CN104511841A

CN104511841A - 靶材的喷砂方法

Info

Publication number: CN104511841A
Application number: CN201310452849.8A
Authority: CN
Inventors: 姚力军; 相原俊夫; 大岩一彦; 潘杰; 王学泽; 喻洁
Original assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-04-15

Abstract

一种靶材的喷砂方法，包括：提供靶材，所述靶材包括喷砂区；对所述喷砂区进行两次以上的喷砂处理，且前一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸大于后一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸。本发明可以精确控制喷砂的粗糙度，避免喷砂的粗糙度过低或过高，且能够保证喷砂区域粗糙度的均匀性。

Description

靶材的喷砂方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种靶材的喷砂（Sand Blasting）方法。

背景技术

以一定能量的粒子（粒子或中性原子、分子）轰击固体表面，使固体表面的粒子获得足够大的能量而最终溢出固体表面，这种溅出的、复杂的粒子散射过程称为溅射，被轰击的固体称为靶材。目前，常应用溅射工艺进行薄膜沉积，需要沉积的薄膜的材料决定靶材的材质。例如，在半导体器件制作中，需在硅衬底上沉积一层金属钽薄膜，则使用钽金属靶材对硅衬底进行溅射。其中，靶材的溅射面又分为溅射区和非溅射区。一定能量的粒子轰击的是所述靶材的溅射区，非溅射区为能量粒子不能够轰击到的区域，或者不需要进行轰击的区域。

在薄膜沉积的溅射工艺中，溅射效果的好坏高度依赖于溅射腔室的清洁度，溅射腔室中的碎片会污染沉积在基底表面的薄膜。

但是在溅射过程中，高速粒子轰击靶材溅射区，溅射出的靶材材料除了会沉积在基底表面，如硅衬底表面，也会沉积在沉积腔室内的其他表面上，包括靶材的非溅射区。由于等离子气氛的高能特性，重新沉积在靶材非溅射区的材料会再次溢出，而溢出的碎片会污染沉积在基底表面的薄膜。

为了克服上述问题，申请号为CN1648280A（公开日为2005年8月3日）的中国专利申请提供一种具有改进表面结构的溅射靶材。该专利申请利用喷砂处理对靶材溅射区边缘的非溅射区进行粗糙化处理，在溅射区边缘的非溅射区上形成喷砂区，以提高非溅射区粘附性，使粗糙化后的非溅射区能够更好的粘附住沉积到非溅射区的靶材材料，减小其溢出的概率。

所述喷砂处理指的是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程。

但是当喷砂粗糙度过低或多高或喷砂不均匀时，靶材在溅射过程中都容易发生尖端颗粒（Particle）问题，即在靶材后续的溅射过程中有较大颗粒被溅射出来，掉落在晶圆（Wafer）上。

因此，如何精度控制喷砂的粗糙度且保证喷砂的均匀性就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种靶材的喷砂方法，可以精确控制喷砂的粗糙度，避免喷砂的粗糙度过低或过高，且能够保证喷砂区域粗糙度的均匀性。

为解决上述问题，本发明提供了一种靶材的喷砂方法，包括：

提供靶材，所述靶材包括喷砂区；

对所述喷砂区进行两次以上的喷砂处理，且前一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸大于后一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸。

可选的，所述靶材为铜靶材，所述砂粒为白刚玉砂粒。

可选的，所述喷砂处理的次数为两次，第一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸为24#，第二次喷砂处理中采用的砂粒尺寸为46#。

可选的，第一次所述喷砂处理中采用的砂粒尺寸为20#～30#。

可选的，第二次所述喷砂处理中采用的砂粒尺寸为40#～60#。

可选的，每次所述喷砂处理的时间范围包括3分钟～5分钟。

可选的，所述喷砂方法还包括：在进行所述喷砂处理之前，先在所述靶材上喷砂区之外的区域形成保护层；在进行所述喷砂处理之后，去除所述保护层。

可选的，所述保护层为胶带。

可选的，所述喷砂方法还包括：在进行所述喷砂处理之后，检测所述喷砂区的粗糙度，当所述喷砂区的粗糙度不符合要求时，重新进行所述喷砂处理。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明对靶材的喷砂区进行两次以上的喷砂处理，同时保证前一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸大于后一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸，即先用较粗的砂粒进行喷砂，然后用较细的砂粒进行喷砂时就可以将前次喷砂处理中留下来的较大颗粒打掉，从而可以避免喷砂区的表面出现尖端颗粒，最终可以精确控制喷砂的粗糙度，避免喷砂的粗糙度过低或过高，且可以保证喷砂的均匀性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的靶材的喷砂方法的流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的靶材的喷砂方法的流程示意图。

具体实施方式

现有技术中靶材在溅射中不可避免地会发生溅射，溅射出的原子（如：Cu原子）会反溅射到靶材上，因此必须在靶材上部分区域进行喷砂处理，增加其表面粗糙度，从而吸附反溅射的原子。但是现有的靶材的喷砂方法中都是简单的进行一次喷砂处理，如：现有的铜靶材的喷砂方法仅进行一次喷砂处理，且喷砂处理中一般是采用60#（即60号，每平方英寸砂粒的个数为60）的白刚玉砂粒喷砂3至5分钟。此种喷砂方法制作的靶材在溅射过程中吸附反溅射力度由于表面的形貌不均匀，容易造成吸附力不够进而导致颗粒脱落，从而不容易控制喷砂后喷砂区的表面粗糙度，造成喷砂粗糙度过低、过高或喷砂不均匀，最终在溅射过程中容易发生Particle问题。

针对上述缺陷，本发明提供了一种靶材的喷砂方法，对靶材的喷砂区进行两次以上的喷砂处理，同时保证前一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸大于后一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸，即先用较粗的砂粒进行喷砂，然后用较细的砂粒进行喷砂时就可以将前次喷砂处理中留下来的较大颗粒打掉，从而可以避免喷砂区的表面出现尖端颗粒，最终可以精确控制喷砂的粗糙度，避免喷砂的粗糙度过低或过高，且可以保证喷砂的均匀性。

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

实施例一

参考图1所示，本实施例提供了一种靶材的喷砂方法，包括以下步骤：

步骤S11，提供靶材，所述靶材包括喷砂区；

步骤S12，对所述喷砂区进行第一次喷砂处理，所述第一次喷砂处理中砂粒尺寸为D1；

步骤S13，对所述喷砂区进行第二次喷砂处理，所述第二次喷砂处理中砂粒尺寸为D2，且D2<D1。

本实施例对靶材的喷砂区进行两次喷砂处理，且第二次喷砂处理中砂粒的尺寸D2小于第一次喷砂处理中砂粒的尺寸D1，从而可以很好地控制靶材喷砂后的表面粗糙度，最终避免出现Particle问题。

首先执行步骤S11，提供靶材。

所述靶材可以是铜靶材、钼靶材、钽靶材等任意的溅射靶材，所述靶材包括溅射区和喷砂区，后续的喷砂处理的对象是喷砂区。

本实施例中所述靶材为铜靶材。

为了避免后续的喷砂处理对溅射区的影响，在进行喷砂处理之前，还可以先在所述溅射区（即喷砂区之外的区域）形成保护层以在喷砂处理中对所述溅射区进行保护，并在进行喷砂处理之后，再去除所述保护层，最终可以提高靶材的质量。

具体地，本实施例中可以在喷砂处理之前将靶材上不需要喷砂的区域上贴上胶带，即所述保护层可以为胶带，从而避免喷砂处理中砂粒同时喷到溅射区上。由于保护层采用胶带，因此方便粘贴和去除，有利于简化步骤，降低成本。

接着执行步骤S12，对所述喷砂区进行第一次喷砂处理。

由于本实施例中需要对铜靶材进行喷砂处理，因此可以采用白刚玉砂粒进行喷砂。

需要说明的是，当对其他金属靶材进行喷砂处理时，具体采用的砂粒种类对于本领域的技术人员是熟知的，在此不再赘述。

本实施例中第一次喷砂处理中采用较粗的砂粒，所述砂粒尺寸D1范围可以为20#～30#（即每平方英寸砂粒的个数为20～30），如：20#（即每平方英寸砂粒的个数为20）、23#（即每平方英寸砂粒的个数为23）、25#（即每平方英寸砂粒的个数为25）、27#（即每平方英寸砂粒的个数为27）或30#（即每平方英寸砂粒的个数为30）等。

所述第一次喷砂处理的喷砂时间与喷砂区的面积等因素有关，且喷砂区的面积越大，所需的喷砂时间越长。当喷砂时间过短时，会导致喷砂的粗糙度不均匀；当喷砂时间过长时，又会导致喷砂区被去除的材料增加，从而导致喷砂区的尺寸偏小，进而无法满足规格要求。

本实施例中所述喷砂区的面积范围可以是：0.01m²～0.03m²，因此第一次喷砂处理的喷砂时间范围可以包括3分钟～5分钟，如：3分钟、4分钟或5分钟。

当喷砂区的面积为其它值时，可以相应改变第一次喷砂处理的时间，在此不再赘述。

接着执行步骤S13，对所述喷砂区进行第二次喷砂处理。

本实施例中仍然采用白刚玉砂粒对铜靶材进行第二次喷砂处理。

本实施例中第二次喷砂处理中采用较细的砂粒，所述砂粒尺寸D2范围可以为40#～60#（即每平方英寸砂粒的个数为40～60），如：40#（即每平方英寸砂粒的个数为40）、45#（即每平方英寸砂粒的个数为45）、50#（即每平方英寸砂粒的个数为50）、55#（即每平方英寸砂粒的个数为55）或60#（即每平方英寸砂粒的个数为60）等。

所述第二次喷砂处理的喷砂时间与喷砂区的面积等因素有关，且喷砂区的面积越大，所需的喷砂时间越长。当喷砂时间过短时，会导致喷砂的粗糙度不均匀；当喷砂时间过长时，又会导致喷砂区被去除的材料增加，从而导致喷砂区的尺寸偏小，进而无法满足规格要求。

本实施例中所述喷砂区的面积范围可以是：0.01m²～0.03m²，因此第二次喷砂处理的喷砂时间范围可以包括3分钟～5分钟，如：3分钟、4分钟或5分钟。

当喷砂区的面积为其它值时，可以相应改变第二次喷砂处理的时间，在此不再赘述。

需要说明的是，所述第二次喷砂处理的时间可以大于、等于或小于所述第一次喷砂处理的时间。

本实施例在第一次喷砂处理中采用较粗的砂粒进行喷砂，喷砂区的表面颗粒会比较大，在第二次喷砂处理中采用较细的砂粒进行喷砂，进而第二次喷砂处理中的砂粒可以将第一次喷砂处理中留下的较大颗粒打掉，从而可以避免喷砂区的表面出现尖端颗粒，最终在第二次喷砂处理之后保证喷砂区的粗糙度既均匀又满足要求，即避免Particle问题。

至此完成对靶材的喷砂区的喷砂处理。

在第二次喷砂处理之后，就可以去除粘贴在溅射区上的胶带。

本实施例在第二次喷砂处理之后，还可以检测所述喷砂区的粗糙度，当所述喷砂区的粗糙度不符合要求时，可以再次重新进行所述喷砂处理。

在一个具体例子中，选择了16块相同的铜靶材，且对每块铜靶材分别进行了两次相同的喷砂处理。第一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸为24#，第一次喷砂处理的时间为3分钟至5分钟，第二次喷砂处理中采用的砂粒尺寸为46#，第二次喷砂处理的时间为3分钟至5分钟。在第二次喷砂处理之后对各靶材进行粗糙度检测，各靶材的粗糙度如表1所示。

表1

后续采用上表任一铜靶材进行溅射时，都没有发生Particle问题。

该例子中对铜靶材的粗糙度的要求是6.35μm～8.89μm，根据上述表1可知，采用本实施例两次喷砂处理的方法既可以满足粗糙度的要求，又可以避免喷砂区在溅射过程中发生Particle。

实施例二

参考图2所示，本实施例提供了一种靶材的喷砂方法，包括以下步骤：

步骤S21，提供靶材，所述靶材包括喷砂区；

步骤S22，对所述喷砂区进行第一次喷砂处理，所述第一次喷砂处理中砂粒尺寸为D1；

步骤S23，对所述喷砂区进行第二次喷砂处理，所述第二次喷砂处理中砂粒尺寸为D2，且D2<D1；

步骤S24，对所述喷砂区进行第三次喷砂处理，所述第三次喷砂处理中砂粒尺寸为D3，且D3<D2。

与实施例一相比，本实施例对喷砂区进行了三次喷砂处理，从而在保证喷砂区的粗糙度符合要求的前提下，可以进一步提高喷砂区的粗糙均匀性，最终也可以避免Particle问题。

本实施例中第一次喷砂处理采用的砂粒尺寸D1可以为20#～30#，第一次喷砂处理的时间可以为3分钟至5分钟，第二次喷砂处理采用的砂粒尺寸D2可以为40#～60#，第二次喷砂处理的时间可以为3分钟至5分钟，第三次喷砂处理采用的砂粒尺寸D3大于60#（即每平方英寸砂粒的个数为60以上），第三次喷砂处理的时间可以为3分钟至5分钟。

其余可以参考实施例一的对应步骤，在此不再赘述。

需要说明的是，在满足粗糙度要求的前提下，还可以使用越来越细的砂粒进行三次以上的喷砂处理，从而使喷砂区表面粗糙度更均匀。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种靶材的喷砂方法，其特征在于，包括：

提供靶材，所述靶材包括喷砂区；

2.如权利要求1所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，所述靶材为铜靶材，所述砂粒为白刚玉砂粒。

3.如权利要求2所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，所述喷砂处理的次数为两次，第一次喷砂处理中采用的砂粒尺寸为24#，第二次喷砂处理中采用的砂粒尺寸为46#。

4.如权利要求1所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，第一次所述喷砂处理中采用的砂粒尺寸为20#～30#。

5.如权利要求1所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，第二次所述喷砂处理中采用的砂粒尺寸为40#～60#。

6.如权利要求1所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，每次所述喷砂处理的时间范围包括3分钟～5分钟。

7.如权利要求1所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，所述喷砂方法还包括：在进行所述喷砂处理之前，先在所述靶材上喷砂区之外的区域形成保护层；在进行所述喷砂处理之后，去除所述保护层。

8.如权利要求7所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，所述保护层为胶带。

9.如权利要求1所述的靶材的喷砂方法，其特征在于，所述喷砂方法还包括：在进行所述喷砂处理之后，检测所述喷砂区的粗糙度，当所述喷砂区的粗糙度不符合要求时，重新进行所述喷砂处理。