[發明專利]用于濺射靶的PTF測量自動化的方法和裝置

無效

• 申請號: 200710089497.9
• 申請日: 2007-03-26
• 公開（公告）號: CN101187648A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: R·D·羅杰
• 申請（專利權）人: 賀利氏有限公司
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82;G01N27/72
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

【0001】本發明涉及用于測量濺射靶的穿過通量(PFT)性質的方法和裝置。更具體地，本發明涉及用于濺射靶中的用于自動化PTF測量的方法和裝置。

背景技術

【0002】濺射工藝廣泛應用在將薄膜材料沉積到期望的襯底上。典型的濺射系統包括源和靶、和濺射材料沉積到其上的襯底，所述源用于產生電子或離子束，所述靶包括分裂成原子的材料。該工藝包括用電子或離子束以一個能使靶材料濺射或腐蝕的角度轟擊靶材料。濺射靶材以薄膜或層沉積到襯底上。用于濺射工藝的靶材的范圍為從純金屬到更為復雜的合金。

【0003】磁控濺射包括在靶材(陰極)后面布置永久磁體或電磁體，并將磁場施加到靶上。施加的磁場傳輸通過靶，并將放電等離子聚焦到靶的前面。靶的正面被分裂成原子，隨后靶原子沉積到位置與靶相鄰的展開的薄膜器件的上面。

【0004】磁性靶材料的磁控濺射在電子工業很盛行，尤其在半導體和數據存儲設備制造上很盛行。由于磁性靶合金的軟磁本性，在靶體中中會存在所施加磁場的大量分流。這就會導致由于傳輸的磁場集中在由分流形成的腐蝕凹槽中而使得靶利用降低。這種集中效應又會隨著材料滲透性的增加(其對應于材料PTF的降低)而加劇。

【0005】靶材料磁導率的降低會促進產生不太嚴重的腐蝕輪廓，而這可提高靶材料的利用，且有助于降低材料成本。嚴重的靶腐蝕輪廓的出現還會促進點源濺射現象，而這會導致比最優的沉積薄膜厚度均勻性差的薄膜厚度均勻性。因此，降低靶材料的滲透性有助于提高沉積的薄膜厚度均勻性。

【0006】濺射靶的PTF定義為所透射的磁場和所施加的磁場的比。PTF值為100％表示非磁性材料，這時所施加的磁場通過靶體時不會產生分流。磁性靶材料的PTF一般規定在0-100％的范圍內，大多數商業生產的材料的值在30-100％之間。

【0007】測量PTF有幾種不同的技術。一種技術涉及將4.4(+/-0.4)千高斯條形磁體放置成接觸靶材料的一側，并用與靶材料的另一側接觸的軸向霍爾探頭來監控所傳輸的場。傳輸通過靶體的磁場的最大值除以磁體和探頭(保持在與靶在它們中間時相同的相距距離)之間沒有靶時所施加的磁場強度定義為PTF。PTF可以表示成分數或百分數。

【0008】測量PTF的另一種技術涉及使用馬蹄型磁體和橫向霍爾探頭。人們發現使用不同的磁體和探頭配置測量的PTF值表現出與工業上常用的磁場強度值成良好的線性相關性。PTF測量技術解釋為對出現在實際的磁控濺射機床中的施加的磁通量進行近似。因此，在磁控濺射期間中，PTF測量對靶材料的性能有直接的適用性。

【0009】磁性材料PTF和磁導率不是互相排斥的。而是，在磁性材料的PTF和最大滲透性之間存在非常強的反向相關性。使用符合ASTM標準A?894-89的振動樣品磁強計(VSM)技術，可以很精確地確定材料磁性滲透性的值。

【0010】目前，PTF測量是用人工操作的PTF架完成的。ASTM?F?1761-00和ASTM?F?2086-01標準列出了穿過通量的測試方法。人為地將靶旋轉30，60，90和120度方向，磁場值在每次角度設置下被人工測量并記錄。這些標準規定的測試固定裝置關于馬蹄型磁體相對于受測靶的方向根本不同，它們必須由操作員人為調節。由于要人為設定并操作PTF測試固定裝置，所以進行大量的測量以準確地表現濺射靶的PTF特征很困難，并且很耗時。因此，由于對靶進行的測量有限，操作員檢測不出可能存在于濺射靶的某一特定部分的缺陷。而且，典型的人工濺射靶測試固定裝置臺直接將濺射靶固定在靶臺的表面上。這樣，在使用典型人工測試固定裝置的測量過程中，在每一個角度位置旋轉靶期間，濺射靶的表面會被靶臺的表面刮傷。

【0011】因此，需要一種使濺射靶的PTF測量自動化的裝置和方法。此外，需要一種能夠生成測量的濺射靶圖的自動化的PTF測量裝置和方法。還需要一種在測量過程中允許濺射靶旋轉，但不會刮傷其表面的自動化的PTF測量裝置。

發明內容