【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及pvd中的磁控溅射，尤其是一种等离子发生装置及控制方法。
技术介绍
1、在磁控溅射技术中，溅射原子的方向分布与离子入射方向、离子能量、靶面形貌等有关。实验表明,对于较高离子能量溅射,溅射原子的方向分布与离子入射方向相关性较小。测试数据显示，溅射原子在不同方向的分布，通常遵循余弦函数(cosnθ)规律,其中,θ是溅射原子的发射方向与靶面法线的夹角，指数n的大小与离子能量有关。对于特定离子/原子组合，在一定能量范围内,n=1,而对于较低和较高能量离子溅射,n值分别小于和大于1。图1给出这种分布的示意图；对于n=1情形，溅射原子方向分布类似圆形球面；较低和较高能量离子溅射出的原子方向分布则类似椭球面，但前者横向偏移,后者纵向偏移，如图1所示。
2、当离子能量较低时，其入射方向可能影响溅射原子方向分布；斜入射离子溅射出的原子分布可能移向反射角方向。低能离子溅射主要为表面弹性碰撞过程，撞击出的原子具有较强方向性。而较高能量离子进入靶材表层较深，经过多次碰撞散射，丧失其原有方向性。
3、在磁控溅射中，等离子体中正离子（如ar+离子）的入射方向及离子能量主要由溅射电压决定，而溅射电压主要由靶材输入电源功率、磁场强度、放电气体浓度或流量决定。
4、现有技术中，常见靶材（钛、铜、铝、钼等）的正常溅射电压在300v～600v范围内，一般不超过650v。现有的靶面电压不能为等离子体入射离子提供足够的入射能量，较低能量离子溅射出的原子分布呈现横向偏移的椭球面，导致更多原子沉积向正下方基片以外的区域，造成
5、另外，现有磁控溅射直流电源的最大输出电压不超过850v，这对放电气体浓度或流量、靶面磁场强度等提出了一定要求。例如，当靶面磁场强度不足或靶材材料铁磁性材料（如铁、钴、镍等）时，或者具体溅射工艺对工艺气体压力提出一定要求（例如要求气体压力较低，因较高的溅射压力对靶材溅射原子的散射作用增强，导致溅射原子的动能能量大大较低，成膜致密性降低）时，辉光放电过程往往难以启辉。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的至少一个技术问题，本专利技术实施例提供一种等离子发生装置和控制方法，有助于工艺气体辉光放电，更利于启辉，促使等离子体形成；且使得溅射原子的出射方向与靶材靶面法线方向的夹角较小，使得更多溅射原子落到基片上，能够提升原子利用率以及提升填孔工艺的台阶覆盖率。为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种等离子发生装置，包括：
3、工艺腔体；
4、载台，用于承载基片；所述载台安装在工艺腔体的底部；
5、靶材背板，用于承载靶材；所述靶材背板安装在工艺腔体的顶部，与所述载台相对而设；
6、直流电源，所述直流电源的负极与靶材背板连接，用于输出并向靶材背板施加第一负高压v负1；所述直流电源的正极接地；
7、可控高压电源，所述可控高压电源的负极与高压电极板连接，用于输出并向高压电极板施加第二负高压v负2；所述高压电极板与靶材靶面平行且与靶材背板绝缘；所述第一负高压v负1和第二负高压v负2用于叠加产生靶材表面的高压电场；所述可控高压电源的正极接地；
8、控制器，用于根据第一负高压v负1的电压变化控制可控高压电源自动调节第二负高压v负2；使得在启辉阶段、磁控溅射阶段第一负高压v负1与第二负高压v负2的电压和v和保持一致。
9、进一步地，所述第一负高压v负1与第二负高压v负2的电压和v和为1800v～2200v。
10、进一步地，所述高压电极板安装在靶材背板背离靶材的那一面，并通过间隙或绝缘层与靶材背板绝缘。
11、进一步地，所述高压电极板被绝缘层包裹并安装在靶材背板内部；高压电极板通过穿出靶材背板的绝缘导线连接可控高压电源的负极。
12、进一步地，所述载台接地。
13、进一步地，所述控制器采用plc控制器；用于采集直流电源的输出电压即第一负高压v负1，并用于对可控高压电源发出控制指令以调节第二负高压v负2。
14、第二方面，本专利技术实施例提供了一种等离子体发生装置的控制方法，适用于如上文所述的等离子体发生装置，包括以下步骤：
15、步骤s10，根据直流电源的点火电压v1以及预设的电压和v和设定可控高压电源输出的第二负高压v负2的初始电压值hv1；即hv1=v和-v1；
16、步骤s20，在工艺腔体中通入工艺气体，在启辉阶段开始时，通过直流电源对靶材背板4施加的第一负高压v负1为点火电压v1，通过可控高压电源对高压电极板施加的第二负高压v负2为初始电压值hv1；v1+hv1=v和；
17、步骤s30，监测直流电源输出的第一负高压v负1，当第一负高压v负1下降至溅射电压v2并保持一个设定判断时长时，调整第二负高压v负2为工作电压值hv2；v2+hv2=v和；进入磁控溅射阶段；按设定磁控溅射时长进行磁控溅射工艺。
18、进一步地，所述点火电压v1为650v～850v。
19、进一步地，所述溅射电压v2为200v～650v。
20、进一步地，所述设定判断时长为100ms～200ms。
21、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
22、1）可控高压电源产生的第二负高压v负2能够跟随直流电源产生的第一负高压v负1电压变化自动调整，叠加产生的高压电场使得靶材表面始终维持稳定的高压电场。
23、2）更高电压产生的电场有助于工艺气体辉光放电，更利于启辉，促使等离子体形成，从而使得磁控溅射过程顺利进行。
24、3）在增强的高压电场作用下，等离子体中的氩离子附带较大动能轰击靶材，溅射原子的出射方向与靶材靶面法线方向的夹角较小，使溅射原子更多地落在基片上，能够提升原子利用率以及提升填孔工艺的台阶覆盖率。
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1.一种等离子发生装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
3.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
4.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
5.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
6.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
7.一种等离子体发生装置的控制方法，适用于如权利要求1～6中任一项所述的等离子体发生装置，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的等离子体发生装置的控制方法，其特征在于，
9.如权利要求7所述的等离子体发生装置的控制方法，其特征在于，
10.如权利要求7所述的等离子体发生装置的控制方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种等离子发生装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
3.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
4.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
5.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征在于，
6.如权利要求1所述的等离子发生装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：张陈斌，沈健，葛青涛，郭俊伟，王世宽，宋永辉，
申请(专利权)人：无锡尚积半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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