[发明专利]一种具有分段式花纹结构的靶材组件及其滚花方法

说明书

本发明提供一种具有分段式花纹结构的靶材组件及其滚花方法，所述靶材组件包括层叠设置的靶材与背板；所述靶材的端面具有第一分段式花纹结构；所述靶材的端面与侧面的连接处R角具有第二分段式花纹结构；所述第一分段式花纹结构与第二分段式花纹结构分别独立地为至少2段式花纹结构。所述滚花方法包括以下步骤：(1)对靶材的端面进行第一分段式滚花；(2)对靶材的端面与侧面的连接处R角进行第二分段式滚花；(3)对靶材的滚花区域进行抛光处理。其中，步骤(1)与(2)不分先后顺序。本发明有效地防止了靶材在溅射过程中反溅射物的脱落，保护了晶圆免受损伤，提升了镀膜质量，延长了靶材组件的使用寿命。

技术领域

本发明属于磁控溅射镀膜技术领域，涉及一种具有花纹结构的靶材组件，尤其涉及一种具有分段式花纹结构的靶材组件及其滚花方法。

背景技术

磁控溅射镀膜是半导体器件制造过程中非常重要的一项薄膜形成工艺。典型的磁控溅射镀膜过程是将靶材组件置于真空环境中，充入惰性气体氩气，使靶材处于正极，硅片处于负极，在电场的作用下，氩气电离分解成氩离子，氩离子在电场的作用下轰击靶材表面使得靶材的金属原子溅射到硅片表面。在磁控溅射过程中，高速离子轰击靶材溅射区，溅射出的金属离子除了会沉积在晶圆表面，也会沉积在腔室的其他表面，包括靶材的边缘及侧面。由于等离子气氛的能量较高，重新沉积在靶材边缘及侧面的原子会再次溢出，形成反溅射物，造成溅射过程中反溅射物脱落，进而损坏晶圆的风险。

CN 108994525A公开了一种半导体用超高纯钛溅射靶端面滚花工艺，包括对靶材端面滚花；对靶材侧面滚花；对靶材端面和侧面的连接处R角滚花。所述发明制作专用的滚花刀头及刀柄，将靶材装夹在车床上，通过加工设备的运转及刀具对靶材的下压力，在靶材要求区域实现滚花纹，从而达到增加靶材表面附着力，防止靶材在溅射过程中堆积的多余离子脱落，导致损坏晶圆。然而所述发明的靶材端面只有一段式滚花，长期使用后依旧会产生多余离子脱落的现象，因此这种花纹设计的附着力强度仍有较大幅度提升。

由此可见，如何提供一种靶材组件及其滚花方法，有效防止靶材在溅射过程中反溅射物的脱落，保护晶圆免受损伤，提升镀膜质量，延长靶材组件的使用寿命，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有分段式花纹结构的靶材组件及其滚花方法，所述滚花方法有效地防止了靶材在溅射过程中反溅射物的脱落，保护了晶圆免受损伤，提升了镀膜质量，延长了靶材组件的使用寿命。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种具有分段式花纹结构的靶材组件，所述靶材组件包括层叠设置的靶材与背板。

所述靶材的端面具有第一分段式花纹结构。

所述靶材的端面与侧面的连接处R角具有第二分段式花纹结构。

所述第一分段式花纹结构与第二分段式花纹结构分别独立地为至少2段式花纹结构，例如可以是2段式、3段式、4段式或5段式，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，所述靶材的端面具体指代靶材边缘与侧面相交的区域，是靶材非溅射区的一部分。

本发明通过在靶材的端面和R角分别设置分段式花纹结构，相较于传统仅有的一段式花纹结构，分段式花纹结构可显著增强靶材非溅射区的附着力，进而有效地防止了靶材在溅射过程中反溅射物的脱落，保护了晶圆免受损伤，提升了镀膜质量，延长了靶材组件的使用寿命。

优选地，所述第一分段式花纹结构为3段式花纹结构。

优选地，所述第一分段式花纹结构中每1段花纹的宽度为3-5mm，例如可以是3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm或5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。