等離子體輔助物理氣相沉積源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用等離子體的物理氣相沉積源，尤其涉及一種向在高真空形成薄膜的熱物理氣相沉積源(Thermal Physical Vapor Deposit1n)結(jié)合等離子體的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n ;PVD)法作為氣相沉積法中的一種，根據(jù)工作原理通?？梢苑诸悶檎舭l(fā)(Evaporat1n)、派鍍(Sputtering)、離子鍍(1nplating)等，是一種廣泛用于裝飾、超輕等工業(yè)乃至電子領(lǐng)域的沉積法。
[0003]利用熱的物理氣相沉積(Thermal Vapor Deposit1n)技術(shù)一般在高真空下進(jìn)行，由于在高真空狀態(tài)進(jìn)行，因此無(wú)法同時(shí)使用等離子體，其原因如下。
[0004]一般的熱物理氣相沉積源是在高真空下使用，因此腔體內(nèi)粒子的使用環(huán)境不足以發(fā)生等離子體。為發(fā)生等離子體而降低腔體真空度的情況下，由于氣氛壓力與材料的蒸汽壓之間的差異小，因此蒸發(fā)率下降。為防止蒸發(fā)率下降而提高沉積源溫度的情況下，沉積源的輻射熱會(huì)造成基板溫度上升，因此難以適用于需要低溫工藝的產(chǎn)品。
[0005]并且，不在基板上另設(shè)加熱裝置的情況下，所沉積粒子只有相當(dāng)于沉積源溫度的能量，由于這種情況下沉積的粒子沒(méi)有足夠能量，因此無(wú)法形成優(yōu)質(zhì)的薄膜。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明將等離子體輔助物理氣相沉積源作為物理氣相沉積源，為此使沉積源的噴嘴具有特定形狀并以此調(diào)節(jié)內(nèi)部壓力。以下對(duì)此作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明如下解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。根據(jù)該方法，腔體的壓力無(wú)法滿足等離子體生成條件，但由于能夠通過(guò)沉積源的噴嘴形狀調(diào)節(jié)內(nèi)部壓力，因此可以借此使得沉積源內(nèi)部保持適合發(fā)生等離子體的壓力，利用蒸發(fā)材料發(fā)生等離子體。
[0008]在沉積源內(nèi)部發(fā)生等離子體的情況下，蒸發(fā)的粒子與等離子體發(fā)生反應(yīng)，因此在沉積源的熱能的基礎(chǔ)上還具有等離子體的能量。這種情況下，無(wú)需另外加熱基板即可獲得優(yōu)質(zhì)的薄膜。
[0009]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體輔助物理氣相沉積源，其特征在于，包括:坩禍，其內(nèi)部具有等離子體發(fā)生空間；噴嘴，其形成于所述坩禍的上端面；等離子體發(fā)生用電極，其沿所述坩禍的長(zhǎng)度方向向坩禍內(nèi)部插入了預(yù)定長(zhǎng)度；等離子體發(fā)生用電源裝置，其連接于所述等離子體發(fā)生用電極；絕緣體，其包圍所述等離子體發(fā)生用電極的下部的局部，填充坩禍內(nèi)部的局部；以及蒸發(fā)物質(zhì)，其堆積于所述絕緣體上，其中所述噴嘴能夠變更噴嘴尺寸使得所述坩禍內(nèi)部的等離子體發(fā)生空間保持能夠發(fā)生等離子體的壓力。
[0010]這種情況下，還可以包括配置于所述坩禍的外部邊緣的加熱器，并且還可以包括配置于加熱器的外部邊緣的散熱板。還可以包括內(nèi)部包括所述坩禍、所述加熱器及所述散熱板的本體。
[0011 ] 等離子體發(fā)生用電極的局部可以插入至所述坩禍內(nèi)的等離子體發(fā)生空間。
[0012]優(yōu)選地，能夠發(fā)生等離子體的壓力范圍為l(r3mTorr以上。
[0013]能夠通過(guò)用于調(diào)節(jié)噴嘴孔尺寸的噴嘴孔調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)噴嘴的尺寸。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，即使在高真空下進(jìn)行沉積的情況下，沉積源內(nèi)部的壓力仍是能夠發(fā)生等離子體的壓力，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)噴嘴的形狀調(diào)整沉積源內(nèi)部的壓力?？赏ㄟ^(guò)射頻、微波、直流脈沖等多種方法發(fā)生等離子體。
[0015]因?yàn)閮H在沉積源內(nèi)部發(fā)生等離子體，因此不會(huì)發(fā)生等離子體造成基板溫度上升的問(wèn)題或等離子體荷電粒子造成基板損壞等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有物理氣相沉積腔體的概要圖；
[0017]圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體輔助物理氣相沉積源的剖面圖；
[0018]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體輔助物理氣相沉積源的使用立體圖；
[0019]圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)等離子體輔助物理氣相沉積源的噴嘴孔尺寸的噴嘴孔調(diào)節(jié)部的形狀的示意圖。
[0020]以下參照【附圖說(shuō)明】多種實(shí)施例，所有附圖中類似的附圖標(biāo)記表示類似的構(gòu)成要素。本說(shuō)明書中的多種說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但應(yīng)知曉這些實(shí)施例在無(wú)特定說(shuō)明的情況下也能夠?qū)嵤?。為便于說(shuō)明實(shí)施例，其他例子以框圖形式顯示公知結(jié)構(gòu)及裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為便于理解本發(fā)明實(shí)施例，以下簡(jiǎn)要說(shuō)明一個(gè)以上的實(shí)施例。本部分并非對(duì)所有可能實(shí)施例的總結(jié)性概要，也并非用于識(shí)別所有構(gòu)件中的核心構(gòu)件或覆蓋所有實(shí)施例的范圍。其唯一目的是通過(guò)以下公開的具體說(shuō)明提供一個(gè)簡(jiǎn)要形態(tài)的一個(gè)以上實(shí)施例。
[0022]圖1為概括顯示現(xiàn)有物理氣相沉積腔體的構(gòu)成圖。靶10具有盤(Disk)或板(Plate)形狀，其表面的原子通過(guò)與工藝氣體供應(yīng)部40供應(yīng)的工藝氣體(氬氣)之間的碰撞射出。
[0023]金屬靶10的下部具有設(shè)置于加熱器30上部的硅片(wafer) W，從金屬靶10射出的原子沉積到硅片W。所述金屬靶10的上部設(shè)置有磁鐵20，所述磁鐵20通過(guò)未示出的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)發(fā)生磁場(chǎng)，工藝氣體通過(guò)該磁場(chǎng)與金屬靶10的表面發(fā)生碰撞。
[0024]本發(fā)明的目的在于提供一種向目前利用熱的物理沉積源結(jié)合等離子體發(fā)生源使得沉積粒子在具有沉積源的熱能的同時(shí)還具有等離子體的能量，從而能夠提高沉積膜品質(zhì)的等離子體輔助物理氣相沉積源(Plasma Aided physical Vapor Deposit1n Source)。
[0025]不同于一般物理氣相沉積腔體，用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明的等離子體輔助物理氣相沉積源I包括:內(nèi)部具有等離子體發(fā)生空間200的坩禍100 ;形成于坩禍的上端面的噴嘴300 ;沿所述坩禍的長(zhǎng)度方向向坩禍內(nèi)部插入了預(yù)定長(zhǎng)度的等離子體發(fā)生用電極400 ;連接于等離子體發(fā)生用電極400的等離子體發(fā)生用電源裝置500 ;包圍等離子體發(fā)生用電極400下部的局部且填充坩禍內(nèi)部的局部的絕緣體600 ;以及堆積于絕緣體上的蒸發(fā)物質(zhì)。
[0026]顯示根據(jù)本發(fā)明