CN103114271B - 一种溅射靶材工艺及溅射工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种溅射靶材工艺及溅射工艺。本发明提出一种溅射靶材工艺及溅射工艺，通过对传统平板靶材进行预变形处理，有效的解决了传统平板靶材在溅射工艺中由于受力变形而造成对溅射的均一性及填孔性的影响，进而提供产品的良率。

Description

一种溅射靶材工艺及溅射工艺
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种溅射靶材工艺及溅射工艺。
背景技术
图1是本发明背景技术中平板靶材的结构示意图；如图1所示，在传统的溅射工艺中，采用的平板靶材1是由溅射金属材料（target material）11和背板（backing plate）12键合一起构成的。
图2是本发明背景技术中平板靶材的受力分析示意图；如图2所示，在进行溅射工艺时，由于平板靶材1会受到至少三个向下的力的影响而产生形变：
①．平板靶材1在安装以后受自身重力的影响，会自然的产生向下弯曲的形变；
②．由于溅射工艺是在高真空下进行，腔体13的内部压力为毫托级别，而外部则为大气压力，所以会造成平板靶材1上存在上下的压力差，从而致使平板靶材1向下弯曲的形变；
③．溅射工艺过程中，在平板靶材1和晶圆（wafer）之间会形成电场，而电场中的电场力也会致使平板靶材1向下产生弯曲的形变；
即平板靶材1在受到自身重力、腔体内外压力差和电场力的作用下，会产生向下的形变，形成如图3所示的形状。
图3是本发明背景技术中平板靶材的形变后的结构示意图；如图3所示，由于靶材原子的出射角度与靶材表面的法线方向相关，当平板靶材产生形变后致使靶材原子是以发散的角度射向晶圆（wafer），从而导致在晶圆的表面成膜的均一性和填孔性受到很大的影响，从而使得产品良率的降低。
发明内容
本发明公开了一种溅射靶材工艺，对一平板靶材进行向上的预变形处理后形成预变形靶材，采用所述预变形靶材进行溅射工艺；
其中，所述预变形靶材的下部端面为弧状凹形面。
上述的平板溅射靶材工艺及方法，其中，所述平板靶材由背板和溅射材料键合而成。
上述的平板溅射靶材工艺及方法，其中，所述溅射材料与所述背板接触面的对称面为弧状凹形面。
上述的平板溅射靶材工艺及方法，其中，所述凹形面的预变量为0.1-100mm。
本发明还公开了一种溅射工艺，其中，包括上述任意一项所述的溅射靶材工艺。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种溅射靶材工艺及溅射工艺，通过对传统平板靶材进行预变形处理，有效的解决了传统平板靶材在溅射工艺中由于受力变形而造成对溅射的均一性及填孔性的影响，进而提供产品的良率。
附图说明
图1是本发明背景技术中平板靶材的结构示意图；
图2是本发明背景技术中平板靶材的受力分析示意图；
图3是本发明背景技术中平板靶材的形变后的结构示意图；
图4是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材的结构示意图；
图5是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材的受力分析示意图；
图6是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材受力形变后的结构示意图；
图7是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材和传统靶材的靶材寿命和均一性的关系示意图。
具体实施方式  
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图4是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材的结构示意图。
如图4所示，通过对传统平板靶材进行预变形处理形成预变形靶材2，即对平板靶材进行向上弯曲变形，使得溅射金属材料（target material）21和与其键合的背板（backing plate）22向上弯曲，形成位于下方的溅射金属材料21的下端部向上弯曲呈凹陷的圆弧状。
优选的，预变形的预变量d为0.1-100mm，即溅射金属材料21的下端面的两端与其下端部弧面的顶部的垂直距离为0.1-100mm。
图5是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材的受力分析示意图，图6是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材受力形变后的结构示意图。
如图4-6所示，密封圈（O-ring）24嵌合于背板21上的凹槽23内，形成密封的腔室以进行溅射工艺；由于，预变形靶材2受到向下的重力、及腔体内外压力差和与腔室内的晶圆产生的电场力的共同的作用下，会产生向下的变形，而由于预变形靶材2为拱形圆弧状，会抵消向下的形变，在变形后预变形靶材2的下部端面会趋向于较为平整的平面，而由于靶材原子的出射角度与靶材表面的法线方向相关，当预变形靶材2产生形变后致使靶材原子是以平行的角度射向晶圆（wafer），从而有效提高在晶圆的表面成膜的均一性和填孔性，近而提高产品的良率。
图7是本发明溅射靶材工艺中预变形靶材和传统靶材的靶材寿命和均一性的关系示意图，其中，纵轴表示均一性，横轴表示靶材寿命。
由于在具体的溅射工艺中，采用不同形状的靶材，溅射工艺的均一性在其靶材运行过程中会有很大的不同；如图7所示，在进行溅射工艺时，若采用传统靶材，在靶材寿命前期，传统靶材弯曲度随着溅射的不断增加而增加，导致薄膜的均一性逐渐增加，而在靶材寿命后期，由于靶材中间部分溅射，导致靶材的弯曲度减小，会导致薄膜的均一性有一定程度降低，但仍大于此时采用预变形靶材的均一性；而采用预变形靶材进行溅射工艺时，由于在整个靶材寿命的弯曲度较小，所以薄膜的均一性较低，即传统靶材在其靶材寿命中的均一性明显大于预变形靶材的均一性，从而可知，采用预变形靶材能有效的提高溅射工艺中的均一性。
除了上述溅射靶材工艺，本发明实施例还提供了一种溅射工艺，包括上述的溅射靶材工艺，其余工艺请参考现有技术，在此不予赘述。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明实施例提出一种溅射靶材工艺及溅射工艺，通过对传统平板靶材进行预变形处理，有效的解决了传统平板靶材在溅射工艺中由于受力变形而造成对溅射的均一性及填孔性的影响，进而提供产品的良率。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (5)

1.一种溅射靶材工艺，其特征在于，对一平板靶材进行向上的预变形处理后形成预变形靶材，采用所述预变形靶材进行溅射工艺；
其中，所述预变形靶材的下部端面为弧状凹形面。
2.根据权利要求1所述的溅射靶材工艺，其特征在于，所述平板靶材由背板和溅射材料键合而成。
3.根据权利要求2所述的溅射靶材工艺，其特征在于，所述溅射材料与所述背板接触面的对称面为弧状凹形面。
4.根据权利要求1或3所述的溅射靶材工艺，其特征在于，所述凹形面的预变量d为0.1-100mm。
5.一种溅射工艺，其特征在于，包括上述权利要求1至4中任意一项所述的溅射靶材工艺。
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