[发明专利]超光滑面溅射靶及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年1月29日提交的美国临时专利申请No.60/898,159 的优先权。

技术领域

本发明涉及通过去除靶表面变形层而改善溅射靶表面的表面粗糙度 (Ra)和清洁度的方法。此外，最小化表面污染物，包括由介电材料造成的表 面污染物。结果，改善了初始溅射性能并且使在靶“预烧(burn in)”期间的 颗粒排放最小化。本发明还涉及通过上述方法制造的靶。

背景技术

阴极溅射广泛用于将材料薄层沉积到期望的基底上。基本上，该方法 需要对具有由作为薄膜或者薄层沉积在基底上的期望材料形成的面的靶进 行气体离子轰击。对靶的离子轰击不仅导致靶材料的原子或者分子被溅射， 而且还赋予靶大量热能。这样的热量通过使用通常在以与靶成热交换关系 而定位的背衬板下方或者周围循环的冷却流体而耗散。

靶形成阴极组件的一部分，所述阴极组件与阳极一起置于含有惰性气 体(优选为氩气)的真空室中。阴极和阳极之间施加高压电场。惰性气体通过 与从阴极发射的电子碰撞而电离。带正电的气体离子被吸引至阴极，并且 在与靶表面碰撞时将靶材料撞出。撞出的靶材料横穿该真空封闭空间并且 作为薄膜沉积在通常接近于阳极定位的期望基底上。

靶可包括金属，例如铝、铜、钽、钛或者钨。可将来自靶自身的材料 溅射涂覆在基底上，或者，在某些情况下，可在期望的基底上形成由靶材 料和处理气体(process gas)形成的化合物。这种“反应性”溅射的实例包括 在溅射过程期间涂覆在期望的基底上的氮化钽、氮化钛、和氮化钨化合物。 通常，溅射室包括容纳加工区域(process zone)的罩壳(housing)，在反应性溅 射过程期间将加工气体如N₂供入所述加工区域。

制造靶的制造方法通常产生靶的受损表面层，该受损表面层产生不期 望的或者不一致的溅射性质。例如，对靶表面的机械加工需要在靶表面上 施加剪切力，所述剪切力可使表面晶粒塑性变形和在所述表面晶粒中产生 其它缺陷。这些缺陷导致在整个靶表面上变化的并且不均匀的溅射性质。

通常，靶“预烧”步骤用于将靶的不期望的受损表面层去除。该预烧 步骤在溅射室中进行，其中靶暴露于激发的等离子气体以导致不期望的表 面层的溅射掉。显然，该预烧方法在能量消耗和溅射室停工时间方面均为 不经济的。

已进行了例如通过研磨、电解抛光、化学蚀刻和化学/机械抛光(CMP) 来除去不期望的靶表面变形层的多种尝试。研磨法通常导致嵌入介质在靶 表面中沉积，而电解抛光和化学蚀刻可能导致靶表面H₂截留。CMP法产生 可污染其它表面的残渣(sludge)。

发明内容

发明人已经发现：通过利用流体化的粘弹性研磨介质的挤压珩磨过程， 基本上，可将不想要的靶表面受损层或变形层的整个层去除。因此，在溅 射操作期间，靶实现了减少的预烧时间。在挤压珩磨过程中，提供靶表面 和粘弹性研磨介质之间的相对运动。该运动可具有如下特征：直线运动 (linear motion)、周期运动(cyclic motion)、摆动、回转运动、和/或轨道运动 (orbital motion)。

通过上述方法提供的靶表面可具有小于约5μm、优选小于2μm、且最 优选小于1μm的表面粗糙度。此外，经挤压珩磨的靶表面基本上不含有原 来可能在抛光过程期间沿表面存在的外来颗粒。

该方法可与许多靶材料一起使用，所述靶材料包括铜、钽、铌、钨、 钛、锆、铪、铝、镍、钴、铂、以及它们的合金形式。此外，靶表面可包 括任何期望的截面形状，例如：凹面形状、凸面形状、平面形状、和极深 的冲压碟形。此外，靶表面在根据本发明挤压珩磨后基本上不受氢污染。

所述粘弹性研磨介质(VEAM)包括分散在整个介质中的研磨颗粒。这些 颗粒可选自：金刚石、碳化物、氧化铝、二氧化硅和石榴石。优选的碳化 物包括碳化硅、碳化硼、和碳化钨。优选地，所述VEAM包括聚合物凝胶 或者聚(硼硅氧烷)材料。最优选的，所述VEAM为震凝材料。

虽然将在很大程度上结合其在制备溅射靶表面中的用途对本发明进行 描述，但是本领域技术人员应理解其可用于制备常规溅射系统的其它部件 的表面例如RF线圈表面区域。

结合以下具体描述和附图对本发明进行进一步描述。

附图说明