改进的ＰＶＤ靶制造技术

本发明专利技术公开了配置一种物理气相沉积靶组件以使靶粘接层与处理区域隔离。在一实施方式中，所述靶组件包括背板，具有第一表面和第二表面的靶，以及设置在所述背板和所述第二表面之间的粘接层。所述靶的第一表面与处理区域流体接触以及所述靶的第二表面朝所述背板定向。所述靶组件可包括多个靶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式主要涉及一种用于物理气相沉积(PVD)的方法和设备， 更尤其涉及一种改进的PVD靶及其操作方法。
技术介绍
平板显示器、太阳能面板和半导体器件的制造依赖于在衬底上沉积金属和 非金属薄膜的方法。PVD为一种所述方法。PVD —般在高真空腔室中执行并通常包括磁控溅射工艺。通过将耙放置 于丰寸底上方，在靶和衬底之间导入诸如氩的气体，并利用高电压DC信号激发 气体以产生轰击靶的离子，执行溅射。靶包括待在衬底上沉积为薄膜的材料。 由于离子轰击靶，靶原子离开原位并沉积在衬底上。离开原位的耙原子通常具 有相当大的动能并且当它们撞击衬底时，该原子趋向强粘附到衬底上。磁控溅 射进一步包括旋转或直线移动磁控管或磁控管组件的设置，其适应于增加 PVD腔室中的等离子体密度，并因此增加衬底上靶材的沉积速度。在一些应用中，例如，大面积衬底的处理，PVD靶安装在背板上，例如 以改进耙的结构刚度。由于与衬底尺寸相关的因素，适用于处理大面积衬底的 PVD耙组件在设计上明显不同于适用于处理200mm和300mm硅晶圆的耙组 件。例如，靶弯曲、沉积均匀性和热问题为处理大面积衬底相关的考虑事项。 如本文所用的术语"大面积衬底"指的是具有，或约1,000，000皿^和更大的 "面积"的表面面积或"占用的空间"和/或具有至少为1米长的一侧的衬底。 如本文所用的术语"占用的空间(footprint)"，指的是衬底或靶的标称表面 面禾只而不是湿表面积(wetted surface area)，艮卩，所有侧面和表面相加的总表 面面积。例如，1， OOOxl， OOOmm靶具有l， 000， 000蘭2的标称尺寸， 但基本上大于包括顶表面和底表面及侧边的湿表面积。靶通常经由设置在二者之间的诸如粘接橡胶层或焊接层的粘接层安装在背板上。利用粘接层将PVD靶安装在背板上的相关问题包括腔室的内部的敏 感区域暴露于不必要的污染中，与粘结层相关的电弧诱导特征的存在和粘接层 的不良电导率影响电能到靶的流动。图1示出了传统的PVD腔室100的示意性截面图。PVD腔室100包括耙 组件110、腔室主体120、衬底支架130、护板140、磁控组件(magnet assembly) 150和处理区160。靶组件110包括通过粘接层113粘接到背板112的靶111。 DC电源连接 (DC power connection) 114与背板112电连接。粘接层113将耙111与背板 112粘接并提供二者之间的导电路径，在PVD工艺期间，其允许靶111经过 背板112致能。粘接层113可为弹塑性粘接或焊接粘接。在PVD处理期间，衬底支架130在相邻PVD腔室100的处理区160设置 衬底131。护板140，还称之为暗区护板，设置在PVD腔室100内并接近耙侧 壁115以防止主体120的内表面和靶侧壁115的不必要沉积。护板140非常靠 近耙侧壁115设置以使沉积在其上的再溅射材料最少。另外，护板140 —般电 接地。由此，在高电压即约300到500V的靶111和护板140之间可能容易产 生电弧。当靶侧壁115的表面上存在有任何尖点时，电弧更容易产生，原因在 于近似于带电导体，即电场强度的电场的电荷密度比靠近带电导体上的尖点处 的高得多。由于产生的大量污染衬底的微粒以及因此已形成在衬底上而破坏导 电通路的电势，因此在PVD腔室中总是需要要避免电弧。图2A为在图1中所示PVD腔室100的区域的部分截面图。在所示的实 施例中，粘接层113为橡胶粘接层，其可用于将靶111安装在背板112上。发 明者已发现关于使用橡胶材料作为粘接层113的一个问题，即通常在粘接层 1B内出现孔洞117、 118。当PVD腔室100抽至真空时，包含在大气压下的 空气和/或其他气体的孔洞117、 118可能破裂进入PVD腔室100中，污染处 理区160和包括侧壁115、护板表面141及衬底131的暴露的表面。在耙组件 110的整个寿命中，在PVD腔室的初始抽真空期间或由于处理衬底相关的耙 组《牛110的热循环，孔洞破裂可能发生。在衬底的PVD处理期间，处理区160的污染可通过破坏形成在衬底上的 器f牛或通过促使随后PVD沉积层从衬底分层而可能有害地影响衬底。另外， 在耙组件的整个寿命中，PVD腔室100中其他表面的污染可导致许多衬底的污染。这种较长期的污染问题由当一层粘接层污染物出现在其上时，PVD沉积的材料的颗粒从护板表面141和靶侧壁115的剥落导致。在PVD工艺期间，在靶111的靶表面119的瞄准线中的任何表面将具有 靶材沉积在其上，诸如衬底131和护板140。另外，由于来自诸如护板表面141 的表面的"再溅射"材料，不直接在靶表面119瞄准线中的表面也可能进行 PVD沉积。以该方式，耙侧壁115虽然不在靶表面119的瞄准线中，但其也 使来自沉积靶111的材料沉积在其上。在任一情况下，在表面例如护板表面 141或靶侧壁115和沉积的PVD材料层之间的粘接必须最大化。所述表面上 存在的例如来自孔洞破裂的任何污染物，充分降低所述表面和所沉积材料之间 的丰占接，从而产生衬底污染微粒。专利技术者发现粘接层113相关的另一问题，其为在靶111和护板表面141 之间的电弧。带电导体表面上的尖点或特征的存在导致相当强的电场。在耙 111在PVD工艺期间维持高电压的情况下，这可导致靶111上的尖锐特征和 通常接地的护板表面141之间的电弧。当粘接层113用于将靶111安装在背板 112上时，难以提供靶111和背板112之间的平滑过渡表面，并因此，可能包 括电弧诱导的特征。例如，来自粘接层113的孔洞破裂在接近护板表面141可形成尖点。图 2B为在孔洞117 (图2A中所示)破裂进入处理区160之后，在图1中示出的 PVD腔室100区域的部分截面图。从而间隙117A形成在靶111和背板112之 间，产生靠近护板表面141的尖点116，其促使产生电弧。当粘接层113为焊 接丰占接时，电弧可由焊接粘接的表面中的褶皱引起。电弧还可由靶lll和背板 112之间的不完全焊接覆盖的区域引起，其可形成类似于间隙117A和尖点116 的间隙。因此，需要一种改进的PVD靶及其操作方法。
技术实现思路
本专利技术的实施方式主要涉及一种用于PVD的设备并尤其涉及一种PVD耙 组f牛。在一实施方式中，PVD靶组件包括背板、具有密封构件设置在第一表 面上的靶，以及设置在背板和靶的第二表面之间的粘接层。靶还进一步包括暴 露于空气中具有设置在其上的电源连接的侧表面。靶组件可进一步包括背板延伸构件、具有设置在其表面上的第二密封构件的第二靶，以及设置在背板和未 设置密封构件的靶表面之间的粘接层。根据第二实施方式，PVD靶组件包括第一靶和第二靶，其中每个靶利用粘接层与各自背板相粘接。在远离其各自背板方向的表面上每个靶具有密封构件容纳区域。靶组件进一步包括具有紧接第一靶的密封构件容纳区域的密封构 件容纳区域和第二靶的密封构件容纳区域的靶支撑构件。根据第三实施方式， 一种方法包括提供具有第一表面和第二表面的靶，接 近并基本平行于第一表面设置衬底，密封靶的第一表面的边缘部分，利用粘接层将背板与靶的第二表面耦接，将工艺气体流入在靶的第一表面和衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理气相沉积靶组件，包括：背板；靶，其具有：远离所述背板定向的第一表面，所述第一表面具有密封构件容纳区域；以及朝所述背板定向的第二表面，以及在所述第二表面和所述背板之间设置的粘接层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：稻川真，布拉德利O斯廷森，细川昭弘，希恩米恩赫李，吉瑞伊恩杰里陈，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]