專利名稱：濺射靶、濺射靶－背襯板組裝體以及成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濺射靶、濺射靶-背襯板組裝體以及成膜裝置，該濺射靶通過抑制濺射過程中濺射裝置中的靶的消耗所引起的電壓或電流的變化，使濺射裝置的電源設(shè)計具有余地，從而可提供一種價廉的濺射裝置。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著電線標(biāo)準(zhǔn)的微細(xì)化，以在較大縱橫比的通孔或接觸孔上形成均一膜為目的的自濺射或高功率濺射成為主流。一般由于濺射中在消耗靶的同時電路的電阻也發(fā)生變化，控制電能為一定以使得在靶的全部壽命中維持均質(zhì)的膜厚分布和成膜速度。
但是，在以往的自濺射或高功率濺射中，在靶的壽命中電流、電壓的變動較大，由于極大容量的較大的電源是必需的，因此就會產(chǎn)生成膜裝置的價格變得昂貴這樣的問題。
至今，以改善膜厚分布或減少顆粒為目的，如在專利文獻1、專利文獻2中已揭示了加工靶的表面形狀。
但是，幾乎沒有通過靶的表面積來控制濺射裝置的電流、電壓變動的報道。另外，現(xiàn)狀是沒有對于定量的表面積影響的報道。
專利文獻1日本特開昭62-37369號專利文獻2日本特開2004-84007發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種濺射靶、濺射靶-背襯板組裝體以及使用它們的成膜裝置，該濺射靶通過進行自濺射或高功率濺射，在靶的全部壽命中，通過將濺射電路中的電路特性變化控制為盡可能小，從而可使用容量較小、價廉的電源裝置。
為解決上述課題，經(jīng)專心研究板狀靶的形狀變化對電路特性的變化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過適度的增大靶的表面積，可將陰極電路的電阻變化控制為較小。另一方面，發(fā)現(xiàn)增大表面積，會使濺射的膜的均勻性發(fā)生變化，如果過于增大面積，則均勻性變差。
另外，發(fā)現(xiàn)在濺射功率比較高的成膜條件下，在凹部熱應(yīng)力集中，引起靶的變形，有時均勻性異?；蚺c護罩(shield)產(chǎn)生電弧放電，通過增厚凹部部分的BP板厚度，可以解決這樣的不理想狀況。
基于以上，本發(fā)明提供以下的發(fā)明。
1)一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，其表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％。
2)一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個或多個凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％。
3)如上述2)所述的濺射靶，其特征在于，在靶的表面區(qū)域形成的凹部為1個或多個環(huán)狀的凹部。
4)如上述2)或3)所述的濺射靶，其特征在于，凹部在腐蝕比較緩和的靶表面區(qū)域形成。
5)如上述2)～4)中任一項所述的濺射靶，其特征在于，凹部的形狀為具有V字形、圓弧形、方形剖面的溝。
6)一種濺射靶-背襯板組裝體，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶和背襯板的組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個或多個凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％，并且具有與靶表面的凹部相應(yīng)位置的背襯板的板厚比其他部分厚的板厚。
7)如上述6)所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域形成的凹部為1個或多個環(huán)狀的凹部。
8)如上述6)或7)所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部在腐蝕比較緩和的靶表面區(qū)域形成。
9)如上述6)～8)中任一項所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部的形狀為具有V字形、圓弧形、方形剖面的溝。
10)一種成膜裝置，使用如上述1)～5)中任一項所述的濺射靶。
11)一種成膜裝置，使用如上述6)～9)中任一項所述的濺射靶-背襯板組裝體。
發(fā)明效果本發(fā)明通過適度增大靶的表面積，具有可以將陰極電路的電阻變化控制為較小的優(yōu)異效果。
另一方面，增大表面積，使濺射的膜的均勻性發(fā)生變化，由于過大的面積使均勻性變差，因此適度的面積是必要的，在本發(fā)明中可以將其調(diào)整為最佳。
另外，在濺射功率比較高的成膜條件下，在凹部熱應(yīng)力集中，引起靶的變形，有時均勻性異?；蚺c護罩產(chǎn)生電弧放電，通過增厚靶的凹部相應(yīng)部分的背襯板(BP)的板厚，具有可以解決這樣的不理想狀況的效果。


圖1是說明本發(fā)明的帶溝的靶的形狀的剖面圖(A具有V字型溝的靶的剖面模式圖，B該靶與厚度變化的背襯板的組裝體的剖面模式圖)。
具體實施例方式
將靶作為陰極而離子化的Ar原子或來自靶的濺射的原子進行離子化，并實行濺射的所謂自濺射中，通過在成為基板的薄板(wafer)和靶之間外加電壓，使上述的Ar離子或由自濺射而離子化的原子變成電荷，從而在濺射中形成回路。
在近年來的濺射裝置中，一般如果將數(shù)十千瓦小時的功率保持為一定，同時對靶進行濺射時，電壓、電流也隨之變化。
對于電壓而言，在靶的壽命中，根據(jù)情況，能夠承受數(shù)百伏的電壓變化，如500V以上的電源是必要的，不能無視電源裝置在整個裝置中的成本。
雖然濺射中使用的靶通常是表面為平面狀的圓板狀靶，但是隨著靶的消耗，在靶的表面產(chǎn)生凹凸，一般認(rèn)為由此產(chǎn)生電壓變化。
因此，對于伴隨著靶的消耗由電壓的變化動作和靶的消耗所形成的凹凸的形狀的因果關(guān)系進行了專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)靶的表面積變化和電壓的變化有關(guān)。如果定性來講，表面積變化越小，電壓的變化越小。
但是，由于磁鐵在靶上所形成的凹凸的性狀各異，并且在靶的壽命中形狀會變化，難以把握定量關(guān)系，因此制成具有假想為某種程度濺射的凹凸的表面形狀的靶，關(guān)注電壓的變化量而非電壓的絕對值，然后研究其關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以平板狀的靶為基準(zhǔn)，具有其表面積的低于125％的形狀的靶的電壓變化變小。同時，也發(fā)現(xiàn)當(dāng)靶的表面積增大時，在靶的壽命中，均勻性的變化變大。
即，發(fā)現(xiàn)在濺射靶中，使具有腐蝕部分和非腐蝕部分的板狀靶的表面積超過平面情況(假定為平面的情況)下的100％，且低于125％時，電壓變動變小，并且，可將均勻性的變化控制在允許的范圍。
表面積的增加，可以通過在靶表面形成凹凸而完成。并且，該效果不限定于特定的靶材，并且如后面的實施例所示，也不限于靶材的種類，所有種類都適用。
同時發(fā)現(xiàn)雖然凹凸的形狀或形成于靶的任何部分對于電壓的變動都幾乎沒有影響，但是在腐蝕比較穩(wěn)定的部分形成凹凸的情況下，均勻性的變動變小。
另外，從由機械加工形成溝的成本的角度考慮，凹凸的形狀優(yōu)選是具有V字形、圓弧形、方形的剖面的一個或多個環(huán)狀的溝，當(dāng)然V字型以外的溝，環(huán)狀以外的凹凸也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
另外，在最近逐漸成為主流的離子化濺射等進行較高功率的濺射的情況下，前述的凹凸形狀中主要是在凹部，由于濺射時的熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中，引起靶變形，有時均勻性變差，有時與護罩發(fā)生電弧放電、產(chǎn)生異常顆粒，并且在極端情況下發(fā)生停止產(chǎn)生等離子體的現(xiàn)象。
為了解決問題，采取提高背襯板的強度或改變材質(zhì)以減輕熱應(yīng)力等的對策，但是并不怎么有效。
因此，首先第一考慮減少由形狀引起的應(yīng)力集中，持續(xù)反復(fù)試驗通過改變背襯板的形狀來解決問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單純的通過加厚應(yīng)力集中的部分的背襯板厚度就可以大幅抑制變形。
還發(fā)現(xiàn)在加厚的部分不僅限于凹部，并且對包括凹部的一定程度的擴展部分的進行加厚時更加有效。這是應(yīng)力分布的變化變得緩和的緣故。
但是，如前所述，由腐蝕引起的凹凸形狀由于磁鐵而各異，因此在包括凹部的太大的擴展部分的范圍加厚BP，即可以說是減少靶的厚度，這根據(jù)情況可能導(dǎo)致縮短靶的壽命，因此不優(yōu)選。
實施例以下，基于實施例和比較例進行說明。需要說明的是，本實施例僅是一例，本發(fā)明并不限于本例。即，本發(fā)明還包括了含有本發(fā)明技術(shù)思想的其他方式或變形。
實施例1～21本實施例的靶的剖面形狀如圖1的A所示。在實施例中，使用市售的純度6N的銅靶、4N5的Ta靶以及5N的Ti靶，并使用8英寸的薄板用Endura濺射裝置。
磁鐵為2種，濺射條件完全相同，首先僅變化靶表面積，檢查在靶的壽命中的電壓變化和均勻性的變化。
靶的壽命依據(jù)靶材而異，但是在相同的靶材質(zhì)中將壽命調(diào)整在±10％以內(nèi)。濺射功率為10kw，背襯板為Cu合金。
將靶的表面積和在靶壽命中的電壓變動，匯總于表1。均勻性為在靶壽命中的平均值。
對于本實施例1～21，電壓變化以及均勻性都顯示出較小的良好值。由于濺射功率較低為10kw，因此靶的翹曲沒有成為特別的問題。
表1

在計算實施例1～3、8～10、15～17的表面積時，未包括靶邊緣的傾斜部分。
比較例1～9關(guān)于本比較例，對于靶材以及濺射條件，和實施例1～21為相同條件，僅變化表面積。
靶的表面積和在靶壽命中的電壓變化同樣匯總于表1。均勻性為在靶壽命中的平均值。
對于本比較例1～9，電壓變化以及均勻性都變大，為不良。需要說明的是，由于濺射功率較低為10kw，因此靶的翹曲沒有成為特別的問題。
實施例22～39然后提高濺射功率，使用如圖1的B所示形狀的靶，進行和前述同樣的試驗，除了電壓變化以外，還檢查均勻性和靶的翹曲。濺射功率為40kw。并且，背襯板為銅合金。將該結(jié)果匯總于表2。
關(guān)于本實施例22～39，電壓變化以及均勻性都顯示出較小的良好值。另外，當(dāng)濺射功率高達40kw，可能會產(chǎn)生靶的翹曲，但是如表2所示，由于圖1B所示的背襯板的形狀有效，翹曲較小，沒有由此產(chǎn)生特別的問題。
表2

在計算實施例22～24、28～30、34～36的表面積時，未包括靶邊緣的傾斜部分。
比較例10～15
關(guān)于本比較例，對于靶材以及濺射條件，和實施例22～39為相同條件，僅變化表面積和形狀。靶的形狀使用如圖1-A所示形狀的靶。其結(jié)果同樣表示于表2。
對于本比較例10～15，電壓變化以及均勻性都較大，為不良。
并且，發(fā)現(xiàn)由于濺射功率高達40kw，產(chǎn)生靶的翹曲。因此，在濺射功率較高時，沒有對厚度下功夫的以往的背襯板就有問題了。
需要說明的是，比較例10～比較例15僅從表面積來看落入到本申請發(fā)明的范圍內(nèi)。但是，由于在濺射功率高達40kw，就有翹曲的產(chǎn)生稍微增多的問題。因此，可知在濺射功率較低的情況下，圖1A的靶形狀就足夠了，但在濺射功率增高的情況下，優(yōu)選為將靶的形狀成為圖1B的形狀。
產(chǎn)業(yè)上利用可能性通過適度增大靶的表面積，可以將陰極電路的電阻變化控制為較小，在自濺射或高功率濺射中，在靶的壽命中，由于可以抑制電流、電壓的變動，因此可以使用容量較小、價廉的電源裝置，可以以低成本進行效率良好的濺射。
另外，可以將濺射的膜的均勻性進行適度調(diào)整，并且在濺射功率較高的成膜條件下，雖然在凹部熱應(yīng)力集中，有時引起靶的變形，均勻性異?；蚺c護罩產(chǎn)生電弧放電，但是通過加厚與靶凹部相應(yīng)部分的背襯板(BP)的板厚，可以解決這些不理想的問題，作為濺射靶、濺射靶-背襯板組裝體以及成膜裝置，在產(chǎn)業(yè)上是極其有效的。
權(quán)利要求
1.一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，其表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％。
2.一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個或多個凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％。
3.如權(quán)利要求2所述的濺射靶，其特征在于，在靶的表面區(qū)域形成的凹部為1個或多個環(huán)狀的凹部。
4.如權(quán)利要求2或3所述的濺射靶，其特征在于，凹部在腐蝕比較緩和的靶表面區(qū)域形成。
5.如權(quán)利要求2～4中任一項所述的濺射靶，其特征在于，凹部的形狀為具有V字形、圓弧形、方形剖面的溝。
6.一種濺射靶-背襯板組裝體，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶和背襯板的組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個或多個凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％，并且具有與靶表面的凹部相應(yīng)位置的背襯板的板厚比其他部分厚的板厚。
7.如權(quán)利要求6所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域形成的凹部為1個或多個環(huán)狀的凹部。
8.如權(quán)利要求6或7所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部在腐蝕比較緩和的靶表面區(qū)域形成。
9.如權(quán)利要求6～8中任一項所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部的形狀為具有V字形、圓弧形、方形剖面的溝。
10.一種成膜裝置，使用如權(quán)利要求1～5中任一項所述的濺射靶。
11.一種成膜裝置，使用如權(quán)利要求6～9中任一項所述的濺射靶-背襯板組裝體。
全文摘要
一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，其表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％。一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個或多個凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時的表面積的100％，并且低于125％。通過進行自濺射或高功率濺射，在靶的全部壽命中，通過將濺射電路中的電壓變動控制為盡可能小，從而可使用容量較小、價廉的電源裝置。
文檔編號C23C14/34GK101065511SQ20058003941
公開日2007年10月31日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者宮下博仁 申請人:日礦金屬株式會社