[发明专利]具有反向弯曲靶几何形状的溅射靶

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月2日提交的美国临时专利申请序号No.62/126,911和2015年6月19日提交的美国临时专利申请序号No.62/182,002的优先权权益。

技术领域

本申请涉及设置有面向常规磁控管靶组件中的磁体的凸状表面的溅射靶。此外，提供如下的方法：提高Cu和Cu合金靶的晶粒生长以降低靶的工作放电电压。

背景技术

具有面向常规磁控管组件中的磁体的平坦表面的靶典型地在使用期间朝向真空室弯曲。该条件导致升高的靶的电压放电。在一些情况下，如果放电电压达到电源的合规水平(compliance level)，则电力无法维持。该“合规”水平有时被称作溅射系统阈值。

有点类似的问题可发生在常规的Cu和Cu合金靶中。典型地，这些靶被制造成对于纯Cu具有20微米或更小的非常细的晶粒尺寸和对于Cu合金具有15微米以下的非常细的晶粒尺寸。如果这样的靶在高放电电压下溅射，则其可产生令人担忧的问题。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供大致平坦的溅射靶，其具有凸状表面形式的初始反向弯曲(弓形)。该反向弯曲呈现大于0.04％的弯曲百分比。所述反向弯曲适于在溅射期间持续弯曲。

弯曲百分比可如下计算：

x/y×100＝％靶弯曲

其中x＝在靶的中轴处测量的平坦靶表面和弯曲靶表面之间的距离(mm)；其中y＝靶直径(mm)。

在其它实施方案中，所述反向弯曲具有在约0.04％至0.25％的范围内的弯曲百分比。在一些情况中，靶可包括Cu、Al、Ti、或Ta、或这些元素的合金。

在一些示例性实施方案中，溅射靶可为单片式(整体式，monolithic)溅射靶，或在其它实施方案中，溅射靶可经由扩散连接、爆炸连接(explosion bonding)、或经由机械联锁(interlocking)型连接而连接至背板。

本发明的其它实施方案旨在适于接纳(reception)在如下类型的溅射室中的溅射靶：所述溅射室具有将用从所述靶溅射的材料涂覆的基底。磁体源被定位成靠近靶以用于在所述室内产生磁场。所述溅射靶具有溅射表面，材料从所述溅射表面被溅射至所需的基底上，并且所述溅射靶具有靠近磁体源的相对表面。在某些实施方案中，所述靶的相对表面可包括面向磁体源的凸状表面。在其它实施方案中，所述靶的溅射表面可包括大致凹状的形状。

在本发明的其它实施方案中，提供Cu或Cu合金溅射靶，其具有约30至90微米的晶粒尺寸。

本发明的某些方面涉及用于由Cu或Cu合金原料制造Cu或Cu合金溅射靶的方法。所述方法可包括例如以下步骤：

a)熔化和铸造所述Cu或Cu合金原料以形成铸锭(ingot)；

b)热机械加工所述铸锭以形成板；

c)在约1100至1300°F的温度下将所述板退火约1-2小时的时间以形成经退火的板；和

d)通过选自如下的表面处理工艺将所述经退火的板表面处理以为所述溅射靶提供所需的表面和形状：研磨、抛光、搪磨、和机械加工，其中所述靶具有约30至90微米的平均晶粒尺寸。

将结合附图和以下详细描述进一步说明本发明。

附图说明

图1为与根据本发明的弯曲靶组合示出的磁控管溅射组件的示意图；和

图2为与常规靶构造相比较的根据本发明的弯曲靶的一半的示意性横截面，其中常规靶轮廓以虚线示出。

具体实施方式

参照附图，在图1中显示阴极溅射室2的示意性横截面。所述室限定密封的壳体，密封的壳体由外壳26限定。典型地，对所述室抽真空，并且在整个室(横跨室)施加电压，使得溅射靶4设置有负电压并且正电压被施加在所述室(或室护罩-未显示)的靠近基底(例如，晶片)基座8的部分上。工作气体例如Ar被允许进入所述室。密封件22、24被设置成在外壳26内在靶的支撑(mount)处围绕所述靶。

当氩被允许进入所述室中、DC电压被施加在带负电荷的靶和所述室的带正电荷的部分之间时，Ar被激发成等离子体，其中带正电荷的氩离子被吸引至带负电荷的靶4。靶4可由Cu、Al、Ti、或Ta、或这些金属的合金构成。离子以巨大的能量撞击靶，使得靶原子从靶溅射表面18被溅射至位于基座8上的晶片等，从而使靶材料的膜形成在所需基底例如晶片等上。