CN115011928B

CN115011928B - 再生靶材的方法及形成材料薄膜的方法

Info

Publication number: CN115011928B
Application number: CN202110244712.8A
Authority: CN
Inventors: 王柏伟; 邱雅琴; 林庭甫; 林明贤
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2024-03-05
Anticipated expiration: 2041-03-05
Also published as: CN115011928A

Abstract

一种再生靶材的方法及形成材料薄膜的方法，再生靶材的方法包括提供靶材。靶材具有一表面，且此表面具有再沉积薄膜。使用第一激光光束照射靶材的表面的整体。使用第二激光光束照射靶材的表面的一部分，以清除再沉积薄膜。

Description

再生靶材的方法及形成材料薄膜的方法

技术领域

本揭示的实施方式是关于一种再生靶材的方法及一种形成材料薄膜的方法。

背景技术

在半导体制造工业中，常用物理气相沉积(Physical vapor deposition，PVD)在基板上沉积薄膜。物理气相沉积是在气相中进行的沉积工艺，其中在真空中将源材料(source material)物理转印到基板。物理气相沉积包括溅镀(Sputtering PVD)、蒸镀(Evaporative PVD)及离子镀(Ion Plating PAPVD)等。物理气相沉积常用于沉积金属、阻挡材料和氧化物。

发明内容

本揭示的一实施方式提供一种再生靶材的方法。此方法包括提供靶材，其中靶材具有表面，且表面具有再沉积薄膜；使用第一激光光束照射靶材的表面的整体；以及使用第二激光光束照射靶材的表面的一部分，以清除再沉积薄膜。

本揭示的一实施方式提供一种再生靶材的方法。此方法包括提供靶材，其中靶材包含再沉积薄膜位于其上，再沉积薄膜包含第一部分及第二部分，第一部分具有第一厚度，第二部分具有第二厚度，且第二厚度大于第一厚度；使用第一激光光束以第一参数照射再沉积薄膜的第一部分；以及使用第二激光光束以第二参数照射再沉积薄膜的第二部分，其中第二参数与第一参数不同。

本揭示的一实施方式提供一种形成材料薄膜的方法。此方法包括以下操作。将基板置入物理气相沉积装置中，其中该物理气相沉积装置包含处理腔室、靶材、以及基板支架。靶材设置于处理腔室中，具有第一表面。基板支架用以支撑基板，其中基板支架面向靶材的第一表面配置。之后，导入处理气体至处理腔室中。于处理腔室中产生电浆，使靶材中的源材料粒子沉积至基板上。使用激光清洁靶材。

附图说明

当读到随附的附图时，从以下详细的叙述可充分了解本揭示的各方面。值得注意的是，根据工业上的标准实务，各种特征不是按比例绘制。事实上，为了清楚的讨论，各种特征的尺寸可任意增加或减少。

图1为根据本揭示的某些实施方式绘示的物理气相沉积装置的示意图；

图2为根据本揭示某些实施方式绘示的靶材组件的放大示意图；

图3为根据本揭示某些实施方式绘示的形成材料薄膜的方法的流程图；

图4为根据本揭示的某些实施方式绘示的通过物理气相沉积装置在基板上形成材料薄膜的示意图；

图5为根据本揭示某些实施方式绘示的使用一段时间后的靶材组件的俯视示意图；

图6为根据本揭示某些实施方式绘示的沿图5的A-A’线段截取的靶材组件的剖面示意图；

图7为根据本揭示某些实施方式绘示的清洁靶材的方法流程图；

图8为根据本揭示某些实施方式绘示的清洁靶材的方法流程图；

图9为根据本揭示某些实施方式绘示的经表面处理的靶材的俯视示意图；

图10为根据本揭示某些实施方式绘示的沿图8的A-A’线段截取的经表面处理的靶材的剖面示意图。

【符号说明】

10:方法

12,14,16,18:操作

19,19a,20,20a:子操作

100:处理腔室

102:处理空间

110:气体源

120:排气口

200:靶材组件

202,302:电源

210:靶材

212,212’,212”:第一表面

214:第二表面

216,216’,216”:侧表面

220:靶材背板

222:第一表面

224:第二表面

230,230a,230b,230c:再沉积薄膜

300:基板支架

310:基板

312:上表面

320:轴

330:材料薄膜

400:磁性模块

410,410a,410b,410c:磁铁

1000:物理气相沉积装置

A-A’:线段

M:磁力线

P1,P2,P3:突出部分

R1,R2,R3:凹陷部分

T1,T2,T3,T4,T5,T6:厚度

具体实施方式

以下将以附图揭露本揭示的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭示。也就是说，在本揭示部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。并且为求清楚说明，元件的大小或厚度可能夸大显示，并未依照原尺寸作图。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。

在本文中使用空间相对用语，例如“下方”、“之下”、“上方”、“之上”等，这是为了便于叙述一元件或特征与另一元件或特征之间的相对关系，如图中所绘示。这些空间上的相对用语的真实意义包含其他的方位。例如，当附图上下翻转180度时，一元件与另一元件之间的关系，可能从“下方”、“之下”变成“上方”、“之上”。此外，本文中所使用的空间上的相对叙述也应作同样的解释。

虽然下文中利用一系列的操作或步骤来说明在此揭露的方法，但是这些操作或步骤所示的顺序不应被解释为本揭示的实施例的限制。例如，某些操作或步骤可以按不同顺序进行及/或与其它步骤同时进行。此外，并非必须执行所有绘示的操作、步骤及/或特征才能实现本揭示的实施方式。此外，在此所述的每一个操作或步骤可以包含数个子步骤或动作。

图1为根据本揭示的某些实施方式绘示的物理气相沉积装置1000的示意图。在一些实施方式中，物理气相沉积装置1000可以为溅镀(sputtering)沉积装置、蒸镀沉积(Evaporation deposition)装置、离子镀(Ion Plating)沉积装置或其他类似的装置。

请参照图1，在本揭示的一些实施方式中，物理气相沉积装置1000包含处理腔室100、靶材组件200、以及基板支架300。应了解到，图1所示的物理气相沉积装置1000仅为示例性的结构，并不意欲用以限制本揭示实施例。物理气相沉积装置1000还可以包含其他元件，将在以下叙述。

如图1所示，处理腔室100包含处理空间102。处理腔室100可以是保持在低压下的真空腔室。气体源110及排气口120可以分别连接至处理腔室100。具体而言，气体源110配置以将处理气体导入处理空间102中，并且排气口120配置以将处理气体从处理空间102中排出。借此，可以将处理腔室100维持在期望的压力下。在一些实施方式中，处理腔室100可以连接至一个或多个气体源110。也就是说，一种或更多种处理气体可以从气体源110供应至处理腔室100中。在一些实施方式中，处理气体包含惰性气体和/或反应性气体。在一些实例中，处理气体可以包含氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氢气(H₂)、合成气体(例如氮气及氢气)、甲烷(CH₄)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氨(NH₃)、其组合或类似物。位于处理空间102中的处理气体可以在物理气相沉积制程中被电流点燃成为电浆。在一些实施方式中，可将处理腔室100接地。

请继续参考图1，靶材组件200设置于处理腔室100中。在一些实施方式中，靶材组件200包含靶材210、以及设置于靶材210背面的靶材背板220。图2为根据本揭示某些实施方式绘示的靶材组件200的放大示意图。如图1及图2所示，靶材210具有第一表面212、第二表面214、以及侧表面216。靶材210的第一表面212可以暴露于物理气相沉积装置1000的处理空间102中，并朝向基板310设置。靶材210的第二表面214附接于靶材背板220。侧表面216位于靶材210的第一表面212与第二表面214之间，并与其相连。靶材210提供在物理气相沉积制程期间被沉积到基板310上的源材料。在一些实施方式中，靶材210可以由单一材料、二元材料或者三元材料形成。在一些实施方式中，靶材210包括导电材料如金属或金属合金。在一些实施例中，靶材210包括钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、钴(Co)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)、铌(Nb)、铂(Pt)、钼(Mo)或钨(W)，或以上述金属为主成分的合金，或其他类似的材料。在其他实施方式中，靶材210包括阻挡材料或介电材料，例如，氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(SiN)，或其他类似的材料。在一些实施方式中，靶材210的形状包含圆形、椭圆形、正方形、长方形，或其他类似的形状。

靶材背板220具有第一表面222及与其相对的第二表面224。具体而言，靶材背板220的第一表面222可以附接于靶材210的第二表面214。靶材组件200可以电耦接至电源202，以提供电流至靶材210。在一些实施方式中，电源202可以电耦接至靶材背板220。在其他实施方式中，电源202也可以直接电耦接至靶材210。在一些实施方式中，电源202可以为直流(Direct Current，DC)电源。在其他实施方式中，电源202可以为射频(RadioFrequency，RF)电源或其他适当的电源。

请继续参考图1，基板支架300在处理腔室100中面向靶材210的第一表面212而配置。在物理气相沉积制程期间，基板支架300用以支撑基板310。基板支架300可以为固定元件或可移动元件。在一些实施方式中，基板支架300可以装设在可旋转和/或可线性致动的轴320上。在一些实施方式中，基板支架300可以由铝、陶瓷、其组合或其他合适的材料制成。基板支架300可以电耦接至电源302。在一些实施方式中，电源302可以为直流电源、交流电源或射频电源。

基板310具有上表面312朝向靶材210的第一表面212，并且通过物理气相沉积制程所沉积的材料薄膜即形成于此上表面312之上。在一些实施方式中，基板310包含半导体基板(例如，硅、氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石材料或上述的类似材料)、导电材料(例如，金属、金属氮化物、金属合金或上述的类似材料)、介电材料(例如，二氧化硅、掺杂碳的硅氧化物或上述的类似材料)、或玻璃基板。视应用而定，基板310可以具有各种尺寸及形状。在一些实施方式中，基板310具有单层或多层结构。在一些实施方式中，基板310包括一个或多个特征和/或图案。例如，基板310可以具有一个或多个通孔和/或互连件形成于其中。

如图1所示，在一些实施方式中，物理气相沉积装置1000还包含磁性模块400。在一些实施例中，物理气相沉积装置1000为磁控溅镀(magnetron sputtering)沉积装置。磁性模块400可以设置于靶材背板220的第二表面224之上，与靶材210相对。在一些实施方式中，磁性模块400包含多个磁铁410，其中每一个磁铁410可以包含北极与南极。在一些实施方式中，磁铁410包含第一磁铁410a、第二磁铁410b、以及第三磁铁410c。相邻的磁铁410配置为以互相相异极性的磁极朝向靶材背板220。举例而言，第一磁铁410a的南极可以朝向靶材背板220，与其相邻的第二磁铁410b的北极朝向靶材背板220，并且第三磁铁410c可以与第一磁铁410a相同，即北极朝向靶材背板220。

磁性模块400可以产生穿过靶材210延伸至处理腔室100的处理空间102的磁场。如图1所示，磁性模块400可以在靶材210的第一表面212形成磁力线M。平行于靶材210的第一表面212的磁场可以提高电浆中气体离子的碰撞频率。借此，可以提高电浆密度，并进一步提升靶材210的溅镀效率。此外，磁力线M可以影响靶材210的第一表面212的侵蚀轮廓。具体而言，由于磁场的影响，造成靶材210的第一表面212不同区域的电浆密度不同，进而导致不同的侵蚀速率。因此，靶材210的第一表面212在进行物理气相沉积制程执行一段时间之后，可以产生不均匀的侵蚀轮廓(如图5及图6所示，将在下文详细说明)。在本揭示的其他实施方式中，物理气相沉积装置1000也可以不具有磁性模块400。在一些实施方式中，物理气相沉积装置1000可以包含遮罩护罩(未绘示)位于处理腔室100中。

图3为根据本揭示某些实施方式绘示的形成材料薄膜的方法10的流程图。如图3所示，方法10包含操作12、操作14、操作16、以及操作18。以下以前述图1所示的物理气相沉积装置1000示例性的说明方法10的各步骤。

请参考图1及图3，在方法10的操作12中，将基板310置入物理气相沉积装置1000中。物理气相沉积装置1000可以包含处理腔室100、靶材210、以及基板支架300。具体而言，将基板310置入处理腔室100中，并使基板310的上表面312暴露于处理空间102中。之后，可以通过排气口120将处理腔室100排气到特定真空度。

请继续参考图1及图3，在方法10的操作14中，导入处理气体至处理腔室100中。具体而言，可以通过气体源110将一种或多种处理气体(例如，氩气)导入处理腔室100的处理空间102中，作为入射离子源。

请继续参考图1及图3，在方法10的操作16中，于处理腔室100中产生电浆，使靶材210中的源材料粒子沉积至基板310上。具体而言，可以由电源202施加适当的负电压至靶材组件200，以在靶材组件200与基板支架300之间的处理空间102中形成电浆(例如，氩气电浆)。电浆中生成的气体离子(例如，氩离子)被靶材组件200的负电压吸引，使得气体离子以高速轰击靶材210的第一表面212，因而从靶材210释放出含有靶材210源材料的原子，即为源材料粒子。在物理气相沉积制程期间，靶材210释放源材料粒子将引起靶材210的侵蚀。上述源材料粒子沉积附着于对向的基板310的上表面312，而形成材料薄膜330，如图4所示。

请参考图4至图6。图4为根据本揭示的某些实施方式绘示的通过物理气相沉积装置1000在基板310上形成材料薄膜330的示意图。图5为根据本揭示某些实施方式绘示的使用一段时间后的靶材组件200的俯视示意图。图6为根据本揭示某些实施方式绘示的沿图5的A-A’线段截取的靶材组件200的剖面示意图。

在本揭示的一些实施方式中，物理气相沉积装置1000还包含磁性模块400。磁性模块400可以在靶材210’的第一表面212’产生磁场(如图4中所示的磁力线M)。磁场分布将会影响靶材210’的第一表面212’的侵蚀轮廓。详细而言，磁场可以集中电浆中的离子，因此可提高电浆密度。而电浆密度分布导致靶材210’的不同位置具有不同的侵蚀速率，使得靶材210’的第一表面212’形成高度不一致的侵蚀轮廓。

举例而言，电浆密度较高的区域具有较高的侵蚀速率，而在靶材210’的第一表面212’形成凹陷的轮廓。如图6所示，靶材210’的第一表面212’具有厚度较薄的凹陷部分R1、R2、R3(即为侵蚀速率较快的区域)。在一些实施方式中，凹陷部分R1、R2、R3可以分别具有厚度T1、T2、T3，且厚度T1、T2、T3可以彼此相同或不同。此外，电浆密度较低的区域具有较低的侵蚀速率，而在靶材210’的第一表面212’形成突出的轮廓。如图6所示，靶材210’的第一表面212’具有厚度较厚的突出部分P1、P2、P3(即为侵蚀速率较慢的区域)。在一些实施方式中，突出部分P1、P2、P3可以分别具有厚度T4、T5、T6，且厚度T4、T5、T6可以彼此相同或不同。每一个突出部分P1、P2、P3的厚度T4、T5、T6可以皆大于每一个凹陷部分R1、R2、R3的厚度T1、T2、T3。如图5所示，在一些实施方式中，靶材210’的突出部分P1、P2、P3及凹陷部分R1、R2、R3可以分别具有环状轮廓。此外，应了解到，通过不同磁性模块400的设置，靶材210’可以具有不同于图5及图6所示的侵蚀轮廓。

请继续参考图5及图6。在一些实施方式中，在靶材210’使用一段时间之后，靶材210’的第一表面212’和/或靶材210’的侧表面216’上形成再沉积薄膜230。具体而言，从靶材210’的第一表面212’所释出的源材料粒子的一部分会沉积至基板310的上表面312而形成材料薄膜330(绘示于图4)；而另一部分的源材料粒子则重新堆积于靶材210’的第一表面212’上和/或靶材210’的侧表面216’上，而形成再沉积薄膜230。在一些实施例中，再沉积薄膜230可以形成于靶材210’的整个第一表面212’上和/或侧表面216’上。在其他实施例中，再沉积薄膜230可以形成于靶材210’的一部分第一表面212’上。在一些实施例中，源材料粒子特别是堆积于靶材210’的第一表面212’的突出部分P1、P2、P3上，而形成厚度较厚的再沉积薄膜230a、230b及230c，如图5及图6所示。在一些实施例中，再沉积薄膜230a、230b及230c的厚度可以彼此相同或不同。在一些实施方式中，再沉积薄膜230a、230b及230c可以分别具有环状轮廓。

随着物理气相沉积制程的进行，更多的源材料粒子将会堆积于靶材210’的第一表面212’及侧表面216’。也就是说，靶材210’第一表面212’及侧表面216’上的再沉积薄膜230会随着物理气相沉积制程的进行而厚度增大。然而，再沉积薄膜230的结构较松散(例如，再沉积薄膜230中的源材料粒子的密度较靶材210’本体小)，因此，这些重新堆积于靶材210’的源材料粒子在物理气相沉积过程中容易从靶材210’的第一表面212’及侧表面216’剥落而混入在基板310上形成的材料薄膜330中，造成所沉积的材料薄膜330品质(例如，均匀性等)不佳。此时，靶材210’已不适用于继续进行沉积制程，需更新靶材210’以确保所形成的材料薄膜330具有良好的品质。

接着，图3所示的方法10继续进行至操作18，使用激光清洁靶材210’。图7为根据本揭示某些实施方式绘示的清洁靶材210’的详细步骤流程图。如图7所示，操作18可以包含子操作19、子操作20、以及子操作21。

请参考图5至图7，在操作18的子操作19中，提供靶材210’，其中靶材210’具有一表面，且此表面具有再沉积薄膜230。具体而言，在靶材210’使用一段时间(例如，接近原靶材210约一半的使用寿命(lifetime))之后，再沉积薄膜230会生成于靶材210’的表面(例如，第一表面212’和/或侧表面216’)。此时，可以将靶材210’从物理气相沉积装置1000(如图4所示)的处理腔室100中取出以进行后续处理。在一些实施例中，随着沉积制程的进行，当靶材210’的使用寿命超过约2/5时，可以将靶材210’从物理气相沉积装置1000中取出以进行后续处理。

请继续参考图5至图7，在操作18的子操作20中，使用第一激光光束照射靶材210’的表面的整体。具体而言，可以使用第一激光光束沿着靶材210’的整体表面(例如，靶材210’的第一表面212’及侧表面216’)绕行照射一次或多次，以大致清除靶材210’表面上的一层再沉积薄膜230。例如，图6所示的位于凹陷部分R1、R2、R3上的再沉积薄膜230可以在执行子操作20之后被清除，而位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3上的再沉积薄230a、230b、230c的厚度则在执行子操作20之后减少。

请继续参考图5至图7，在操作18的子操作21中，使用第二激光光束照射靶材210’的表面的一部分，以清除再沉积薄膜230。具体而言，可以使用第二激光光束选择性地照射靶材210’的第一表面212’的突出部分P1、P2、P3，以去除在子操作20后剩余的再沉积薄膜230。例如，上述位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3上厚度被减少的再沉积薄膜230a、230b、230c可以在子操作21中被完全清除。

或者，在其他实施例中，也可以先使用第二激光光束沿着靶材210’的表面绕行一次或多次，以选择性地照射如图6所示的靶材210’的第一表面212’的突出部分P1、P2、P3，以减少位于突出部分P1、P2、P3厚度较厚的再沉积薄膜230a、230b、230c的厚度。接着，再使用第一激光光束沿着靶材210’的表面(例如，靶材210’的第一表面212’和/或侧表面216’)绕行一次或多次照射靶材210’的整体表面，以清除靶材210’整体表面上的全部再沉积薄膜230。

在一些实施方式中，在使用第一激光光束及第二激光光束照射靶材210’之后，可以进一步使用第三激光光束照射靶材210’的第一表面212’和/或侧表面216’，以确保靶材210’整体表面上的再沉积薄膜230可以被完全清除。在一些实施方式中，使用激光光束清除再沉积薄膜230时，可以进一步去除一部分的靶材210’本体。在一些实施方式中，在使用第一激光光束、第二激光光束及第三激光光束照射靶材210’之前和/或之后，可以测量靶材210’的表面轮廓。在一些实施例中，可以使用三坐标测量仪(Coordinate MeasuringMachine，CMM)、表面轮廓仪或其他合适的测量装置来量测及确认靶材210’第一表面212’的轮廓。

本揭示实施例亦提供清洁靶材的其他方法。图8为根据本揭示其他实施方式绘示的清洁靶材210’的详细步骤流程图。如图8所示，操作18可以包含子操作19a、子操作20a、以及子操作21a。

请参考图5～6及图8，在操作18的子操作19a中，提供靶材210’，其中靶材210’包含再沉积薄膜230位于其上，再沉积薄膜230包含第一部分(例如，图6所示位于凹陷部分R1、R2、R3上的再沉积薄膜230)及第二部分(例如，图6所示位于突出部分P1、P2、P3上的再沉积薄膜230a、230b、230c)。再沉积薄膜230的第一部分具有第一厚度，第二部分具有第二厚度，且第二厚度大于第一厚度。具体而言，在靶材210’使用一段时间之后，再沉积薄膜230会生成于靶材210’的表面(例如，第一表面212’及侧表面216’)。如同前述，在物理气相沉积制程中，源材料粒子容易重新堆积于靶材210’本体上较突出的区域。因此，位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3上的再沉积薄230a、230b、230c的厚度可以比位于靶材210’的凹陷部分R1、R2、R3上的再沉积薄膜230厚。

请继续参考图5～6及图8，在操作18的子操作20a中，使用第一激光光束以第一参数照射再沉积薄膜230的第一部分。举例而言，可以将表面具有再沉积薄膜230的靶材210’从物理气相沉积装置1000(如图4所示)的处理腔室100中取出，以使用激光进行表面处理。在一些实施方式中，第一参数包含第一激光功率、第一照射次数、以及第一行径速率。具体而言，可以根据靶材210’上再沉积薄膜230的厚度来调整所使用激光光束的激光功率、照射次数、以及行径速率(或照射时间)。例如，可以使用较低的激光功率、较少的照射次数、和/或较高的行径速率(较少的照射时间)照射再沉积薄膜230厚度较薄的第一部分(例如，图6所示位于靶材210’的凹陷部分R1、R2、R3的再沉积薄膜230)。

请继续参考图5～6及图8，在操作18的子操作21a中，使用第二激光光束以第二参数照射再沉积薄膜230的第二部分，其中第二参数与第一参数不同。在一些实施方式中，第二参数包含第二激光功率、第二照射次数、以及第二行径速率。具体而言，可以根据靶材210’上再沉积薄膜230的厚度来调整所使用激光光束的激光功率、照射次数、以及行径速率(或照射时间)。例如，可以使用较高的激光功率、较高的照射次数、和/或较低的行径速率(即较多的照射时间)照射再沉积薄膜230厚度较厚的第二部分(例如，图6所示位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3的再沉积薄膜230a、230b、230c)。

举例而言，使用激光进行表面处理时，激光光束可以沿着靶材210’以环状路径清除再沉积薄膜230。在一些实施方式中，在激光光束行径至再沉积薄膜230厚度较厚的部分(例如，位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3的再沉积薄膜230a、230b、230c)时，可以使用较高的第二激光功率照射再沉积薄膜230；并且，在行径至再沉积薄膜230厚度薄的部分(例如，位于靶材210’的凹陷部分R1、R2、R3的再沉积薄膜230)时，可以切换至比第二激光功率较低的第一激光功率照射再沉积薄膜230。也就是说，在清洁靶材210’的过程中，可以针对不同厚度的再沉积薄膜230调整所使用的激光光束参数。借此，激光光束可以只行径一次的清洁路径，即可清除靶材210’表面(包含第一表面212’和/或侧表面216’)的再沉积薄膜230，使靶材210’再生(regeneration)。

在其他实施方式中，在激光光束行径至再沉积薄膜230厚度较厚的部分时，可以使用较多的第二照射次数照射再沉积薄膜230，亦即可以在同一圈路径上多绕行一次或多次。之后，当激光光束行径至再沉积薄膜230厚度较薄的部分时，可以改为使用比第二照射次数较少的第一照射次数照射再沉积薄膜230，亦即只在厚度较薄的同一圈路径上绕行一次或较少次，即可清除靶材210’表面上的全部再沉积薄膜230。也就是说，在清洁靶材210’的过程中，可以针对不同厚度的再沉积薄膜230调整所使用的激光光束的照射次数。借此，可以使用相同的激光光源清除靶材210’表面(包含第一表面212’和/或侧表面216’)的再沉积薄膜230，使靶材210’再生(regeneration)。

在另一些实施方式中，在激光光束行径至再沉积薄膜230厚度较厚的部分(例如，位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3的再沉积薄230a、230b、230c)时，可以使用较低的第二行径速率照射再沉积薄230较长时间(即，停留时间较久或减缓行径速率)；并且，当行径至再沉积薄膜230厚度较薄的部分(例如，位于靶材210’的突出部分P1、P2、P3)时，可以切换至比第二行径速率较高的第一行径速率(即，停留时间较短或增加行径速率)照射再沉积薄230。也就是说，在清洁靶材210’的过程中，可以针对不同厚度的再沉积薄膜230调整所使用的激光光束的行径速率。借此，可以使用相同的激光光源清除靶材210’表面(包含第一表面212’和/或侧表面216’)的再沉积薄膜230，使靶材210’再生(regeneration)。

在一些实施例中，在执行子操作20a之前或之后，可以进一步使用第三激光光束照射靶材210’的第一表面212’和/或侧表面216’，以确保完全清除靶材210’表面上的全部再沉积薄膜230。借此，可以获得具有实质上平整的表面的再生靶材210”。在一些实施例中，使用激光清除再沉积薄膜230时，可以进一步去除靶材210’的一部分(例如，靶材210’的一部分的突出部分P1、P2、P3)。在一些实施方式中，在执行子操作20a之前、期间或之后，可以测量靶材210’的第一表面212’的表面轮廓。在一些实施例中，可以使用三坐标测量仪(Coordinate Measuring Machine，CMM)、表面轮廓仪或其他合适的测量装置来量测及确认靶材210’第一表面212’的轮廓。

图9为根据本揭示某些实施方式绘示的执行操作18之后，即经表面处理(清洁后)的靶材210”的俯视示意图。图10为根据本揭示某些实施方式绘示的沿图8的A-A’线段截取的经表面处理(清洁后)的靶材的剖面示意图。

如图9及图10所示，经过上述清洁过程后，经表面处理的靶材210”的第一表面212”上不具有再沉积薄膜230。也就是说，经表面处理的靶材210”可以具有实质上平整的第一表面212”及侧表面216”。在一些实施方式中，经表面处理的靶材210”与前述图5及图6所示的靶材210’(即，未经表面处理的靶材210”)相比，具有较均匀的厚度。在一些实施例中，经表面处理的靶材210”的厚度小于图6所示的靶材210’及图2所示的靶材210的厚度。在一些实施方式中，表面处理前的靶材210’具有第一粗糙度，经表面处理的靶材210”具有第二粗糙度，并且第二粗糙度小于第一粗糙度。也就是说，经表面处理后，靶材210”的表面粗糙度(surface roughness)得到改善，可以具有较平整的表面轮廓。上述表面粗糙度可以包含算数平均粗糙度(Ra)、最大高度(Ry)、或十点平均粗糙度(Rz)。在一些实施方式中，第二粗糙度可以实质上与初始靶材(即，如图2所示还未进行沉积制程前的靶材210)的粗糙度相同。也就是说，经表面处理的靶材210”可以恢复成接近其初始状态。因此，上述清洁制程可以使靶材再生(regeneration)。

上述经表面处理的靶材210”可以重新放回处理腔室100中，以接续进行前述物理气相沉积制程。由于经表面处理的靶材210”上的再沉积薄膜230已被清除，故将此再生的靶材210”用于物理气相沉积制程中，可以避免前述源材料粒子从靶材表面剥落而影响所沉积材料薄膜的品质的问题。因此，本揭示实施例所述的清洁靶材的方法可以延长靶材的使用寿命，并且可以进一步改善靶材沉积效能以及所沉积材料薄膜的品质。

综上所述，本揭示的实施方式提供形成材料薄膜的方法以及再生靶材的方法。本揭示的实施方式可以达成各种优点。例如，通过激光对靶材进行表面处理，可以清除靶材表面在物理气相沉积制程中所生成的再沉积薄膜，避免再沉积薄膜中的源材料粒子剥落而影响所沉积材料薄膜的品质。此外，经表面处理后，靶材表面的粗糙度获得改善，使得靶材可以恢复至接近其初始状态。因此，可以延长靶材的使用寿命，并且可以进一步改善靶材沉积效能以及所沉积材料薄膜的品质。

根据揭示的一些实施方式，提供一种再生靶材的方法。此方法包括提供靶材，其中靶材具有表面，且表面具有再沉积薄膜；使用第一激光光束照射靶材的表面的整体；以及使用第二激光光束照射靶材的表面的一部分，以清除再沉积薄膜。在一些实施例中，此方法还包括测量靶材的表面的轮廓，且第二激光光束是基于此轮廓照射靶材的表面的一部分。在一些实施例中，进一步包括使用第三激光光束照射靶材的表面。在一些实施例中，靶材的表面具有第一粗糙度，清除再沉积薄膜后的靶材的表面具有第二粗糙度，且第二粗糙度小于第一粗糙度。

根据揭示的一些实施方式，提供一种再生靶材的方法。此方法包括提供靶材，其中靶材包含再沉积薄膜位于其上，再沉积薄膜包含第一部分及第二部分，第一部分具有第一厚度，第二部分具有第二厚度，且第二厚度大于第一厚度；使用第一激光光束以第一参数照射再沉积薄膜的第一部分；以及使用第二激光光束以第二参数照射再沉积薄膜的第二部分，其中第二参数与第一参数不同。在一些实施例中，靶材具有第一粗糙度，经第一激光光束及第二激光光束照射的靶材具有第二粗糙度，且第二粗糙度小于第一粗糙度。在一些实施例中，第一参数包含第一激光功率、第一照射次数、或第一行径速率，第二参数包含第二激光功率、第二照射次数、或第二行径速率。

根据揭示的一些实施方式，提供一种形成材料薄膜的方法，此方法包括以下操作。将基板置入物理气相沉积装置中，其中该物理气相沉积装置包含处理腔室、靶材、以及基板支架。靶材设置于处理腔室中，具有第一表面。基板支架用以支撑基板，其中基板支架面向靶材的第一表面配置。之后，导入处理气体至处理腔室中。于处理腔室中产生电浆，使靶材中的源材料粒子沉积至基板上。使用激光清洁靶材。在一些实施例中，在靶材中的源材料粒子沉积至基板上之后，靶材的第一表面具有第一粗糙度，并且在使用激光清洁靶材之后，靶材的第一表面具有小于第一粗糙度的第二粗糙度。在一些实施例中，在靶材中的源材料粒子沉积至基板上之后，靶材的第一表面形成再沉积薄膜，并且使用激光清洁靶材包括使用激光光束照射靶材上的再沉积薄膜。

虽然本揭示已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示，任何熟悉此技艺者，在不脱离本揭示的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种再生靶材的方法，其特征在于，包括：

提供一靶材，其中该靶材具有一表面，且该表面具有一再沉积薄膜；

使用一第一激光光束照射该靶材的该表面的整体；以及

使用一第二激光光束照射该靶材的该表面的一部分，以清除该再沉积薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括测量该靶材的该表面的一轮廓，且该第二激光光束是基于该轮廓照射该靶材的该表面的一部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括使用一第三激光光束照射该靶材的该表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该靶材的该表面具有一第一粗糙度，清除该再沉积薄膜后的该靶材的该表面具有一第二粗糙度，且该第二粗糙度小于该第一粗糙度。

5.一种再生靶材的方法，其特征在于，包括：

提供一靶材，其中该靶材包含一再沉积薄膜位于其上，该再沉积薄膜包含一第一部分及一第二部分，该第一部分具有一第一厚度，该第二部分具有一第二厚度，且该第二厚度大于该第一厚度；

使用一第一激光光束以一第一参数照射该再沉积薄膜的该第一部分；以及

使用一第二激光光束以一第二参数照射该再沉积薄膜的该第二部分，其中该第二参数与该第一参数不同。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该靶材具有一第一粗糙度，经该第一激光光束及该第二激光光束照射的该靶材具有一第二粗糙度，且该第二粗糙度小于该第一粗糙度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该第一参数包含一第一激光功率、一第一照射次数、或一第一行径速率，该第二参数包含一第二激光功率、一第二照射次数、或一第二行径速率。

8.一种形成材料薄膜的方法，其特征在于，包括：

将一基板置入一物理气相沉积装置中，其中该物理气相沉积装置包含：

一处理腔室；

一靶材，设置于该处理腔室中，具有一第一表面；以及

一基板支架，用以支撑该基板，其中该基板支架面向该靶材的该第一表面配置；

导入一处理气体至该处理腔室中；

于该处理腔室中产生一电浆，使该靶材中的一源材料粒子沉积至该基板上，其中该靶材的该第一表面形成一再沉积薄膜；

从该处理腔室中取出该靶材；

使用一激光光束照射该靶材上的该再沉积薄膜以清除该靶材上的该再沉积薄膜；以及

将该靶材放回该处理腔室中，以接续沉积该源材料粒子至该基板上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在该靶材中的该源材料粒子沉积至该基板上之后，该靶材的该第一表面具有一第一粗糙度，并且在使用该激光光束照射该靶材上的该再沉积薄膜之后，该靶材的该第一表面具有小于该第一粗糙度的一第二粗糙度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在该靶材的该第一表面形成一再沉积薄膜之后，该再沉积薄膜包括位于该靶材的一环状凹陷部分上的一第一部分及位于该靶材的一环状突出部分上的一第二部分。