CN102383100A - 防止反溅射物质剥落的靶材及膜层的形成方法 - Google Patents

Abstract

一种防止反溅射物质剥落的靶材和利用此靶材形成膜层的方法，所述靶材的边缘具有滚花区。本发明通过对靶材边缘进行滚花处理，增加其粗糙度，从而增加了反溅射物质在靶材上的粘附力，大大的减少了反溅射物质剥落的情况。并且实施简单，对现有的设备和技术不需要做任何改动，就可以达到良好的效果。

Description

防止反溅射物质剥落的靶材及膜层的形成方法

技术领域

本发明涉及金属溅射领域，尤其涉及一种防止反溅射物质剥落的靶材及利用上述靶材形成膜层的方法。

背景技术

在半导体器件制造的过程中，溅射是非常重要的一项薄膜形成工艺。其基本机理是靶材在适当的高能粒子(电子、离子、中性粒子)的轰击下，其表面的原子通过与高能粒子的碰撞有可能获得足够的能量从表面逃逸，然后在电场力或者磁力的作用下往硅片上迁移。溅射制备薄膜的物理过程包括以下六个基本步骤：1.在高真空腔的等离子体中产生正氩离子，并向具有负电势的靶材料加速；2.在加速过程中离子获得动量，并轰击靶；3.离子通过物理过程从靶上撞击出(溅射)原子；4.被撞击出(溅射)的原子迁移到硅片表面。5.被溅射的原子在硅片表面凝聚并形成薄膜，与靶材料比较，薄膜具有与它基本相同的材料组分；6.额外材料由真空泵抽走。在这个过程中，轰击靶材的离子的动量是被电场或者磁场加速的产生的。

而在溅射一段时间后，大部分靶材的边缘都会出现一些和靶材成分相同的堆积物，这些堆积物与靶材的附着力不是很大，堆积到一定程度后由于重力和腔室内电场力、磁场力的影响，会剥落下来，形成异常放电，影响溅射环境。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种防止反溅射物质剥落的靶材，所述靶材的边缘具有滚花区。

可选的，所述滚花区从所述靶材的最外沿往靶材圆心方向延伸，其宽度和所述靶材直径的比例为1∶25。

可选的，所述滚花的间隙为1±0.1mm，深度为0.5±0.1mm。

可选的，所述靶材为半导体工艺中的磁控溅射靶材。

可选的，所述靶材为钛靶、钽靶中任一种。

可选的，所述靶材的尺寸为6寸、8寸、10寸、12寸中任一种。

本发明还提供了一种膜层的形成方法，包括：

提供靶材，所述靶材的待溅射表面的边缘处具有滚花区；

利用所述靶材进行溅射。

可选的，所述滚花区从所述靶材的最外沿往靶材圆心方向延伸，其宽度和所述靶材直径的比例为1∶25。

可选的，滚花的间隙为1±0.1mm，深度为0.5±0.1mm。

可选的，所述靶材为钛靶、钽靶中任一种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过对靶材边缘进行滚花处理，增加其粗糙度，从而增加了反溅射物质在靶材上的粘附力，大大的减少了反溅射物质剥落的情况。

并且本发明的方法实施简单，对现有的配套设备和技术不需要做任何改动，就可以达到良好的效果。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是现有技术中的靶材的边缘堆积反溅射物质的示意图。

图2是图1所示的反溅射物质堆积情况的细节放大示意图。

图3是本发明中的边缘进行了滚花处理的靶材。

图4是图3中的靶材装上基板后沿BB’方向的剖面图。

图5为本发明中滚花区的剖面放大示意图。

图6为本发明的靶材其边缘上反溅射物质堆积的示意图。

具体实施方式

在实际生产过程中，常常会由于远离靶材中心的边缘处的电场或者磁场较弱，而使得轰击靶材边缘处的离子的动量不够大，所以从靶上撞击出的(溅射)原子的动量也不大，不够这些原子迁移到基片形成薄膜，而是又反溅到靶材边缘，渐渐堆积起来，形成堆积物。这些堆积物只是附着在靶材上，与靶材之间的附着力不够。堆积到一定程度，会剥落下来，在溅射的反应腔中形成异常放电，影响溅射的形成的膜层的均匀性，情况严重时，甚至会在基片的边缘形成溅射材料的凸起状的堆积，严重影响所制作的半导体器件的性能。

本发明对靶材边缘进行滚花处理来增加反溅到靶材边缘上的物质与靶材的粘附力，防止这些物质掉下来影响溅射。经过生产实践，这样的方式具有明显的效果，溅射时异常放电的现象大大减少。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

以8寸(约300mm)的钛靶进行磁控溅射为例，说明本发明的技术细节和效果如下。在现有技术中，如图1所示，在溅射进行一段时间后，靶材100(钛靶)的边缘堆积了一些反溅射物质5。

由于反溅射回来的钛已经不是和钛靶一体的物质，其与钛靶的黏附性不好；并且，钛的溅射中会混入氮气，在高温的状态下，很容易让钛靶的表面生成一薄层氮化钛，氮化钛较硬，与反溅射物质的黏附效果更差。在钛靶上，反溅射物质堆积情况的细节放大图如图2示意，反溅射物质5一层一层的附着在靶材100的表面。按照这样的方式堆积得比较多了，在溅射的时候，这些反溅射物质5容易成块或者成坨的剥落下来，在腔室引起异常放电，影响溅射环境。除了因为铝的质地比较软，使得铝靶的反溅射物质与靶材的粘附力还比较好，所以铝靶的使用中不太出现反溅射物质堆积的情况外，别的材质的靶材，如钽靶，或者铜靶等大部分靶材都会有类似的反溅射物质堆积的情况。

如图3所示，靶材200的边缘进行了滚花处理，形成有滚花的滚花区2，从靶材200的最外沿往靶材圆心方向延伸。

如图4所示，为靶材200装上基板后，沿着图3中BB’方向的剖面图。滚花区2的宽度a为13±0.1mm，靶材200的直径R为300.14mm(误差的允许范围为-0.1mm)。这里滚花区2的宽度是根据实际生产中反溅射物质堆积的情况来确定的，当靶材的尺寸有变化时，通常滚花区2的宽度a与靶材200的直径R的比例选定在1∶25，可以取得较理想的效果。其中靶材的尺寸可以为现在通用规格的6寸、8寸、10寸、12寸中任一种。

图5为滚花区2的剖面放大示意图，如图中所示，滚花为直纹滚花，滚花需要满足一定的粗糙度和深度，经过生产实践，其深度h为0.5±0.1mm，间隙w为1±0.1mm可以达到理想的效果。并且，在滚花处理时，工艺上要进行严格的控制，使得形成的滚花没有毛刺。

形成滚花之后的靶材200进行一段时间的溅射后，其边缘(滚花区2)上反溅射物质5堆积的情况如图6所示，反溅射回来的钛可以堆积到滚花的凹槽里面去，填平凹槽，与靶材表面的粘附性更好，不容易剥落下来。

经过安照本发明形成的靶材投入生产中使用，实际效果也表明了边缘进行了滚花处理过的靶材在溅射中，反溅射物质剥落的情况减少了很多。对于容易产生反溅射物质剥落现象的钛靶、钽靶等靶材在进行溅射时其反溅射物质剥落的情况减少尤其明显。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种防止反溅射物质剥落的靶材，其特征在于，所述靶材的待溅射表面的边缘处具有滚花区。

2.如权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述滚花区从所述靶材的最外沿往靶材圆心方向延伸，其宽度和所述靶材直径的比例为1∶25。

3.如权利要求1所述的靶材，其特征在于，滚花的间隙为1±0.1mm，深度为0.5±0.1mm。

4.如权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材为半导体工艺中的磁控溅射靶材。

5.如权利要求4所述的靶材，其特征在于，所述靶材为钛靶、钽靶中任一种。

6.如权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材的尺寸为6寸、8寸、10寸、12寸中任一种。

7.一种膜层的形成方法，其特征在于，包括：

提供靶材，所述靶材的待溅射表面的边缘处具有滚花区；

利用所述靶材进行溅射。

8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述滚花区从所述靶材的最外沿往靶材圆心方向延伸，其宽度和所述靶材直径的比例为1∶25。

9.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，滚花的间隙为1±0.1mm，深度为0.5±0.1mm。

10.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述靶材为钛靶、钽靶中任一种。

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