靶材濺射壽命的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種靶材濺射壽命的確定方法，包括：確定濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系；設(shè)定靶材的標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度；將所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度代入所述線性關(guān)系中，確定靶材的濺射壽命。確定靶材濺射壽命有利于靶材的合理有效使用，一方面防止因?yàn)榘胁睦貌怀浞侄斐傻馁Y源浪費(fèi)，另一方面防止因過(guò)度濺射而導(dǎo)致背板材料被濺射出來(lái)影響濺射產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】靶材濺射壽命的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁控濺射領(lǐng)域，特別是涉及一種靶材濺射壽命的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靶材是一種消耗型的高技術(shù)高純度材料。通常，國(guó)內(nèi)的廠商是按照靶材提供商的建議濺射壽命來(lái)使用靶材。由于每個(gè)廠商的工藝參數(shù)都不一樣，僅僅遵照靶材提供商建議的濺射壽命來(lái)使用靶材，很多時(shí)候不能夠充分利用靶材，造成材料和資金的浪費(fèi)。而如果沒(méi)有控制好合理的濺射時(shí)間，一旦濺射時(shí)間超過(guò)靶材的濺射壽命，就可能導(dǎo)致背板材料被濺射出來(lái)，造成污染，影響濺射產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)致使產(chǎn)品報(bào)廢，更嚴(yán)重的則會(huì)致使背板擊穿造成漏水，水漏到真空腔室里，進(jìn)而可能對(duì)整個(gè)濺射設(shè)備造成嚴(yán)重破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，確有必要提出一種精確測(cè)算靶材濺射壽命的方法，其既可避免靶材的不充分利用而導(dǎo)致的浪費(fèi)，也可防止過(guò)度濺射而影響成膜的質(zhì)量。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種靶材濺射壽命的確定方法，包括:
[0005]確定濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系；
[0006]設(shè)定所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度；
[0007]將所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度代入所述線性關(guān)系中，確定所述靶材的濺射壽命。
[0008]可選的，確定濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系，包括:
[0009]將一個(gè)所述靶材濺射到一個(gè)任意濺射功耗，或者將一個(gè)所述靶材濺射到多個(gè)任意濺射功耗，或者將多個(gè)所述靶材濺射到不同任意濺射功耗，記錄每個(gè)所述濺射功耗及該濺射功耗所對(duì)應(yīng)的靶材最小剩余厚度；
[0010]根據(jù)每個(gè)所述濺射功耗及其對(duì)應(yīng)的所述靶材最小剩余厚度，以及未濺射時(shí)所述靶材的厚度，確定所述線性關(guān)系。
[0011]可選的，記錄該濺射功耗所對(duì)應(yīng)的靶材最小剩余厚度的步驟，包括:
[0012]在所述靶材的濺射面上確定經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)所述靶材形心的兩個(gè)相互垂直的方向，利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量所述兩個(gè)相互垂直方向上的各點(diǎn)的剩余厚度，據(jù)此制得靶材表面侵蝕曲線，曲線上最低點(diǎn)的值記錄為所述靶材最小剩余厚度。
[0013]可選的，記錄該濺射功耗所對(duì)應(yīng)的靶材最小剩余厚度的步驟，包括:
[0014]在所述靶材的濺射面上確定經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)所述靶材形心的一個(gè)方向，沿此方向并垂直所述濺射面切開所述靶材做顯微測(cè)試，據(jù)此制得靶材表面侵蝕曲線，曲線上最低點(diǎn)的值記錄為所述靶材最小剩余厚度。
[0015]可選的，所述靶材是鋁靶材，所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度為2.0-2.5毫米。
[0016]可選的，所述靶材是鈦靶材或者鉭靶材，所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度為1.(Tl.5毫米。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]本發(fā)明所提供的靶材濺射壽命的確定方法所確定的濺射壽命比靶材提供商建議的濺射壽命更具有參考意義。每個(gè)工廠可根據(jù)本發(fā)明所提供的靶材濺射壽命的確定方法來(lái)獲得自身工藝條件下的靶材濺射壽命，并且數(shù)值更為準(zhǔn)確。依據(jù)本發(fā)明所提供的方法得到的濺射壽命使用靶材，一方面保證靶材的有效濺射率，另一方面保證靶材不會(huì)因過(guò)度濺射而造成背板濺射，從而保證了濺射產(chǎn)品的濺射質(zhì)量和工藝生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
[0019]可選方案中，在濺射面上確定經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)靶材形心的兩個(gè)相互垂直方向，利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量濺射后的所述靶材濺射面上在這兩個(gè)方向上各點(diǎn)的剩余高度繪制出表面侵蝕曲線，將此表面曲線上的最低點(diǎn)記錄為最小剩余厚度。由于所確定的兩個(gè)相互垂直的方向都經(jīng)過(guò)了未濺射靶材的形心，它們所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)已經(jīng)可以較準(zhǔn)確和全面的反映所述靶材濺射面的整體侵蝕狀況，因而此表面侵蝕曲線上的最低點(diǎn)可以較為準(zhǔn)確地代表所述靶材濺射面上最低點(diǎn)處的剩余厚度。此實(shí)施方式既簡(jiǎn)便可行又能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度較高，并保證后續(xù)確定得到的濺射壽命數(shù)值準(zhǔn)確度較高。
[0020]可選方案中，經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)靶材形心且垂直于所述靶材的濺射面切開靶材做顯微測(cè)試，據(jù)此制得該濺射功耗時(shí)該靶材的表面侵蝕曲線，確定該表面侵蝕曲線最低點(diǎn)為靶材最小剩余厚度。此表面侵蝕曲線上的最低點(diǎn)可以較為準(zhǔn)確地代表所述靶材濺射面上最低點(diǎn)處的剩余厚度。此實(shí)施方式既簡(jiǎn)便可行又能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度較高，并保證后續(xù)濺射壽命的數(shù)值準(zhǔn)確度較高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為靶材組合的示意圖；
[0022]圖2為利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量繪制的靶材表面侵蝕曲線示意圖；
[0023]圖3是第一實(shí)施例中利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量繪制的鈦靶材表面侵蝕曲線示意圖；
[0024]圖4是第一實(shí)施例所得 到的鈦靶材濺射功耗與靶材最小剩余厚度線性關(guān)系圖；
[0025]圖5是第二實(shí)施例所得到的鈦靶材濺射功耗與靶材最小剩余厚度線性關(guān)系圖；
[0026]圖6是第三實(shí)施例中利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量繪制的鋁靶材表面侵蝕曲線示意圖；
[0027]圖7是第三實(shí)施例所得到的鋁靶材濺射功耗與靶材最小剩余厚度線性關(guān)系圖；
[0028]圖8是第四實(shí)施例所得到的鋁靶材濺射功耗與靶材最小剩余厚度線性關(guān)系圖；
[0029]圖9是第五實(shí)施例中切開鉭靶材做顯示測(cè)試?yán)L制的鉭靶材表面侵蝕曲線的示意圖；
[0030]圖10是第五實(shí)施例所得到的鉭靶材濺射功耗與靶材最小剩余厚度線性關(guān)系圖；
[0031]圖11是第六實(shí)施例所得到的鉭靶材濺射功耗與靶材最小剩余厚度線性關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，對(duì)于給定的靶材，比如鉭、銅、鋁及鈦等靶材而言，其在濺射過(guò)程中由于濺射而剩余的最小厚度與對(duì)應(yīng)的濺射功耗呈線性關(guān)系。雖然，由于靶材的不同區(qū)域?yàn)R射速度存在差異，靶材各處的剩余厚度并不完全相同，但靶材各處的最小剩余厚度仍大體與濺射功耗線性相關(guān)。基于上述認(rèn)識(shí)，發(fā)明人提出了一種精確測(cè)定靶材濺射壽命的方法，所述方法包括:
[0033]S1:確定濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系；
[0034]在濺射過(guò)程中，可選取幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)靶材的濺射狀況作記錄，每次記錄的數(shù)據(jù)至少包括作該次記錄時(shí)靶材濺射最快區(qū)域的剩余厚度Xi (即靶材最小剩余厚度)及對(duì)應(yīng)的濺射功耗yi。根據(jù)兩組或以上的數(shù)據(jù)，很容易地可計(jì)算出濺射功耗與靶材最小剩余厚度之間的線性關(guān)系，即:y = kx+b或X = ky+b (其中，x代表派射功耗，y代表祀材最小剩余厚度，k、b為常數(shù))；其中，初始階段，即未開始濺射時(shí)，可視為X = O。當(dāng)然理論上，兩組數(shù)據(jù)即可確定該線性關(guān)系，但更多組的數(shù)據(jù)可修正該關(guān)系使得其更準(zhǔn)確。該線性關(guān)系可根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)直接計(jì)算得出相應(yīng)的表達(dá)式，也可根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)用計(jì)算器或者計(jì)算機(jī)擬合得到相應(yīng)的表達(dá)式和示意圖。 [0035]在實(shí)際濺射中，為保證濺射的質(zhì)量，請(qǐng)參考圖1，通常適合濺射的靶材材料101下方固定有背板102，兩者構(gòu)成了靶材組合100。對(duì)于該靶材組合100而言，測(cè)量其整體的厚度可能更方便。并且，容易理解，上述線性關(guān)系中，厚度I對(duì)應(yīng)的是靶材材料本身的厚度，抑或是靶材組合100的厚度，對(duì)該線性關(guān)系不會(huì)有實(shí)質(zhì)的影響一影響的只是常數(shù)b的具體取值。因而，這里的靶材最小剩余厚度既可以采用靶材材料101本身的厚度，也可以采用靶材組合100整體的厚度，只要整個(gè)過(guò)程中采用統(tǒng)一的選擇即可。為操作的易行性，將靶材組合100整體的最小剩余厚度作為靶材最小剩余厚度。另外，為測(cè)定厚度，可采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、游標(biāo)卡尺等測(cè)量工具。
[0036]具體的，可通過(guò)測(cè)定未濺射時(shí)靶材組合100的整體厚度，記錄為第一個(gè)數(shù)據(jù)。然后,對(duì)一個(gè)靶材組合100濺射到一個(gè)任意濺射功耗,測(cè)定此濺射功耗時(shí)對(duì)應(yīng)的靶材組合100最小剩余厚度，并記錄為第二個(gè)數(shù)據(jù)。利用上述第一個(gè)數(shù)據(jù)和第二個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性關(guān)系擬合，得到濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系。
[0037]當(dāng)然，也可以對(duì)一個(gè)靶材濺射到多個(gè)任意濺射功耗,測(cè)定此多個(gè)濺射功耗時(shí)對(duì)應(yīng)的多個(gè)靶材最小剩余厚度，并記錄為多個(gè)數(shù)據(jù)，利用上述第一個(gè)數(shù)據(jù)和此多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性關(guān)系擬合，得到濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系。
[0038]同時(shí)，還可以對(duì)多個(gè)靶材濺射到不同濺射功耗，測(cè)定此不同濺射功耗時(shí)對(duì)應(yīng)的多個(gè)靶材最小剩余厚度，并記錄為多個(gè)數(shù)據(jù)，利用上述第一個(gè)數(shù)據(jù)和此多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性關(guān)系擬合，得到濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系。
[0039]需要說(shuō)明的是，上述的任意濺射功耗是指在一個(gè)初設(shè)的濺射功耗范圍內(nèi)的任意濺射功耗。此初設(shè)的濺射功耗范圍可以是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到的靶材濺射壽命，也可以是靶材提供商所建議的靶材濺射壽命。每個(gè)濺射工廠的濺射工藝不一樣，通常靶材提供商給各個(gè)工廠所提供的濺射壽命不同。
[0040]這里所獲得的線性關(guān)系適用于材質(zhì)相同、平面形狀相同的任意尺寸的靶材，。因而，對(duì)于一種特定材質(zhì)、特定形狀的靶材而言，假如有現(xiàn)成的上述線性關(guān)系可用的話(比如，之前留存有的相同材質(zhì)、相似形狀靶材的上述線性關(guān)系)，可不必另對(duì)其進(jìn)行專門的濺射實(shí)驗(yàn)，而直接應(yīng)用該線性關(guān)系即可。
[0041 ] S2:設(shè)定所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度；
[0042]所設(shè)定的靶材的標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度，是靶材濺射到最后能夠允許的最小剩余厚度。對(duì)于鈦靶材和鉭靶材，由于濺射消耗速度慢，其標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度可定為1.(Tl.5mm ;對(duì)于鋁靶材，由于其濺射消耗速度快，其標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度可定為2.0-2.5mm。需要說(shuō)明的是，如果考慮背板的厚度的話，標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度相應(yīng)地以上述數(shù)值加上背板的厚度為具體數(shù)值。
[0043]S3:將所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度代入所述線性關(guān)系中，確定所述靶材的濺射壽命。[0044]在得到濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系和設(shè)定了靶材的標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度之后，即可將標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度代入線性關(guān)系中，確定靶材的濺射壽命。
[0045]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0046]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0047]實(shí)施例一:
[0048]在測(cè)定最小剩余厚度時(shí)，理論上應(yīng)該測(cè)定整個(gè)濺射面上所有的點(diǎn)。但是整個(gè)濺射面上有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)，無(wú)法對(duì)它們?nèi)窟M(jìn)行測(cè)定。
[0049]因而，本實(shí)施例中發(fā)明人提供一種既簡(jiǎn)便可行又能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度較高的操作方法，具體如下:在濺射面上確定經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)靶材形心的兩個(gè)相互垂直方向，利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量濺射后的所述靶材在這兩個(gè)方向上的濺射面上各點(diǎn)的剩余高度，并根據(jù)所需的精度確定要測(cè)量的點(diǎn)數(shù)，例如相隔0.5mm或者1.0mm測(cè)一個(gè)點(diǎn)，三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制出表面侵蝕曲線。
[0050]請(qǐng)參考圖2，圖2為利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量繪制靶材表面侵蝕曲線示意圖。圖中201為圓形靶材濺射后的俯視示意圖，當(dāng)未濺射時(shí)靶材是圓柱形時(shí)，則這兩個(gè)相互垂直并都經(jīng)過(guò)了未濺射靶材的形心的方向就是經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)所述靶材表面圓心的兩條相互垂直的直徑所在的方向。圖2中202和203為經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)靶材形心的兩個(gè)相互垂直的方向，204為利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x得到的表面侵蝕曲線。圖2中所示為上述兩個(gè)方向中的一個(gè)方向上各點(diǎn)的侵蝕曲線，其橫標(biāo)對(duì)應(yīng)的是離上述形心的距離，縱標(biāo)對(duì)應(yīng)的是靶材各處的剩余高度，此表面侵蝕曲線上的最低點(diǎn)即為該方向上的最小剩余厚度，圖2中顯示為最小值。對(duì)于另一方向的靶材各點(diǎn)，同樣可繪出類似的曲線并獲得其最低點(diǎn)。而后，比較這兩個(gè)方向上的最低點(diǎn)，將剩余厚度最小的那個(gè)點(diǎn)作為整個(gè)濺射面上的最低點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的剩余厚度作為最小剩余厚度。
[0051]由于所確定的兩個(gè)相互垂直的方向都經(jīng)過(guò)了未濺射靶材的形心，它們所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)已經(jīng)可以較準(zhǔn)確和全面的反映所述靶材濺射面的整體侵蝕狀況，因而此表面侵蝕曲線上的最低點(diǎn)可以較為準(zhǔn)確地代表所述靶材濺射面上最低點(diǎn)處的剩余厚度，將其記錄為最小剩余厚度符合實(shí)際情況及需求。
[0052]本實(shí)施例以鈦靶材為例，首先利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)得鈦靶材組合的整體厚度為
17.3mm ;其中背板厚度為8.4mm，鈦祀材厚度為8.9mm。
[0053]請(qǐng)參考圖3，圖3是本實(shí)施例中利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x得到的鈦靶材表面侵蝕曲線的示意圖。本實(shí)施例在鈦靶材提供商所建議的濺射壽命900kwh的范圍內(nèi)，將該鈦靶材濺射到濺射功耗為461kwh時(shí)停止，然后利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量鈦靶材的表面侵蝕曲線，測(cè)量過(guò)程如上所述，本實(shí)施例在濺射面上經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)靶材形心的兩個(gè)相互垂直的方向上相隔
1.0mm測(cè)一個(gè)點(diǎn)，得到表面侵蝕曲線如圖3所示，該表面侵蝕曲線上的最低點(diǎn)記錄為該鈦靶材在該濺射功耗時(shí)的最小剩余厚度，如圖3中所示為5.4mm ;。
[0054]根據(jù)未派射(Okwh)時(shí)該鈦祀材組合中鈦祀材的厚度8.9mm和派射功耗為461kwh時(shí)該鈦IE材最小剩余厚度5.4mm,數(shù)據(jù)列表如下所示:[0055]表1
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種IE材派射壽命的確定方法,其特征在于,包括: 確定濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系； 設(shè)定所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度； 將所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度代入所述線性關(guān)系中，確定所述靶材的濺射壽命。
2.如權(quán)利要求1所述的靶材濺射壽命的確定方法，其特征在于，確定濺射功耗與靶材最小剩余厚度的線性關(guān)系，包括: 將一個(gè)所述靶材濺射到一個(gè)任意濺射功耗，或者將一個(gè)所述靶材濺射到多個(gè)任意濺射功耗，或者將多個(gè)所述靶材濺射到不同任意濺射功耗，記錄每個(gè)所述濺射功耗及該濺射功耗所對(duì)應(yīng)的靶材最小剩余厚度； 根據(jù)每個(gè)所述濺射功耗及其對(duì)應(yīng)的所述靶材最小剩余厚度，以及未濺射時(shí)所述靶材的厚度，確定所述線性關(guān)系。
3.如權(quán)利要求2所述的靶材濺射壽命的確定方法，其特征在于，記錄該濺射功耗所對(duì)應(yīng)的靶材最小剩余厚度的步驟，包括: 在所述靶材的濺射面上確定經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)所述靶材形心的兩個(gè)相互垂直的方向，利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量所述兩個(gè)相互垂直方向上的各點(diǎn)的剩余厚度，據(jù)此制得靶材表面侵蝕曲線，曲線上最低點(diǎn)的值記錄為所述靶材最小剩余厚度。
4.如權(quán)利要求2所述的靶材濺射壽命的確定方法，其特征在于，記錄該濺射功耗所對(duì)應(yīng)的靶材最小剩余厚度的步驟，包括: 在所述靶材的濺射面上確定經(jīng)過(guò)未濺射時(shí)所述靶材的形心的一個(gè)方向，沿此方向并垂直所述濺射面切開所述靶材做顯微測(cè)試，據(jù)此制得靶材表面侵蝕曲線，曲線上最低點(diǎn)的值記錄為所述祀材最小剩余厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的靶材濺射壽命的確定方法，其特征在于，所述靶材是鋁靶材，所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度為2.0-2.5毫米。
6.如權(quán)利要求1所述的靶材濺射壽命的確定方法，其特征在于，所述靶材是鈦靶材或者鉭靶材，所述標(biāo)準(zhǔn)剩余厚度為1.(Tl.5毫米。
【文檔編號(hào)】C23C14/54GK103572222SQ201210260408
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】姚力軍, 相原俊夫, 大巖一彥, 潘杰, 王學(xué)澤, 鐘偉華 申請(qǐng)人:寧波江豐電子材料有限公司