[发明专利]整体式铝合金靶及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年1月22日提交的美国临时专利申请No.61/205,675 的优先权。

技术领域

本发明涉及Al合金溅射靶及其制造方法。具体地说，本发明涉及具有 机械强度和织构的所需组合的整体式Al合金溅射靶及这些靶的制造方法。

背景技术

高纯度铝合金溅射靶已经被广泛地用于半导体制造。为了获得所需的晶 粒尺寸和织构，铝合金靶坯料典型地通过机械加工和最后的重结晶退火制 造。由于重结晶退火显著降低了铝合金的机械强度，如此制造的铝合金坯料 通常与市售的坚固得多的铝合金背板结合。然而，由于整体式铝合金靶易于 制造、没有剥离问题、以及改善的再循环能力，因而，其有时是更合乎期望 的。为了减少溅射期间的靶挠曲并改善机械可靠性，整体式铝合金靶除了需 要具有所需的金相学特征之外还需要具有足够的机械强度。已经利用各种制 造技术(例如等通道角度挤压(美国专利7,017,382)和低温轧制(美国专利 6,942,763))以制造具有改善机械强度的铝合金靶。术语“整体式”是指没有 任何单独的或附着的背板结构的单块靶单元。

所述现有技术方法具有一定的局限性。等通道角度挤压方法需要复杂且 昂贵的模具，通常产生矩形板，因此，对于制造圆形溅射靶而言不是成本有 效的。低温轧制需要笨重的液氮装置，该液氮装置可能产生健康或安全问题。 此外，这两种方法均是能量和劳动密集型的。

发明内容

在本发明的一个示例性方面中，提供整体式铝或铝合金靶的制造方法， 其包括对铝工件进行机械加工以制造所需尺寸的圆形坯料的步骤。然后，对 所述坯料进行退火，以使该坯料重结晶并获得所需的晶粒尺寸和晶体织构。 在退火之后，通过机械冷加工对经退火的坯料施加10～50％的应变。在另一 示例性实施方式中，在所述靶的凸缘(flange)区中提供20～60％的应变。因此， 在该实施方式中，向凸缘区提供的应变大于对所述靶的溅射区部分施加的应 变。然后，例如通过机械加工等对所述坯料进行精加工，从而获得具有必要 尺寸和形状的具有所需的晶体织构和足够的机械强度的溅射靶。

在另一示例性实施方式中，退火步骤之前的机械加工是通过冷轧实现 的。在另一实施方式中，退火步骤之后对靶坯料施加的应变是由在低于重结 晶温度的温度下进行的轧制步骤所导致的。此外，关于在凸缘区中产生应变， 根据一个示例性实施方式，这可通过在低于重结晶温度的温度下对所述坯料 进行压制来提供。

在另一示例性实施方式中，在退火之后对坯料施加10～50％的额外应变 的步骤和进一步地在凸缘区中产生20～60％的应变的步骤均通过在低于重结 晶温度的温度下对所述坯料进行压制来提供。在一个实施方式中，在不对称 模具中对坯料进行压制。在另一实施方式中，退火之后使坯料产生10～50％ 的应变且进一步地在凸缘区中产生20～60％的应变的方法步骤通过轧制步骤 进行，其中，所述轧制步骤在低于重结晶温度的温度下使用闭式模具对一侧 进行。

可使用纯铝或者可使铝与如下合金元素中的一种或多种形成合金：铜、 硅、钛、锗、钨、银、铁、钒和镍。所存在的合金元素的总量为约10％或更 少。

在本发明的另一方面中，提供平坦的整体式铝或铝合金溅射靶，其中， 所述靶包括具有第一屈服强度的溅射区和具有大于所述第一屈服强度的第 二屈服强度的凸缘区。在另一示例性实施方式中，所述靶的溅射区中的屈服 强度为至少15ksi，并且凸缘区中的屈服强度为至少20ksi。在一个实施方式 中，所述溅射靶溅射区具有平均至少约30％的(200)取向，并且在一些实施方 式中，所述靶在溅射区中具有小于100μm的平均晶粒尺寸，并且所述溅射 区的至少20体积％具有小于5μm的晶粒尺寸。

将结合附图和所附具体描述对本发明进行进一步的描述。

附图说明

图1是根据本发明制造的溅射靶的示意性侧视图；

图2是根据本发明的实施例1制造的溅射靶的一半的示意性剖视图，其 显示了在整个靶中进行屈服强度测量的具体位置；

图3是根据本发明的实施例1制造的溅射靶的一半的示意性剖视图，其 显示了在整个靶中进行晶粒尺寸测量的具体位置；

图4是显示在实施例1的靶上的不同位置处测得的靶的织构的图；