[发明专利]一种可提高溅射工艺靶材利用率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改进溅射工艺用靶材的方法，特别涉及一种可提高磁控物理溅射中靶材利用率的方法。

背景技术

磁控物理溅射作为一种良好的镀膜工艺方法被广泛的应用于多个领域。如图1所示，磁控物理溅射的原理是将制程气体通入腔室102中，制程气体在高能量作用下解离出等离子体，利用等离子体中的离子在电场加速作用下撞击固定于背板104上靶材103，将靶材原子撞击出来，附着在目标基板101上形成薄膜。为了增加成膜速率会增加磁体105，借助磁体105产生的磁场来增加靶材溅射量以增加成膜速率。磁控物理溅射方法虽然成膜速率较快，但其靶材利用率不高，具体成因如图2所示，由于磁体203发出的磁力线204分布不均，致使解离出来的等离子体中的离子分布亦不均匀，其离子浓度和磁力线204的分布呈正比，即磁力线越密集的地方离子浓度就越大，如图中虚线区域所示，相应的该区域的靶材201消耗量就越快，当某一区域靶材201消耗殆尽露出背板202时，整块靶材201即告报废。图3为平面靶材耗尽时平面各区域的材料消耗示意图，一般平面靶材利用率仅为20～30％，剩余靶材材料301不能得到充分的利用，而在溅射镀膜工艺中，靶材本身占据相当一定比例的生产成本，因此，提高靶材利用率是改进溅射工艺的一项重要措施。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种可提高磁控物理溅射中靶材利用率的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的：

本发明提供了一种提高靶材利用率的方法，包括以下步骤：

(1)对已耗尽的剩余平面靶材进行测量，得出平面靶材不同区域的材料消耗深度规律；

(2)根据第(1)步测量结果对一体式平面靶材进行分体模块化设计，将原靶材的不同区域设计制成分别独立且具有不同厚度的靶材模块，各个独立的靶材模块的设计厚度与其各自对应区域的材料消耗深度成正相关关系；

(3)将第(2)步制备的各个靶材模块在配套的背板基座上拼合，形成模块化靶材。上述背板基座对应于不同厚度靶材模块的位置具有相应高度的衬垫，以使各个靶材模块拼合后形成的模块化靶材的顶面为一平面。

上述各个相邻靶材模块的边缘接合处还可以设计有能够相互衔接的卡槽，相邻靶材模块间通过卡槽形成一非直线型接口，可以防止离子通过靶材模块间的缝隙撞击到背板基座，从而避免背板基座材料被溅射到目标基板上导致污染。

本发明根据平面靶材不同区域的材料消耗规律进行靶材模块化设计，可以将磁控物理溅射中的靶材利用率提高5～15％。

附图说明

图1磁控物理溅射原理示意图；

图2磁控物理溅射平面靶材消耗示意图；

图3平面靶材耗尽时各区域的材料消耗示意图；

图4a平面靶材俯视图；

图4b图4a所示MM’界面的材料消耗曲线；

图4c图4a所示NN’界面的材料消耗曲线；

图5a实施例1之靶材模块a的结构示意图；

图5b实施例1之靶材模块b的结构示意图；

图5c实施例1之靶材模块c的结构示意图；

图6a靶材模块a、b、c拼合成模块化靶材示意图；

图6b图6a所示模块化靶材前视图；

图7模块化靶材耗尽时各区域的材料消耗示意图；

图8a实施例2之靶材模块c的结构示意图；

图8b实施例2之靶材模块b的结构示意图；

图9a实施例2之模块化靶材示意图；

图9b图9a所示模块化靶材前视图；

图9c图9b所示虚线区域放大示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述内容更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图作详细说明如下。

实施例1