CN104937134B - 可配置的可变位置式封闭轨道磁电管 - Google Patents

Abstract

本文提供用于磁电管组件的方法和设备。在一些实施方式中，磁电管组件包括：第一底板；第二底板，所述第二底板相对于第一底板在第一位置与第二位置之间是可移动的；外部磁极，所述外部磁极为环形并包括耦接至第一底板的外部磁极区段和耦接至第二底板的外部磁极区段；和内部磁极，所述内部磁极设置于外部磁极内，其中外部磁极和内部磁极限定闭环磁场，并且其中当在第一位置和第二位置两者中设置第二底板时维持所述闭环磁场。

Description

可配置的可变位置式封闭轨道磁电管

技术领域

本发明的实施方式大体涉及在物理气相沉积腔室中对于基板处理所使用的磁电管。

背景技术

溅射，或者称为物理气相沉积(PVD)，早已被用于在半导体集成电路的制造中沉积金属和相关材料。溅射的使用已延伸到将金属层沉积到高深宽比的孔(诸如过孔(via)或其它垂直互连结构)的侧壁上。当前，先进的溅射应用包括沉积金属种晶层用于稍后在过孔中电镀金属层和在过孔侧壁的介电材料上沉积阻挡层以防止金属层扩散至电介质中。

举例而言，氮化钛(TiN)金属化在后端工艺(back end of the line,BEOL)和前端工艺(front end of the line,FEOL)半导体应用中已使用数年之久。一个示例性应用是针对硬掩模，所述硬掩模是基板上每个装置具有多个层或多道程序的BEOL应用。需要沉积覆盖TiN层，所述覆盖TiN层将充当图案化层和硬掩模。TiN是一种具有众多理想质量的金属层。然而，一个明显缺点在于TiN层的固有应力和破裂、剥离及成片剥落(flake)从而产生缺陷的趋向。

因此，发明人提供了一种磁体配置，所述磁体配置能够有利地用于沉积材料，同时改良颗粒性能。

发明内容

本文提供用于磁电管组件的方法和设备。在一些实施方式中，磁电管组件包括：第一底板；第二底板，所述第二底板相对于第一底板在第一位置与第二位置之间是可移动的；外部磁极，所述外部磁极为环形并包括耦接至第一底板的外部磁极区段和耦接至第二底板的外部磁极区段；和内部磁极，所述内部磁极设置于外部磁极内，其中外部磁极和内部磁极限定闭环(closed loop)磁场，并且其中当在第一位置和第二位置两者中设置第二底板时维持所述闭环磁场。

在一些实施方式中，磁电管组件包括：具有中央轴的支撑构件，磁电管组件围绕所述中央轴旋转；第一底板，所述第一底板固定地耦接至支撑构件；第二底板，所述第二底板在第一位置与第二位置之间可移动地耦接至支撑构件；外部磁极，所述外部磁极为环形并包括耦接至第一底板的外部磁极区段和耦接至第二底板的外部磁极区段；和内部磁极，所述内部磁极设置于外部磁极内，其中外部磁极和内部磁极限定闭环磁场，并且其中当在第一位置和第二位置两者中设置第二底板时维持所述闭环磁场，其中当在第一位置设置第二底板时，所述闭环磁场具有第一几何配置，当在第二位置设置第二底板时，所述闭环磁场具有不同于第一几何配置的第二几何配置。

在一些实施方式中，基板处理系统包括：腔室；盖，所述盖可移除地设置于腔室顶上；耦接至盖的靶组件，所述靶组件包括待从靶中溅射并在基板上沉积的靶材料；设置于腔室内的基板支撑件，所述基板支撑件用于在处理期间支撑基板；和磁电管组件。磁电管组件可为本文所披露的实施方式的任一者中所描述的磁电管组件。

在下文中将描述本发明的其它和进一步的实施方式。

附图说明

可参照附图中描述的本发明的说明性实施方式来理解上文已简要概述且在下文将更详细论述的本发明的实施方式。然而，应注意，附图仅图示出本发明的典型实施方式，且因此这些附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施方式。

图1描绘根据本发明的一些实施方式的处理腔室的示意性截面图。

图2A至图2B分别描绘根据本发明的一些实施方式的可旋转磁体组件的仰视图。

图3A至图3B描绘根据本发明的一些实施方式的可旋转磁体组件的磁场轨道的示意性仰视图。

为了便于理解，在可能的情况下，相同的参考数字已用于指代各图共有的相同元件。各图并未按比例绘制且可为了清晰而简化。预期一个实施方式的元件和特征结构可有利地并入其它实施方式而无需进一步详述。

具体实施方式

本发明涉及一种双位置磁电管和包含此类磁电管的物理气相沉积(PVD)腔室，所述磁电管能够在沉积处理期间有利地提供减少的颗粒。

本文所披露的磁电管的实施方式具有可配置在两个位置处的磁体组件，从而通过磁极在不同位置处的重新配置而实现溅射靶表面处磁场的变化。磁电管具有两个模式，两者基本上皆为大型封闭轨道配置。通过旋转磁体的区段来选择每个模式。可旋转第一封闭轨道磁体的区段，而非旋转全部组件或弧的小区段，以形成具有与第一封闭轨道磁体不同的磁场的第二封闭轨道磁体。

在大多数实施方式中，磁电管的主要磁场线将接近溅射靶的径向边缘。在一些实施方式中，为了最大化靶使用和保持阴极(靶)电压尽可能低，将封闭轨道的长度配置为尽可能长。因此，在一些实施方式中，(例如)当外部半径轨道比磁电管壳体(housing)的圆周的一半长时，不可能绕枢轴旋转全部磁体。因此，本发明的实施方式有利地允许将极大封闭轨道磁电管配置成不同的封闭轨道磁电管，从而提供两个不同的磁场。

图1描绘根据本发明的一些实施方式的物理气相沉积(PVD)处理系统100的简化截面图。适合根据本文所提供教导的修改的其它PVD腔室的实例包括Plus和SIPPVD处理腔室，两者皆购自California(加利福尼亚)州Santa Clara(圣克拉拉)市的Applied Materials,Inc.(应用材料公司)。来自应用材料公司或其它制造商的其它处理腔室(包括为除PVD外的其它类型的处理所配置的那些处理腔室)亦可受益于根据本文所披露的教导的修改。

为了说明，PVD处理系统100包括可移除地设置于处理腔室104顶上的腔室盖102。腔室盖102可包括靶组件114和接地组件103。处理腔室104含有用于在其上接收基板108的基板支撑件106。基板支撑件106可位于下接地围壁(enclosure wall)110内，所述下接地围壁110可为处理腔室104的腔室壁。可将下接地围壁110电耦接至腔室盖102的接地组件103，以使得向设置于腔室盖102上方的射频电源182提供射频返回路径。射频电源182可将射频能量提供给靶组件114，如下文所论述。替代地或结合地，可将直流电源类似地耦接至靶组件114。

PVD处理系统100可包括源分布板158，所述源分布板与靶组件114的背侧相对并沿靶组件114的外围边缘电耦接至靶组件114。PVD处理系统100可包括设置于靶组件114的背侧与源分布板158之间的腔体(cavity)170。腔体170可至少部分地容纳磁电管组件196，如下文所论述。至少部分地由导电支撑环164的内表面、源分布板158的面向靶的表面和靶组件114(或背板组件160)的面向源分布板的表面(例如，背侧)限定腔体170。

PVD处理系统100进一步包括磁电管组件196。磁电管组件196提供接近靶的旋转磁场以帮助处理腔室104内的等离子体处理。磁电管组件包括设置于腔体170内的可旋转磁体组件148。可旋转磁体组件148围绕处理腔室104的中央轴186旋转。可旋转磁体组件148提供在使用期间可选的两个不同的封闭磁场配置。在一些实施方式中，可通过旋转可旋转磁体组件148的区段来选择配置，如下文相对于图2A至图2B和图3A至图3B所描述的。

举例而言，图2A至图2B分别描绘根据本发明的一些实施方式的可旋转磁体组件148的仰视图。在与图2A至图2B一致的实施方式中，可旋转磁体组件148包括耦接至第一底板204和第二底板206的支撑构件202。支撑构件202具有中央轴208，可旋转磁体组件148围绕所述中央轴208旋转。第一底板204与第二底板206可相对于彼此移动。举例而言，在一些实施方式中，可将第一底板204固定地耦接至支撑构件202并且可将第二底板206可移动地耦接至支撑构件202。

举例而言，在一些实施方式中，可提供可旋转托架210以将支撑构件202与第二底板206可移动地耦接。可旋转托架210可具有旋转轴212，所述旋转轴212促进第二底板206从第一位置(如图2A所示)旋转至第二位置(如图2B所示)。举例而言，可旋转托架210内的或第一底板204、第二底板206或支撑构件202中之一或更多者上的机械止动件(mechanicalstop)将限制第二底板206相对于第一底板204的运动范围。第一底板204相对于第二底板206的相对位置可通过任何合适的手段控制，这些手段诸如致动器、可旋转磁体组件148的旋转速率或可旋转磁体组件148的旋转方向。

可旋转磁体组件148提供跨越第一底板204和第二底板206延伸的双位置闭环磁场。如本文所使用的，闭环磁场指不具有分立的开端和末端而是形成环的磁场。闭环磁场大体上包括外部磁极和内部磁极，这些磁极共同形成闭环磁场。举例而言，在图2A所示的实施方式中，第一底板204包括外部磁极区段214和内部磁极区段216(虚线所示)。第二底板206包括外部磁极区段218和内部磁极区段220(虚线所示)。外部磁极区段214、218共同形成外部磁极。内部磁极区段216、220共同形成内部磁极并设置于外部磁极的闭环内。如图3A所示，此配置提供具有第一几何配置的第一闭环磁场302。

可使用适合于提供足够机械强度以刚性支撑内部磁极和外部磁极的任何材料(诸如非磁性金属(例如，非磁性不锈钢))来构造支撑构件202和第一底板204及第二底板206。第一底板204和第二底板206可具有适合于在所需位置处支撑磁极以及能够在腔体170内旋转的任何形状。支撑构件202可具有任何合适的形状，诸如盘形(disk)、矩形或适合于充分支撑第一底板204和第二底板206的其它形状。

磁极区段的每一个可由多个磁体形成，这些磁体经布置以形成磁极区段的所需形状。在一些实施方式中，第一底板204和第二底板206的每一个可具有多个孔(未示出)以便于将多个磁体的个别磁体在所需位置处耦接至第一底板204和第二底板206。多个孔亦促进便于重新配置任何磁极或磁极区段中的磁体的位置和/或数目。在一些实施方式中，可将磁极板耦接至多个磁体的顶部，以提供更加均匀的磁场。在一些实施方式中，每个磁极板亦可具有多个孔248，以便于将相应的磁极板耦接至相应的多个磁体。为了便于观看，图2A至图2B仅图示多个孔248中的一些孔。然而，可在磁极板的任一者上以及沿整个磁极板设置孔。

举例而言，第一底板204的外部磁极区段214包括多个磁体222(虚线所示)和设置于多个磁体222顶上的磁极板224。类似地，内部磁极区段216(虚线所示)包括多个磁体226和磁极板228(虚线所示)。在第二底板206上，外部磁极区段218包括多个磁体230(虚线所示)和磁极板232。内部磁极区段220(虚线所示)包括多个磁体233(虚线所示)和磁极板234。

可视需要选择磁体的数目和配置，以形成所需形状和强度的磁场。大体而言，在相应的内部磁极区段或外部磁极区段中的磁体的每一个具有相同极性(例如，极性取向，诸如北向上(north up)或南向上(south up))。外部磁极区段的每一个具有相同极性，且内部磁极区段的每一个具有相同极性。内部磁极和外部磁极具有相反极性。因此，每个磁极内的极性相同(例如，北或南)，但是各个磁极之间的极性相反(例如，内部为北且外部为南或内部为南且外部为北)。

因此，在一些实施方式中，相应的内部磁极区段或外部磁极区段中的磁体的每一个具有相同极性。然而，在一些实施方式中，给定磁极区段内的少数磁体与该磁极中的其余磁体相比较可具有反转的(reversed)取向或极性。总而言之，具有翻转磁体(flippedmagnet)的磁极区段保持相同的净极性，但在翻转磁体的位置处磁场强度减弱。在一些实施方式中，少于一半的磁体使得自身极性反转。在一些实施方式中，比一半少得多的磁体使得自身极性反转，诸如约25％(例如，4个磁体中有1个)至约15％(例如，13个磁体中有2个)之间。可选择在给定磁极区段内具有反转极性的磁体的数目和位置，以有利地控制靶的侵蚀剖面(erosion profile)，且因此控制诸如沉积厚度均匀性和薄层电阻(Rs)均匀性之类的基板膜特性。举例而言，可在适当位置定位具有反转极性的磁体，以控制靶中央附近或指定靶半径处的靶侵蚀，视需要以控制靶寿命和/或基板上的膜特性。

通常，磁极板224、228、232、234可由铁磁材料制成，诸如在非限制性实例中由400系列不锈钢或其它合适的材料制成。内部磁场和外部磁场每一个的磁场强度可为相同或不同。

发明人已发现，尽管内部磁极区段和外部磁极区段可跨越相对于彼此可移动的第一底板和第二底板，但是可提供实质连续的磁场，就像在单个板上提供内部磁极和外部磁极一样。举例而言，外部磁极区段214、218通过间隙236和238分离，并且内部磁极区段216、220通过间隙240分离。然而，所提供的观察到的磁场实质上类似于在内部磁极区段中的外部磁极区段各自分别为单件情况下将提供的磁场。

通过在跨越第一底板204和第二底板206的区段中提供外部磁极和内部磁极，第二底板206相对于第一底板204的旋转将改变设置于第二底板206上的磁极区段相对于设置于第一底板204上的磁极区段的相对位置。可控制第二底板206上的磁极区段的位置以及第二底板206相对于第一底板204的相对位置，以使得在可旋转磁体组件148的第一位置(图2A所示)和第二位置(图2B所示)两者处提供实质闭环磁场。举例而言，如图3B所示，当可旋转磁体组件148处于第二位置中时，提供(具有第二几何配置的)第二闭环磁场306，所述第二闭环磁场与图3A所示的第一闭环磁场302不同。

在一些实施方式中，可提供额外的磁场轨道。举例而言，如图2A所示，提供辅助磁极241，在与内部磁极区段220相对的一侧上邻近外部磁极区段218提供所述辅助磁极241。辅助磁极241包括多个磁体242和分流板(shunt plate)244。如图3A所示，辅助磁极241和外部磁极区段218共同提供开环磁场304。

在一些实施方式中，可(例如)在第一底板204、第二底板206或支撑构件202中之一或更多者上提供位置传感器246，以监测第二底板206相对于第一底板204的位置。

本发明的封闭轨道设计能够在低压力(例如，个位数的(single digit)毫托)下有利地维持大量的直流功率(例如，10kW的直流功率)。此设计实现的原因在于磁场线对约束绕磁场线轨道旋转的电子极为有效，并通过闭环轨道设计有效捕获(trap)这些磁场线。在本发明的一些实施方式中，可在不同的操作模式(诸如第一模式为处理模式，第二模式为清洁模式)中有利地使用磁电管的不同位置。在一些实施方式中，磁电管的配置不提供靶的全面侵蚀，并且在靶上发生一些材料再沉积。

举例而言，在一个说明性的应用中，直流能量和射频能量两者皆可用于沉积TiN膜。若存在再沉积且TiN并未被钛层“粘贴”或胶合，则TiN通常由于从沉积表面或溅射靶成片剥落或剥离而产生大量颗粒。若在处理模式中执行多个循环的TiN沉积，则颗粒水平可在基板水平上开始增加。然而，可在保持封闭轨道配置的同时，通过移动磁体的区段而将磁电管切换至第二模式(清洁模式)。此举有利地移动磁场线，以溅射处理模式中所获得的靶的非溅射区域。换言之，双位置磁电管允许调整(tailoring)最大Br位置。因此，能够有利地保持靶表面清洁。通过在两个模式中保持封闭轨道设计，靶清洁效率极高，因为可在低溅射压力(例如，个位数的毫托)下维持10kW的直流电。或者，在一些实施方式中，第二磁电管配置或模式可提供第二处理模式。

返回至图1，在一些实施方式中，磁电管组件196包括马达(motor)176、马达轴174、齿轮组件178和可旋转磁体组件148。可旋转磁体组件148包括多个磁体150并被配置成使多个磁体150围绕中央轴186旋转，如下文所述。马达176可为电动马达、气动或液压驱动或能够提供所需扭矩的任何其它工艺兼容的机制。尽管本文描述了一个说明性的实施方式以说明可如何旋转可旋转磁体组件148，但是亦可使用其它配置。

在使用中，磁电管组件196使可旋转磁体组件148在腔体170内旋转。举例而言，在一些实施方式中，可提供马达176、马达轴174和齿轮组件178来旋转可旋转磁体组件148。在具有磁电管的传统PVD腔室中，通常沿腔室的中央轴设置磁电管驱动轴，防止射频能量在与腔室的中央轴对准的位置处耦接。与此相反，在本发明的实施方式中，电极154与处理腔室104的中央轴186对准，并且可穿过接地板156中的偏心开口设置磁电管的马达轴174。将从接地板156突出的马达轴174的端部耦接至马达176。穿过源分布板158中的偏心开口进一步设置马达轴174并将所述马达轴174耦接至齿轮组件178。

可通过任何合适的手段(诸如通过被耦接至源分布板158的底表面)支撑齿轮组件178。可通过用介电材料制造齿轮组件178的至少上表面，或通过在齿轮组件178与源分布板158之间插入绝缘体层(未示出)或类似者，或通过用合适的介电材料构造马达轴174，使得齿轮组件178与源分布板158绝缘。将齿轮组件178进一步耦接至可旋转磁体组件148，以将由马达176提供的旋转运动传送至可旋转磁体组件148。可通过使用滑轮、齿轮或传送由马达176提供的旋转运动的其它合适手段将齿轮组件178耦接至可旋转磁体组件148。

基板支撑件106具有面向靶组件114的主要表面的材料接收表面并支撑基板108以在与靶组件114的主要表面相对的平面位置处被溅射涂覆。基板支撑件106可在处理腔室104的中央区域120中支撑基板108。将中央区域120限定为在处理期间基板支撑件106上方的区域(例如，当处于处理位置中时位于靶组件114与基板支撑件106之间)。

在一些实施方式中，基板支撑件106可为垂直可移动的，以允许将基板108通过处理腔室104的下部中的负载锁定阀(load lock valve)(未示出)转移至基板支撑件106上，及此后提升至沉积或处理位置。可提供连接至底部腔室壁124的波纹管122以维持处理腔室104的内容积与处理腔室104外部的大气分离，同时便于基板支撑件106的垂直移动。可将一种或更多种气体从气源126通过质量流量控制器128供应至处理腔室104的下部中。可提供排气口130并将排气口经由阀132耦接至泵(未示出)，用于排空处理腔室104的内部并促进维持处理腔室104内的所需压力。

可将射频偏压电源134耦接至基板支撑件106，以便引发基板108上的负直流偏压。另外，在一些实施方式中，在处理期间可在基板108上形成负直流自偏压。举例而言，由射频偏压电源134供应的射频能量可处于约2MHz至约60MHz的频率范围内，例如，可使用诸如2MHz、13.56MHz或60MHz的非限制性频率。在一些实施方式中，可在约2kW至约20kW的范围内供应射频功率。在一些实施方式中，可在约2kW至约40kW的范围内供应直流功率。在其它应用中，可将基板支撑件106接地或保持电气浮动。替代地或结合地，可将电容调谐器136耦接至基板支撑件106，以便针对可不需要射频偏压功率的应用调整基板108上的电压。

处理腔室104进一步包括处理配件屏蔽件(process kit shield)或屏蔽件138，以围绕处理腔室104的处理容积或中央区域并用以保护其它腔室部件免受处理的损坏和/或污染。在一些实施方式中，可将屏蔽件138连接至处理腔室104的上接地围壁116的突出部分(ledge)140。如图1所示，可将腔室盖102放置在上接地围壁116的突出部分140上。类似于下接地围壁110，上接地围壁116可提供下接地围壁110与腔室盖102的接地组件103之间的射频返回路径中的一部分。然而，其它射频返回路径也是可能的，诸如经由接地屏蔽件138。

屏蔽件138向下延伸并且可包括具有大体恒定直径的大体管状部分，所述大体管状部分大体围绕中央区域120。屏蔽件138沿上接地围壁116和下接地围壁110的壁向下延伸至基板支撑件106的顶表面下方，并向上返回直至到达基板支撑件106的顶表面(例如，在屏蔽件138的底部处形成u形部分)。当基板支撑件106处于其下方装载位置时，盖环(coverring)146放置在屏蔽件138的向上延伸的内部的顶部上，但当基板支撑件处于其上方沉积位置时，盖环放置在基板支撑件106的外周边上以保护基板支撑件106免受溅射沉积。可使用额外的沉积环(未示出)来保护基板支撑件106的边缘免受基板108的边缘周围的沉积。

在一些实施方式中，可围绕处理腔室104设置磁体152，用于选择性地在基板支撑件106与靶组件114之间提供磁场。举例而言，如图1所示，当处于处理位置中时，可在恰好位于基板支撑件106上方的区域中围绕围壁110的外侧设置磁体152。在一些实施方式中，可额外地或替代地在其它位置(诸如邻近上接地围壁116)中设置磁体152。磁体152可为电磁体并可耦接至电源(未示出)，以便控制由电磁体所产生的磁场的大小。

腔室盖102大体包括围绕靶组件114设置的接地组件103。接地组件103可包括具有第一表面157的接地板156，所述第一表面157可大体与靶组件114的背侧平行且相对。接地屏蔽件112可从接地板156的第一表面157延伸并围绕靶组件114。接地组件103可包括支撑构件175，以在接地组件103内支撑靶组件114。

在一些实施方式中，可在支撑构件175的外周边缘附近将支撑构件175耦接至接地屏蔽件112的下端并且所述支撑构件175径向向内延伸以支撑密封环181和靶组件114。密封环181可为环或具有所需截面的其它环形。密封环181可包括两个相对的平坦且大体平行的表面，以便于在密封环181的第一侧上与靶组件114(诸如背板组件160)界面连接并在密封环181的第二侧上与支撑构件175界面连接。密封环181可由诸如陶瓷之类的介电材料制成。密封环181可使靶组件114与接地组件103绝缘。

支撑构件175可为具有中央开口的大体平面构件，以容纳靶组件114。在一些实施方式中，支撑构件175可为圆形或类似盘形，但是支撑构件175的形状可根据对应的腔室盖的形状和/或在PVD处理系统100中待处理的基板的形状而变化。

靶组件114可包括待被沉积在基板(诸如溅射期间的基板108)上的源材料113，诸如金属、金属氧化物、金属合金或类似材料。在与本发明一致的实施方式中，靶组件114包括背板组件160以支撑源材料113。如图1图示，可将源材料113设置在背板组件160的面向基板支撑件的一侧上。背板组件160可包括诸如铜锌、铜铬或与靶相同的材料的导电材料，以使得射频功率和直流功率可经由背板组件160耦接至源材料113。或者，背板组件160可为非导电的并且可包括诸如电馈通件(electrical feedthrough)或类似者的导电元件(未示出)。

在一些实施方式中，背板组件160包括第一背板161和第二背板162。第一背板161和第二背板162可为盘形、矩形、方形或可由PVD处理系统100所容纳的任何其它形状。将第一背板的前侧配置成支撑源材料113，以使得在存在源材料时，源材料的前表面与基板108相对。可以任何合适的方式将源材料113耦接至第一背板161。举例而言，在一些实施方式中，可将源材料113扩散结合至第一背板161。

可在第一背板161与第二背板162之间设置多组沟道169。可将第一背板161和第二背板162耦接在一起以形成实质水密封(例如，第一背板与第二背板之间的流体密封)，以防止提供给多组沟道169的冷却剂泄漏。在一些实施方式中，靶组件114可进一步包括中央支撑构件192，以在处理腔室104内支撑靶组件114。

在一些实施方式中，可在源分布板158与靶组件114的背侧之间设置导电支撑环164，以将来自源分布板的射频能量传播至靶组件114的外围边缘。导电支撑环164可为圆柱形且具有第一端166和第二端168，所述第一端166在源分布板158的外围边缘附近耦接至源分布板158的面向靶的表面，所述第二端168在靶组件114的外围边缘附近耦接至靶组件114的面向源分布板的表面。在一些实施方式中，所述第二端168在背板组件160的外围边缘附近耦接至背板组件160的面向源分布板的表面。

在接地板156与源分布板158、导电支撑环164和靶组件114(和/或背板组件160)的外表面之间提供绝缘间隙180。绝缘间隙180可填充有空气或一些其它合适的介电材料，诸如陶瓷、塑料或类似材料。接地板156与源分布板158之间的距离依接地板156与源分布板158之间的介电材料而定。在介电材料主要为空气的情况下，接地板156与源分布板158之间的距离可在约15mm与约40mm之间。

可通过密封环181和通过设置于接地板156的第一表面157与靶组件114的背侧(例如，源分布板158的非面向靶的一侧)之间的绝缘体之一或更多者(未示出)使接地组件103与靶组件114电气分离。

PVD处理系统100具有连接至电极154(例如，射频馈送结构)的射频电源182。电极154可穿过接地板156并耦接至源分布板158。射频电源182例如可包括射频产生器和匹配电路，以使在操作期间反射回到射频产生器的反射射频能量最小化。举例而言，由射频电源182供应的射频能量可在约13.56MHz至约162MHz或以上的频率范围内。举例而言，可使用诸如13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz、60MHz或162MHz的非限制性频率。

在一些实施方式中，PVD处理系统100可包括第二能源183，以在处理期间将额外能量提供给靶组件114。在一些实施方式中，第二能源183例如可为直流电源以提供直流能量，以提高靶材料的溅射率(且因此提高基板上的沉积速率)。在一些实施方式中，第二能源183可为类似于射频电源182的第二射频电源，以(例如)用与由射频电源182提供的射频能量的第一频率不同的第二频率提供射频能量。在第二能源183为直流电源的实施方式中，可在适合于将直流能量电耦接至靶组件114的任何位置处将第二能源与靶组件114耦接，所述位置诸如电极154或一些其它导电构件(诸如下文所论述的源分布板158)。在第二能源183为第二射频电源的实施方式中，可经由电极154将第二能源耦接至靶组件114。

电极154可为圆柱形或其它类棒状(rod-like)并且可与处理腔室104的中央轴186对准(例如，可在与靶的中央轴一致的点处将电极154耦接至靶组件，所述靶的中央轴与中央轴186一致)。与处理腔室104的中央轴186对准的电极154促进以轴对称方式将射频能量从射频电源182施加至靶组件114(例如，电极154可在与PVD腔室的中央轴对准的“单个点”处将射频能量耦接至靶)。电极154的中央位置有助于消除或减少基板沉积处理中的沉积不对称性。电极154可具有任何合适的直径。举例而言，尽管可使用其它直径，但是在一些实施方式中，电极154的直径可为约0.5英寸至约2英寸。电极154可根据PVD腔室的配置大体具有任何合适的长度。在一些实施方式中，电极可具有约0.5英寸至约12英寸之间的长度。电极154可由诸如铝、铜、银或类似材料的任何合适的导电材料制成。或者，在一些实施方式中，电极154可为管状。在一些实施方式中，管状电极154的直径例如可适合于促进提供磁电管的中央轴。

电极154可穿过接地板156并耦接至源分布板158。接地板156可包括任何合适的导电材料，诸如铝、铜或类似材料。一个或更多个绝缘体(未示出)之间的开放空间允许射频波沿源分布板158的表面传播。在一些实施方式中，可相对于PVD处理系统的中央轴186对称定位一个或更多个绝缘体。这种定位可促进对称射频波沿源分布板158的表面传播并最终到达耦接至源分布板158的靶组件114。可以与传统PVD腔室相比更加对称且均匀的方式提供射频能量，这至少部分地归因于电极154的中央位置。

可提供控制器194并将所述控制器194耦接至PVD处理系统100的各个部件，以控制这些部件的操作。控制器194包括中央处理单元(CPU)118、存储器172和支持电路173。控制器194可直接控制PVD处理系统100或经由与特定处理腔室和/或支撑系统部件关联的计算机(或控制器)控制PVD处理系统。控制器194可为能够在用于控制各个腔室和子处理器的工业设置中使用的任何形式的通用计算机处理器之一。控制器194的存储器或计算机可读介质172可为一个或更多个易于取得的存储器，这些存储器诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、光学储存介质(例如，压缩光盘(compact disc)或数字视频光盘)、闪存驱动器(flash drive)或任何其它形式的本地或远程数字存储器。将支持电路173耦接至CPU 118，用于以传统方式支持所述处理器。这些电路包括高速缓存存储器(cache)、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统及类似者。可将本文所描述的创新的方法在存储器264中存储为软件程序，这些软件程序可被执行或调用以按照本文所描述的方式来控制PVD处理系统100的操作。亦可通过第二CPU(未示出)存储和/或执行软件程序，所述第二CPU远离被CPU 118控制的硬件。

尽管上文所述是针对本发明的实施方式，但是可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计出本发明的其它和进一步的实施方式。

Claims (15)

1.一种磁电管组件，所述磁电管组件包括：

第一底板；

第二底板，所述第二底板相对于所述第一底板在第一位置与第二位置之间是可移动的；

外部磁极，所述外部磁极为环形并包括耦接至所述第一底板的外部磁极区段和耦接至所述第二底板的外部磁极区段；和

内部磁极，所述内部磁极设置于所述外部磁极内，其中所述外部磁极和所述内部磁极限定闭环磁场，并且其中当在所述第一位置和第二位置两者中设置所述第二底板时维持所述闭环磁场。

2.如权利要求1所述的磁电管组件，其中当在所述第一位置设置所述第二底板时，所述闭环磁场具有第一几何配置，并且当在所述第二位置设置所述第二底板时，所述闭环磁场具有不同于所述第一几何配置的第二几何配置。

3.如权利要求1所述的磁电管组件，进一步包括：

支撑构件，所述支撑构件耦接至所述第一底板和所述第二底板，所述支撑构件具有中央轴，所述磁电管组件围绕所述中央轴旋转。

4.如权利要求3所述的磁电管组件，其中所述第一底板固定地耦接至所述支撑构件并且所述第二底板可移动地耦接至所述支撑构件。

5.如权利要求4所述的磁电管组件，进一步包括：

托架，所述托架在所述第一位置与所述第二位置之间将所述第二底板可旋转地耦接至所述支撑构件。

6.如权利要求1至5中任一项所述的磁电管组件，其中所述内部磁极包括：

耦接至所述第一底板的内部磁极区段和耦接至所述第二底板的内部磁极区段。

7.如权利要求1至5中任一项所述的磁电管组件，其中所述内部磁极和所述外部磁极的每一个由多个磁体形成。

8.如权利要求7所述的磁电管组件，进一步包括：

多个磁极板，每个磁极板耦接至所述磁极或磁极区段的每一个的所述多个磁体的顶部，以提供更加均匀的磁场。

9.如权利要求7所述的磁电管组件，其特征在于以下之一：

在相应的内部磁极或外部磁极中的所述磁体的每一个具有相同极性，并且其中所述外部磁极的极性与所述内部磁极的极性相反；

形成给定磁极的任何多个磁体中少于一半的磁体具有与形成所述给定磁极的所述多个磁体中的其余磁体的极性相反的极性；或者

形成给定磁极的任何多个磁体中15％至25％的个别磁体具有与形成所述给定磁极的所述多个磁体中的其余磁体的极性相反的极性。

10.如权利要求1至5中任一项所述的磁电管组件，其中所述外部磁极区段的每一个具有第一极性，并且其中所述内部磁极具有与所述第一极性相反的第二极性。

11.如权利要求1至5中任一项所述的磁电管组件，进一步包括：

辅助磁极，所述辅助磁极设置在与所述内部磁极相对的一侧上邻近于所述外部磁极。

12.如权利要求11所述的磁电管组件，其中所述辅助磁极和所述外部磁极区段共同提供开环磁场。

13.如权利要求1至5中任一项所述的磁电管组件，进一步包括：

位置传感器，所述位置传感器用来监测所述第二底板相对于所述第一底板的位置。

14.一种基板处理系统，所述基板处理系统包括：

腔室；

盖，所述盖可移除地设置于所述腔室顶上；

靶组件，所述靶组件耦接至所述盖，所述靶组件包括待从靶中溅射并沉积在基板上的靶材料；

基板支撑件，所述基板支撑件设置于所述腔室内，用于在处理期间支撑基板；和

磁电管组件，所述磁电管组件包括：

第一底板；

第二底板，所述第二底板相对于所述第一底板在第一位置与第二位置之间是可移动的；

外部磁极，所述外部磁极为环形并包括耦接至所述第一底板的外部磁极区段和耦接至所述第二底板的外部磁极区段；和

内部磁极，所述内部磁极设置于所述外部磁极内，其中所述外部磁极和所述内部磁极限定闭环磁场，并且其中当在所述第一位置和第二位置两者中设置所述第二底板时维持所述闭环磁场。

15.如权利要求14所述的基板处理系统，进一步包括：

直流电源，所述直流电源耦接至所述靶组件；和

射频电源，所述射频电源耦接至所述靶组件。