用于在钛钨靶材中的小结控制的方法和设备技术

本公开内容的实施方式包括用于控制钛‑钨(TiW)靶材小结形成的方法和设备。在一些实施方式中，靶材包括：源材料，所述源材料主要地包括钛(Ti)和钨(W)，所述源材料由钛粉末和钨粉末的混合物形成，其中主要数量的钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的钨粉末的晶粒尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在钛钨靶材中的小结控制的方法和设备
本公开内容的实施方式通常涉及基板处理系统。
技术介绍
钨和钛膜经常地使用于半导体器件的制造中，例如，作为在硅基板和铝合金金属化之间的扩散阻挡物。钛-钨(TiW)膜由溅射钛-钨靶材而形成。在溅射处理期间，钛-钨材料从靶材的表面溅射并沉积至与靶材的表面相对设置的基板上。然而，专利技术人已经观察到当来自靶材的中央部分的材料被溅射和再沉积于靶材面的外侧周边边缘上而非基板上时，小结可能形成在靶材的溅射面上。而且，小结具有易于剥落并产生颗粒的倾向，这可能污染且不利地影响在基板上的所沉积钛-钨膜的品质。因此，专利技术人已经提供用于控制钛-钨(TiW)靶材小结形成的改良的方法和设备。
技术实现思路
本公开内容的实施方式包括用于控制钛-钨(TiW)靶材小结形成的方法和设备。在一些实施方式中，一种靶材包括：源材料，所述源材料主要地包括钛(Ti)和钨(W)，所示源材料由钛粉末和钨粉末的混合物所形成，其中主要数量的所述钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的所述钨粉末的晶粒尺寸。在一些实施方式中，一种形成钛-钨(Ti-W)靶材的方法包括以下步骤：混合钨粉末和钛粉末以形成混合物，其中在混合物中的主要数量的钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的钨粉末的晶粒尺寸；压紧所述混合物；和加热所述混合物以形成所述靶材。在一些实施方式中，一种从靶材移除多个小结的方法包括以下步骤：(a)将靶材曝露至惰性气体，其中所述靶材包括源材料，所述源材料主要地包括钛(Ti)和钨(W)，所述源材料由钛粉末和钨粉末的混合物所形成，且其中主要数量的钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的钨粉末的晶粒尺寸；(b)以第一功率施加DC功率至所述靶材，以点燃所述惰性气体以形成等离子体；和(c)将施加至所述靶材的所述DC功率增加至第二功率，以从所述靶材移除多个小结。本公开内容的其他和进一步的实施方式说明于下。附图说明可参考附图中描绘的本公开内容的例示性的实施方式来理解本公开内容的以上简要概述和以下更详细描述的实施方式。然而，附图仅示出了本公开内容的典型实施方式，并因此将不被视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其它等效的实施方式。图1描绘了根据本公开内容的一些实施方式的具有靶材组件的处理腔室的示意性截面图。图2描绘了根据本公开内容的一些实施方式的控制钛-钨(TiW)靶材小结的方法。为促进理解，已尽可能使用相同的参考数字来指示附图中共通的相同元件。附图并未依照尺寸而绘制且为了清楚而可被简化。一个实施方式的元件和特征可有利地并入于其他实施方式中而无需进一步赘述。具体实施方式本公开内容的实施方式包括用于控制钛-钨(TiW)靶材小结形成的方法和设备。在本公开内容的实施方式中，在钛-钨(Tiw)靶材上小结的形成可通过靶材原始材料晶粒尺寸的控制和通过可选择的周期性清洁工艺而被有利地减少、消除或实质地消除。在本公开内容的实施方式中，靶材晶粒尺寸控制有利地防止或延迟小结形成，而清洁工艺有利地移除在靶材的表面上所产生的任何小结。图1描绘了物理气相沉积(PVD)腔室100的简化、截面图。PVD腔室100包括根据本公开内容的一些实施方式的基板支撑件106。适合根据在此所提供的教导而修改的PVD腔室的例子包括具有非常高频率(VHF)源的腔室、Plus和SIPPVD处理腔室，两者均可从加州圣克拉拉市的应用材料公司商业取得。来自应用材料公司或其他制造商的其他处理腔室也可受益于根据在此所公开的创造性的设备的修改，且可被用以实施在此所公开的创造性的方法的实施方式。在一些实施方式中，PVD腔室100包括腔室盖101，腔室盖101设置于腔室主体104的顶上且可从腔室主体104移除。腔室盖101可包括靶材组件102和接地组件103。靶材组件102包括靶材114。靶材114可包括源材料113和用以支撑源材料113的背板162。源材料113可如图1中所示被设置于背板162的面向基板支撑件侧上。背板162可包括导电材料，诸如铜-锌、铜-铬，或与靶材相同的材料，使得RF和DC功率可经由背板162而被耦接至源材料113。可选地，背板162可为不导电的，且可包括诸如电气接头(electricalfeedthroughs)或类似物的导电元件(未示出)。源材料113于溅射期间被沉积于基板上，所述基板诸如基板108(例如，半导体或其他材料的晶片)。在一些实施方式中，源材料113主要包括钛(Ti)和钨(W)。在一些实施方式中，源材料113由钛(Ti)和钨(W)所组成，或实质上由钛(Ti)和钨(W)所组成。在一些实施方式中，靶材114的源材料113包括约90重量百分比的钨(W)和约10重量百分比的钛(Ti)。在一些实施方式中，靶材114的源材料113具有至少约98％的密度(即，重量/体积)。在一些实施方式中，靶材114具有至少5N的纯度(即，99.999％纯度)。一般地，钛-钨靶材通过混合钨原始材料粉末和钛原始材料粉末而制成。所产生的混合物使用合适的成形方法(诸如惰性气体热压法、真空热压法、热等静压法、冷压法/烧结法，或类似方法)而被压紧和加热。专利技术人已经观察到一旦靶材114的表面形成富钛或富钨区域，则小结倾向形成。专利技术人已经进一步观察到调整钨原始材料粉末的平均晶粒尺寸和钛原始材料粉末的平均晶粒尺寸可减少富钛或富钨区域，并因此有利地减少或消除小结形成。在一些实施方式中，主要数量的钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的钨粉末的晶粒尺寸。在一些实施方式中，钛粉末的平均晶粒尺寸小于或等于钨粉末的平均晶粒尺寸。在一些实施方式中，实质上全部的钛粉末的晶粒尺寸小于或等于实质上全部的钨粉末的晶粒尺寸。例如，在一些实施方式中，钛晶粒的平均晶粒尺寸小于约30μm，或在一些实施方式中小于约20μm。在一些实施方式中，钨晶粒的平均晶粒尺寸约20μm至约45μm。在一些实施方式中，钛粉末的平均晶粒尺寸和钨粉末的平均晶粒尺寸各自约20μm至约30μm。在一些实施方式中，在形成靶材之后，靶材可具有约60μm的平均钛-钨晶粒尺寸。专利技术人已经发现使用具有如以上所讨论的晶粒尺寸的钛粉末和钨粉末而形成的靶材有利地减少或消除在靶材114上的小结的形成。此外，专利技术人已经进一步观察到如以上所述而形成的靶材的寿命预料不到地且有利地增加约五倍(例如，从约70千瓦-小时增加至约350千瓦-小时)。在一些实施方式中，实施可选择的周期性清洁工艺以移除在源材料113的表面上所产生的小结。图2描绘了根据本公开内容的一些实施方式的移除在源材料113的表面上所形成的小结的方法200。上述方法通常开始于步骤202，其中靶材114被曝露至惰性气体，诸如氩气、氦气或类似物。在一些实施方式中，惰性气体以合适的流率而提供，例如约200sccm。于步骤204，DC功率被以足以点燃惰性气体并在第一容积120中形成等离子体的第一功率施加至靶材114。在一些实施方式中，第一功率为约500瓦。在一些实施方式中，靶材114被曝露于由惰性气体所形成的等离子体约2秒。于步骤206，施加至靶材的DC功率被增加至第二功率，以从靶材114移除小结。在一些实施方式中，第二功率为约1000瓦。在一些实施方式中，靶材114被以第二功率而曝露至由惰性气体所形成的等离子体约600秒。方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种靶材，所述靶材包括：源材料，所述源材料主要地包括钛(Ti)和钨(W)，所述源材料由钛粉末和钨粉末的混合物形成，其中主要数量的所述钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的所述钨粉末的晶粒尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.31 US 14/587,9671.一种靶材，所述靶材包括：源材料，所述源材料主要地包括钛(Ti)和钨(W)，所述源材料由钛粉末和钨粉末的混合物形成，其中主要数量的所述钛粉末的晶粒尺寸小于或等于主要数量的所述钨粉末的晶粒尺寸。2.如权利要求1所述的靶材，其中所述靶材包括实质上由钛(Ti)和钨(W)所组成的源材料。3.如权利要求1所述的靶材，其中实质上全部的所述钛粉末的所述晶粒尺寸小于或等于实质上全部的所述钨粉末的所述晶粒尺寸。4.如权利要求1所述的靶材，其中所述靶材包括约90重量百分比的钨(W)和约10重量百分比的钛(Ti)。5.如权利要求1所述的靶材，其中所述靶材进一步包括至少约98％的密度。6.如权利要求1-5任一项所述的靶材，其中所述钛粉末的平均晶粒尺寸低于约20μm。7.如权利要求6所述的靶材，其中所述钨粉末的平均晶粒尺寸约20μm至约45μm。8.如权利要求1-5任一项所述的靶材，其中所述钛粉末的平均晶粒尺寸和所述钨粉末的平均晶粒尺寸各自约20μm至约30μm。9.一种形成钛-钨(Ti-W)靶材的方法，所述方法包括以下步骤：混合钨粉末和钛粉末，以形成混...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏俊琪，曹志涛，欧岳生，阿南塔克里希纳·朱普迪，希兰库玛·萨万戴亚，王欣，斯里斯卡塔拉贾赫·西里纳瓦卡拉苏，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US