專利名稱：防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材及膜層的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬濺射領(lǐng)域，尤其涉及一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材及利用上述靶材形成膜層的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造的過(guò)程中，濺射是非常重要的一項(xiàng)薄膜形成工藝。其基本機(jī)理是靶材在適當(dāng)?shù)母吣芰Ｗ?電子、離子、中性粒子)的轟擊下，其表面的原子通過(guò)與高能粒子的碰撞有可能獲得足夠的能量從表面逃逸，然后在電場(chǎng)力或者磁力的作用下往硅片上遷移。濺射制備薄膜的物理過(guò)程包括以下六個(gè)基本步驟1.在高真空腔的等離子體中產(chǎn)生正氬離子，并向具有負(fù)電勢(shì)的靶材料加速；2.在加速過(guò)程中離子獲得動(dòng)量，并轟擊靶；3.離子通過(guò)物理過(guò)程從靶上撞擊出(濺射)原子；4.被撞擊出(濺射)的原子遷移到硅片表面。 5.被濺射的原子在硅片表面凝聚并形成薄膜，與靶材料比較，薄膜具有與它基本相同的材料組分；6.額外材料由真空泵抽走。在這個(gè)過(guò)程中，轟擊靶材的離子的動(dòng)量是被電場(chǎng)或者磁場(chǎng)加速的產(chǎn)生的。而在濺射一段時(shí)間后，大部分靶材的邊緣都會(huì)出現(xiàn)一些和靶材成分相同的堆積物，這些堆積物與靶材的附著力不是很大，堆積到一定程度后由于重力和腔室內(nèi)電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力的影響，會(huì)剝落下來(lái)，形成異常放電，影響濺射環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材，所述靶材的邊緣具有滾花區(qū)。可選的，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25。可選的，所述滾花的間隙為1 士0. 1mm，深度為0. 5士0. 1mm。可選的，所述靶材為半導(dǎo)體工藝中的磁控濺射靶材。可選的，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。可選的，所述靶材的尺寸為6寸、8寸、10寸、12寸中任一種。本發(fā)明還提供了一種膜層的形成方法，包括提供靶材，所述靶材的待濺射表面的邊緣處具有滾花區(qū)；利用所述靶材進(jìn)行濺射。可選的，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25。可選的，滾花的間隙為1 士0. 1mm，深度為0. 5士0. 1mm。可選的，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)對(duì)靶材邊緣進(jìn)行滾花處理，增加其粗糙度，從而增加了反濺射物質(zhì)在靶材上的粘附力，大大的減少了反濺射物質(zhì)剝落的情況。并且本發(fā)明的方法實(shí)施簡(jiǎn)單，對(duì)現(xiàn)有的配套設(shè)備和技術(shù)不需要做任何改動(dòng)，就可以達(dá)到良好的效果。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的靶材的邊緣堆積反濺射物質(zhì)的示意圖。圖2是圖1所示的反濺射物質(zhì)堆積情況的細(xì)節(jié)放大示意圖。圖3是本發(fā)明中的邊緣進(jìn)行了滾花處理的靶材。圖4是圖3中的靶材裝上基板后沿BB’方向的剖面圖。圖5為本發(fā)明中滾花區(qū)的剖面放大示意圖。圖6為本發(fā)明的靶材其邊緣上反濺射物質(zhì)堆積的示意圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常常會(huì)由于遠(yuǎn)離靶材中心的邊緣處的電場(chǎng)或者磁場(chǎng)較弱，而使得轟擊靶材邊緣處的離子的動(dòng)量不夠大，所以從靶上撞擊出的(濺射)原子的動(dòng)量也不大，不夠這些原子遷移到基片形成薄膜，而是又反濺到靶材邊緣，漸漸堆積起來(lái)，形成堆積物。這些堆積物只是附著在靶材上，與靶材之間的附著力不夠。堆積到一定程度，會(huì)剝落下來(lái)，在濺射的反應(yīng)腔中形成異常放電，影響濺射的形成的膜層的均勻性，情況嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)诨倪吘壭纬蔀R射材料的凸起狀的堆積，嚴(yán)重影響所制作的半導(dǎo)體器件的性能。本發(fā)明對(duì)靶材邊緣進(jìn)行滾花處理來(lái)增加反濺到靶材邊緣上的物質(zhì)與靶材的粘附力，防止這些物質(zhì)掉下來(lái)影響濺射。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，這樣的方式具有明顯的效果，濺射時(shí)異常放電的現(xiàn)象大大減少。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。以8寸(約300mm)的鈦靶進(jìn)行磁控濺射為例，說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)和效果如下。在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，在濺射進(jìn)行一段時(shí)間后，靶材100(鈦靶)的邊緣堆積了一些反濺射物質(zhì)5。由于反濺射回來(lái)的鈦已經(jīng)不是和鈦靶一體的物質(zhì)，其與鈦靶的黏附性不好；并且， 鈦的濺射中會(huì)混入氮?dú)猓诟邷氐臓顟B(tài)下，很容易讓鈦靶的表面生成一薄層氮化鈦，氮化鈦較硬，與反濺射物質(zhì)的黏附效果更差。在鈦靶上，反濺射物質(zhì)堆積情況的細(xì)節(jié)放大圖如圖2 示意，反濺射物質(zhì)5 —層一層的附著在靶材100的表面。按照這樣的方式堆積得比較多了， 在濺射的時(shí)候，這些反濺射物質(zhì)5容易成塊或者成坨的剝落下來(lái)，在腔室引起異常放電，影響濺射環(huán)境。除了因?yàn)殇X的質(zhì)地比較軟，使得鋁靶的反濺射物質(zhì)與靶材的粘附力還比較好，所以鋁靶的使用中不太出現(xiàn)反濺射物質(zhì)堆積的情況外，別的材質(zhì)的靶材，如鉭靶，或者銅靶等大部分靶材都會(huì)有類似的反濺射物質(zhì)堆積的情況。如圖3所示，靶材200的邊緣進(jìn)行了滾花處理，形成有滾花的滾花區(qū)2，從靶材200 的最外沿往靶材圓心方向延伸。如圖4所示，為靶材200裝上基板后，沿著圖3中BB’方向的剖面圖。滾花區(qū)2的寬度a為13士0. 1_，靶材200的直徑R為300. 14mm(誤差的允許范圍為-0. 1mm)。這里滾花區(qū)2的寬度是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中反濺射物質(zhì)堆積的情況來(lái)確定的，當(dāng)靶材的尺寸有變化時(shí)，通常滾花區(qū)2的寬度a與靶材200的直徑R的比例選定在1 25，可以取得較理想的效果。其中靶材的尺寸可以為現(xiàn)在通用規(guī)格的6寸、8寸、10寸、12寸中任一種。圖5為滾花區(qū)2的剖面放大示意圖，如圖中所示，滾花為直紋滾花，滾花需要滿足一定的粗糙度和深度，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，其深度h為0.5士0. 1mm，間隙w為1士0. Imm可以達(dá)到理想的效果。并且，在滾花處理時(shí)，工藝上要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使得形成的滾花沒(méi)有毛刺。形成滾花之后的靶材200進(jìn)行一段時(shí)間的濺射后，其邊緣(滾花區(qū)幻上反濺射物質(zhì)5堆積的情況如圖6所示，反濺射回來(lái)的鈦可以堆積到滾花的凹槽里面去，填平凹槽，與靶材表面的粘附性更好，不容易剝落下來(lái)。經(jīng)過(guò)安照本發(fā)明形成的靶材投入生產(chǎn)中使用，實(shí)際效果也表明了邊緣進(jìn)行了滾花處理過(guò)的靶材在濺射中，反濺射物質(zhì)剝落的情況減少了很多。對(duì)于容易產(chǎn)生反濺射物質(zhì)剝落現(xiàn)象的鈦靶、鉭靶等靶材在進(jìn)行濺射時(shí)其反濺射物質(zhì)剝落的情況減少尤其明顯。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材，其特征在于，所述靶材的待濺射表面的邊緣處具有滾花區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25。
3.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，滾花的間隙為1士0. Imm,深度為 0. 5 + 0. Imm0
4.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材為半導(dǎo)體工藝中的磁控濺射靶材。
5.如權(quán)利要求4所述的靶材，其特征在于，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。
6.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材的尺寸為6寸、8寸、10寸、12寸中任一種。
7.—種膜層的形成方法，其特征在于，包括提供靶材，所述靶材的待濺射表面的邊緣處具有滾花區(qū)；利用所述靶材進(jìn)行濺射。
8.如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25。
9.如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，滾花的間隙為1士0. 1mm，深度為 0. 5 + 0. Imm0
10.如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。
全文摘要
一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材和利用此靶材形成膜層的方法，所述靶材的邊緣具有滾花區(qū)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)靶材邊緣進(jìn)行滾花處理，增加其粗糙度，從而增加了反濺射物質(zhì)在靶材上的粘附力，大大的減少了反濺射物質(zhì)剝落的情況。并且實(shí)施簡(jiǎn)單，對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)不需要做任何改動(dòng)，就可以達(dá)到良好的效果。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102383100SQ201110374219
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者大巖一彥, 姚力軍, 潘杰, 王學(xué)澤, 相原俊夫, 鄭文翔 申請(qǐng)人:寧波江豐電子材料有限公司