具有背部冷却槽的溅射靶材制造技术

本揭示案的实施方式涉及用于溅射腔室的溅射靶材，该溅射腔室用于处理基板。在一个实施方式中，提供用于溅射腔室的溅射靶材。溅射靶材包含具有背部表面的溅射板及安装至溅射板的环形背板，该背部表面具有径向内部、中间及外部区域。该背部表面具有多个圆形槽，这些圆形槽彼此间隔开；及至少一个弓状通道，该弓状通道切割穿过这些圆形槽，且从该溅射板的径向内部区域延伸至该径向外部区域。环形背板界定暴露该溅射板的背部表面的开口环。

【技术实现步骤摘要】
具有背部冷却槽的溅射靶材本申请是申请日为2014年08月14日、申请号为201480042023.7、专利技术名称为“具有背部冷却槽的溅射靶材”的专利技术专利申请的分案申请。
本揭示案的实施方式涉及用于溅射腔室的溅射靶材，该溅射腔室用于处理基板。
技术介绍
溅射腔室用于在集成电路及显示器的制造中将沉积材料溅射至基板上。通常，溅射腔室包含：外壳，该外壳围绕面向基板支撑件的溅射靶材；处理区，处理气体被引入该处理区；气体激发器，该气体激发器用于激发该处理气体；以及排气端口，该排气端口用以排气及控制腔室中处理气体的压力。由在激发的气体中形成的高能离子轰击溅射靶材，导致从该溅射靶材击落材料，该材料沉积于基板上成为膜。被溅射的材料可为金属，比如例如铝、铜、钨、钛、钴、镍或钽；或为金属化合物，比如例如氮化钽、氮化钨或氮化钛。在某些溅射工艺中，磁场发生器提供围绕溅射靶材的溅射表面的成形磁场，以改良溅射靶材的溅射性质及溅射表面。例如，在磁控溅射中，一组能旋转的磁体在溅射靶材后旋转，以产生围绕该溅射靶材的前表面的磁场。旋转磁场通过控制横跨溅射靶材的溅射速率提供改良的溅射。冷却系统使传热流体穿过围绕能旋转磁体的外壳，以冷却这些磁体及下面的溅射靶材。然而，习知的冷却系统经常未能从溅射靶材充分地移除大量热，及/或未能提供溅射靶材的空间上的均匀散热。结果，经常以比相邻区域更高的溅射速率溅射溅射靶材的较热区域，导致该溅射靶材的表面上的不均匀的溅射。不均匀的靶材溅射与旋转磁场结合会导致溅射靶材出现具有侵蚀槽的溅射表面，且亦会形成从这些侵蚀槽向下延伸的微裂缝。在侵蚀槽处出现的局部微裂缝可能导致在溅射工艺期间射出溅射颗粒，这些射出的溅射颗粒随后沉积于基板上而减少产率。由于加热及冷却循环引起的热应力，落在腔室部件上的溅射颗粒亦会在稍后时间内剥落。因此需要一种溅射靶材，该种溅射靶材可由靶材冷却系统更有效且更均匀地冷却。亦需要呈现减少的由于热应力引起的局部裂纹的溅射靶材。
技术实现思路
本揭示案的实施方式涉及用于溅射腔室的溅射靶材，该溅射腔室用于处理基板。在一个实施方式中，提供用于溅射腔室的溅射靶材。溅射靶材包含具有背部表面的溅射板及安装至溅射板的环形背板，该背部表面具有径向内部、中间及外部区域。该背部表面具有多个圆形槽及至少一个弓状通道，这些圆形槽彼此间隔开，该弓状通道切割穿过这些圆形槽且从该溅射板的径向内部区域延伸至径向外部区域。环形背板界定暴露该溅射板的背部表面的开口环。在另一实施方式中，提供溅射腔室。该溅射腔室包含：溅射靶材，该溅射靶材安装于溅射腔室中；基板支撑件，该基板支撑件面向该溅射靶材；气体分配器，该气体分配器将气体引入该溅射腔室；气体激发器，该气体激发器激发气体以形成溅射该溅射靶材的等离子体；及排气端口，该排气端口将气体从该溅射腔室排出。溅射靶材包含：溅射板，该溅射板具有背部表面，该背部表面具有径向内部、中间及外部区域；及环形背板，该环形背板安装至该溅射板，其中该环形背板界定暴露溅射板的背部表面的开口环。该背部表面具有多个圆形槽及至少一个弓状通道，这些圆形槽彼此间隔开，该弓状通道切割穿过这些圆形槽且从该溅射板的径向内部区域延伸至径向外部区域。在又另一实施方式中，提供磁控溅射靶材组件。磁控溅射组件包含：(a)热交换器外壳，该热交换器外壳能够容纳围绕多个能旋转磁体的传热流体；(b)溅射靶材，该溅射靶材邻接该外壳，以使得该传热流体接触溅射靶材的背部表面；及(c)溅射板，该溅射板安装于该背板的前表面上。该溅射靶材包含具有背部表面的背板，该背部表面包括：径向内部、中间及外部区域，其中该径向中间区域具有位于该背部表面处的多个同心圆形槽和位于该背部表面的径向中间区域的多个同心圆形槽；及多个弓状通道，该多个弓状通道从该背部表面的径向内部区域延伸至径向外部区域。背板和溅射板的至少之一包含从以下材料中选择的材料：Al0.5Cu、Al1.0Si、Al0.5Cu1.0Si、纯铝、铜、铬、钛、钨、钼、钴、钽、Li-P-O-N、锗、GeS2、硅、SiO2、石英及以上材料的组合。附图说明为了能详细地理解本揭示案的上述特征，可通过参考实施方式获得以上简要概述的本揭示案的更特定的描述，其中一部分实施方式在附图中示出。然而，应注意，附图仅图示本揭示案的典型实施方式，因此不应被视为对本揭示案的范围的限制，因为本揭示案可允许其他等同有效的实施方式。图1为包含安装于背板上的溅射板的溅射靶材的实施方式的侧视截面图；图2为溅射靶材背部的透视图，该图图示溅射板的背部表面上的多个相交圆形槽和弓状通道；图3为溅射板的前表面的俯视图；图4为包含安装于背板上的溅射板的溅射靶材的实施方式的侧视截面图；图5为图4的背板背部的透视图，该图图示背板的背部表面上的多个相交圆形槽和弓状通道；以及图6为溅射腔室的示意侧视截面图，该图图示包围旋转磁性组件和溅射靶材的背部表面的热交换器。为便于了解，相同元件符号尽可能用于表示各图共有的相同元件。应想到，在一个实施方式中所揭示的元件可有利地用于其它实施方式而无需详述。具体实施方式本揭示案的实施方式涉及用于溅射腔室的溅射靶材，该溅射腔室用于处理基板。从溅射靶材排出处理腔室热量很重要，以避免溅射靶材的表面范围内的不均匀溅射。通常，通过使背部(非腔室侧)暴露于磁控管腔中容纳的冷却流体(例如去离子水)来冷却溅射靶材。在溅射靶材后留出～1mm的磁控管的间隔，及在磁控管以～60RPM(取决于磁控管设计)旋转的情况下，可能仅有一薄层水与溅射靶材的背部接触。此薄层水从溅射靶材的中心离心地向外旋出(spinout)，导致溅射靶材的中心区域过热，此将劣化溅射膜性能。在一些实施方式中，将槽添加至溅射靶材的背部，以允许存在较厚的水膜，并利用磁控管的离心作用来使被加热的水冲至中心外，以由较凉的水替换。本文描述的某些实施方式亦可应用于矩形或其他形状靶材，这些靶材具有被设计成适合于这些形状的槽轮廓。本文描述的某些实施方式具有大大地增加了溅射靶材的有效部分(activepart)的冷却的优势。此增加的冷却然后能够用于允许处理腔室中更大的功率密度，以提高生产率、沉积速率及沉积性质。另外，本文描述的实施方式可用于冷却任何导热板，其中，热量被施加于一侧而冷却流体被施加于相对侧。在某些实施方式中，背板及溅射靶材沉积材料两者的材料不同。在某些实施方式中，溅射材料的背部材料可为任何适合的金属，比如铝及铝合金(例如6061、2024、99.5％Al/0.5％Cu)、铜、OFE铜、铜合金(铜/铬合金、铜/锌合金、铜/锡合金)或其他导热金属。在某些实施方式中，背板可为平坦的或碟形的。另外，用于背板及溅射板的至少之一的示例性材料包含从以下材料选择的材料：Al0.5Cu(重量％)合金、Al1.0Si(重量％)合金、Al0.5Cu1.0Si(重量％)合金、纯铝、铜、铬、钛、钨、钼、钴、钽、Li-P-O-N、锗、GeS2、硅、SiO2、石英、以上材料的组合及以上材料的合金。图1至图6图示溅射靶材100的示例性实施方式，溅射靶材100能用于溅射处理腔室(例如处理腔室600)以将溅射材料沉积于基板(例如基板602)上，且具有较少的槽侵蚀及微裂缝。参看图1，在一个实施方式中，溅射靶材100包括背板110及溅射板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溅射方法，包括：将基板定位于外壳中，所述外壳具有设置于所述外壳中的至少溅射靶材和基板支撑件；将溅射气体引入所述溅射腔室；激发所述溅射气体以形成等离子体，以溅射所述溅射靶材；以及用所述等离子体溅射所述溅射靶材以提供溅射的靶材材料，以在所述基板上形成膜层，其中所述溅射靶材包括：圆形溅射板，所述圆形溅射板包括：溅射表面；背部表面，所述背部表面与所述溅射表面相对，其中所述背部表面具有径向内部区域、径向中间区域及径向外部区域，所述背部表面具有：多个圆形槽，所述多个圆形槽彼此间隔开；以及至少一个弓状通道，所述至少一个弓状通道切割穿过所述圆形槽，且从所述溅射板的所述径向内部区域延伸至所述径向外部区域；环形背表面，所述环形背表面与所述溅射表面相对；倾斜的外周边壁，所述外周边壁从所述溅射表面的外边缘延伸至所述环形背表面的外边缘；内周边壁，所述内周边壁从所述背部表面延伸至所述环形背表面的内边缘，其中由所述背部表面和所述内周边壁界定凹槽，所述凹槽暴露所述溅射板的所述背部表面；以及环形背板，所述环形背板安装至所述溅射板，其中所述环形背板包括：环形主体，所述环形主体界定开口环，所述开口环暴露所述溅射板的所述背部表面，所述环形主体由以下结构界定：环形前表面，所述环形前表面接触所述圆形溅射板的所述环形背表面；环形凸缘，所述环形凸缘延伸超过所述溅射板的半径，所述环形凸缘包括周边圆形表面，所述周边圆形表面具有用于安置在表面上的外部基脚；以及从所述环形前表面的内边缘延伸至所述环形凸缘且与所述圆形溅射板的所述内周边壁对齐的内周边壁。...

【技术特征摘要】
2013.08.14 US 61/866,0061.一种溅射方法，包括：将基板定位于外壳中，所述外壳具有设置于所述外壳中的至少溅射靶材和基板支撑件；将溅射气体引入所述溅射腔室；激发所述溅射气体以形成等离子体，以溅射所述溅射靶材；以及用所述等离子体溅射所述溅射靶材以提供溅射的靶材材料，以在所述基板上形成膜层，其中所述溅射靶材包括：圆形溅射板，所述圆形溅射板包括：溅射表面；背部表面，所述背部表面与所述溅射表面相对，其中所述背部表面具有径向内部区域、径向中间区域及径向外部区域，所述背部表面具有：多个圆形槽，所述多个圆形槽彼此间隔开；以及至少一个弓状通道，所述至少一个弓状通道切割穿过所述圆形槽，且从所述溅射板的所述径向内部区域延伸至所述径向外部区域；环形背表面，所述环形背表面与所述溅射表面相对；倾斜的外周边壁，所述外周边壁从所述溅射表面的外边缘延伸至所述环形背表面的外边缘；内周边壁，所述内周边壁从所述背部表面延伸至所述环形背表面的内边缘，其中由所述背部表面和所述内周边壁界定凹槽，所述凹槽暴露所述溅射板的所述背部表面；以及环形背板，所述环形背板安装至所述溅射板，其中所述环形背板包括：环形主体，所述环形主体界定开口环，所述开口环暴露所述溅射板的所述背部表面，所述环形主体由以下结构界定：环形前表面，所述环形前表面接触所述圆形溅射板的所述环形背表面；环形凸缘，所述环形凸缘延伸超过所述溅射板的半径，所述环形凸缘包括周边圆形表面，所述周边圆形表面具有用于安置在表面上的外部基脚；以及从所述环形前表面的内边缘延伸至所述环形凸缘且与所述圆形溅射板的所述内周边壁对齐的内周边壁。2.如权利要求1所述的方法，其中所述圆形槽为同心槽。3.如权利要求2所述的方法，其中所述圆形槽包含从约20个至约30个槽。4.如权利要求1所述的方法，其中所有的所述圆形槽位于所述背部表面的所述径向中间区域处。5.如权利要求1所述的方法，其中所述背部表面具有至少8个弓状通道。6.如权利要求5所述的方法，其中所述弓状通道以从所述背部表面的中心测量的从约30度至约90度的角度彼此间隔开。7.如权利要求1所述的方法，其中所述环形背板包含铜和铬的合金。8.如权利要求1所述的方法，其中所述环形背板由从以下材料选择的第一材料构成：Al0.5Cu、Al1.0Si、Al0.5Cu1.0Si、铝、铜、铬、钛、钨、钼、钴、钽、Li-P-O-N、锗、GeS2、硅、SiO2、石英及以上材料的组合。9.如权利要求8所述的方法，其中所述溅射板由选自钛或氮化钛的第二材料组成，并且所述第一材料不同于所述第二材料。10.如权利要求1所述的方法，进一步包括：使反应性气体流入所述外壳；以及使所述反应性气体与所述溅射的靶材材料反应以形成所述膜层。11.如权利要求1所述的方法，其中所述环形背板由具有从约220至约400W/mK的热导率的材料制成。12.一种溅射方法，包括：将基板定位于外壳中，所述外壳具有设置于所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·T·韦斯特，迈克尔·S·考克斯，吴正勋，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US