[发明专利]异形溅射靶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种溅射靶，该溅射靶包括溅射材料并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面，该非平面溅射表面具有圆形形状并且包括中心轴线区域，该中心轴线区域在中心轴线区域处包括凹曲率特征部。中心轴线区域在通过在溅射系统中使用至少1000kWhr进行侵蚀之后具有磨损轮廓，该磨损轮廓包括隆起，该隆起包括具有第一斜率的第一外周边磨损表面。在同时溅射使用之后的基准靶的基准突出凸曲率特征部包括具有第二斜率的第二外周边磨损表面。隆起相对于基准突出凸曲率特征部提供具有减小的遮蔽的溅射靶，其中第一斜率比第二斜率较不陡峭。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年4月6日提交的美国专利申请号15/947,586的优先权，该专利申请要求于2017年4月20日提交的美国临时专利申请号62/487,617的优先权，这两篇专利申请全文均通过引用方式并入本文。

技术领域

本主题的领域是溅射系统的设计和用途，溅射系统包括具有中心轴线区域几何形状的靶以提供更长的靶寿命和均匀的膜沉积。

相关技术的描述

电子部件和半导体部件被用于越来越多的消费电子产品和商业电子产品、通信产品和数据交换产品中。这些消费产品和商业产品中的一些的示例是电视机、计算机、移动电话、寻呼机、手持组织者、便携式音乐播放器和收音机、汽车用立体声收音机和遥控器。随着对这些消费电子器件和商业电子器件的需求的增加，还需要这些相同的产品变得更小并且对消费者和企业更便携。

由于这些产品的尺寸减小，构成产品的部件也必须变小和/或变薄。需要减小尺寸或缩小尺寸的那些部件中的一些的示例为微电子芯片互连件、半导体芯片部件、电阻器、电容器、印刷电路板或接线板、接线、键盘、触控板和芯片封装件。

当电子部件和半导体部件的尺寸减小或缩小时，较大部件中存在的任何缺陷将在缩小的部件中被放大。因此，如果可能的话，在针对较小电子产品缩小部件之前，应当识别并校正较大部件中存在或可能存在的缺陷。

为了识别并校正电子部件、半导体部件和通信部件中的缺陷，应分解并分析用于制备这些部件的部件、所用材料和制造工艺。在一些情况下，电子部件、半导体部件和通信/数据交换部件由材料层构成，诸如金属、金属合金、陶瓷、无机材料、聚合物或有机金属材料。材料层通常是薄的(大约小于几十埃的厚度)。为了改善材料层的质量，应当评估形成该层的工艺(诸如金属或其他化合物的物理气相沉积)，并且如果可能的话，进行修改和改善。

为了改善沉积材料层的工艺，必须测量、定量表面和/或材料组成，并且检测缺陷或瑕疵。在沉积一层或多层材料的情况下，不是应当监测的实际一层或多层材料，而是用于在基底或其他表面上产生材料层的材料和该材料的表面。例如，当通过溅射包含金属的靶将该金属的层沉积到表面或基底上时，从靶偏转或释放的原子和分子必须行进到基底或其他表面的路径，该路径将允许均匀且一致的沉积。从靶偏转和/或释放之后行进自然和期望路径的原子和分子可不均匀沉积在表面或基底上，包括表面或基底中的凹槽和孔。对于某些表面和基底，可能有必要重新导向离开靶的原子和分子，以便在表面或基底上获得更均匀的沉积、涂层和/或膜。

在DC磁控管溅射系统中，绝缘层在较差侵蚀的跑道轨道上的积聚以及随后对此类层的电弧放电对工艺工程师和靶制造商都是重要的问题。由于磁体构型的性质，良好侵蚀和较差侵蚀的“跑道轨道”得以发展。在较差侵蚀的跑道轨道上，绝缘层随着靶的使用而缓慢积聚(即，Al、Ta和Ti靶的氧化物膜或氮化物膜)。最终，电介质层上的电荷累积导致电弧放电和粒子生成。由于电介质层的积聚，电弧放电的倾向随着靶的使用而增加。

图1中示出了示例性物理气相沉积装置10的一部分的示意图。溅射组件10包括背板12，该背板具有结合到其上的溅射靶14。溅射靶14具有平面溅射表面16。半导体材料晶圆18位于组件10内并且被设置成与靶14的溅射表面16间隔开。在操作中，粒子或溅射材料22从靶14的表面16移位并用于在晶圆18上形成涂层(或薄膜)20。