[發(fā)明專(zhuān)利]經(jīng)優(yōu)化的紋理化表面及優(yōu)化的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480058088.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105682856A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.B.斯馬瑟斯;J.W.巴克費(fèi)勒;J.霍爾曼;J.K.里德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東曹SMD有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B24C1/00
• 分類(lèi)號(hào): B24C1/00;B24C11/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 沈雪

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考

本申請(qǐng)主張2013年10月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào) 61/894,019的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于濺射過(guò)程(sputteringprocess)中的遮罩以及目標(biāo)側(cè)壁和 凸緣，且具體涉及使遮罩以及目標(biāo)側(cè)壁和凸緣的紋理化表面優(yōu)化。

背景技術(shù)

在典型的濺射過(guò)程中，將來(lái)自金屬或金屬合金濺射目標(biāo)的金屬原子在物 理氣相沉積(physicalvapordeposition，PVD)氛圍中沉積于基板上。按需要， 大多數(shù)濺射的金屬原子直接移動(dòng)至基板。然而，在PVD過(guò)程期間，大部分 濺射顆粒在氣體中變得分散，且可沉積在腔室的各個(gè)意料之外的表面，諸如 遮罩及目標(biāo)側(cè)壁或凸緣上。

沉積在濺鍍腔室的各個(gè)不希望表面(諸如遮罩或目標(biāo)側(cè)壁及凸緣)上的 分散的濺射顆粒在隨后的濺射過(guò)程中易于積聚及剝落。分散的濺射顆粒在目 標(biāo)上的沉積尤其麻煩。例如，反復(fù)加熱和冷卻目標(biāo)，包括在目標(biāo)側(cè)壁上的不 希望的沉積顆粒，甚至更可能呈現(xiàn)顆粒剝落。

在許多情況下，這些有害顆粒被推動(dòng)至基板。晶片上的這些顆粒可在濺 射圖案中產(chǎn)生缺陷，由此可導(dǎo)致故障電路。目標(biāo)壽命應(yīng)主要由目標(biāo)厚度決定。 然而，實(shí)際上目標(biāo)壽命常常受沉積物在目標(biāo)上的堆積限制，尤其是在側(cè)壁部 分上的堆積。

可使一部分目標(biāo)外伸出側(cè)壁表面以抑制分散顆粒在側(cè)壁上沉積。任選 地，遮罩或部分目標(biāo)表面，諸如側(cè)壁和凸緣可經(jīng)紋理化。基本策略為簡(jiǎn)單調(diào) 節(jié)表面的幾何形狀以?xún)H提供用于應(yīng)力在紋理化的表面上的任何所沉積的材 料中積聚的短距離。

紋理化方法包括珠粒噴擊(blasting)或噴砂。然而，這些噴擊處理過(guò)程導(dǎo) 致噴擊材料嵌入待紋理化的表面中。由于顆粒產(chǎn)生中的熱循環(huán)，嵌入的材料 可被釋放進(jìn)處理腔室中，導(dǎo)致不良的性能。

改良的紋理化方法包括等離子體噴霧或雙絲電弧噴霧(twin-wire-arc spraying，TWAS，或“電弧噴霧”)。在電弧噴霧及等離子體噴霧中，將金 屬涂料噴霧到目標(biāo)表面上以更多地增加側(cè)壁的粗糙度。在TWAS過(guò)程中，將 具有相反電荷的兩根電線(wire)饋送通過(guò)機(jī)動(dòng)槍。在電線饋送通過(guò)槍時(shí)，它 們幾乎接觸而產(chǎn)生電弧。饋送壓縮氣體通過(guò)電弧后的孔口，使金屬霧化并將 其推至待涂布的表面上。經(jīng)電弧噴霧的表面提供大的表面積，由此限制應(yīng)力 積聚在應(yīng)力敏感性沉積層(諸如氮化鈦或氮化鉬及其它應(yīng)力敏感性膜)中。 TWAS或等離子體噴霧可使用任何金屬來(lái)涂布目標(biāo)表面，但是鋁是典型優(yōu)選 的，這歸因于它的熱膨脹系數(shù)，其具有良好的粘著強(qiáng)度，并且其產(chǎn)生粗糙表 面。由于沉積層或膜為不連續(xù)的，故它們以與電弧噴霧鋁大致相同的速率膨 脹及收縮。這幫助在目標(biāo)偏轉(zhuǎn)期間減少顆粒剝落及不希望顆粒的產(chǎn)生，同時(shí) 處理晶片。然而，電弧噴霧可導(dǎo)致表面金屬涂層的不一致粗糙度。由于所述 不一致粗糙度，涂層材料可因處理腔室中的應(yīng)力或熱循環(huán)而從原始的目標(biāo)表 面脫離。另外，電弧噴霧過(guò)程可截留污染物，其減小沉積顆粒的粘著性或產(chǎn) 生過(guò)于不牢固而無(wú)法支撐沉積顆粒的懸臂式結(jié)構(gòu)。

這些遮罩及目標(biāo)的變化是為了改善目標(biāo)的性能，同時(shí)抑制不希望的沉積 顆粒在目標(biāo)上的積聚且改善不希望的沉積顆粒在目標(biāo)上的保持(保持 力)(retention)，從而增加目標(biāo)的使用壽命。所述變化提供紋理化表面，但未 完全解決顆粒產(chǎn)生問(wèn)題。在整個(gè)目標(biāo)使用壽命期間，不希望的沉積物仍舊必 定會(huì)粘著至目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

出人意料發(fā)現(xiàn)紋理化目標(biāo)表面可優(yōu)化以改善沉積顆粒的粘著性及保持 力。因此，公開(kāi)了用于使紋理化目標(biāo)表面優(yōu)化的方法。所述方法可用于已使 用任何方法而被紋理化的目標(biāo)表面，包括但不限于上文所描述的珠粒噴擊 (beadblasting)、噴砂、等離子體噴霧或雙絲電弧噴霧(TWAS)方法。在一個(gè) 實(shí)施方案中，該方法可包括用冰狀顆粒噴射或噴擊經(jīng)紋理化表面以形成經(jīng)優(yōu) 化的紋理化表面。所述冰狀顆粒可為可升華的顆粒，諸如凍結(jié)的二氧化碳或 干冰。在另一實(shí)施方案中，所述冰狀顆粒可為氬氣。在又一實(shí)施方案中，紋 理化表面可使用顆粒噴擊裝置，以冰狀顆粒噴擊。所述冰狀顆粒可夾帶在諸 如氮?dú)饣蚩諝獾妮d氣中。在另一實(shí)施方案中，該方法可包括減少存在于紋理 化表面中的任何懸臂式結(jié)構(gòu)(cantileveredstructure)的量以形成經(jīng)優(yōu)化的紋理 化表面。