用于溅射靶的PTF测量自动化的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定溅射靶的穿过通量（ＰＴＦ）的自动化装置和方法，这是通过以下方式实现的：在所述溅射靶的第一侧生成磁场，使所述磁场通过所述溅射靶并穿过所述溅射靶的第二侧，用磁场检测器在所述溅射靶的所述第二侧测量磁场，并在测量过程中用自动化台移动所述溅射靶或磁场检测器之一或两者。在本发明专利技术的各个实施例中，所述自动化装置和方法可以生成所述溅射靶的图。

【技术实现步骤摘要】

0001本专利技术涉及用于测量溅射靶的穿过通量(PFT)性质的方法和 装置。更具体地，本专利技术涉及用于溅射靶中的用于自动化PTF测量的 方法和装置。
技术介绍
0002溅射工艺广泛应用在将薄膜材料沉积到期望的衬底上。典型 的溅射系统包括源和靶、和溅射材料沉积到其上的衬底，所述源用于 产生电子或离子束，所述靶包括分裂成原子的材料。该工艺包括用电 子或离子束以一个能使靶材料溅射或腐蚀的角度轰击靶材料。溅射靶 材以薄膜或层沉积到衬底上。用于溅射工艺的靶材的范围为从纯金属 到更为复杂的合金。0003磁控溅射包括在靶材(阴极)后面布置永久磁体或电磁体， 并将磁场施加到靶上。施加的磁场传输通过靶，并将放电等离子聚焦 到靶的前面。靶的正面被分裂成原子，随后靶原子沉积到位置与靶相 邻的展开的薄膜器件的上面。0004磁性靶材料的磁控溅射在电子工业很盛行，尤其在半导体和 数据存储设备制造上很盛行。由于磁性靶合金的软磁本性，在靶体中 中会存在所施加磁场的大量分流。这就会导致由于传输的磁场集中在 由分流形成的腐蚀凹槽中而使得靶利用降低。这种集中效应又会随着 材料渗透性的增加(其对应于材料PTF的降低)而加剧。0005耙材料磁导率的降低会促进产生不太严重的腐蚀轮廓，而这 可提高靶材料的利用，且有助于降低材料成本。严重的靶腐蚀轮廓的 出现还会促进点源溅射现象，而这会导致比最优的沉积薄膜厚度均匀 性差的薄膜厚度均匀性。因此，降低靶材料的渗透性有助于提高沉积的薄膜厚度均匀性。0006溅射靶的PTF定义为所透射的磁场和所施加的磁场的比。PTF 值为100%表示非磁性材料，这时所施加的磁场通过靶体时不会产生分 流。磁性靶材料的PTF—般规定在0-100。/。的范围内，大多数商业生产 的材料的值在30-100%之间。0007测量PTF有几种不同的技术。 一种技术涉及将4.4 (+/-0.4) 千高斯条形磁体放置成接触靶材料的一侧，并用与靶材料的另一侧接 触的轴向霍尔探头来监控所传输的场。传输通过靶体的磁场的最大值 除以磁体和探头(保持在与靶在它们中间时相同的相距距离)之间没 有耙时所施加的磁场强度定义为PTF。 PTF可以表示成分数或百分数。0008测量PTF的另一种技术涉及使用马蹄型磁体和横向霍尔探头。 人们发现使用不同的磁体和探头配置测量的PTF值表现出与工业上常 用的磁场强度值成良好的线性相关性。PTF测量技术解释为对出现在实 际的磁控溅射机床中的施加的磁通量进行近似。因此，在磁控溅射期 间中，PTF测量对靶材料的性能有直接的适用性。0009磁性材料PTF和磁导率不是互相排斥的。而是，在磁性材料 的PTF和最大渗透性之间存在非常强的反向相关性。使用符合ASTM标 准A 894-89的振动样品磁强计(VSM)技术，可以很精确地确定材料 磁性渗透性的值。0010目前，PTF测量是用人工操作的PTF架完成的。ASTM F 1761-00 和ASTMF 2086-Ol标准列出了穿过通量的测试方法。人为地将靶旋转 30， 60， 90和120度方向，磁场值在每次角度设置下被人工测量并记 录。这些标准规定的测试固定装置关于马蹄型磁体相对于受测靶的方 向根本不同，它们必须由操作员人为调节。由于要人为设定并操作PTF 测试固定装置，所以进行大量的测量以准确地表现溅射靶的PTF特征 很困难，并且很耗时。因此，由于对靶进行的测量有限，操作员检测 不出可能存在于溅射靶的某一特定部分的缺陷。而且，典型的人工溅 射耙测试固定装置台直接将溅射靶固定在靶台的表面上。这样，在使 用典型人工测试固定装置的测量过程中，在每一个角度位置旋转靶期间，溅射耙的表面会被靶台的表面刮伤。0011因此，需要一种使溅射靶的PTF测量自动化的装置和方法。此外，需要一种能够生成测量的溅射靶图的自动化的PTF测量装置和方法。还需要一种在测量过程中允许溅射靶旋转，但不会刮伤其表面的自动化的PTF测量装置。
技术实现思路
0012本专利技术的各个实施例解决了上面描述的典型PTF测量系统和 方法的缺陷。本专利技术的示例性实施例涉及用于确定溅射靶的PTF的装 置，该装置具有磁源，其产生通过所述溅射靶的磁场；磁场检测器， 其被配置成测量所述磁场；和自动化台，其被配置成移动所述溅射靶 或所述磁场检测器中的一个或其两者。此外，本专利技术的示例性实施例 涉及一种用来确定溅射靶的PTF的方法，该方法是通过以下步骤进行 的在所述溅射靶的第一侧产生磁场，并使所述磁场通过所述溅射靶， 并穿出所述溅射靶的第二侧；用磁场检测器在所述溅射靶的第二侧测 量所述磁场；并在测量过程中使用自动化台，移动所述溅射靶或所述 磁场检测器中的一个或其两者。0013本专利技术的各个实施例测量通过溅射靶传送的磁场。PTF是从一 面到相对的另一面传送通过铁磁溅射靶的磁场。源磁场在测试靶的径 向方向上。参考场是测试台上的适当位置没有溅射靶时，磁场检测器 测量的磁场。场的强度取决于磁场检测器相对于源磁体的高度和位置。 源磁场是用磁场检测器在自动化靶支撑桌的顶面测量的磁场。0014被测试的溅射靶安装在自动化测试固定装置的顶面上的至少 一个驱动轮和至少两个惰轮(idler whed)之间。各种直径和厚度的溅射 耙容纳于自动化PTF测量装置，以将受测靶和安装在测试固定装置上 的源磁体对齐。自动化PTF测量装置具有安装到可旋转的底座上的永 久马蹄型磁体，可旋转的底座位于溅射靶正面的下面。磁场检测器用 来测量穿透溅射靶并从靶的相对面进入空间的磁场。0015在本专利技术的各个实施例中，计算机为每一单个PTF读数确定传输通过靶的磁场的百分比(PTF百分比)，这是通过用每一单个的PTF 读数除以参考磁场，并用该商乘以100得到的。此数据被计算机分析 以确定最大和最小的PTF百分比。处理器还计算PTF百分比值的平均 值，以确定PTF平均百分比。同样，在本专利技术的各个实施例中，对每 个测试耙，在耙的每一位置和方位角所测量的PTF百分比值被存储在 数据存储设备或数据库中，并能显示给操作员。对每个测试靶，PTF 百分比的平均值可以显示给操作员，也可以存储在数据存储设备或数 据库中。在各个实施例中，计算机确定最大和最小PTF百分比值，以 及其在耙上的位置。计算从耙及其位置采集的PTF百分比值的范围， 并在显示器屏幕上报告操作员。在一些实施例中，计算机计算除以平 均值后的范围，并将结果报告给操作员。这些结果也可以存储在数据 存储设备或数据库中。0016本文描述的本专利技术示例性的实施例的优点包括，自动化控制 溅射靶相对于磁体和磁场检测器的位置的操作。本专利技术的示例性的实 施例还具有溅射靶PTF测量的准确性和可重复性的优点。此外，自动 化的PTF测量最小化了以前与PTF测量有关的人力。溅射靶的PTF测 量的自动化控制采用处理器和数据库的数字数据存储系统，对测量过 程中采集的数据进行数字存储。此外，处理器能利用该数据准确地绘 制溅射靶的PTF特性，并将它们呈现给操作员。而且，通过至少一个 驱动轮和至少两个惰轮，自动化的PTF测量装置将溅射靶固定在靶台 上方，因此能防止溅射靶的表面被靶台刮伤。0017可以理解，参考下面的详细描述，本专利技术的其它实施例对本 领域技术人员是显而易见的。其中所示和描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定溅射靶的穿过通量的装置，包括：（ａ）磁源，其产生通过所述溅射靶的磁场；（ｂ）磁场检测器，其被配置成测量所述磁场；和（ｃ）自动化台，其被配置成移动所述溅射靶或所述磁场检测器或其两者。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RD罗杰，
申请(专利权)人：贺利氏有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]