專利名稱：濺射靶、濺射靶-背襯板組裝體以及成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濺射靶、濺射靶-背襯板組裝體以及成膜裝置，該濺射靶通過抑制濺射過程中濺射裝置中的靶的消耗所引起的電壓或電流的變化，使濺射裝置的電源設(shè)計(jì)具有余地，從而可提供一種價(jià)廉的濺射裝置。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著電線標(biāo)準(zhǔn)的微細(xì)化，以在較大縱橫比的通孔或接觸孔上形成均一膜為目的的自濺射或高功率濺射成為主流。一般由于濺射中在消耗靶的同時(shí)電路的電阻也發(fā)生變化，控制電能為一定以使得在靶的全部壽命中維持均質(zhì)的膜厚分布和成膜速度。但是，在以往的自濺射或高功率濺射中，在靶的壽命中電流、電壓的變動(dòng)較大，由于極大容量的較大的電源是必需的，因此就會(huì)產(chǎn)生成膜裝置的價(jià)格變得昂貴這樣的問題。至今，以改善膜厚分布或減少粒子為目的，如在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中已揭示了加工靶的表面形狀。但是，幾乎沒有通過靶的表面積來控制濺射裝置的電流、電壓變動(dòng)的報(bào)道。另外， 現(xiàn)狀是沒有對(duì)于定量的表面積影響的報(bào)道。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭62-37369號(hào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2004-84007號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種濺射靶、濺射靶-背襯板組裝體以及使用它們的成膜裝置，該濺射靶通過進(jìn)行自濺射或高功率濺射，在靶的全部壽命中，通過將濺射電路中的電路特性變化控制為盡可能小，從而可使用容量較小、價(jià)廉的電源裝置。為解決上述課題，經(jīng)專心研究板狀靶的形狀變化對(duì)電路特性的變化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過適度的增大靶的表面積，可將陰極電路的電阻變化控制為較小。另一方面，發(fā)現(xiàn)增大表面積，會(huì)使濺射的膜的均勻性發(fā)生變化，如果過于增大面積，則均勻性變差。另外，發(fā)現(xiàn)在濺射功率比較高的成膜條件下，在凹部熱應(yīng)力集中，引起靶的變形， 有時(shí)均勻性異?；蚺c護(hù)罩(shield)產(chǎn)生電弧放電，通過增厚凹部部分的BP板厚度，可以解決這樣的不理想狀況?；谝陨?，本發(fā)明提供以下的發(fā)明。1) 一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，其表面積超過當(dāng)假定靶為平面時(shí)的表面積的100%，并且低于125%。2) 一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個(gè)或多個(gè)凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時(shí)的表面積的100%，并且低于 125%。3)如上述2~)所述的濺射靶，其特征在于，在靶的表面區(qū)域形成的凹部為1個(gè)或多個(gè)環(huán)狀的凹部。4)如上述幻或幻所述的濺射靶，其特征在于，凹部在腐蝕比較緩和的靶表面區(qū)域形成。5)如上述幻 4)中任一項(xiàng)所述的濺射靶，其特征在于，凹部的形狀為具有V字形、圓弧形、方形剖面的溝。6) 一種濺射靶-背襯板組裝體，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶和背襯板的組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個(gè)或多個(gè)凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時(shí)的表面積的100%，并且低于125%，并且具有與靶表面的凹部相應(yīng)位置的背襯板的板厚比其他部分厚的板厚。7)如上述6)所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域形成的凹部為1個(gè)或多個(gè)環(huán)狀的凹部。8)如上述6)或7)所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部在腐蝕比較緩和的靶表面區(qū)域形成。9)如上述6) 8)中任一項(xiàng)所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部的形狀為具有V字形、圓弧形、方形剖面的溝。10) 一種成膜裝置，使用如上述1) 幻中任一項(xiàng)所述的濺射靶。11) 一種成膜裝置，使用如上述6) 9)中任一項(xiàng)所述的濺射靶-背襯板組裝體。發(fā)明效果本發(fā)明通過適度增大靶的表面積，具有可以將陰極電路的電阻變化控制為較小的優(yōu)異效果。另一方面，增大表面積，使濺射的膜的均勻性發(fā)生變化，由于過大的面積使均勻性變差，因此適度的面積是必要的，在本發(fā)明中可以將其調(diào)整為最佳。另外，在濺射功率比較高的成膜條件下，在凹部熱應(yīng)力集中，引起靶的變形，有時(shí)均勻性異?；蚺c護(hù)罩產(chǎn)生電弧放電，通過增厚靶的凹部相應(yīng)部分的背襯板(BP)的板厚，具有可以解決這樣的不理想狀況的效果。


圖1是說明本發(fā)明的帶溝的靶的形狀的剖面圖(A 具有V字型溝的靶的剖面模式圖，B 該靶與厚度變化的背襯板的組裝體的剖面模式圖)。
具體實(shí)施例方式基本的濺射方法，一般是在濺射裝置內(nèi)，在導(dǎo)入Ar氣體的同時(shí)，在靶和基板 (wafer)之間外加電壓，使電離的Ar離子碰撞到靶上，由于碰撞將射出的靶材覆蓋到與靶相對(duì)設(shè)置的基板上的方法。作為最近的濺射方法，有自濺射(self sputtering)方法。這種自濺射方法， 是利用使濺射的粒子離子化，離子化的粒子再次濺射靶的現(xiàn)象。即，在該自濺射(selfsputtering)方法中，除了 Ar離子以外，使來自靶的濺射的原子發(fā)生離子化，使用這些離子進(jìn)行濺射的方法。當(dāng)使用該自濺射方法時(shí)，具有如下特征等離子體密度增高，濺射率提高，濺射粒子的線性提高。在近年來的濺射裝置中，一般如果將數(shù)十千瓦小時(shí)的功率保持為一定，同時(shí)對(duì)靶進(jìn)行濺射時(shí)，電壓、電流也隨之變化。對(duì)于電壓而言，在靶的壽命中，根據(jù)情況，能夠承受數(shù)百伏的電壓變化，如500V以上的電源是必要的，不能無視電源裝置在整個(gè)裝置中的成本。雖然濺射中使用的靶通常是表面為平面狀的圓板狀靶，但是隨著靶的消耗，在靶的表面產(chǎn)生凹凸，一般認(rèn)為由此產(chǎn)生電壓變化。因此，對(duì)于伴隨著靶的消耗由電壓的變化動(dòng)作和靶的消耗所形成的凹凸的形狀的因果關(guān)系進(jìn)行了專心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)靶的表面積變化和電壓的變化有關(guān)。如果定性來講，表面積變化越小，電壓的變化越小。但是，由于磁鐵在靶上所形成的凹凸的性狀各異，并且在靶的壽命中形狀會(huì)變化， 難以把握定量關(guān)系，因此制成具有假想為某種程度濺射的凹凸的表面形狀的靶，關(guān)注電壓的變化量而非電壓的絕對(duì)值，然后研究其關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以平板狀的靶為基準(zhǔn)，具有其表面積的低于125%的形狀的靶的電壓變化變小。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)當(dāng)靶的表面積增大時(shí)，在靶的壽命中，均勻性的變化變大。S卩，發(fā)現(xiàn)在濺射靶中，使具有腐蝕部分和非腐蝕部分的板狀靶的表面積超過平面情況(假定為平面的情況)下的100%，且低于125%時(shí)，電壓變動(dòng)變小，并且，可將均勻性的變化控制在允許的范圍。表面積的增加，可以通過在靶表面形成凹凸而完成。并且，該效果不限定于特定的靶材，并且如后面的實(shí)施例所示，也不限于靶材的種類，所有種類都適用。同時(shí)發(fā)現(xiàn)雖然凹凸的形狀或形成于靶的任何部分對(duì)于電壓的變動(dòng)都幾乎沒有影響，但是在腐蝕比較穩(wěn)定的部分形成凹凸的情況下，均勻性的變動(dòng)變小。另外，從由機(jī)械加工形成溝的成本的角度考慮，凹凸的形狀優(yōu)選是具有V字形、圓弧形、方形的剖面的一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀的溝，當(dāng)然V字型以外的溝，環(huán)狀以外的凹凸也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，在最近逐漸成為主流的離子化濺射等進(jìn)行較高功率的濺射的情況下，前述的凹凸形狀中主要是在凹部，由于濺射時(shí)的熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中，引起靶變形，有時(shí)均勻性變差，有時(shí)與護(hù)罩發(fā)生電弧放電、產(chǎn)生異常粒子，并且在極端情況下發(fā)生停止產(chǎn)生等離子體的現(xiàn)象。為了解決問題，采取提高背襯板的強(qiáng)度或改變材質(zhì)以減輕熱應(yīng)力等的對(duì)策，但是并不怎么有效。因此，首先第一考慮減少由形狀引起的應(yīng)力集中，持續(xù)反復(fù)試驗(yàn)通過改變背襯板的形狀來解決問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單純的通過加厚應(yīng)力集中的部分的背襯板厚度就可以大幅抑制變形。還發(fā)現(xiàn)在加厚的部分不僅限于凹部，并且對(duì)包括凹部的一定程度的擴(kuò)展部分的進(jìn)行加厚時(shí)更加有效。這是應(yīng)力分布的變化變得緩和的緣故。
但是，如前所述，由腐蝕引起的凹凸形狀由于磁鐵而各異，因此在包括凹部的太大的擴(kuò)展部分的范圍加厚BP，即可以說是減少靶的厚度，這根據(jù)情況可能導(dǎo)致縮短靶的壽命， 因此不優(yōu)選。實(shí)施例以下，基于實(shí)施例和比較例進(jìn)行說明。需要說明的是，本實(shí)施例僅是一例，本發(fā)明并不限于本例。即，本發(fā)明還包括了含有本發(fā)明技術(shù)思想的其他方式或變形。實(shí)施例4 7、11 14、18 21本實(shí)施例的靶的剖面形狀如圖1的A所示。在實(shí)施例中，使用市售的純度6N的銅靶、4N5的Ta靶以及5N的Ti靶，并使用8英寸的薄板用Endura濺射裝置。磁鐵為2種，濺射條件完全相同，首先僅變化靶表面積，檢查在靶的壽命中的電壓變化和均勻性的變化。靶的壽命依據(jù)靶材而異，但是在相同的靶材質(zhì)中將壽命調(diào)整在士 10%以內(nèi)。濺射功率為10kw，背襯板為Cu合金。將靶的表面積和在靶壽命中的電壓變動(dòng)，匯總于表1。均勻性為在靶壽命中的平均值。對(duì)于本實(shí)施例4 7、11 14、18 21，電壓變化以及均勻性都顯示出較小的良好值。由于濺射功率較低為10kw，因此靶的翹曲沒有成為特別的問題。表 權(quán)利要求
1.一種濺射靶-背襯板組裝體，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶和背襯板的組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個(gè)或多個(gè)凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時(shí)的表面積的100%，并且低于125%，并且與靶表面的凹部相應(yīng)位置的背襯板的板厚，除去超過靶的外形的背襯板的周邊部的板厚以外，具有比所述凹部對(duì)應(yīng)位置的內(nèi)側(cè)的背襯板板厚厚的板厚。
2.如權(quán)利要求1所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，在靶表面區(qū)域形成的凹部為1個(gè)或多個(gè)環(huán)狀的凹部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的濺射靶-背襯板組裝體，其特征在于，凹部的形狀為具有V 字形、圓弧形、方形剖面的溝。
4.一種成膜裝置，使用如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的濺射靶-背襯板組裝體。
全文摘要
一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，其表面積超過當(dāng)假定靶為平面時(shí)的表面積的100％，并且低于125％。一種濺射靶，是形成有腐蝕部以及非腐蝕部的板狀靶，其特征在于，在靶表面區(qū)域具有1個(gè)或多個(gè)凹部，靶的表面積超過當(dāng)假定靶為平面時(shí)的表面積的100％，并且低于125％。通過進(jìn)行自濺射或高功率濺射，在靶的全部壽命中，通過將濺射電路中的電壓變動(dòng)控制為盡可能小，從而可使用容量較小、價(jià)廉的電源裝置。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102230158SQ20111016269
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者宮下博仁 申請(qǐng)人:Jx日礦日石金屬株式會(huì)社