[发明专利]具有改性表面的溅射装置部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在溅射室中使用的颗粒阱及其制备方法。更具体地，本发明涉及在暴露于沉积环境的室部件上形成粗糙表面的特定方面。该粗糙表面可以形成在例如溅射靶或溅射靶组件上围绕溅射表面的表面上。

背景技术

沉积方法用于形成跨过基板表面的材料膜。沉积方法可用于例如半导体制造工艺，以在集成电路结构和装置的制造中形成金属化层。适用于本申请的一个示例性沉积方法为物理气相沉积(“PVD”)。

PVD方法例如包括溅射工艺。PVD溅射方法广泛用于在各种基板上形成材料薄膜。图1中示出了示例性物理气相沉积设备8的一部分的示意图。在一个构造中，溅射靶组件10包括背板12，该背板具有结合至该背板的靶14。基板18、诸如半导体材料圆片在PVD设备8内并提供成与靶14间隔。靶14的表面16是溅射表面或溅射面。如示出的，靶14设置在基板18的上方，并定位成使得表面16面向基板18。在操作中，溅射材料22从靶14的表面16移位并用于在基板18上形成涂层或薄膜20。在一些实施例中，合适的基板18包括在半导体制造中使用的圆片。

在示例性的PVD工艺中，用能量轰击靶14直至原子从表面16释放到周围大气中，随后沉积在基板18上。在一个示例性的应用中，等离子溅射用于沉积薄金属膜到供电子器件使用的芯片或圆片上。

靶14可由适用于PVD沉积工艺的任何金属形成。例如，靶14可包括铝，钒，铌，铜，钛，钽，钨，钌，锗，硒，锆，钼，铪和其合金以及其组合。当意图将此示例性金属或合金作为膜沉积在表面上时，靶14由期望的金属或合金形成，在PVD过程中金属原子将从该靶移出并沉积到基板18上。

在沉积工艺中如果形成了颗粒，则可能会发生问题，因为该颗粒会落入到沉积膜中或落到沉积膜上，并破坏期望的薄膜性能。因此，期望开发一种溅射靶，在该溅射靶中，在沉积工艺过程中落到沉积材料上的颗粒数减少。

发明内容

在此还描述了一种在气相沉积设备中使用的溅射靶组件。该溅射靶组件具有溅射表面；与该溅射表面呈一角度从该溅射表面延伸的侧壁；以及颗粒阱，该颗粒阱由沿侧壁定位的粗糙度形成并从该溅射表面径向延伸。溅射靶组件在小于80埃的深度具有小于40％的碳原子浓度。

在此还描述了一种用于物理气相沉积工艺的靶组件。该靶组件具有在第一平面中的溅射表面；第二平面中的外凸缘；过渡区，该过渡区环绕溅射表面并将溅射表面连接到外凸缘；和位于过渡区上的颗粒阱。颗粒阱具有带有宏观结构和微观结构的表面粗糙度。

在此还描述了一种在溅射靶上形成颗粒阱的方法。该方法包括在第一平面中形成溅射表面；在围绕溅射表面的表面上形成表面粗糙度；机械地研磨表面粗糙度以形成宏观结构；和使用等离子蚀刻和化学蚀刻的至少一个来清洗溅射靶。

在此同样限定了一种在溅射靶上形成颗粒阱的方法。该方法包括在第一平面中形成溅射表面；在围绕溅射表面的表面上形成宏观结构，其中宏观结构限定第一粗糙度。该方法进一步包括：机械地研磨宏观结构以形成微观结构，该微观结构限定了第二粗糙度；和使用等离子蚀刻和化学蚀刻的至少一个进一步研磨溅射靶。研磨后，宏观结构具有最终高度，该最终高度至少为宏观结构的初始高度的50％。

虽然公开了多个实施例，但从示出和描述的本发明的例示性实施例的下文具体实施方式中，本发明的其它实施例对本领域的普通技术人员来说是明显的。因此，附图和具体实施方式将视为在本质上上例示性的，而不是限制性的。

附图说明

图1是物理气相沉积设备的一部分的示意图。

图2是从顶部观察时溅射靶的示意图。

图3是溅射靶的一个侧面的截面侧视图。

图4是在形成颗粒阱之前靶表面的截面图。

图5是具有表面粗糙度的溅射靶的侧表面的截面视图。

图6是具有表面粗糙度的溅射靶的侧表面的截面视图。

图7是颗粒阱粗糙度的近视图。

图8是形成具有颗粒阱的溅射靶的方法的示例性流程图。

图9是示出某些特征的颗粒阱的整体图像。

图10是示出某些特征的颗粒阱的图像。

图11是示出某些特征的颗粒阱的图像。

图12是示出某些特征的颗粒阱的图像。

图13A、13B和13C是已机械粗糙的颗粒阱的处于三个递增放大次序的图像。

图14A、14B和14C是已机械粗糙和喷砂(bead-blasted)的颗粒阱的处于三个递增放大次序的图像。