專利名稱：防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材及膜層的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬濺射領(lǐng)域，尤其涉及一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材及利用上述靶材形成膜層的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造的過程中，濺射是非常重要的一項薄膜形成工藝。其基本機(jī)理是靶材在適當(dāng)?shù)母吣芰Ｗ?電子、離子、中性粒子)的轟擊下，其表面的原子通過與高能粒子的碰撞有可能獲得足夠的能量從表面逃逸，然后在電場力或者磁力的作用下往硅片上遷移。濺射制備薄膜的物理過程包括以下六個基本步驟1.在高真空腔的等離子體中產(chǎn)生正氬離子，并向具有負(fù)電勢的靶材料加速；2.在加速過程中離子獲得動量，并轟擊靶；3.離子通過物理過程從靶上撞擊出(濺射)原子；4.被撞擊出(濺射)的原子遷移到硅片表面。 5.被濺射的原子在硅片表面凝聚并形成薄膜，與靶材料比較，薄膜具有與它基本相同的材料組分；6.額外材料由真空泵抽走。在這個過程中，轟擊靶材的離子的動量是被電場或者磁場加速的產(chǎn)生的。而在濺射一段時間后，大部分靶材的邊緣都會出現(xiàn)一些和靶材成分相同的堆積物，這些堆積物與靶材的附著力不是很大，堆積到一定程度后由于重力和腔室內(nèi)電場力、磁場力的影響，會剝落下來，形成異常放電，影響濺射環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材，所述靶材的邊緣具有滾花區(qū)。可選的，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25?？蛇x的，所述滾花的間隙為1 士0. 1mm，深度為0. 5士0. 1mm?？蛇x的，所述靶材為半導(dǎo)體工藝中的磁控濺射靶材。可選的，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種?？蛇x的，所述靶材的尺寸為6寸、8寸、10寸、12寸中任一種。本發(fā)明還提供了一種膜層的形成方法，包括提供靶材，所述靶材的待濺射表面的邊緣處具有滾花區(qū)；利用所述靶材進(jìn)行濺射?？蛇x的，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25?？蛇x的，滾花的間隙為1 士0. 1mm，深度為0. 5士0. 1mm。可選的，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過對靶材邊緣進(jìn)行滾花處理，增加其粗糙度，從而增加了反濺射物質(zhì)在靶材上的粘附力，大大的減少了反濺射物質(zhì)剝落的情況。并且本發(fā)明的方法實施簡單，對現(xiàn)有的配套設(shè)備和技術(shù)不需要做任何改動，就可以達(dá)到良好的效果。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的靶材的邊緣堆積反濺射物質(zhì)的示意圖。圖2是圖1所示的反濺射物質(zhì)堆積情況的細(xì)節(jié)放大示意圖。圖3是本發(fā)明中的邊緣進(jìn)行了滾花處理的靶材。圖4是圖3中的靶材裝上基板后沿BB’方向的剖面圖。圖5為本發(fā)明中滾花區(qū)的剖面放大示意圖。圖6為本發(fā)明的靶材其邊緣上反濺射物質(zhì)堆積的示意圖。
具體實施例方式在實際生產(chǎn)過程中，常常會由于遠(yuǎn)離靶材中心的邊緣處的電場或者磁場較弱，而使得轟擊靶材邊緣處的離子的動量不夠大，所以從靶上撞擊出的(濺射)原子的動量也不大，不夠這些原子遷移到基片形成薄膜，而是又反濺到靶材邊緣，漸漸堆積起來，形成堆積物。這些堆積物只是附著在靶材上，與靶材之間的附著力不夠。堆積到一定程度，會剝落下來，在濺射的反應(yīng)腔中形成異常放電，影響濺射的形成的膜層的均勻性，情況嚴(yán)重時，甚至?xí)诨倪吘壭纬蔀R射材料的凸起狀的堆積，嚴(yán)重影響所制作的半導(dǎo)體器件的性能。本發(fā)明對靶材邊緣進(jìn)行滾花處理來增加反濺到靶材邊緣上的物質(zhì)與靶材的粘附力，防止這些物質(zhì)掉下來影響濺射。經(jīng)過生產(chǎn)實踐，這樣的方式具有明顯的效果，濺射時異常放電的現(xiàn)象大大減少。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。以8寸(約300mm)的鈦靶進(jìn)行磁控濺射為例，說明本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)和效果如下。在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，在濺射進(jìn)行一段時間后，靶材100(鈦靶)的邊緣堆積了一些反濺射物質(zhì)5。由于反濺射回來的鈦已經(jīng)不是和鈦靶一體的物質(zhì)，其與鈦靶的黏附性不好；并且， 鈦的濺射中會混入氮氣，在高溫的狀態(tài)下，很容易讓鈦靶的表面生成一薄層氮化鈦，氮化鈦較硬，與反濺射物質(zhì)的黏附效果更差。在鈦靶上，反濺射物質(zhì)堆積情況的細(xì)節(jié)放大圖如圖2 示意，反濺射物質(zhì)5 —層一層的附著在靶材100的表面。按照這樣的方式堆積得比較多了， 在濺射的時候，這些反濺射物質(zhì)5容易成塊或者成坨的剝落下來，在腔室引起異常放電，影響濺射環(huán)境。除了因為鋁的質(zhì)地比較軟，使得鋁靶的反濺射物質(zhì)與靶材的粘附力還比較好，所以鋁靶的使用中不太出現(xiàn)反濺射物質(zhì)堆積的情況外，別的材質(zhì)的靶材，如鉭靶，或者銅靶等大部分靶材都會有類似的反濺射物質(zhì)堆積的情況。如圖3所示，靶材200的邊緣進(jìn)行了滾花處理，形成有滾花的滾花區(qū)2，從靶材200 的最外沿往靶材圓心方向延伸。如圖4所示，為靶材200裝上基板后，沿著圖3中BB’方向的剖面圖。滾花區(qū)2的寬度a為13士0. 1_，靶材200的直徑R為300. 14mm(誤差的允許范圍為-0. 1mm)。這里滾花區(qū)2的寬度是根據(jù)實際生產(chǎn)中反濺射物質(zhì)堆積的情況來確定的，當(dāng)靶材的尺寸有變化時，通常滾花區(qū)2的寬度a與靶材200的直徑R的比例選定在1 25，可以取得較理想的效果。其中靶材的尺寸可以為現(xiàn)在通用規(guī)格的6寸、8寸、10寸、12寸中任一種。圖5為滾花區(qū)2的剖面放大示意圖，如圖中所示，滾花為直紋滾花，滾花需要滿足一定的粗糙度和深度，經(jīng)過生產(chǎn)實踐，其深度h為0.5士0. 1mm，間隙w為1士0. Imm可以達(dá)到理想的效果。并且，在滾花處理時，工藝上要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使得形成的滾花沒有毛刺。形成滾花之后的靶材200進(jìn)行一段時間的濺射后，其邊緣(滾花區(qū)幻上反濺射物質(zhì)5堆積的情況如圖6所示，反濺射回來的鈦可以堆積到滾花的凹槽里面去，填平凹槽，與靶材表面的粘附性更好，不容易剝落下來。經(jīng)過安照本發(fā)明形成的靶材投入生產(chǎn)中使用，實際效果也表明了邊緣進(jìn)行了滾花處理過的靶材在濺射中，反濺射物質(zhì)剝落的情況減少了很多。對于容易產(chǎn)生反濺射物質(zhì)剝落現(xiàn)象的鈦靶、鉭靶等靶材在進(jìn)行濺射時其反濺射物質(zhì)剝落的情況減少尤其明顯。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材，其特征在于，所述靶材的待濺射表面的邊緣處具有滾花區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25。
3.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，滾花的間隙為1士0. Imm,深度為 0. 5 + 0. Imm0
4.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材為半導(dǎo)體工藝中的磁控濺射靶材。
5.如權(quán)利要求4所述的靶材，其特征在于，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。
6.如權(quán)利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材的尺寸為6寸、8寸、10寸、12寸中任一種。
7.—種膜層的形成方法，其特征在于，包括提供靶材，所述靶材的待濺射表面的邊緣處具有滾花區(qū)；利用所述靶材進(jìn)行濺射。
8.如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述滾花區(qū)從所述靶材的最外沿往靶材圓心方向延伸，其寬度和所述靶材直徑的比例為1 25。
9.如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，滾花的間隙為1士0. 1mm，深度為 0. 5 + 0. Imm0
10.如權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述靶材為鈦靶、鉭靶中任一種。
全文摘要
一種防止反濺射物質(zhì)剝落的靶材和利用此靶材形成膜層的方法，所述靶材的邊緣具有滾花區(qū)。本發(fā)明通過對靶材邊緣進(jìn)行滾花處理，增加其粗糙度，從而增加了反濺射物質(zhì)在靶材上的粘附力，大大的減少了反濺射物質(zhì)剝落的情況。并且實施簡單，對現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)不需要做任何改動，就可以達(dá)到良好的效果。
文檔編號C23C14/34GK102383100SQ201110374219
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者大巖一彥, 姚力軍, 潘杰, 王學(xué)澤, 相原俊夫, 鄭文翔 申請人:寧波江豐電子材料有限公司