[發明專利]管狀靶

有效

• 申請號: 201280051077.0
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN104040019A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 彼得·阿本廷;克里斯汀·林克;安德烈·德龍豪弗;哈特穆特·沃爾夫;托比亞斯·威爾;沃爾夫岡·科克
• 申請（專利權）人: 普蘭西歐洲股份公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;H01J37/34
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張天舒;張杰

技術領域

本發明涉及一種由耐火金屬或耐火金屬合金構成的管狀靶，該耐火金屬合金具有>50原子％的耐火金屬含量，該管狀靶包含具有相對密度RDx的至少一管狀區段X及具有相對密度RDy的至少一管狀區段Y，其中至少一管狀區段X至少在若干區域具有大于管狀區段Y的至少若干區域的外徑的外徑。

本發明進一步涉及一種用于生產由耐火金屬或耐火金屬合金構成的管狀靶的方法，該耐火金屬合金具有>50原子％的耐火金屬含量，其中該方法包含至少以下步驟：借由在壓制壓力p下壓制粉末來生產生坯本體，其中100MPa<p<400MPa；及借由在0.4至0.9的同系溫度下進行無壓力或壓力輔助燒結且視情況進行機械塑形來生產管狀毛坯。

背景技術

管狀靶為用于陰極原子化單元的管狀原子化源。陰極原子化通常亦被稱為濺鍍且原子化源被稱為濺鍍靶。因此，管狀靶為具有管狀形狀的濺鍍靶。尤其在微電子學中常用的方法為磁控濺鍍。雖然在簡單陰極原子化期間僅施加電場，但在磁控濺鍍的狀況下另外產生磁場。電場與磁場的迭加會延長電荷載流子的路徑且增加每電子沖擊數。

管狀靶的優點為均一燒蝕且因此具有高利用度。出于本發明的目的，利用度為基于在第一次使用之前靶的質量的在靶被使用的整個時間期間已被濺鍍掉的材料質量。因此，針對平面靶的利用度為約15％至40％且針對管狀靶的利用度典型地為75％至85％。相比于在平面靶的狀況下的靶冷卻，在管狀靶的內部空間中所達成的靶冷卻由于管中的較好熱轉移而顯著地更有效，此情形使較高表面能量密度成為可能且因此使較高涂布速率成為可能。另外，尤其是在反應性濺鍍的狀況下，發生局部電弧形成(亦被稱為發弧)的趨勢亦會減小。當涂布大面積基板時，管狀靶的使用特別有利。在使用期間，管狀靶緩慢地旋轉，而磁場通常靜止。電子密度在洛倫茲力平行于靶表面的點處最高。此情形在此區域中引起較大離子化。盡管可借由磁體的最佳化配置而在靶的長度上使濺鍍燒蝕在某一程度上等化，但此濺鍍燒蝕在管的末端的區域中相比于在管狀靶的中間區域中較高。由于管的末端的區域中的增加的燒蝕，故待涂布基板的直接地位于管狀靶的末端附近的區域相比于該基板的其余部分被涂布有不同層厚度。管的末端處的增加的燒蝕亦限制對管狀靶的可能的材料利用，這是因為某一殘余量的靶材料在涂布方法結束的后尤其留存于管狀靶的中間區域中且因此不能用于涂布。此情形限制了利用度。

US?5,853,816?(A)描述一種管狀靶，其中該管狀靶的末端相比于該管狀靶的中間區域具有較大外徑?？梢源朔绞斤@著地增加靶的材料利用。此方法適于借由熱噴涂而涂覆的靶材料。然而，在其它生產程序中，僅可借由額外處理步驟及增加的材料使用來獲得此幾何學。另外，在靶的末端處材料的厚度的可能增加由磁場強度的弱化來判定，當所沉積的材料量太高時，特別是在耐火金屬的狀況下必須考慮此因素。另外，盡管在使用管的末端的區域中具有較大外徑的管狀靶時管狀靶的使用時間會增加，但不能避免非均一燒蝕。

WO?2007/141173?A1及WO?2007/141174?A1具有使此非均一燒蝕等化的目標。

在WO?2007/141174?A1中，借由管的末端區域來達成此目標，該末端區域是由含有存在于中間區域中的元素之一的化學化合物的材料形成。在WO?2007/141173?A1中，借由熱噴涂來生產此末端區域。然而，對于更特別是在微電子學領域中的應用，由于對經沉積層的材料均質性的極高需求，需要使用具有均質材料組成的濺鍍靶。

US?5,725,746?(A)中描述由于附接了由不同于待濺鍍靶材料的材料制成的末端件而具有相對高利用度的管狀靶的生產。相比于實際靶材料，此額外材料以較緩慢燒蝕速率濺鍍。然而，雜質被引入至薄層中。另外，不能借由此方法來生產不具有支撐管的管狀靶。

管狀靶主要用于生產大面積涂層。尤其是在諸如耐火金屬的昂貴層材料的狀況下，靶材料的高利用度為一優點。出于本發明的目的，耐火金屬為第4過渡族的金屬(鈦、鋯及鉿)、第5過渡族的金屬(釩、鈮及鉭)、第6過渡族的金屬(鉻、鉬及鎢)及錸。這些金屬的熔點高于鉑的熔點(1772℃)。耐火金屬具有與許多應用利益攸關的性質概況。由于高熔點，外來擴散速率原則上低，此情形使耐火金屬注定用作擴散障壁。此外，鉬及鎢尤其形成與許多層材料的歐姆接觸，由于此情形而避免了肖特基(Schottky)障壁。尤其是鉬、鎢及鉻的高電導率對于用作導體軌道系有利的。尤其是鉬、鎢及鉻的低熱膨脹系數在沉積于玻璃基板上時確保了層的良好黏附及低的層應力。由耐火金屬構成的濺鍍靶仍較佳地為平面的。