專利名稱：一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，具體地講它是一種新 型的克服微波濺射臺金屬靶中毒從而實現(xiàn)反應(yīng)濺射的金屬靶裝置，它直接使用純金屬靶進(jìn) 行反應(yīng)濺射，并同時能夠防止金屬靶中毒，它是對現(xiàn)有的微波反應(yīng)濺射工藝及裝置的改進(jìn)， 它屬于金屬淀積技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了實現(xiàn)金屬化合物的沉積，自上個世紀(jì)50年代起美國利用金屬濺射粒子與活 性氣體進(jìn)行等離子化學(xué)反應(yīng)，試圖淀積金屬化合物，實現(xiàn)反應(yīng)濺射，但因為活性氣體首先與 金屬靶反應(yīng)，在金屬靶靶面生成結(jié)合力良好、絕緣、高硬度的化合物，致使金屬濺射停止；甚 至因為絕緣靶面靜電荷不斷積累電壓升高，誘發(fā)強烈弧光放電燒損靶和濺射電源，即所謂 的靶中毒。靶的正反兩面起輝濺射是不合理的，因為反面濺射不但浪費靶材，浪費能源，而 且造成“附壁效應(yīng)”，污染爐壁。為了實現(xiàn)使用純金屬靶濺射生成金屬化合物，科學(xué)家在半個 多世紀(jì)以來不停攻關(guān)，可惜一直未能夠有效解決靶中毒這一難題，反應(yīng)濺射變成了一種難 于實現(xiàn)的希望。而作為寬帶系半導(dǎo)體的金屬化合物是科技發(fā)展的基本材料，當(dāng)反應(yīng)濺射無法實現(xiàn) 時只能夠采用其它辦法解決。一種方法是使用金屬有機物熱分解與活性氣體間的化學(xué)反 應(yīng)生成金屬化合物進(jìn)行沉積(MOCVD)，該方法可以獲得單晶膜，但是金屬有機物價格高昂、 劇毒，所用設(shè)備復(fù)雜、能耗高、尾氣需要處理；從技術(shù)流程上看也不盡合理，金屬需要先變?yōu)?有機物，這一步即危險又困難，這是因為進(jìn)入爐內(nèi)再熱分解出金屬，可能同時分解產(chǎn)生的碳 一旦進(jìn)入膜材料之中就會成為無意識摻雜，直接影響膜質(zhì)。另一種方法是先制造金屬化合 物靶，使用射頻(13. 56MHz)方法濺射對靶，它雖然克服了靶面積累積靜電荷造成的弧光放 電，可以獲得金屬化合物膜，但是陶瓷靶制造極為困難，因為成品率極低使其成本極高，至 今國產(chǎn)化困難，仍需進(jìn)口 ；而濺射粒子中的易揮發(fā)成分的丟失需要補充，造成工藝控制困 難，膜成分不穩(wěn)定；射頻給予粒子的能量在IOOeV以上，其轟擊將造成基底和膜的晶格畸 變；當(dāng)對靶之間倒相時積累的靜電荷被中和但也造成能量的損失，因此濺射效率也損失一 半；而且陶瓷靶濺射率遠(yuǎn)低于金屬靶，也是低效率的主要原因。當(dāng)前最經(jīng)常使用的磁控濺射 法，因為靶中毒而不能夠進(jìn)行反應(yīng)濺射，只有與射頻相結(jié)合才能夠使用陶瓷靶濺射獲得化 合物膜，這使設(shè)備成本提高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基片只能夠放置在與靶近距離(5 8mm)內(nèi)，因此容 易發(fā)生結(jié)合力不佳，“發(fā)霧”等弊?。浑m然前述工藝方法的缺點在磁控濺射法中依然繼承下 來，但因為其成膜速率較高，又能夠大面積成膜，也適合微米級厚度膜的沉積，所以它們依 然是當(dāng)前鍍膜的主要方法之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服和避免已有技術(shù)的缺點和不足，而提供一種防止微波反 應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，它直接適用于純金屬靶的反應(yīng)濺射，并同時能夠防止金屬靶中毒，即達(dá)到靶背不起輝的目的。本發(fā)明是采用以下技術(shù)措施來實現(xiàn)其發(fā)明目的的。一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，它是由兩只半圓弧狀的金屬靶相 對安置構(gòu)成，在金屬靶的外圍安置一個圓筒。所述的圓筒套在兩只金屬靶之外，與金屬靶曲率相同，與金屬靶相隔相同的間距。所述的半圓弧狀金屬靶的內(nèi)直徑可以選為140 160mm，厚度可以選為6 8mm， 兩只半圓弧狀金屬靶的端頭相隔可以選為10 30mm距離，所述的圓筒與金屬靶相隔的間 距可以選為均勻的1. 5 2. 5mm。在圓筒與金屬靶之間還可固定安置有隔離釘。所述的圓筒應(yīng)為金屬材料，其高度與金屬靶的高度相同。所述的隔離釘為非導(dǎo)電體，在圓筒與金屬靶之間均勻排布。更為優(yōu)選的方案是所述的金屬靶的內(nèi)直徑為150mm，厚度為7mm，兩只半圓弧狀金 屬靶的端頭相隔有20mm距離，圓筒與金屬靶相隔的間距為均勻的2mm。實施本發(fā)明的效果是顯著的，即金屬靶與圓筒之間沒有起輝、拉弧的跡象，濺射爐 爐壁也沒有濺射附著物，金屬靶內(nèi)壁起輝正常，輸入氮氣氛，金屬靶內(nèi)壁呈氮化色，即銀灰 色，而基片沉積物也正常，在硅片、玻璃、聚酯鏡片上很容易成膜。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖2為沿圖1中A-A方向的結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖所示，其中1為圓筒；2為半圓弧狀的金屬靶；3為隔離釘；D為半圓弧狀金屬 靶的內(nèi)直徑；H為半圓弧狀金屬靶的內(nèi)直徑厚度；h為圓筒厚度；L為兩只半圓弧狀金屬靶 的端頭相隔間距；M為圓筒與金屬靶相隔的間距。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本實施例是由兩只半圓弧狀的金屬靶2相對安置構(gòu)成，兩只半圓弧狀的金屬靶2 在同一個圓周上，兩只半圓弧狀金屬靶2的端頭相隔相同的間距L，在金屬靶2的外圍安置 一個圓筒1。圓筒1套在兩只金屬靶2之夕卜，與金屬靶2曲率相同，與金屬靶相隔相同的間距M。半圓弧狀金屬靶2的內(nèi)直徑D可以選為140 160mm，厚度H可以選為6 8mm， 兩只半圓弧狀金屬靶2的端頭相隔距離L可以選為10 30mm，圓筒1與金屬靶2相隔的間 距M可以選為均勻的1. 5 2. 5mm。在圓筒1與金屬靶2之間還固定安置有隔離釘3，隔離釘3均勻居中分布。圓筒1應(yīng)為金屬材料，其高度與金屬靶2的高度相同。隔離釘3為非導(dǎo)電體，在圓筒1與金屬靶2之間均勻排布。更為具體的方案是所述的金屬靶2的內(nèi)直徑D為150mm，厚度H為7mm，兩只半圓 弧狀金屬靶2的端頭相隔距離L為20mm，圓筒1與金屬靶2相隔的間距M為均勻的2mm。本發(fā)明的工作原理是這樣的輝光放電最重要的是陰極暗區(qū)，它是一個等離子區(qū)，Y電子在該區(qū)內(nèi)獲得最大的電壓降，即獲得足夠的能量電離轟擊氣體分子，所獲得的正離 子(如氬離子)對靶進(jìn)行濺射，最終使靶金屬粒子脫離靶面進(jìn)入等離子區(qū)。如果在陰極暗 區(qū)遇到障礙，Y電子被吸收，后續(xù)的一切等離子反應(yīng)全部無法進(jìn)行，輝光將熄滅，濺射停止。 由此可知，在金屬靶背部放置障礙物，破壞陰極暗區(qū)就可以使靶背不起輝。本發(fā)明的圓筒1 就起到這個障礙物的作用，圓筒1套在兩只半圓弧狀金屬靶2的外圍，與金屬靶2靶背曲率 相同，與金屬靶2的距離M為均勻的2mm，恰恰將金屬靶2的陰極暗區(qū)全部破壞，這個圓筒1 也稱之為屏蔽筒。兩只半圓弧狀金屬靶2的內(nèi)直徑D為150mm，厚度H為7mm，間隔距離L為20mm， 而且相互絕緣，外接交流電。而圓筒1為虛浮電位，即不接電、不接零、不接地，僅起到破壞 陰極暗區(qū)和吸收Y電子的作用。但是，在安裝圓筒1時稍有偏斜它便會碰到爐壁(等于接 地)或碰到電極(等于接電)，造成高電壓下的短路，引發(fā)強烈的弧光放電，燒壞輸電器甚至 電源或滅弧線路。為此，本發(fā)明設(shè)計了隔離釘3，隔離釘3使?fàn)t壁、金屬靶2與圓筒1之間的 間距M固定，而隔離釘3不因輝光滲入靶背濺射而導(dǎo)電，劣化其隔離作用。當(dāng)然若安裝精度 準(zhǔn)確牢固，金屬靶2與圓筒1之間也可以省略隔離釘3，保證金屬靶2與圓筒1之間間距相 等，彼此互不碰觸連通即可。本發(fā)明的積極效果是顯而易見的，在經(jīng)過試驗后，拆卸金屬靶2、圓筒1進(jìn)行檢查， 發(fā)現(xiàn)金屬靶2的背部與圓筒1之間沒有起輝、拉弧的跡象，爐壁和金屬靶2也沒有濺射附著 物。金屬靶2內(nèi)壁起輝正常，輸入氮氣氛，金屬靶2內(nèi)壁呈氮化色，即銀灰色，而基片沉積物 也正常，在硅片、玻璃上很容易成膜，在將聚酯鏡片放入濺射平臺內(nèi)，托盤不加熱就沉積上 金屬鐵，效果非常顯著。本發(fā)明的優(yōu)點是節(jié)約金屬靶材料50%;節(jié)約轟擊能量50%;大大減少附壁效應(yīng)，即 降低爐壁污染；提高沉積速率一倍，除仍然適合納米膜的沉積外，也能夠沉積微米膜。本發(fā)明的適用范圍適合貴金屬及昂貴靶金屬的沉積；可以獲得金屬化合物的反 應(yīng)濺射，即只要能夠?qū)⒔饘僦瞥苫⌒伟袨R射，并通入與之反應(yīng)的活性氣體，就能夠得到相應(yīng) 的金屬化合物膜，不再使用昂貴的陶瓷靶，可以解決半導(dǎo)體芯片中的納米級特征尺寸的金 屬互連及抗蝕問題。
權(quán)利要求
1.一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，它是由兩只半圓弧狀的金屬靶相對 安置構(gòu)成，其特征在于在金屬靶的外圍安置一個圓筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征在于 所述的圓筒套在兩只金屬靶之外，與金屬靶曲率相同，與金屬靶相隔相同的間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征 在于所述的半圓弧狀金屬靶的內(nèi)直徑為140 160mm，厚度為6 8mm，兩只半圓弧狀金屬 靶的端頭相隔有10 30mm距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征在于 所述的圓筒與金屬靶相隔的間距為均勻的1. 5 2. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征在于 在圓筒與金屬靶之間固定安置有隔離釘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征在于 所述的圓筒為金屬材料，其高度與金屬靶的高度相同。
7.限據(jù)權(quán)利要求6所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征在于 所述的隔離釘為非導(dǎo)電體，在圓筒與金屬靶之間均勻排布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，其特征在于 所述的金屬靶的內(nèi)直徑為150mm，厚度為7mm，兩只半圓弧狀金屬靶的端頭相隔有20mm距 離，圓筒與金屬靶相隔的間距為均勻的2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止微波反應(yīng)濺射臺靶中毒的金屬靶裝置，它屬于金屬淀積技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是由兩只半圓弧狀的金屬靶相對安置構(gòu)成，在金屬靶的外圍安置一個圓筒。本發(fā)明能夠使金屬靶與圓筒之間沒有起輝、拉弧的跡象，濺射爐爐壁及金屬靶也沒有濺射附著物，金屬靶內(nèi)壁起輝正常，實施本發(fā)明節(jié)約金屬靶材料50％；節(jié)約轟擊能量50％；大大減少附壁效應(yīng)，即降低爐壁污染；提高沉積速率一倍，除仍然適合納米膜的沉積外，也能夠沉積微米膜。
文檔編號C23C14/34GK102071400SQ20111003870
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者張敬祎 申請人:張敬祎