一种磁控溅射部件的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及磁控溅射技术领域，特别涉及一种磁控溅射部件。


背景技术：

2.磁控溅射镀膜过程是将靶材晶圆放在真空环境中，在真空密闭环境中充入惰性气体氩气，将靶材置于正极，将硅片置于负极，在电场的作用下，氩气电离分解成氩离子，氩离子在电场的作用下轰击金属靶材的表面使靶材的金属原子溅射到硅片表面。在磁控溅射过程中，高速离子轰击靶材溅射区，溅射出的金属离子除了会沉积在晶圆表面，也会沉积在沉积腔室的其他表面上，包括靶材的非溅射区。由于等离子气氛的能量较高，重新沉积在靶材非溅射区的原子会再次溢出，而溢出的碎片会污染沉积在晶圆表面的薄膜。
3.溅射环的设置可以吸附溅射过程中产生的颗粒物，防止晶圆被污染破坏。
4.cn204111859u公开了一种磁控溅射环装置和磁控溅射反应器，其中，磁控溅射环装置包括：安装于磁控溅射腔室侧壁上，所述磁控溅射腔室侧壁具有定位销套，所述磁控溅射环装置包括：磁控溅射环，所述磁控溅射环包括内环侧壁和与所述内环侧壁相对的外环侧壁，所述外环侧壁具有凹槽；定位销，一端与凹槽底部连接，另一端套设在定位销套中，所述内环侧壁与所述定位销套距离不变，所述磁控溅射环的外环侧壁与所述定位销套之间的距离为大于0.01毫米且小于6毫米。
5.cn110670031a公开了一种钽环及制备方法、包含钽环的溅射装置及其应用，所述钽环包括环件以及设置在环件表面的花纹，所述花纹呈锥形凹坑状；锥形凹坑状花纹具有较大的比表面积，当在用于溅射过程中，能够附着较大量的溅射源，并且具有较好的附着力，此外花纹呈现锥形凹坑状，锥形凹坑的顶部朝向环件内部，相邻两个锥形凹坑的底部相连，呈现平面状的结构，而非带有尖端的结构。
6.cn106521433a公开了一种环件结构及其加工方法，所述环件表面设置有花纹；并对所述环件花纹表面进行粗糙化处理，从而提高了环件的使用寿命，减少了由于所吸附颗粒物剥落而导致的产品报废，提高了产品的良品率。
7.但在溅射过程中容易发生溢出风险，一些靶材会在靶材边缘增加喷砂，使反溅射的金属原子吸附在靶材边缘，但并不能完全解决溅射粒子溢出的问题。
8.因此，开发新的溅射部件解决上述问题十分必要。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种磁控溅射部件，所述磁控溅射部件通过控制花纹区域内花纹的粗糙度，使其与熔射层结合牢固；该磁控溅射部件的表面积和粗糙度均较高，对溅射粒子的吸附能力强，降低了溅射粒子脱落的风险。
10.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
11.本实用新型提供一种磁控溅射部件，所述磁控溅射部件表面设置有花纹区域；所
述花纹区域内花纹的粗糙度为ra6～10μm；在所述花纹区域表面设置有熔射层；所述熔射层的厚度小于所述花纹的深度。
12.本实用新型提供一种磁控溅射部件，所述磁控溅射部件通过将花纹区域内花纹的粗糙度控制ra在6～10μm，不仅降低了花纹的尖端放电情况，而且提高了其与熔射层的结合牢固度；最终显著提高了磁控溅射部件表面的粗糙度和表面积，溅射粒子吸附面积增加，吸附力增强；该磁控溅射部件在应用过程中可有效减少溅射粒子的脱落现象。
13.本实用新型所述花纹的粗糙度ra为6～10μm，例如可以是6μm、6.5μm、 6.9μm、7.4μm、7.8μm、8.3μm、8.7μm、9.2μm、9.6μm或10μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
14.优选地，所述花纹的面密度为每平米0.8～1.5个重复单元，例如可以是0.8 个、0.88个、0.96个、1.04个、1.12个、1.19个、1.27个、1.35个、1.43个或 1.5个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
15.本实用新型优选花纹的面密度为每平米0.8～1.5个重复单元，可显著提高磁控溅射部件的表面积，增加溅射粒子吸附的面积。
16.优选地，所述花纹区域内花纹的深度为0.4～0.9mm，例如可以是0.4mm、 0.45mm、0.50mm、0.58mm、0.60mm、0.70mm、0.74mm、0.80mm、0.85mm或 0.9mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
17.本实用新型优选花纹的深度为0.4～0.9mm，能够保障具有一定厚度的熔射层覆盖后仍具有一定的深度，提高磁控溅射部件的表面积。
18.优选地，所述熔射层的厚度为160～300μm，例如可以是160μm、170μm、 180μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、 280μm、290μm或300μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
19.优选地，所述熔射层的粗糙度rz为250～350μm，例如可以是250μm、260μm、 270μm、285μm、295μm、305μm、320μm、325μm、340μm或350μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
20.本实用新型在花纹的基础上优选设置一层粗糙度rz为250～350μm的熔射层，显著增加了表面的粗糙度，提高了对溅射粒子的吸附能力。
21.优选地，所述熔射层覆盖全部花纹区域。
22.本实用新型优选所述熔射层覆盖在全部花纹区域表面。
23.优选地，所述花纹的形式包括线型、多边形、弧形、半球型、球型、椭球型、半椭球型、文字型、动物型或植物型中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为线型和多边形的组合，线型和弧形的组合，多边形和半球型的组合，多边形和半球型的组合，弧形和椭球型的组合，半球型和球型的组合，文字型和植物型的组合，球型和半椭球型的组合，文字型和动物型的组合，动物型和植物型的组合。
24.本实用新型所述花纹可设计为各种类型的花纹或其组合，只要能够实现增大部件表面积即可。
25.优选地，所述花纹区域包括所述磁控溅射部件位于溅射腔中且与靶材溅射面朝向相对的区域。
26.本实用新型所述朝向相对的区域是指该朝向与靶材溅射面基本平行或夹角较小，
如夹角≤15
°
等，且其表面与靶材溅射面相对，在溅射过程中溅射出的金属离子易沉积的区域。
27.优选地，所述花纹区域包括所述磁控溅射部件位于溅射腔中且与靶材溅射面垂直的区域。位于溅射腔内与靶材溅射面垂直的区域在溅射过程中也有可能沉积金属离子，在该表面区域设置花纹区域可进一步降低溅射粒子脱落的风险。
28.优选地，所述磁控溅射部件包括磁控溅射机台用零部件，优选部分或全部位于溅射腔内的零部件和/或形成溅射腔的零部件。
29.本实用新型所述磁控溅射部件是指在溅射过程中易被溅射粒子沉积的零部件。
30.优选地，所述磁控溅射机台用零部件包括磁控溅射的覆盖环件、固定环件或环件保护罩中的至少一种，其中典型但非限制性的组合为覆盖环件和固定环件的组合，覆盖环件和环件保护罩的组合，固定环件和环件保护罩的组合。
31.本实用新型可将其中某一零部件采用本实用新型所述的磁控溅射部件，也可同时将几个零部件均采用本实用新型所述的磁控溅射部件。
32.本实用新型所述磁控溅射部件的制备方法包括如下步骤：
33.(1)在磁控溅射部件表面加工出花纹，形成花纹区域；
34.(2)对所述花纹区域进行喷砂处理，将花纹表面的粗糙度ra控制在 6～10μm，得到喷砂后部件；
35.(3)所述喷砂后部件经热处理和清洗，再对花纹区域进行熔射，形成熔射层。
36.本实用新型对花纹加工、喷砂和熔射过程没有特殊限制，采用本领域常规采用的机加工、喷砂和熔射处理方式和工艺即可。
37.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
38.(1)本实用新型提供的磁控溅射部件比表面积较原有磁控溅射部件提升 5％以上，溅射粒子的吸附面积显著增加；
39.(2)本实用新型提供的磁控溅射部件表面粗糙度高，对溅射粒子的吸附能力提高；
40.(3)本实用新型提供的磁控溅射部件可有效降低磁控溅射过程中溅射粒子脱落的风险，提高晶圆等半导体产品制备的成品率以及产品品质。
附图说明
41.图1是本实用新型实施例1提供的溅射钽环俯视图。
42.图2是本实用新型实施例1提供的溅射钽环花纹区域的侧剖视图。
43.图3是本实用新型实施例2提供的溅射钽环的花纹示意图。
44.图4是本实用新型实施例3提供的溅射钽环的花纹示意图。
45.图5是本实用新型实施例4提供的溅射钽环的花纹示意图。
46.图6是本实用新型实施例5提供的溅射钽环的花纹示意图。
47.图7是本实用新型实施例6提供的溅射钽环的花纹示意图。
48.图8是本实用新型对比例1提供的溅射钽环粗糙区域的侧剖视图。
49.图9是本实用新型对比例2提供的溅射钽环花纹区域的侧剖视图。
50.图10是本实用新型对比例3提供的溅射钽环花纹区域的侧剖视图。
51.图中：1
‑
花纹区域；101
‑
花纹；102
‑
花纹粗糙表面；103
‑
熔射层。
具体实施方式
52.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
53.下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
54.一、实施例
55.实施例1
56.本实施例提供一种磁控溅射部件，如图1和图2所示，图1中仅示出花纹区域1部分，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环的表面设置有花纹区域1，所述花纹区域1为溅射钽环的环形端面且与靶材溅射面朝向相对的区域；所述花纹区域1内花纹101具有花纹粗糙表面102，所述花纹粗糙表面102 的粗糙度ra为8μm；所述花纹101为半球型花纹，所述花纹101的面密度为每平米1个重复单元，在所述花纹区域1表面设置有熔射层103；所述熔射层103 覆盖全部花纹区域1，所述花纹区域1内花纹101的深度为0.5mm，所述熔射层 103的粗糙度rz为280μm，厚度为250～280μm。
57.本实施例中磁控溅射部件的制备方法包括如下步骤：
58.(1)在磁控溅射部件表面加工出花纹，形成花纹区域；
59.(2)对所述花纹区域进行喷砂处理，将花纹表面的粗糙度控制在8μm，得到喷砂后部件；
60.(3)所述喷砂后部件经580℃热处理0.5h和清洗，再对花纹区域进行熔射，熔射具体过程为：铝丝在加热过程中熔化，在气体带送高速下冲击附着于工件表面、堆积、凝固形成熔射层。
61.本实施例的花纹区域表面积为17499mm2，表面积相较于对比例1增加了 5.1％，显著提高了溅射粒子的吸附面积。
62.实施例2
63.本实施例提供一种磁控溅射部件，如图3所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环除花纹101为x型花纹外，其余均与实施例1相同。
64.本实施例的花纹区域表面积为17585mm2，表面积相较于对比例1增加了 5.7％，显著提高了溅射粒子的吸附面积。
65.实施例3
66.本实施例提供一种磁控溅射部件，如图4所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环除花纹101为三角型花纹外，其余均与实施例1相同。
67.本实施例的花纹区域表面积为18940mm2，表面积相较于对比例1增加了 13.8％，显著提高了溅射粒子的吸附面积。
68.实施例4
69.本实施例提供一种磁控溅射部件，如图5所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环除花纹101为a型花纹外，其余均与实施例1相同。
70.实施例5
71.本实施例提供一种磁控溅射部件，如图6所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环除花纹101为鱼型花纹外，其余均与实施例1相同。
72.实施例6
73.本实施例提供一种磁控溅射部件，如图7所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环除花纹101为树型花纹外，其余均与实施例1相同。
74.实施例7
75.本实施例提供一种磁控溅射部件，所述磁控溅射部件为固定环件，所述固定环件的表面设置有花纹区域1，所述花纹区域1为固定环件的环形端面且与靶材溅射面朝向相对的区域；所述花纹区域1内花纹101具有花纹粗糙表面102，所述花纹粗糙表面102的粗糙度ra为6μm；所述花纹101为椭球型花纹，所述花纹的面密度为每平米1.5个重复单元，在所述花纹区域1表面设置有熔射层 103；所述熔射层103覆盖全部花纹区域1，所述花纹区域1内花纹101的深度为0.4mm，所述熔射层103的粗糙度rz为250μm，厚度为180～220μm。
76.本实施例中磁控溅射部件的制备方法包括如下步骤：
77.(1)在磁控溅射部件表面加工出花纹，形成花纹区域；
78.(2)对所述花纹区域进行喷砂处理，将花纹表面的粗糙度ra控制在6μm，得到喷砂后部件；
79.(3)所述喷砂后部件经550℃热处理1.0h和清洗，再对花纹区域进行熔射，熔射具体过程为：铝丝在加热过程中熔化，在气体带送高速下冲击附着于工件表面、堆积、凝固形成形成熔射层。
80.实施例8
81.本实施例提供一种磁控溅射部件，所述磁控溅射部件为环件保护罩，所述环件保护罩的表面设置有花纹区域1，所述花纹区域1为环件保护罩位于溅射腔中且与靶材溅射面垂直的区域；所述花纹区域1内花纹101具有花纹粗糙表面 102，所述花纹粗糙表面102的粗糙度ra为10μm；所述花纹101为y型花纹，所述花纹的面密度为每平米0.5个重复单元，在所述花纹区域1表面设置有熔射层103；所述熔射层103覆盖全部花纹区域1，所述花纹区域1内花纹101的深度为0.9mm，所述熔射层103的粗糙度为350μm，厚度为280～320μm。
82.本实施例中磁控溅射部件的制备方法包括如下步骤：
83.(1)在磁控溅射部件表面加工出花纹，形成花纹区域；
84.(2)对所述花纹区域进行喷砂处理，将花纹表面的粗糙度ra控制在10μm，得到喷砂后部件；
85.(3)所述喷砂后部件经590℃热处理0.4h和清洗，再对花纹区域进行熔射，熔射具体过程为：铝丝在加热过程中熔化，在气体带送高速下冲击附着于工件表面、堆积、凝固形成形成熔射层。
86.二、对比例
87.对比例1
88.本对比例提供一种磁控溅射部件，如图8所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环的表面设置有粗糙区域，所述粗糙区域为溅射钽环的环形端面且与靶材溅射面朝向相对的区域；所述粗糙区域的粗糙度ra为8μm；在所述粗糙区域表面设置有熔射层103；所述熔射层103覆盖全部粗糙区域，所述熔射层103的粗糙度rz为280μm，厚度为250～280μm。
89.本对比例的花纹区域表面积仅为16644mm2，吸附面积相对实施例1较低，无法对溅
射粒子起到良好的吸附效果。
90.对比例2
91.本对比例提供一种磁控溅射部件，如图9所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环的表面设置有花纹区域1，所述花纹区域1为溅射钽环的环形端面且与靶材溅射面朝向相对的区域；所述花纹区域1内花纹101具有花纹粗糙表面102，所述花纹粗糙表面102的粗糙度ra为8μm；所述花纹101为半球型花纹101，所述花纹区域1内花纹101的深度为0.5mm。
92.本对比例中花纹区域表面积与实施例1相同，但整体花纹区域表面的粗糙度仅为8μm，对溅射粒子的吸附能力弱，粒子脱落风险高。
93.对比例3
94.本对比例提供一种磁控溅射部件，如图10所示，所述磁控溅射部件为溅射钽环，所述溅射钽环的表面设置有花纹区域1，所述花纹区域1为溅射钽环的环形端面且与靶材溅射面朝向相对的区域；所述花纹区域1内花纹101具有花纹粗糙表面102，所述花纹粗糙表面102的粗糙度ra为0.5μm；所述花纹101为半球型花纹101，在所述花纹区域1表面设置有熔射层103；所述熔射层103覆盖全部花纹区域1，所述花纹区域1内花纹101的深度为0.5mm，所述熔射层 103的粗糙度为280μm，厚度为250～280μm。
95.本对比例中花纹区域表面积与实施例1相同，但花纹本身的粗糙度低，难以与熔射层结合牢固，环件使用寿命短。
96.综上所述，本实用新型提供的磁控溅射部件通过增加花纹的设计并控制花纹表面的粗糙度，同时辅助设置有熔射层，提高了对溅射粒子吸附的表面积和吸附能力，降低了溅射粒子脱落的风险。
97.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。