靴形成一個井。將靶放置在該井中，以使它的平面放置方向與磁力線方向一致。惰性氣體分子流過所述井。井中的電子在第三方向運動，此方向基本垂直于所述第一和所述第二方向。電子電離所述惰性氣體分子。離子被吸引到所述靶并從所述靶表面濺射出原子。濺射原子沉積在基片上。在所述井中的反射體，靠近磁結構的徑向的外壁，在一個實施例中，它靠近磁結構的徑向的內壁，以阻止電子碰撞永磁體。所述反射體和所述陽極被流體(如，水)冷卻?，F有技術可從靶上濺射出約35％的材料沉積在基片上，與其相比，本發(fā)明的磁控管從靶上濺射出多達65％的材料沉積在基片上。
文檔編號H01J37/32GK1552087SQ02817406
公開日2004年12月1日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權日2001年9月7日
發(fā)明者P·J·克拉克, P J 克拉克 申請人:濺射薄膜有限公司