一种靶材及应用该靶材的半导体器件加工设备制造技术

本发明专利技术提供一种可用于溅射工艺的靶材，其至少包括可被独立拆装的两个靶材模块。本发明专利技术提供的靶材具有利用率高、更换周期长等的优点。此外，本发明专利技术还提供一种应用上述靶材的半导体器件加工设备，其同样具有靶材利用率高、设备维护周期长等的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，具体地，涉及一种靶材及应用该靶材的半导体器件加工设备。
技术介绍
在现代工业中，微电子加工技术的水平取得了前所未有的成就。目前，技术人员已经可以将集成电路中的晶体管尺寸缩小到次微米级，使同一块集成电路中晶体管数量达到几千万个，并具有十层以上的高密度金属互联层。以上先进的技术水平均是通过对加工设备和工艺的不断改进才得以实现的。其中，物理气相沉积技术(Physical Vapor D印osition，以下简称PVD)是集成电路制造工艺中使用最广的一类薄膜制造技术。PVD技术中有一种磁控溅射(Magnetron Sputtering)技术，更是加工集成电路中的铜、铝等金属接触及金属互连线等结构的重要技术手段。请参阅图1，即为一种常用的溅射工艺的设备原理图，其结构及工艺过程如下进气装置5将氩气注入高真空的工艺腔室1内，氩气被电场3电离产生正的氩离子4 ；氩离子 4在电场3中获得动能而成为高能氩离子7并轰击靶材8 ；靶材8溅射面上的金属原子9在高能氩离子7的轰击下脱离靶材8，而迁移到基片10表面形成薄膜层，该薄膜层的组份与靶材8基本相同；抽气装置6将反应过程中产生的气体和额外材料11排出工艺腔室1。请参阅图2，为磁控溅射工艺的原理示意图。磁控溅射是一种高效率的溅射技术， 其利用磁控管(Magnetron)在基片和溅射靶材之间加载一定的与电场相交的磁场，用以限制电子的运动范围并延长电子的运动轨迹，使电子最大限度地离化氩气原子形成氩离子， 从而有效提高氩离子浓度，并降低溅射技术所需的电学与气氛需求。在上述磁控溅射设备中，靶材是一个非常重要的部件。首先，靶材属于消耗性部件，当靶材消耗到一定程度之后就要进行更换，而靶材的纯度要求达到5N(99. 999% ) 以上，价格非常昂贵，更换成本很高；并且，靶材的结构设计还会影响设备的上电时间 (Uptime)、维护周期、颗粒性能等多项工艺指标。如图3所示，为目前常用的一种靶材结构。 该靶材为圆形的平板式结构，包括固定在一起的靶材部分101和金属背板102，靶材部分 101通过背板102与提供溅射功率的电源相连接。靶材部分101上与金属背板102相反的一面为溅射面105，与溅射面105相邻的圆周面为非溅射面106。出于颗粒控制等设计考虑， 还会在靶材的边缘108处设置不同尺寸的倒角，并使非溅射面106具有凸凹起伏的形貌。上述靶材结构不可避免地存在以下缺陷其一，由于目前的磁控溅射设备多采用双区磁控管或双位置磁控管作为磁场源，其结果往往会使靶材中心和边缘区域的材料消耗速率产生明显差异性，又由于靶材溅射面上的任意一处的材料消耗到极限程度后都必须更换整个靶材，这就无法实现对靶材材料的充分利用，不但造成材料浪费，还会增加企业的成本负担；其二，由于靶材材料的利用率低，势必要频繁地更换靶材，而频繁更换靶材会缩短设备的维护周期，进而影响设备的产能利用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种靶材，其具有较高的材料利用率，从而能够有效节约成本，并延长设备维护周期。为解决上述问题，本专利技术还提供一种应用上述靶材的半导体器件加工设备，其同样能够有效节约成本，并具有较长的维护周期。为此，本专利技术提供一种靶材，其设置于溅射工艺的工艺腔室内。所述靶材包括至少两个可被独立拆装的靶材模块，各个靶材模块之间设置有绝缘层。其中，每一个靶材模块均包括固定连接在一起的靶材单元和背板单元，靶材单元通过背板单元与电源相连接。或者，所述靶材还包括一个背板，靶材模块包括靶材单元，所有的靶材单元均可独立地与背板进行拆装。其中，每一个靶材模块通过各自的背板单元与工艺腔室进行可拆装的独立连接。其中，靶材单元与背板单元之间通过下述方式之一进行固定连接热压扩散连接、 焊接、螺纹连接及卡接。其中，各个靶材单元中，消耗速率大的靶材单元的厚度大于消耗速率小的靶材单元的厚度。其中，靶材单元的溅射面的形状包括平面、斜面或曲面。其中，电源的类型包括直流电源、脉冲直流电源、中频电源、射频电源。其中，各个靶材单元的材料可进行独立选择，可选择的材料包括铜、铝、钽、钛、 钌、钼、银、铜铝合金、铜锰合金、钛铝合金。其中，靶材包括一个中心靶材模块和至少一个环绕中心靶材模块的边缘靶材模块，其中，中心靶材模块包括中心背板单元和中心靶材单元，每一个边缘靶材模块均包括边缘背板单元和边缘靶材单元。其中，中心背板单元和边缘背板单元分别连接同一电源的两极，或连接至不同的电源。此外，本专利技术还提供一种半导体器件加工设备，包括工艺腔室，在工艺腔室内部设置有上述本专利技术提供的靶材。本专利技术具有下述有益效果本专利技术所提供的靶材，包括至少两个可被独立拆装的靶材模块，各个靶材模块之间设置有绝缘层。这样，当某一个靶材模块随着工艺的进行已经消耗至需要更换的程度时， 可以仅对该靶材模块进行更换，而其它的靶材模块则可被继续使用。因此，本专利技术所提供的靶材具有较高的材料利用率，从而有效节约生产成本。并且，在本专利技术提供的靶材的一个优选实施例中，可以根据在实际工艺中靶材上各个区域的材料消耗速率而将对应区域的材料比例设置得更多一些或更少一些，这样就能使整个靶材中所有靶材模块的消耗时间基本一致。因此，本专利技术提供的靶材与等量的现有靶材相比，不但具有较高的材料利用率，而且使用时间更长，从而能够最大限度地延长设备维护周期，进而有利于设备的产能利用。此外，在本专利技术提供的靶材的另一个优选实施例中，还可将各个靶材单元设置成不同的材料，并通过磁控装置的控制而依次对各个靶材单元进行独立溅射，以便在基片表面依次形成不同的膜层。因此，应用本专利技术提供的靶材能够在同一工艺腔室内完成不同组分的薄膜淀积工艺，并可根据工艺的需要实现新的工艺流程，从而有效提高生产效率。本专利技术提供的半导体器件加工设备，由于在其工艺腔室内设置有上述本专利技术提供的靶材，因此，其同样能够有效提高靶材利用率、节约生产成本，并且具有较长的维护周期和较高的生产效率。附图说明图1为一种常用的溅射工艺的设备原理图；图2为一种磁控溅射工艺的原理示意图；图3为目前常用的一种圆形靶材的结构示意图；图4为本专利技术所提供靶材的一个具体实施例的结构示意图；图5为图4所示靶材的一种电源连接方式；以及图6至图11为本专利技术提供的靶材的第二至第七种具体实施例的结构示意图。 具体实施例方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术提供的靶材和半导体器件加工设备进行详细描述。请参阅图4，为本专利技术所提供靶材的一个具体实施例的结构示意图。本实施例中， 所述靶材包括两个可被独立拆装的靶材模块，分别为一个中心靶材模块和一个环绕中心靶材模块的边缘靶材模块，在中心靶材模块和边缘靶材模块之间的间隙中设置有绝缘层204。 上述靶材单元与背板单元之间可以通过热压扩散连接、焊接、螺纹连接、卡接等固定连接的方法来实现，其中，热压扩散和焊接在靶材的连接方式中较为常用。绝缘层204多采用陶瓷材料制成，或者也可以采用其它一些具有稳定的物理和化学性质及良好绝缘特性的材料制成。各个靶材模块中的背板单元均与工艺腔室进行可拆装式的独立连接，从而使各个靶材模块能够被独立的更换，也就是说，每一个背板单元上均设置有可与工艺腔室连接的连接装置或结构，并且在工艺腔室上设置有与各个背板本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种靶材，设置于工艺腔室内，其特征在于，所述靶材包括至少两个可被独立拆装的靶材模块，各个所述靶材模块之间设置有绝缘层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柏，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11