CN1910304A - 物理气相沉积靶构造 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种具有溅射区域和凸缘区域的靶构造。所述凸缘区域具有在前表面的至少一部分上存在的保护层。本发明包括一种具有凸缘区域的溅射靶构造，其中所述凸缘区域的前表面具有平面部分。沟槽被设置在所述前表面内且所述前表面的倾斜部分相对于所述平面部分从所述沟槽横向向外地进行设置，所述倾斜部分相对于所述平面部分成一定角度。本发明包括一种具有设置在凸缘区域内的O形环沟槽的靶构造。所述O形环槽道具有底表面、孔口、从所述底表面延伸至所述孔口的第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁。所述槽道内的第一角的角度和第二角的角度不相等。

Description

物理气相沉积靶构造
技术领域
本发明涉及物理气相沉积靶构造。
背景技术
物理气相沉积(PVD)通常用于在多种基板上形成材料薄层，所述基板包括但不限于半导体基板。图1图解示出了物理气相沉积工艺。典型的物理气相沉积系统10被示出具有被设置邻近物理气相沉积靶14(也被称作溅射靶)的基板12。系统10可使用单块靶构造，如图中所示出的靶14，其中单块表示靶由一块材料机加工出或制成且不与靶的靶座组合在一起使用。另一种可选方式是，靶构造可以是包括靶和靶座(下面进一步讨论)的靶组件。系统10不限于特定类型的系统或设备。靶14或另一种可选的靶/靶座组件可具有适用于将靶保持在所需溅射设备内的多种构型中的任何构型。
靶14可包括任何适当成分，且在所示应用中包括导电材料。应该理解，靶可包括用于形成所需膜的任何适当构造，且因此还可包括不导电材料，例如陶瓷材料。
靶14的暴露表面16可被称作溅射表面。在溅射过程中，例如由射频等离子体产生的高能粒子撞击在表面16上。所述撞击导致材料自靶14产生移置。释放的材料由箭头18图解示出。所释放的材料在基板12的上表面上形成薄膜20。
为了当前说明的目的，包括溅射表面16的靶14的一侧可被称作靶的前侧。相似地，相对的靶表面17可被称作位于靶14的后侧上。
在溅射工艺过程中，基板12通常被安放在与安装在溅射设备(未示出)内的靶14的表面16相对限定距离的位置处。当靶例如图 1 所示的靶14，或另一种可选方式是靶/靶座组件被安装在物理气相沉积室内时，靶和/或靶座的一个或多个表面的一部分可与物理气相沉积设备的交界表面相接触。
参见图2，图中示出了具有被安装凸缘区域22围绕的溅射表面16的单块靶。靶14被构造通过设置安装孔24而进行安装。在一些情况下，安装孔24上可车有螺纹以利用安装螺栓进行安装。凸缘区域22可包括如图所示的四个孔或可适当地包括任何数量的安装孔以用于所使用物理气相沉积系统的特定安装构型。另一种可选方式是，可利用不使用孔24的夹持或另一种可选构型安装靶14，且因此凸缘区域22可被构造以不存在任何孔(未示出)。
参见图3，图中示出了沿图2中的线3-3截取的靶14的侧剖视图。安装孔24可自靶28的前侧延伸穿过凸缘区域到达后侧30。如上面讨论地，安装孔24的数量和布置可根据系统的靶安装构型而改变。因此，安装孔24的布置与靶边缘32的相对距离可不同于图3所示的相对距离。
如图2和图3中每个图所示，靶14具有与靶的溅射部分半径相关联的内半径R1，和从标记为“C”的中心轴线延伸至周部表面32且包括凸缘区域22以及靶的溅射部分的总半径R2。靶14可包括在凸缘区域22内的O形环沟槽或槽道26。在特定安装构型中，O形环槽道26将被示作凸缘区域22的前侧中的开口。应该理解，本发明包括具有例如与靶边缘32的距离不同于图2和图3所示布置的O形环槽道26的另一种可选布置的靶。
在安装在溅射设备内之后，凸缘区域22的多个部分通常可接触沉积设备的一个或多个交界表面。参见图4，图中示出了溅射靶的典型凸缘区域的放大视图。在典型安装构型中，凸缘区域22的前表面的至少一部分可与设置在靶与溅射设备壁部之间的陶瓷环相交界。O形环(未示出)被安放在O形环槽道26内且在安装时进行安放。这种O形环接触且优选在凸缘区域与陶瓷环或其它接触表面之间形成密封件。
通常，常规靶显示出使用靶时凸缘区域22的前侧上的至少一些表面产生摩擦的可见迹象。靶表面之间的摩擦可导致对靶和/或交界表面产生损伤且可产生能够污染所得膜的粒子。
在常规靶设计例如图4所例示的靶设计中，从内沟槽角37朝向靶的溅射区域延伸的内凸缘表面36相对于从O形环沟槽26的外角38朝向安装孔24延伸的更加向外设置的表面例如表面40在某种程度上凹进。注意到，常规靶中的平行表面36与40之间的表面凹进或偏移量不限于特定值且可例如为约0.01英寸。在这些靶构型中，可主要在角38处和/或表面40的多个部分上发生摩擦、创痕和/或划痕。
安装靶在陶瓷环上的摩擦可能出于多种因素。在高能粒子在溅射循环中产生撞击时，一部分粒子能量消散作为热能进入靶材料内。因此，靶14的温度在溅射工艺过程中升高。一些物理气相沉积系统被构造以利用通常包括水流的冷却回路从靶或靶/靶座组件的后侧上去除一些热能。结果是，整块靶在沉积过程中处于高温下，且靶面明显比靶的后侧更热。靶中存在的温差导致在整个靶内存在变化的热膨胀量且可导致产生运动。在后侧上使用加压水冷且在相对的溅射表面处存在真空的系统中，靶的这种移动可得以增强。
靶的安装，且在某些情况下冷却系统中所使用的冷却流体的重量可能会导致O形环产生严重的形变，从而允许凸缘区域的表面与设备的向内表面之间的接触增加。所导致的摩擦可导致靶受到陶瓷材料的污染且导致陶瓷环以及靶受到损伤。靶的污染可进一步导致沉积层受到污染由此降低所述层的质量。在使用更大的靶或靶组件的情况下，这些负面效应可能增强。
所希望的是开发出用于减少在物理气相沉积工艺中发生的靶运动和摩擦的靶构造和方法。
发明内容
一方面，本发明包括一种靶构造，所述靶构造包括具有设置在所述构造的前面上的溅射表面的溅射区域，和相对于所述溅射区域横向向外的凸缘区域。所述凸缘区域具有从所述溅射区域延伸至所述构造的外边缘的前表面。在所述前表面的至少一部分上存在保护层。
一方面，本发明包括一种溅射靶构造，所述溅射靶构造具有相对于溅射区域横向向外的凸缘区域。所述凸缘区域具有从所述溅射区域延伸至所述靶构造的外边缘的前表面。所述凸缘区域包括限定出第一升高部的所述前表面的平面部分和设置在所述前表面内且通过至少所述平面部分与所述溅射区域分开的沟槽。所述前表面的倾斜部分相对于所述平面部分从所述沟槽横向向外地进行设置，所述倾斜部分相对于所述平面部分成一定角度。
一方面，本发明包括一种靶构造，所述靶构造具有设置在凸缘区域内的O形环沟槽。所述0形环槽道具有底表面、孔口、从所述底表面延伸至所述孔口的第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁。所述槽道内的第一角的角度由所述第一侧壁和所述底表面限定出。第二角的角度由所述第二侧壁和所述底表面限定出，所述第一角的角度和所述第二角的角度不相等。
附图说明
下面结合以下附图对本发明的优选实施例进行描述，其中：
图1是物理气相沉积系统的图解剖视图且图中示出了邻近基板的物理气相沉积靶构造；
图2和图3分别是典型的物理气相沉积靶构造的图解视图和剖视图；
图4是图3所示的物理气相沉积靶的放大局部视图；
图5是根据本发明一方面的靶构造的图解局部剖视图；
图6是根据相对于图5的另一可选方面的靶构造的图解局部剖视图；
图7是根据本发明一方面的保护环的图解顶视图；
图8是包括根据本发明一方面的保护环的靶构造的图解局部剖视图；
图9A和9B示出了相对于图7所示保护环构型的另一种可选保护环构型的图解局部顶视图；
图10示出了包括根据图9的保护环的靶构造的图解局部剖视图；
图11是根据本发明另一可选方面的靶构造和所包括的保护环的图解局部剖视图；
图12是根据本发明另一方面的靶构造的图解局部剖视图；
图13是根据相对于图12所示方面的本发明的另一可选方面的靶构造的图解局部剖视图；
图14是根据相对于图12所示方面的本发明的又一可选方面的靶构造的图解局部剖视图；
图15是根据相对于图12所示方面的本发明的又一可选方面的靶构造的图解局部剖视图；
图16是根据本发明一方面的物理气相沉积靶/靶座构造的图解侧剖视图；
图17是根据本发明另一方面的靶构造的图解局部剖视图；
图18是根据相对于图17所示方面的本发明的另一可选方面的靶构造的图解局部剖视图；和
图19是根据相对于图17所示方面的本发明的又一可选方面的靶构造的图解局部剖视图。
具体实施方式
本发明的一方面是开发出一种用以克服或最小化在溅射沉积过程中可能发生的靶摩擦的方法和靶构型。结合图5至图19对本发明的该方面进行描述。首先参见图5，图中示出了根据本发明一方面构造的具有凸缘区域22的靶14的侧视图。图5所示的靶具有与结合图2至图4所示的单块靶所讨论的那些特征相似的特征。相似的特征与前述图中的附图标记相同且变型或新特征由下标或新指定的唯一标识表示。
如图5所示，保护材料涂层42可被施加到凸缘区域的前表面的一个或多个部分 36、40上。涂覆层42可优选为包括保护材料的保护涂层，相对于未涂覆的凸缘表面，所述保护涂层可减小摩擦系数。在特定情况下，涂层42可附加地增加局部强度。
涂覆层42的典型涂层材料包括但不限于特氟隆(Teflon)或塑性涂层材料。另一种可选方式是，涂覆层42可包括涂覆有具有低摩擦系数的适当润滑剂的金属、陶瓷、塑料、特氟隆或其组合物的层。在特定情况下，涂覆层42可优选包括绝缘材料。可使用的典型绝缘材料例如包括具有低摩擦系数的高性能聚合物或绝缘陶瓷，且可优选具有与特氟隆相似的性质。
可采用例如直接涂覆技术将涂层材料直接施加到表面40和表面36上以提供涂覆层42。另一种可选方式是，保护层42可被设置为可粘结到凸缘区域22的前表面上的独立的特氟隆、塑料或润滑金属粘附物、箔片或隔环。
涂层42不限于任何特定厚度且厚度可例如为约0.001英寸至约0.1英寸。在特定应用情况和/或特定物理气相沉积系统构型中，涂覆层42可优选具有约0.005英寸的厚度。然而，涂层厚度应该小于环间隙以避免O形环密封件受到涂覆层的阻碍。
材料42可被设置以覆盖如图5所示的凸缘区域的整个前表面，或另一种可选方式是，所述材料可被设置以仅覆盖如图6所例示的凸缘区域的前表面的一部分。如图6所示，第一表面部分36可保持未涂覆，而涂覆层42被施加在第二表面部分40上以从O形环沟槽26的外角38延伸至靶构造的外边缘32。另一种可选方式是，涂层42可被施加在少于整个表面40的范围内以延伸少于到达外边缘32的全部距离。例如，涂层42可从角38延伸至开口24(未示出)。
涂层42可被施加以围绕凸缘区域的整个半径形成涂层材料的连续环或可被设置以覆盖少于整个半径的范围，例如断续部分。例如，可断续地施加涂层42以覆盖凸缘的交替的15度径向部段，而居间的15度部段保持未涂覆。
所述的保护涂层可独立使用或可与下面所述的本发明的一个或多个变型接触表面区域和/或体积减小的O形环槽道方面结合使用。
参见图7，图中示出了可用作上面讨论的涂覆层的另一种可选方式的典型保护环50。如图7所示的保护环50可被描述为保护材料的平或大体上平的环，所述环用作凸缘区域与物理气相沉积设备的交界表面之间的隔环。环50可被构造以与上面讨论的保护涂层(包括凸缘区域的径向断续覆盖)相似的方式覆盖靶凸缘区域的前表面区域的全部或一部分。环50可具有等于如图7和图8所示的靶构造外径的外径R2。另一种可选方式是，保护环可延伸少于到达构造的外边缘的整个距离且环的外径可小于靶构造的总直径(未示出)。
保护环50可具有内半径R3，所述内半径可等于靶构造的溅射区域的半径(图2和图3所示的R1)。另一种可选方式，可增大R3以产生覆盖少于特定凸缘区域的整个前表面的范围的环。在特定靶构造设有安装孔的情况下，保护环50可被设置具有延伸通过其中的开口54。开口54的数量和间距可优选被构造以对应于凸缘区域中存在的安装孔且与其对齐。
参见图8，图中示出了包括例如图7所示的保护环50的典型靶构造凸缘区域22。如图8所示，保护环50可被设置以至少覆盖从O形环沟槽26的外角38延伸至靶边缘32的表面40。开口54可与如图所示的安装孔24对齐。在特定应用中，保护环50可被设置以具有与例如图8所示的O形环沟槽26交叠的内径表面52。交叠距离“d”可被限定为环50的内径表面52与凸缘区域的外角38之间的距离。距离“d”不限于特定值且可优选被选择以允许将O形环插入槽道26内且允许O形环在物理气相沉积操作过程中发挥适当功能。
环50不限于特定材料且可优选例如为上面结合保护涂层42讨论的任何材料。可从凸缘表面40上除去环50，或在特定情况下，所述环可通过例如适当的粘结剂材料被附到表面40上。环50不限于特定厚度且可例如为约0.001英寸至约0.1英寸厚。对于特定靶构造例如300mm靶设计而言，环50可优选具有约0.005英寸的厚度。
结合图9-图11对可用以将保护环50放置、稳定或紧固到靶构造上的其它可选环构型进行描述。
先参见图9，图中示出了其它可选保护环构型50，所述保护环构型具有从径向位置52(对应于图7所示典型环的内径表面)延伸出来的一个或多个可插入延伸部分56。延伸部分56可以是如图9B所示的单个连续延伸部56b，或另一种可选方式是，所述延伸部分可以是如图9A所示的一个或多个可插入的突耳部分56a。在使用多个隔开突耳56a的情况下，所使用的突耳数量不限于特定数量。突耳56a可以是如图9A所示的矩形或大体上矩形或可具有任何其它适当的形状。所使用的突耳尺寸和间距可产生变化。
可延伸部分56a、56b可优选被构造以插入或至少部分插入例如如图10所示的靶构造的O形环沟槽内。如图10所示，延伸部分56可被构造以产生弯曲或折叠从而允许将突耳或连续延伸区域插入O形环槽道26内。O形环可被设置在槽道26内以使得保护环的插入部分被设置在O形环与O形环槽道的侧壁之间。延伸部分56的长度不限于特定值且可优选具有足以将环50稳定和/或紧固在表面40上而不会阻止或明显影响罩在开口26内的O形环的功能的长度。此外，延伸部分的厚度可沿突耳或延伸部的长度渐细或要不然发生变化从而有利于插入O形环。将O形环插入(未示出)开口26内优选在延伸部分56上提供足够大的力从而进一步增加或稳定环50在靶构造上的作用，至少当这种构造被安装在沉积设备内时情况如此。
除上面讨论的延伸部/插入部构型以外，本发明附加地预想在孔54内使用相似的延伸部57(连续的或突耳)，所述延伸部可被插入如图11所示的安装孔24内。这种其它可选的可插入部分可独立使用或与图10所示的延伸部56同时使用。
除了上面讨论的扁平环或板型保护环构型以外，本发明进一步预想了其它可选环设计。这种其它可选环或隔环构型包括例如垫圈型或O形环型构型。
相对于上面讨论的那些构型和方法的其它可选的适当构型和方法可被用以将保护环50放置、稳定和/或紧固到除上面讨论的那些靶构造以外或相对于那些靶构造的另一种可选的靶构造上。这些方法可包括例如在靶表面内机加工出或要不然制造出凹进区域以插入保护环50。这种凹部可优选被构造以允许保护环使靶表面与交界的设备表面有效地间隔开从而使靶的有害接触和摩擦减至最小程度。还可单独地或与上面讨论的构型结合使用多种保持器和/或放置装置。例如，可通过一个或多个销、柱螺栓或其它紧固件装配保护环。适当的接收孔可被设置在凸缘区域内以接收相应的紧固装置。
除了上面讨论的构型以外，本发明预想将保护环放置和/或粘结在要不然将与靶构造交界的表面的一部分或全部上。例如，保护环可覆盖和/或被附接到(上面讨论的)陶瓷环的交界表面上，所述陶瓷环当被安装在物理气相沉积设备(未示出)内时与靶构造交界。可采用的典型稳定和/或紧固技术包括上面结合施加到靶构造上的保护环描述的那些技术。
接下来参见图12，图中示出了用于最小化或克服靶摩擦的本发明的另一可选方面，所述方面可独立使用或与上面讨论的本发明的涂层或环/隔环方面同时使用。
如图12所示，凸缘区域22已经变型以使得表面40具有相对于表面部分36倾斜(不平行)的第一部分40a。倾斜表面部分40a可相对于表面36和以虚线示出的假想表面40成一定角度。表面40a与假想平面40之间的所得角度不限于特定值且可例如为约0.5度至约5.0度。在特定情况中，该角度可例如为约1.5度。
从槽道26的外角38处的第一点至与安装孔24相交处的第二点测得的假想平面40的典型长度可为约0.08英寸至约0.12英寸。表面40a可优选倾斜以使得与安装孔24a的相交处的测量结果为如图所示的Xa，且该测量结果对应于倾斜表面40a相对于假想平面40的最大升高程度。在特定情况下，升高程度Xa可为约0.01英寸。图12所示的靶凸缘区域可被描述为在第二点处(表面40a与安装孔24的相交处)相对于在第一点(角38)处的厚度更薄达Xa。在特定情况下，凸缘区域22可在第二点处比包括表面36的凸缘径向区域更薄。
如图12所示，角38与安装孔之间的整个表面40a可以是倾斜的。应该理解，本发明包括其中所述表面的一个或多个部分相对于表面36保持平行的构型，和其中角38与安装孔24之间的表面的多个部分包括相对于彼此的不同倾斜度(未示出)的构型。尽管倾斜表面40a被示作平面的，但在一些情况下，表面40a或其多个部分可以是弯曲或成型的(未示出)。
例如可通过在靶制造过程中或靶制造过程后对靶14进行机加工而形成倾斜表面40a。
提供倾斜表面例如图12所示的表面40a可有利地使凸缘区域22与交界的设备表面和/或居间陶瓷环的表面之间的接触减少或最小化。这种接触的减少可由此使靶的摩擦和/或靶污染减至最小程度。
参见图13，图中示出了凸缘区域22的另一种可选变型，其中表面40的第一部分40b1保持常规靶中的原始位置，且第二部分40b2相对于部分40b1凹进。应该理解图13所示的部分40b1和40b2的相对表面积是示例性的且本发明预想了部分40b1与部分40b2的表面积之间的任何比率。
以另一种可选方式进行描述，图13所示的构型具有在O形环表面角38与开口24之间部分延伸的凹进或槽道区域。这些槽道的深度不限于特定值且可优选例如小于或等于约0.01英寸。本发明进一步预想了其中使用三个或多个阶梯部(未示出)而不是由部分40b1与部分40b2表示的两个阶梯表面的构型。此外，本发明包括其中仅一部分表面40b2相对于表面40b1凹进的构型(未示出)。
图14示出了被设计以使凸缘区域22内的摩擦减少或最小化的另一种可选靶构型。如图所示，可使用倾斜表面40c，所述倾斜表面相对于假想平面40向上倾斜远离与安装孔24的相交点。表面40c相对于平面40的倾斜度不限于任何特定值。此外，表面40c的一个或多个部分可相对于其它部分进行不同程度的倾斜(未示出)。
图15示出了用于使凸缘区域22内的摩擦减少或最小化的附加的另一种构型。如图所示，一系列槽道41可被设置在表面区域40d内。槽道41的数量可例如为如图所示的四条，或另一种可选方式是，所述数量可少于或多于四条(未示出)。槽道41的深度、宽度、间距和纵横比不限于任何特定值。槽道41的典型深度可例如小于或等于0.01英寸。
结合图16对根据本发明的减少的靶摩擦的附加方面进行描述。图16示出了根据本发明的包括靶/靶座组件60的典型靶构造。组件60可包括靶部分15和靶座部分100。组件60具有与结合上述单块靶讨论的那些特征相似的特征。相似的特征具有相似的附图标记，且图16所示的靶座中出现的特征标记相对于前图中所示的单块靶的特征的附图数字标识增加了100。
如图16所示，靶15可在界面线117处与靶座100产生物理接触。靶15可通过例如扩散连结被连结到靶座100上。另一种可选方式是，可在界面117处存在连结材料(未示出)，所述连结材料将靶15物理地联接到靶座100上。本发明还预想了其它可选靶构造，其中靶15采用其它可选方法被保持在靶座100上。
图16所示的靶组件60示出了靶座100中存在的凸缘区域122，所述凸缘区域可被用于将组件安装在沉积设备内。O形环槽道126和安装孔124的存在或不存在和/或放置可如同上面结合多种所述单块靶所描述的情况。图16所示的靶座100的凸缘区域122包括倾斜表面区域140a。这种倾斜区域可根据结合图12所述的单块靶的方面。
尽管未具体示出，但应该理解，本发明包括这样的实施例，其中靶座100具有与上面讨论的用于图13、图14和图15所示的上述单块靶的那些凸缘表面变型相似的凸缘表面变型。进一步地，无论凸缘区域122的表面变型是否存在，上面结合单块靶所讨论的保护环/隔环方面和/或保护涂层方面还可与例如图16所示的靶组件或与图16所示相似的靶组件结合使用。本发明的附加方面还可独立地或与表面变型和/或凸缘区域内的保护材料同时被包括在靶/靶座组件内，所述附加方面将在下面结合单块靶进行描述。
参见图17，图中示出了本发明的明显不同的方面。参见图4可注意到，常规靶的O形环槽道26可具有开放底表面27，所述开放底表面大体上平行于凸缘表面区域36和/或40，且可平行于后表面17。图4所示的O形环槽道还具有在槽道底部处存在的内角，所述内角具有相等角度以使得两个底角彼此成镜像。再次转到图17，凸缘区域22被示出具有根据本发明得到改进的O形环槽道。O形环槽道26具有第一侧壁表面70、相对的第二侧壁表面72和在第一侧壁表面与第二侧壁表面之间延伸的底表面74。槽道的孔口76被设置在凸缘表面36与40之间。孔口宽度w1被限定为第一外角38与第二外角37之间的横向距离。通常，w1可对应于槽道26的最小宽度。在特定情况下，槽道26可在开口的底部处或接近开口底部处具有最大宽度w2，如图所示。
如图17所示，在底表面74与第一侧壁表面70之间的相交处存在的第一底角或内角71不是在底表面74与第二侧壁表面72之间的相交处存在的第二底角或内角73的镜像。以另一种可选方式进行描述，第一内角的角度α由底表面和对应于第一侧壁表面70的平面限定．第二内角的角度β相似地由底表面和第二侧壁表面72限定。角度α和β为相对于彼此不相等的角度。第一角71优选具有大于相对角度β的角度α。两个角度之间优选产生差异以便相对于图4所示的构型减少尤其在第一角的区域中的O形环槽道的体积。
尽管角度α和β的相对测量结果不限于特定值，但角71的区域中的体积可优选充分小以允许在将靶安装在物理气相沉积设备中时增加O形环上的压力或挤压作用。有利地，例如可相对于常规槽道减少槽道26的体积从而增加密封件挤压作用且由此使金属凸缘表面与由溅射设备包括的交界表面或居间陶瓷环之间的接触最小化。
尽管图17示出了大体上平面的侧壁和大体上平面的底表面74，但本发明预想了与其它可选O形环沟槽构型一起使用的角度变型方面的调整情况。例如，一个或两个槽道侧壁或其部分可以是非平面的、成型的或要不然相对于所示侧壁产生变型。相似地，可使用相对于图17所示的大体上平滑的圆角的其它可选角度成形或成型。
根据本发明的用以获得减少的体积和增加的密封件挤压作用的其它可选O形环槽道构型如图18和图19所示。如图18所示，根据本发明的槽道26的底表面74可以是非平面的。换句话说，表面74的一部分可相对于表面74的其它部分增高或升高。在优选方面中，表面74的非平面性可被构造以相对于例如图4所示的平的或平面表面减少O形环槽道26的体积。如图18所示，底表面74可包括两个相对的倾斜部分。在特定情况下，槽道26可在底表面74的中点(与角71和73中的每个角大约等距)处或接近所述中点处具有最小深度“h”，且相对于由凸缘表面36限定出的升高部确定该深度。
图19示出了O形环沟槽26的另一种可选形状。如图中所示，底表面74可被成型或呈圆形以减少O形环沟槽内的体积。与图18所示的槽道构型相似地，图19所示的槽道构型在两个相对侧壁之间的中点处或接近所述中点处具有最小深度。应该理解，本发明预想了底表面74的其它可选构型。例如，表面74可包括设置在最小高度处的平面部分，所述平面部分从中点朝向一个或两个角71和73横向延伸(未示出)。在不偏离本发明的精神的情况下，可包括多种附加和/或其它可选的O形环槽道形状变型用以减少O形环体积。
除了上面讨论的凸缘区域构型以外，本发明预想利用本发明特征的组合。例如，凸缘区域可被构造以具有体积减少的O形环槽道例如结合图17-图19所述的槽道且可附加地包括倾斜、阶梯状或槽道状接触表面区域，例如上面结合图12-图15所述的那些接触表面区域中的任何接触表面区域。保护涂层和/或保护环可与上面讨论的任何表面变型和O形环体积结合使用。
尽管结合平面圆形靶对本发明进行了描述，但本发明的理念可等同地应用于其它的靶几何形状。所述的发明靶特征可有利地减少靶或靶组件与交界的设备表面之间发生的接触摩擦。本发明的靶构型和表面保护方法可减少或消除摩擦所致的粒子产生。使用根据本发明的靶可保护昂贵的陶瓷O形环和/或设备表面、减少或防止靶污染且可导致提高的膜质量和可再现性。

Claims (46)

1、一种靶构造，所述靶构造包括：
包括设置在所述构造的前面上的溅射表面的溅射区域；和
相对于所述溅射区域横向向外且具有从所述溅射区域延伸至所述构造的外边缘的前表面的凸缘区域；和
在所述前表面的至少一部分上的保护层。
2、根据权利要求1所述的靶构造，其中所述保护层是材料环。
3、根据权利要求1所述的靶构造，其中所述保护层是可拆卸的。
4、根据权利要求2所述的靶构造，其中所述材料环被附到所述前表面上。
5、根据权利要求1所述的靶构造，其中所述保护层包括特氟隆。
6、根据权利要求1所述的靶构造，进一步包括所述前表面内的O形环沟槽且其中所述保护层从所述O形环沟槽朝向所述靶构造的外边缘横向向外延伸。
7、根据权利要求6所述的靶构造，其中所述保护层延伸至所述外边缘。
8、根据权利要求6所述的靶构造，其中所述保护层是材料环，所述材料环的至少一部分延伸进入所述O形环沟槽内。
9、根据权利要求6所述的靶构造，其中所述保护层是材料环，所述材料环的至少一部分与所述O形环沟槽交叠。
10、根据权利要求6所述的靶构造，其中所述保护层包括：
具有内径和外径的材料环；和
自所述内径延伸出来的至少一个突耳。
11、根据权利要求6所述的靶构造，进一步包括延伸通过所述凸缘区域的开口，所述开口被设置在所述O形环沟槽与所述外边缘之间，且其中所述保护层包括与所述开口对齐的孔。
12、根据权利要求1所述的靶构造，进一步包括延伸通过所述凸缘区域的至少一个开口，其中所述保护层包括具有可插入到所述至少一个开口内的至少一个突耳的材料环。
13、一种溅射靶构造，所述溅射靶构造包括：
包括设置在所述靶构造的前面上的溅射表面的溅射区域；和
相对于所述溅射区域横向向外且具有从所述溅射区域延伸至所述靶构造的外边缘的前表面的凸缘区域，所述凸缘区域包括：
限定出第一升高部的所述前表面的平面部分；
设置在所述前表面内且通过至少所述平面部分与所述溅射区域分开的沟槽；和
相对于所述平面部分从所述沟槽横向向外地设置的所述前表面的倾斜部分，所述倾斜部分相对于所述平面部分成一定角度。
14、根据权利要求1所述的靶构造，其中所述倾斜部分是平面的且从沿所述前表面设置在第二升高部处的第一点向外延伸至设置在第三升高部处的第二点，所述第二点相对于所述构造的所述外边缘横向向内。
15、根据权利要求14所述的靶构造，其中所述凸缘区域在所述第二点处比在所述第一点处更薄。
16、根据权利要求14所述的靶构造，其中所述凸缘区域在所述第二点处比在所述第一点处更厚。
17、根据权利要求14所述的靶构造，其中所述凸缘区域在所述第二点处比包括所述平面表面的一部分所述凸缘区域更薄。
18、根据权利要求14所述的靶构造，进一步包括设置在所述前表面的所述倾斜部分上的材料层，所述材料层包括以下材料组中的至少一种成分，所述材料组包括特氟隆、陶瓷、塑料、金属、涂覆润滑剂的特氟隆、涂覆润滑剂的塑料、涂覆润滑剂的陶瓷、涂覆润滑剂的金属及其组合物。
19、根据权利要求1所述的靶构造，进一步包括延伸通过所述凸缘区域的开口。
20、根据权利要求19所述的靶构造，其中所述倾斜部分从所述沟槽延伸至所述开口。
21、根据权利要求20所述的靶构造，其中所述平面区域是第一平面区域且其中所述前表面进一步包括相对于所述第一平面部分大体上平行的第二平面部分，所述第二平面部分从所述开口朝向所述外边缘向外延伸。
22、根据权利要求1所述的靶构造，其中所述靶构造是单块的。
23、根据权利要求1所述的靶构造，其中所述靶构造包括靶和靶座，且其中所述凸缘区域被所述靶座所包括。
24、一种溅射靶构造，所述溅射靶构造包括：
包括设置在所述靶构造的前面上的溅射表面的溅射区域；
相对于所述溅射区域横向向外的凸缘区域；所述凸缘区域具有设置在所述构造的所述前面上的前表面和与所述前表面相对的后表面；
设置在所述前表面上的所述凸缘区域中且相对于所述构造的外边缘间隔第一距离的O形环沟槽；和
所述凸缘区域内的子区域，所述子区域从所述O形环沟槽朝向所述外边缘延伸至相对于所述外边缘间隔第二距离的位置，所述凸缘区域在所述子区域上具有不均匀的厚度。
25、根据权利要求24所述的靶构造，其中所述子区域包括设置在所述前表面内的至少一条槽道。
26、根据权利要求25所述的靶构造，其中所述至少一条槽道是多条槽道。
27、根据权利要求25所述的靶构造，其中所述至少一条槽道具有小于或等于约0.01英寸的槽道深度。
28、根据权利要求25所述的靶构造，其中所述至少一条槽道是具有相对于所述后表面大体上平行的底表面的单条槽道。
29、根据权利要求24所述的靶构造，其中所述前表面包括第一部分且包括延伸穿过所述子区域的第二部分；且其中所述第二部分的至少一部分相对于所述第一部分是非共面的。
30、根据权利要求29所述的靶构造，其中所述第二部分是平面的且相对于所述第一部分是倾斜的。
31、根据权利要求29所述的靶构造，其中所述第二部分的至少一部分是平面的且相对于所述第一部分大体上平行。
32、根据权利要求29所述的靶构造，其中所述第一部分从所述溅射区域延伸至所述O形环沟槽。
33、根据权利要求24所述的靶构造，进一步包括设置在所述第二点与所述外边缘之间的穿过所述凸缘区域的开口。
34、根据权利要求24所述的靶构造，其中所述O形环沟槽包括底表面和一对侧壁表面，其中所述底表面的至少一部分相对于所述后表面是不平行的。
35、根据权利要求24所述的靶构造，其中所述O形环沟槽包括底表面、一对侧壁表面和设置在所述前表面处的孔口，其中所述底表面在其整体范围内不是平面的。
36、一种靶构造，所述靶构造包括：
溅射区域；
从所述溅射区域向外延伸至所述构造的外边缘的凸缘区域；和
所述凸缘区域内的槽道，所述槽道包括：
底表面；
孔口；
从所述底表面延伸至所述孔口的第一侧壁，所述第一侧壁包括第一平面表面，所述底表面和所述第一平面表面限定出所述槽道内的第一角的角度；和
与所述第一侧壁相对且从所述底表面延伸至所述孔口的第二侧壁，所述第二侧壁包括第二平面表面，所述底表面和所述第二平面表面限定出所述槽道内的第二角的角度，所述第一角的角度和所述第二角的角度相对于彼此不相等。
37、根据权利要求36所述的靶构造，进一步包括从所述孔口延伸至所述溅射区域的平面凸缘表面，所述平面凸缘表面与所述第一侧壁相交，其中所述第一角的角度大于所述第二角的角度。
38、根据权利要求36所述的靶构造，其中所述靶构造是单块的。
39、根据权利要求36所述的靶构造，包括靶座且其中所述开口被设置在所述靶座内。
40、一种靶构造，所述靶构造包括：
溅射区域；
从所述溅射区域向外延伸至所述构造的外边缘的凸缘区域；
所述凸缘区域内的O形环槽道，所述槽道包括：
底表面；
孔口；
从所述底表面延伸至所述孔口的第一侧壁；和
与所述第一侧壁相对且从所述底表面延伸至所述孔口的第二侧壁；和
从所述溅射区域延伸至所述孔口的平面凸缘表面，所述底表面的至少一部分与所述平面凸缘表面不平行。
41、根据权利要求40所述的靶构造，其中所述平面凸缘表面限定出第一升高部，其中所述O形环槽道包括在所述孔口处的第一宽度和在所述底表面处的第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度，且其中所述O形环槽道在沿所述底表面的中点处具有相对于所述第一升高部的最小深度。
42、一种物理气相沉积系统保护环，所述物理气相沉积系统保护环包括被构造以覆盖靶构造的凸缘区域的至少一部分的保护材料层，所述保护材料包括以下材料组中的至少一种成分，所述材料组包括特氟隆、陶瓷、塑料、金属、涂覆润滑剂的特氟隆、涂覆润滑剂的塑料、涂覆润滑剂的陶瓷、涂覆润滑剂的金属及其组合物。
43、根据权利要求42所述的保护环，其中所述保护环包括内部径向表面和从所述内部径向表面延伸出来的至少一个延伸部，其中所述至少一个延伸部被构造以插入靶构造的凸缘区域中存在的O形环槽道内。
44、根据权利要求42所述的保护环，其中所述保护环包括穿过所述保护材料层的至少一个开口，所述至少一个开口被构造以与所述凸缘区域中存在的相应安装孔对齐。
45、根据权利要求44所述的保护环，其中所述保护材料层包括所述至少一个开口内的至少一个延伸部，所述至少一个延伸部被构造以插入所述相应安装孔内。
46、根据权利要求42所述的保护环，其中所述保护环被构造以覆盖从O形环槽道延伸至所述凸缘区域中存在的安装螺栓开口的所述凸缘的整个径向表面区域。
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Open date: 20070207