[发明专利]经优化的纹理化表面及优化的方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请主张2013年10月22日提交的美国临时专利申请序列号 61/894,019的优先权权益。

技术领域

本发明涉及用于溅射过程(sputteringprocess)中的遮罩以及目标侧壁和 凸缘，且具体涉及使遮罩以及目标侧壁和凸缘的纹理化表面优化。

背景技术

在典型的溅射过程中，将来自金属或金属合金溅射目标的金属原子在物 理气相沉积(physicalvapordeposition，PVD)氛围中沉积于基板上。按需要， 大多数溅射的金属原子直接移动至基板。然而，在PVD过程期间，大部分 溅射颗粒在气体中变得分散，且可沉积在腔室的各个意料之外的表面，诸如 遮罩及目标侧壁或凸缘上。

沉积在溅镀腔室的各个不希望表面(诸如遮罩或目标侧壁及凸缘)上的 分散的溅射颗粒在随后的溅射过程中易于积聚及剥落。分散的溅射颗粒在目 标上的沉积尤其麻烦。例如，反复加热和冷却目标，包括在目标侧壁上的不 希望的沉积颗粒，甚至更可能呈现颗粒剥落。

在许多情况下，这些有害颗粒被推动至基板。晶片上的这些颗粒可在溅 射图案中产生缺陷，由此可导致故障电路。目标寿命应主要由目标厚度决定。 然而，实际上目标寿命常常受沉积物在目标上的堆积限制，尤其是在侧壁部 分上的堆积。

可使一部分目标外伸出侧壁表面以抑制分散颗粒在侧壁上沉积。任选 地，遮罩或部分目标表面，诸如侧壁和凸缘可经纹理化。基本策略为简单调 节表面的几何形状以仅提供用于应力在纹理化的表面上的任何所沉积的材 料中积聚的短距离。

纹理化方法包括珠粒喷击(blasting)或喷砂。然而，这些喷击处理过程导 致喷击材料嵌入待纹理化的表面中。由于颗粒产生中的热循环，嵌入的材料 可被释放进处理腔室中，导致不良的性能。

改良的纹理化方法包括等离子体喷雾或双丝电弧喷雾(twin-wire-arc spraying，TWAS，或“电弧喷雾”)。在电弧喷雾及等离子体喷雾中，将金 属涂料喷雾到目标表面上以更多地增加侧壁的粗糙度。在TWAS过程中，将 具有相反电荷的两根电线(wire)馈送通过机动枪。在电线馈送通过枪时，它 们几乎接触而产生电弧。馈送压缩气体通过电弧后的孔口，使金属雾化并将 其推至待涂布的表面上。经电弧喷雾的表面提供大的表面积，由此限制应力 积聚在应力敏感性沉积层(诸如氮化钛或氮化钼及其它应力敏感性膜)中。 TWAS或等离子体喷雾可使用任何金属来涂布目标表面，但是铝是典型优选 的，这归因于它的热膨胀系数，其具有良好的粘着强度，并且其产生粗糙表 面。由于沉积层或膜为不连续的，故它们以与电弧喷雾铝大致相同的速率膨 胀及收缩。这帮助在目标偏转期间减少颗粒剥落及不希望颗粒的产生，同时 处理晶片。然而，电弧喷雾可导致表面金属涂层的不一致粗糙度。由于所述 不一致粗糙度，涂层材料可因处理腔室中的应力或热循环而从原始的目标表 面脱离。另外，电弧喷雾过程可截留污染物，其减小沉积颗粒的粘着性或产 生过于不牢固而无法支撑沉积颗粒的悬臂式结构。

这些遮罩及目标的变化是为了改善目标的性能，同时抑制不希望的沉积 颗粒在目标上的积聚且改善不希望的沉积颗粒在目标上的保持(保持 力)(retention)，从而增加目标的使用寿命。所述变化提供纹理化表面，但未 完全解决颗粒产生问题。在整个目标使用寿命期间，不希望的沉积物仍旧必 定会粘着至目标。

发明内容

出人意料发现纹理化目标表面可优化以改善沉积颗粒的粘着性及保持 力。因此，公开了用于使纹理化目标表面优化的方法。所述方法可用于已使 用任何方法而被纹理化的目标表面，包括但不限于上文所描述的珠粒喷击 (beadblasting)、喷砂、等离子体喷雾或双丝电弧喷雾(TWAS)方法。在一个 实施方案中，该方法可包括用冰状颗粒喷射或喷击经纹理化表面以形成经优 化的纹理化表面。所述冰状颗粒可为可升华的颗粒，诸如冻结的二氧化碳或 干冰。在另一实施方案中，所述冰状颗粒可为氩气。在又一实施方案中，纹 理化表面可使用颗粒喷击装置，以冰状颗粒喷击。所述冰状颗粒可夹带在诸 如氮气或空气的载气中。在另一实施方案中，该方法可包括减少存在于纹理 化表面中的任何悬臂式结构(cantileveredstructure)的量以形成经优化的纹理 化表面。