阅读说明：本技术 异形溅射靶及其制备方法 (Special-shaped sputtering target and preparation method thereof ) 是由 林世遥 斯蒂芬·费拉泽 金在研 弗兰克·C·奥尔福德 于 2018-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种溅射靶,该溅射靶包括溅射材料并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面,该非平面溅射表面具有圆形形状并且包括中心轴线区域,该中心轴线区域在中心轴线区域处包括凹曲率特征部。中心轴线区域在通过在溅射系统中使用至少1000kWhr进行侵蚀之后具有磨损轮廓,该磨损轮廓包括隆起,该隆起包括具有第一斜率的第一外周边磨损表面。在同时溅射使用之后的基准靶的基准突出凸曲率特征部包括具有第二斜率的第二外周边磨损表面。隆起相对于基准突出凸曲率特征部提供具有减小的遮蔽的溅射靶,其中第一斜率比第二斜率较不陡峭。(A sputtering target includes a sputtering material and has a non-planar sputtering surface prior to erosion by use in a sputtering system, the non-planar sputtering surface having a circular shape and including a central axis region including a concave curvature feature at the central axis region. The central axis region has a wear profile after erosion by use of at least 1000kWhr in a sputtering system, the wear profile including a protuberance including a first outer peripheral wear surface having a first slope. The datum protruding convex curvature feature of the datum target after simultaneous sputtering use includes a second outer peripheral wear surface having a second slope. The protuberance protrudes relative to the reference convex curvature feature to provide the sputtering target with reduced shadowing, wherein the first slope is less steep than the second slope.)

异形溅射靶及其制备方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年4月6日提交的美国专利申请号15/947,586的优先权，该专利申请要求于2017年4月20日提交的美国临时专利申请号62/487,617的优先权，这两篇专利申请全文均通过引用方式并入本文。

技术领域

本主题的领域是溅射系统的设计和用途，溅射系统包括具有中心轴线区域几何形状的靶以提供更长的靶寿命和均匀的膜沉积。

相关技术的描述

电子部件和半导体部件被用于越来越多的消费电子产品和商业电子产品、通信产品和数据交换产品中。这些消费产品和商业产品中的一些的示例是电视机、计算机、移动电话、寻呼机、手持组织者、便携式音乐播放器和收音机、汽车用立体声收音机和遥控器。随着对这些消费电子器件和商业电子器件的需求的增加，还需要这些相同的产品变得更小并且对消费者和企业更便携。

由于这些产品的尺寸减小，构成产品的部件也必须变小和/或变薄。需要减小尺寸或缩小尺寸的那些部件中的一些的示例为微电子芯片互连件、半导体芯片部件、电阻器、电容器、印刷电路板或接线板、接线、键盘、触控板和芯片封装件。

当电子部件和半导体部件的尺寸减小或缩小时，较大部件中存在的任何缺陷将在缩小的部件中被放大。因此，如果可能的话，在针对较小电子产品缩小部件之前，应当识别并校正较大部件中存在或可能存在的缺陷。

为了识别并校正电子部件、半导体部件和通信部件中的缺陷，应分解并分析用于制备这些部件的部件、所用材料和制造工艺。在一些情况下，电子部件、半导体部件和通信/数据交换部件由材料层构成，诸如金属、金属合金、陶瓷、无机材料、聚合物或有机金属材料。材料层通常是薄的(大约小于几十埃的厚度)。为了改善材料层的质量，应当评估形成该层的工艺(诸如金属或其他化合物的物理气相沉积)，并且如果可能的话，进行修改和改善。

为了改善沉积材料层的工艺，必须测量、定量表面和/或材料组成，并且检测缺陷或瑕疵。在沉积一层或多层材料的情况下，不是应当监测的实际一层或多层材料，而是用于在基底或其他表面上产生材料层的材料和该材料的表面。例如，当通过溅射包含金属的靶将该金属的层沉积到表面或基底上时，从靶偏转或释放的原子和分子必须行进到基底或其他表面的路径，该路径将允许均匀且一致的沉积。从靶偏转和/或释放之后行进自然和期望路径的原子和分子可不均匀沉积在表面或基底上，包括表面或基底中的凹槽和孔。对于某些表面和基底，可能有必要重新导向离开靶的原子和分子，以便在表面或基底上获得更均匀的沉积、涂层和/或膜。

在DC磁控管溅射系统中，绝缘层在较差侵蚀的跑道轨道上的积聚以及随后对此类层的电弧放电对工艺工程师和靶制造商都是重要的问题。由于磁体构型的性质，良好侵蚀和较差侵蚀的“跑道轨道”得以发展。在较差侵蚀的跑道轨道上，绝缘层随着靶的使用而缓慢积聚(即，Al、Ta和Ti靶的氧化物膜或氮化物膜)。最终，电介质层上的电荷累积导致电弧放电和粒子生成。由于电介质层的积聚，电弧放电的倾向随着靶的使用而增加。

图1中示出了示例性物理气相沉积装置10的一部分的示意图。溅射组件10包括背板12，该背板具有结合到其上的溅射靶14。溅射靶14具有平面溅射表面16。半导体材料晶圆18位于组件10内并且被设置成与靶14的溅射表面16间隔开。在操作中，粒子或溅射材料22从靶14的表面16移位并用于在晶圆18上形成涂层(或薄膜)20。

通常，靶在PVD室中形成包含工艺气体诸如氩气的阴极组件的一部分。电场在室中施加在阴极组件与阳极(通常为PVD装置的侧壁)之间，并且因此，气体通过与从阴极的表面喷出的电子碰撞而离子化。这生成朝向带负电的靶表面加速的带正电的气体离子的等离子体。正气体离子影响靶并从靶材料中移去粒子。一旦从靶中释放，这些位移的(并且基本上中性的)粒子行进穿过等离子体，并本身沉积在晶圆基底上作为薄膜。

存在控制溅射的有效性的若干重要参数。这些参数包括沉积薄膜的均匀度和反射率、基底上的缺陷(异物粒子)的数量、沉积速率、沉积期间的电流-电压(I-V)特性和靶寿命。

由于各种原因，通过溅射进行沉积可能是不均匀的。等离子体密度可受到PVD设备的几何形状的影响。磁场可由于磁体之间的变化而不均匀地改变，该磁体处于运动中、或磁体与靶的关系中。寻找位于靶背面后方的磁体的最佳布置和旋转速度，以便影响电子在溅射室内获取的路径，增加气体碰撞的速率并获得更好的溅射速率和沉积薄膜的均匀度，这些可能是具有挑战性的。在一些情况下，靶上的不同位置处的温度变化以及靶材料的晶粒尺寸和纹理也可导致不均匀沉积。

一般来讲，原子以宽的角度分布从靶表面射出。然而，与其他粒子的碰撞和气体散射使原子的轨线随机化，这是由于相对于靶与晶圆之间的总行进距离，射出的金属原子的平均路径较小。因此，已实施低压(高真空)以限制碰撞的数量并减小随机化。

非均匀沉积的另一个来源来自于在靶在溅射期间被侵蚀掉时靶表面的改变形状。这种侵蚀轮廓也可受到磁体布置和运动的影响。在寿命开始处的常规靶设计通常包括在溅射靶的中心处的平面表面几何形状，如图1所示。需要延长靶寿命以改善薄膜均匀度。

发明内容

这些和其他需求由本公开的各个方面、实施方案和构型来解决。

本公开的实施方案包括溅射靶，该溅射靶包括溅射材料并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面，该非平面溅射表面具有圆形形状并且包括：中心轴线区域，该中心轴线区域具有中心轴线；中心轴线区域处的凹曲率特征部，凹曲率特征部围绕中心轴线对称设置并且具有与中心轴线重合的第一点，在通过在溅射系统中使用至少1000kWhr进行侵蚀之后，凹曲率特征部对应于基准溅射靶的侵蚀轮廓的基准突出凸曲率特征部，并且与中心轴线重合，基准溅射靶包括与溅射靶的溅射材料具有相同组成的溅射材料，基准溅射靶在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前还包括平面溅射表面；中心轴线区域具有在通过在溅射系统中使用至少1000kWhr进行侵蚀之后的磨损轮廓，该磨损轮廓包括***，该***包括第一高度和具有第一斜率的第一外周边磨损表面，并且基准突出凸曲率特征部包括第二高度和具有第二斜率的第二外周边磨损表面，***相对于基准突出凸曲率特征部提供具有减小的遮蔽的溅射靶，其中：第一高度小于第二高度，基准突出凸曲率特征部具有第二高度，该第二高度阻挡更多溅射原子，该溅射原子具有朝向中心轴线径向向内引导的轨线并重新沉积到靶上；并且，第一斜率比第二斜率较不陡峭，第二外周边磨损表面具有引导更多溅射原子的第二斜率，该溅射原子具有相对于中心轴线径向向外远离晶圆的轨线。

根据段落[0016]所述的溅射靶，其中第一斜率与第二斜率之间的百分比减小为至少约40％。

根据段落[0016]或段落[0017]中任一项所述的溅射靶，其中第一斜率与第二斜率之间的百分比减小为约40％至约100％。

根据段落[0016]-[0018]中任一项所述的溅射靶，中心轴线区域还包括在中心轴线处的总靶厚度，其中总靶厚度比在侵蚀之前包括平面溅射表面的基准溅射靶在中心轴线处的总靶厚度小约10％至约30％。

根据段落[0016]-[0019]中任一项所述的溅射靶，其中总靶厚度比基准溅射靶在中心轴线处的总靶厚度小约15％至约25％。

根据段落[0016]-[0020]中任一项所述的溅射靶，其中溅射靶还包括在周围区域中的至少一个凹陷沟槽。

根据段落[0016]-[0021]中任一项所述的溅射靶，其中溅射材料包括选自Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W、Cr、Ti合金、Al合金、Cu合金、Ta合金、Ni合金、Co合金、Mo合金、Au合金、Ag合金、Pt合金、W合金和Cr合金的至少一种材料。

根据段落[0016]-[0022]中任一项所述的溅射靶，其中靶是单片的。

根据段落[0016]-[0023]中任一项所述的溅射靶，其中靶是扩散结合的。

本公开的实施方案还包括设计用于在溅射室中使用的溅射靶的方法，所述方法包括：形成溅射靶，该溅射靶具有表面轮廓，该表面轮廓围绕溅射靶的中心轴线对称地具有凹曲率特征部；在溅射室中溅射至少1000kWhr之后测量溅射靶的溅射轮廓；基于溅射轮廓的测量结果来设计修正的表面轮廓，以减小在溅射靶的中心轴线区域处的遮蔽；以及形成具有修正的表面轮廓的修正的溅射靶。

根据段落[0025]所述的方法，还包括：在使用至少1000kWhr之后测量基准溅射靶的溅射轮廓，基准溅射靶包括与溅射靶的溅射材料具有相同组成的溅射材料，基准溅射靶在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前还包括平面溅射表面，其中：溅射靶的测量的溅射轮廓包括具有第一斜率的第一外周边磨损表面；并且，测量的基准溅射靶包括具有第二斜率的第二外周边磨损表面，其中第一斜率比第二斜率较不陡峭。

根据段落[0025]或段落[0026]中任一项所述的方法，其中第一斜率与第二斜率之间的百分比减小为至少约40％。

根据段落[0025]-[0027]中任一项所述的方法，其中重复测量、设计和形成修正的溅射靶的步骤以优化修正的表面轮廓。

本公开的实施方案包括溅射靶，该溅射靶包括溅射材料，该溅射材料在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面，该非平面溅射表面具有圆形形状并且包括：中心轴线区域，该中心轴线区域具有中心轴线；中心轴线区域包括至少一个非突出凹曲率特征部，该至少一个非突出凹曲率特征部围绕中心轴线对称设置并且具有与中心轴线重合的第一点，在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之后，至少一个非突出凹曲率特征部对应于基准溅射靶的侵蚀轮廓的基准突出凸曲率特征部，并且与中心轴线重合，基准溅射靶包括与溅射靶的溅射材料具有相同组成的溅射材料，基准溅射靶在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前还包括平面溅射表面；线，该线垂直于中心轴线并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前与基准溅射靶平面溅射表面共线；第一点，该第一点在与线相距第一轴向距离处；围绕中心轴线区域设置的周围区域；周围区域包括与线重合并且在与中心轴线相距第一径向距离处的第二点；中心轴线区域具有在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之后的磨损轮廓，该磨损轮廓包括***，该***具有与中心轴线重合并且在与线相距第二轴向距离处的第三点以及在与中心轴线相距第一径向距离处并且在与线相距第三轴向距离处的第四点，其中第三轴向距离大于或等于第一轴向距离并且大于或等于第二轴向距离。

根据段落[0029]所述的溅射靶，其中基准溅射靶在使用之后具有磨损轮廓，该磨损轮廓包括在与线相距第四轴向距离处与中心轴线重合的第五点，其中第一轴向距离和第二轴向距离大于第四轴向距离。

根据段落[0029]或段落[0030]中任一项所述的溅射靶，其中***包括具有第一斜率的第一外周边磨损表面，并且基准突出凸曲率特征部包括具有第二斜率的第二外周边磨损表面，其中第一斜率比第二斜率较不陡峭。

根据段落[0029]-[0031]中任一项所述的溅射靶，其中至少一个非突出凹曲率特征部包括内周边表面和包括第一点的底部表面。

根据段落[0029]-[0032]中任一项所述的溅射靶，其中底部表面是平坦的、倒圆的、凹形的或凸形的。

根据段落[0029]-[0033]中任一项所述的溅射靶，其中溅射靶具有总靶半径和总靶厚度，其中相对于总靶半径，第一径向距离为约5％至约40％，并且第一轴向距离为总靶厚度的约5％至约50％。

根据段落[0029]-[0034]中任一项所述的溅射靶，其中溅射材料包括选自Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W、Cr、Ti合金、Al合金、Cu合金、Ta合金、Ni合金、Co合金、Mo合金、Au合金、Ag合金、Pt合金、W合金和Cr合金的至少一种材料。

附图说明

附图并入说明书中并形成说明书的一部分，以示出本公开的若干示例。这些附图连同说明书解释了本公开的原理。附图简单地示出了如何制备和使用本公开的优选的和可供选择的示例，并且不应理解为将本公开限制为仅示出和描述的示例。通过以下对本公开的各个方面、实施方案和构型的更详细的描述，另外的特征和优点将变得显而易见，如以下参考附图所示。

图1是示例性物理气相沉积装置10的一部分的示意图。

图2是示出使用如现有技术中所示的准直器的系统在靶寿命开始(BOL)处和靶寿命结束(EOL)处的示意图。

图3是约2000kWhr使用之后现有技术溅射靶的表面轮廓。

图4A是根据本公开的一个实施方案的在靶的中心区域处具有修改轮廓的溅射靶在BOL处的轮廓。

图4B是在约1500kWhr溅射使用之后的图4A的溅射靶的表面轮廓。

图5是在1500kWhr使用之后的现有技术溅射靶的表面轮廓。

图6是在约1500kWhr使用之后的具有在中心区域处的修改轮廓的溅射靶的表面轮廓。

图7是示出根据本公开的实施方案的用于形成包括修改中心轴线区域的靶的方法的流程图。

图8示出了根据本公开的一个实施方案的具有修改轮廓的溅射靶。

图9示出了根据本公开的一个实施方案的在3950kWhr溅射使用之前和之后的图8的溅射靶的表面轮廓。

图10A示出了图8中所示的基准靶和修改轮廓的表面轮廓以及在3000kWhr溅射使用之后的基准靶和修改轮廓的对比表面轮廓。

图10B示出了图8中所示的基准靶和修改轮廓的表面轮廓以及在3500kWhr溅射使用之后的基准靶和修改轮廓的对比表面轮廓。

图10C示出了图8中所示的基准靶和修改轮廓的表面轮廓以及在3950kWhr溅射使用之后的基准靶和修改轮廓的对比表面轮廓。

图11A示出了溅射使用前的根据本公开的一个实施方案的具有修改轮廓的溅射靶的表面轮廓和现有技术轮廓。

图11B示出了在3950kWhr溅射使用之前和之后的图10A的溅射靶的表面轮廓。

图12A示出了图11A中所示的基准靶和修改轮廓的表面轮廓以及在3000kWhr溅射使用之后的基准靶和修改轮廓的对比表面轮廓。

图12B示出了图11A中所示的基准靶和修改轮廓的表面轮廓以及在3500kWhr溅射使用之后的基准靶和修改轮廓的对比表面轮廓。

图12C示出了图11A中所示的基准靶和修改轮廓的表面轮廓以及在3950kWhr溅射使用之后的基准靶和修改轮廓的对比表面轮廓。

图13示出了根据本公开的另一个实施方案的具有修改轮廓的溅射靶和基准轮廓。

图14示出了在1650kWhr和1860kWhr溅射使用之后的如图13中所示的修改轮廓的表面轮廓以及在1350kWhr溅射使用之后的基准轮廓。

图15是示出根据本公开的一个实施方案的用于设计包括修改中心轴线区域的靶的方法的流程图。

具体实施方式

物理气相沉积(“PVD”)方法广泛用于在各种基底上形成薄膜材料。可使用PVD技术沉积各种金属和合金，包括例如Al、Ti、Cu、Ta、Ni、Mo、Au、Ag、Pt以及这些元素的合金。在称为溅射沉积或溅射的一种PVD工艺中，通过用诸如等离子体的气体离子轰击从溅射靶的表面射出粒子。因此，溅射靶是沉积到基底(诸如半导体晶圆)上的粒子的源。由于靶在溅射使用期间被侵蚀，因此改变了表面几何形状。靶表面几何形状的改变导致通过溅射沉积均匀的薄膜的困难，并且此类磨损限制靶寿命。

以前，已经以各种方式解决了与沉积均匀的薄膜和/或延长靶寿命相关的问题。那些包括：i)靶与晶圆之间的距离的增加，以仅允许具有特定喷射角的某些原子到达晶圆；ii)使用也被称为准直器或通量优化器的过滤设备；用于仅选择具有特定轨线的原子；iii)使用具有新设计、布置和运动的磁体；iv)在晶圆处施加RF偏压，该RF偏压能够在晶圆处建立负电荷，并且迫使金属离子以接近晶圆法线的角度沉积。以上所有解决方案都具有局限性。例如，增加靶源与基底之间的距离或使用准直器的效率较低，并且导致陷入在室内或准直器壁上的射出的原子的更多的浪费。另外，施加射频(RF)偏压可导致晶圆部件的电应力。

使用准直器和/或新磁体设计和运动的最新系统也会遇到问题。对于如在图2中示意性地示出的使用如现有技术中所示的准直器的示例而言，贯穿寿命的薄膜均匀度降低(或同样地，不均匀度增加)。通常，从溅射靶的寿命开始(BOL)到寿命终止(EOL)，沉积的特征在于与边缘相比在晶圆的中心处的减薄。其至少部分地是由于BOL处的靶中心14a到EOL处的靶中心14b的靶侵蚀轮廓的改变。这影响贯穿寿命的相对于准直器壁24的位置从溅射靶射出原子的方向。对于使用新磁体设计和运动的示例，存在I-V溅射特性的劣化。具体地讲，电压随靶寿命增加沿循两个趋势：i)由于侵蚀靶轮廓和磁体之间的间距的改变引起的电压增加；实际上，靶表面平均更靠近定位在靶背面附近的磁体；以及ii)随着磁体在具有较深或较浅侵蚀沟槽的靶区域下的进出位置之间运动而引起电压波动的增加。随着寿命的持续，靶侵蚀轮廓变得更不均匀，这加剧了局部的电压差异。

本公开的实施方案通过寻址靶中心轮廓并提出用于在靶的中心区溅射靶的新几何形状来解决均匀薄膜沉积的问题。根据本公开，初始(即，溅射前)靶表面在靶的中心处被策略性地修改。被战略性地修改的靶的中心在本文中可互换地称为中心区域、中心轴线区域、修改中心轴线区域和包括中心轴线区域的修改轮廓。溅射对靶形状和表面轮廓敏感。等离子体放电附近的电场分布取决于靶形状和/或表面轮廓，因为靶轮廓表示由已知电磁规律描述的磁场和电场的边界条件。因此，靶形状将影响电磁场线的局部强度和分布，这继而控制射出原子的沉积速率和取向。

此外，溅射靶和电磁场之间的相互影响和相互作用在靶寿命期间不断演进，因为靶表面的轮廓随着材料被侵蚀而改变。这导致电磁场的局部强度的持续重新分布，并导致溅射原子的方向发生改变。

据发现，在溅射靶的寿命期间，有助于使沉积在晶圆的中心处的膜减薄的机构至少部分地受到靶的中心的冲击或影响，在使用期间局部侵蚀很少并且对应于中心中的低溅射速率。因此，具有25.4mm(1英寸)的厚度和221mm(8.7英寸)的半径的常规平面(即，平坦或非异型表面)300mm靶在中心处保持几乎相同的高度，而靠近中心、但通常远离中心至少约25mm至约50mm(1至2英寸)的周围区域中的侵蚀通常很高，并且导致在寿命结束处靶中的深侵蚀沟槽。例如，在寿命结束处可存在深度为约7.6mm至约12.7mm(0.3-0.5英寸)的沟槽。图3中示出了具有初始平坦表面或平面表面的300mm溅射靶的示例性寿命结束侵蚀轮廓26。如图所示，在约2000kWhr使用之后，靶的侵蚀轮廓26(也称为磨损轮廓)在中心区域28处具有显著的***(也称为驼峰或凸块)30。中心区域28具有约50mm(2英寸)的半径。本文的300mm的靶是指靶溅射到其上的晶圆尺寸。

***30在靶的整个寿命期间发展。具有约10mm(0.4英寸)或约40％的初始靶厚度的高度的中心凸块30在溅射期间不利地阻挡至少一些原子，诸如具有由第一组箭头32表示的轨线的那些，因为它们的轨线穿过中心轮廓。这导致原子不期望地再沉积到靶的中心区。受影响最大的是从邻近***30的周围区移去的那些原子，该***对应于侵蚀沟槽的底部36或侧面38。

当中心凸块30通过侵蚀形成时，中心凸块30的斜率40随着进一步的溅射使用而在陡度方面增加，如图3的侵蚀轮廓26所示。因此，由第二组箭头34表示的至少一些原子在远离轴线42的方向上溅射，而不是在朝向晶圆的方向上溅射，如同从中心区域中的原始平面靶表面所示的方向。因此，在第二组箭头34的方向上行进的原子(其应该已经从原始靶表面到达晶圆中心区)现在朝晶圆基底的侧面溅射。轨线32和34在溅射中是不可取的。

此外，再次参见图2，靶表面与准直器之间的局部几何关系和间距示出了在靶寿命开始处的靶表面16a和在靶寿命结束处的表面16b，在具有侵蚀的局部最大值和最小值之间的最大差异的轮廓区中改变最大。该差异在中心凸块附近是最高的，并且导致更多的原子在寿命开始和寿命结束之间具有溅射方向上的改变，因此，观察到较大比例的原子捕获在准直器24的中心部分25中，如图2中所示。因此，由准直器捕获并粘附到准直器壁的至少那些原子不会到达晶圆并有助于晶圆减薄。

为了解决晶圆减薄的问题，本公开的至少一些实施方案修改了靶的中心区域的轮廓。参见图4A和图4B，靶在中心区域处以这样的方式被修改以使得：a)在寿命结束处比较侵蚀轮廓的中心凸块在高度上较小，并且b)在寿命结束处中心凸块的两侧上的斜率不像基准靶那样陡峭。在至少一些实施方案中，这通过在图4A的靶轮廓100的中心部分中制备腔体150(本文中也可互换地称为“凹曲率”或“凹形特征部”)来实现。轮廓60是由相同的靶材料制成但在中心区域处具有平面轮廓的基准轮廓。需注意，修改靶轮廓100和基准靶轮廓60在中心部分中是不同的，如图所示，但在剩余部分中是重叠的或重合的，即，在大于约±58.4mm(约2.3英寸)的径向距离处。对于25.4mm(1英寸)厚的靶，腔体的深度d₁可在约1.3mm和约12.7mm(约0.050英寸和约0.5英寸)之间变化。换句话讲，腔体深度可为总靶厚度的约5％至约50％，或总靶厚度的约10％至约30％，或总靶厚度的约15％至约20％。例如，在图4A中，腔体150具有4.6mm(约0.18英寸)的最大深度d₁。中心部分被修改之处的绝对值的半径取决于特定初始靶轮廓、靶源材料和尺寸。对于具有221mm(8.7英寸)总体靶半径的靶，修改中心区域通常包括约1.27mm至最多至约89mm(约0.050英寸至最多约3.5英寸)范围内的半径。在图4A中，例如改变中心靶轮廓之处的最大半径r_max为约58.4mm(约2.3英寸)。换句话讲，相对于总靶半径，腔体半径可为5％至约40％，或相对于总靶半径为20％至约30％，或相对于总靶半径为约23％至约27％。腔体的特定轮廓可变化，但主要由在寿命结束处的侵蚀轮廓的中心形状决定，如图4B所示。

图4B示出了在根据本公开的实施方案在约1500kWhr溅射使用之后，对应于图4A的轮廓100的修改轮廓110。在1500kWhr之后的轮廓110对应于寿命结束附近，该轮廓对于常规靶为约2000kWhr。为进行比较，图4B中示出了轮廓70，示出了基准靶(具有初始平面中心轮廓60)。值得注意的是，在1500kWhr之后，轮廓110类似于基准轮廓70，不同的是中心区域，其中轮廓110的***120在宽度和高度上相比于基准轮廓70的***80显著地较不明显。

在1500kWhr使用之后，使用图4A的修改轮廓100对溅射原子的轨线的有益效果示意性地示出在图6中。使用之后的基准靶轮廓在图5中示出以供比较。如图5所示，对于1500kWhr之后的现有技术基准靶轮廓70，原子包括由箭头32和34表示的有问题的轨线，包括重新沉积的原子和从晶圆的中心区引导的原子(惯于朝向晶圆的侧面)，如图3类似地讨论。这是由于凸起***80阻挡了期望轨线，该轨线将引导来自靶的中心区域的原子到达晶圆的中心区域。相对而言，图6示出了1500kWhr之后的修改轮廓110，其中在高度和宽度上较小的***120不阻挡期望轨线，如箭头62和64所示，使得来自靶的中心区域的溅射原子被引导至晶圆的中心区域。换句话讲，包括设置在中心区域中的腔体150的修改轮廓100(如图4A中所示)在靶的寿命进行时对中心溅射原子的轨线提供两个有益效果：(a)较少的原子在它们的轨线中被(图4B和图6的)中心凸块120阻碍，因为凸块120与(图4B和图5的)基准***80相比不是一样高和一样宽，从而导致更高数量的原子可能到达晶圆的中心；以及，(b)中心凸块120的形状改变溅射原子的总体分布和它们的轨线的角方向，换句话讲，由于中心凸块的每一侧上的坡度斜率较小，导致中心原子竖直取向射出，并且导致更高比例的中心原子穿过通量准直器，因此离开凸块区120的溅射原子被更朝向晶圆的中心引导。这两种效应都减小了晶圆在中心处的减薄，并且促进更均匀沉积到晶圆上，从而导致在寿命结束处改善的晶圆膜均匀度。

再次参见图4A、图4B和图6，根据本公开的实施方案，溅射靶包括溅射材料，该溅射材料在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面。非平面溅射表面具有圆形形状并且包括具有中心轴线42的中心轴线区域152。中心轴线区域152包括围绕中心轴线42对称设置并且具有与中心轴线重合的第一点(点1)的至少一个非突出凹曲率特征部150。在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之后，该至少一个非突出凹曲率特征部150对应于基准溅射靶的侵蚀轮廓70的基准突出凸曲率特征部72，并且与中心轴线42重合，基准溅射靶包括与溅射靶的溅射材料具有相同组成的溅射材料，基准溅射靶在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前还包括平面溅射表面60。线35垂直于中心轴线42并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前与基准溅射靶平面溅射表面60共线。点1处于与线35相距第一轴向距离44处。围绕中心轴线区域152设置了周围区域155，换句话讲，周围区域远离中心轴线42并且与中心轴线区域152不重叠。周围区域155包括与线35重合并且在与中心轴线42相距第一径向距离156处的第二点(点2)。中心轴线区域152在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之后具有磨损轮廓110，该磨损轮廓包括***115，该***具有：第三点(点3)，与中心轴线42重合并且在与线35相距第二轴向距离46处；和第四点(点4)，在与中心轴线42相距第一径向距离156处并且在与线35相距第三轴向距离48处；其中第三轴向距离48大于或等于第一轴向距离44并且大于或等于第二轴向距离46。

在使用之后具有磨损轮廓70的基准溅射靶包括第五点(点5)，该点在与线35相距第四轴向距离50处与中心轴线42重合，其中第一轴向距离44和第二轴向距离46大于第四轴向距离50。***115包括第一外周边磨损表面118，该第一外周边磨损表面具有斜率m₁，并且侵蚀之后的基准突出凸曲率特征部72包括第二外周边磨损表面78，该第二外周边磨损表面具有斜率m₂，其中m₁比m₂较不陡峭。在本公开的至少一些实施方案中，非突出凹曲率特征部150包括内周边表面145和包括点1的底表面148。底部表面148可为平坦的。另选地，底部表面148可为倒圆的、凹形的或凸形的。在其他示例中，底部表面148可为尖的或成角的(未示出)。

溅射靶的非突出凹曲率特征部150具有总靶半径和总靶厚度。非突出凹曲率特征部的形状和尺寸可变化。在一些实施方案中，第一径向距离156相对于总靶半径为约5％至约40％，并且第一轴向距离44为总靶厚度的约5％至约50％。在其他实施方案中，第一径向距离156相对于总靶半径为约20％至约30％，并且第一轴向距离44为总靶厚度的约10％至约30％。在其他实施方案中，第一径向距离156相对于总靶半径为约23％至约27％，并且第一轴向距离44为总靶厚度的约15％至约20％。

根据本公开的实施方案的溅射靶还可包括在周围区域中的至少一个凹陷沟槽，例如沟槽82和/或84，如图4A中所示。周围区域可包括到达靶的径向边缘86外的中心轴线区域152之间的区域。

再次参见根据本公开的实施方案的图4A、图4B和图6，溅射靶包括溅射材料并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面，非平面溅射表面具有圆形形状并且包括具有中心轴线42的中心轴线区域152。中心轴线区域152包括围绕中心轴线42对称设置并且具有与中心轴线42重合的第一点(点1)的凹曲率特征部150。在通过在溅射系统中使用至少1000kWhr进行侵蚀之后，凹曲率特征部150对应于基准溅射靶的侵蚀轮廓70的基准突出凸曲率特征部72，并且与中心轴线42重合，基准溅射靶包括与溅射靶的溅射材料具有相同组成的溅射材料，基准溅射靶在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前还包括平面溅射表面60。中心轴线区域152具有在通过在溅射系统中使用至少1000kWhr进行侵蚀之后的磨损轮廓110，该磨损轮廓包括***115。***115包括第一高度，该第一高度在图4B示出为小于距离46的距离48。***115还包括具有第一斜率m₁的第一外周边磨损表面118。基准突出凸曲率特征部72包括第二高度，该第二高度在图4B示出为小于距离50的距离48。基准突出凸曲率特征部72还包括具有第二斜率m₂的第二外周边磨损表面78。***115相对于基准突出凸曲率特征部72提供具有减小的遮蔽的溅射靶，如图5和图6中所示。第一高度(图4B中距离48小于距离46)小于第二高度(图4B中距离48小于距离50)，因为具有第二高度的基准突出凸曲率特征部72阻挡更多溅射原子，该溅射原子具有朝向所述中心轴线42径向向内引导的轨线并重新沉积到靶上。还示出，第一斜率m₁比第二斜率m₂较不陡峭，使得第二外周边磨损表面78引导更多溅射原子，该溅射原子具有相对于中心轴线42径向向外远离晶圆的轨线。溅射材料包括选自Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W、Cr、Ti合金、Al合金、Cu合金、Ta合金、Ni合金、Co合金、Mo合金、Au合金、Ag合金、Pt合金、W合金和Cr合金的至少一种材料。在一些实施方案中，如本领域已知的，靶是单片的。在其他实施方案中，如本领域已知的，靶是扩散结合的。本公开的本发明的靶的外周边磨损表面的斜率(例如，如图4B所示的第一斜率m₁)与基准靶的外周边表面的斜率(例如，图4B中的第二斜率m₂)之间的百分比减小在本发明的实施方案中的至少一些中为至少约40％。在其他实施方案中，本公开的本发明的靶的外周边磨损表面的斜率与基准靶的外周边表面的斜率之间的百分比减小为至少约45％，或至少约50％，或至少约55％，或至少约60％，或至少约65％，或至少约70％，或至少约75％，或至少约80％，或至少约85％，或至少约90％，或至少约95％。在至少一些实施方案中，第一斜率与第二斜率之间的百分比减小为约40％至约100％。在本公开的这些和其他实施方案中，中心轴线区域152还包括在溅射使用之前在靶的中心轴线区域150中的中心轴线42处的总靶厚度，如图4A所示，距离t_T小于距离44，其小于在中心轴线区域处具有平面表面的基准靶的总靶厚度t_T。在一些实施方案中，本发明的靶的总靶厚度比在侵蚀之前包括平面溅射表面的基准溅射靶在中心轴线处的总靶厚度小约10％至约30％。在其他实施方案中，总靶厚度比基准溅射靶在中心轴线处的总靶厚度小约15％至约25％。在其他实施方案中，总靶厚度比基准溅射靶在中心轴线处的总靶厚度小约18％至约22％。在一些实施方案中，溅射靶还包括在周围区域155中的至少一个凹陷沟槽。

本公开的至少一些实施方案包括如图7的流程图所示的用于形成包括修改中心轴线区域的靶的方法。该方法可根据需要定制为特定靶构型和源材料。一种制造溅射靶的方法，该溅射靶包括在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面的溅射材料，该非平面表面具有圆形形状，该方法包括在图7的情形下所示的步骤。在步骤1000中，形成具有中心轴线区域的靶。中心轴线区域包括非突出凹曲率特征部，该非突出凹曲率特征部围绕中心轴线对称设置并且具有与中心轴线重合的第一点(图4A的点1)，其中在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之后，至少一个非突出凹曲率特征部对应于基准溅射靶的侵蚀轮廓的基准突出凸曲率特征部，并且与中心轴线重合。基准溅射靶包括与溅射靶的溅射材料具有相同组成的溅射材料，并且基准溅射靶在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前还包括平面溅射表面。与线相距第一轴向距离的第一点垂直于中心轴线并且在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前与基准溅射靶平面溅射表面共线。步骤1010包括形成围绕中心轴线区域设置的周围区域；周围区域包括与线重合并且在与中心轴线相距第一径向距离处的第二点(图4A的点2)。该方法还包括优化第一轴向距离和第一径向距离。在步骤1020中，测量基准溅射靶的对应的中心轴线区域和对应的周围区域的侵蚀速率。换句话讲，通过溅射基准靶直至贯穿靶的整个寿命来用实验方法测量并记录沿着轮廓在各个半径处的贯穿寿命的腐蚀速率。在至少一些实施方案中，以从靶表面的边缘到边缘的约2.54mm(0.100英寸)增量进行测量。在步骤1020中，假设任何潜在的新候选轮廓的贯穿寿命的侵蚀速率类似于现有技术靶的侵蚀速率。该假设在第一程度上仍然是可接受的，尤其是对于大多数靶设计的靶的溅射低的中心区而言。潜在的新候选者和基准靶由相同的材料或合金制成。步骤1030包括基于在步骤1020中确定的所述侵蚀速率来计算非突出凹曲率特征部的寿命结束处的侵蚀轮廓。如步骤1030中那样进行计算还可包括在寿命结束处计算多个非突出凹形特征部候选者的多个侵蚀轮廓，以生成如步骤1040中的轮廓数据集。如步骤1050中那样，使用基于轮廓数据集从多个非突出凹形特征部候选者中选择的最佳候选者来形成具有凹形特征部的优化的靶中心轴线区域，该凹形特征部包括与中心轴线重合的点，如在步骤1060中那样。根据该方法的实施方案，溅射靶可具有总靶半径和总靶厚度，其中第一径向距离相对于总靶半径为约5％至约40％，并且第一轴向距离为总靶厚度的约5％至约50％。在其他实施方案中，第一径向距离相对于总靶半径为约20％至约30％，并且第一轴向距离为总靶厚度的约10％至约30％。在其他实施方案中，第一径向距离相对于总靶半径为约23％至约27％，并且第一轴向距离为总靶厚度的约15％至约20％。

适用于根据本公开的实施方案的溅射靶的材料包括纯元素和合金。例如，用于溅射靶的合适溅射材料包括选自Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W、Cr、Ti合金、Al合金、Cu合金、Ta合金、Ni合金、Co合金、Mo合金、Au合金、Ag合金、Pt合金、W合金和Cr合金的至少一种材料。在一些实施方案中，对于由单一元素诸如选自元素Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W和Cr的材料制成的靶而言，溅射靶为基本上纯的或纯的。基本上纯的是指几乎纯的或至少99.9重量％的元素含量。例如，用于溅射靶的合适溅射材料可包含至少一种基本上纯的材料，该材料选自Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W和Cr。在其他实施方案中，溅射靶的溅射材料为合金。合金包括与来自元素周期表的至少一种其他元素混合的主元素，其中溅射材料包含比与其混合的一种或多种元素高的数量的主元素。根据标准命名惯例，合金可被称为主元素的合金。例如，其中主元素为Al的合金被称为Al合金。用于溅射靶的合适溅射材料可包含至少一种选自Ti、Al、Cu、Ta、Ni、Co、Mo、Au、Ag、Pt、W和Cr的主元素。此类材料分别可称为Ti合金、Al合金、Cu合金、Ta合金、Ni合金、Co合金、Mo合金、Au合金、Ag合金、Pt合金、W合金和Cr合金。

在步骤1020中，中心区域处的多个变化轮廓被设计为代表候选设计。步骤1020还包括使用针对基准靶的对应多个寿命阶段的基准计算，如在步骤1000中确定的作为使用时间的函数的侵蚀速率的实验测量确定多个变化轮廓的多个寿命阶段(逐渐与使用时间(kWhr)有关)处预测候选设计在中心区域处的轮廓。在步骤1030中，评估候选设计在寿命上的预测轮廓，并且基于轮廓的中心部分朝向寿命终点的尺寸和形状来选择最佳候选设计。此外，步骤1040任选地包括对局部电磁场和靶表面之间的相互作用建模，以确定溅射原子在靶中心处的角度分布。

有利的是，并且根据本公开的至少一些实施方案，具有中心区域腔体的修改轮廓可与单片靶设计或扩散结合的靶设计一起使用。

在一些实施方案中，包括根据本公开的非突出的凹曲率特征部的溅射靶是单片的。换句话讲，具有中心区域腔体的溅射靶可由一个单片形成。这些靶在本文中可互换地称为单片和/或单块组件。由单一材料构成的单片设计可更好地控制电磁特性，包括溅射靶内的电压变化。

在根据本公开的其他实施方案中，溅射靶通过(例如)扩散结合耦合或附接到背板。本公开的至少一些实施方案包括其中靶为扩散结合的。溅射靶还可包括背板。与扩散结合的靶一样，背板的使用可在溅射工艺期间为溅射靶提供支撑，以有利地减小例如溅射靶在靶的寿命期间翘曲。将溅射靶附接到背板的方法的一个非限制性示例是热等静压(“HIPing”或“hipping”)。Hipping可用于通过在加热到hipping温度之后将溅射靶和背板压制在一起，从而将溅射靶扩散结合到背板。由Ti制成的靶是具有中心区域腔体的扩散结合靶的示例。就扩散结合的设计而言，背板材料不同于芯靶材料，因此可具有不同的电磁和其他物理特性，诸如CTE、电阻率和热导率。芯材料和背板材料之间的这些差异可加剧局部电压差异。因此，背板选择必须仔细考虑电磁和物理特性，以补充靶芯材料的电磁和物理特性。通常，与单片设计相比，控制和预测扩散结合设计中侵蚀期间的局部波动更具挑战性。溅射靶还可包括背板，该背板包括有槽凸缘，其中有槽凸缘还可凹陷以提供例如冷却。

就单片设计和背板设计而言，可例如用热力学(TMP)工艺来处理靶材料以增强靶的强度。例如，当晶粒尺寸大(通常为30-100微米)时，具有低强度的Al、Al合金、Cu和Cu合金可用TMP工艺加工以增加材料的强度。

一种特别有效的TMP工艺是等通道转角挤出(ECAE)，其技术公开于US 5,850,755、US 7,191,630和US 7,767,043中，这些专利全文以引用方式并入本文。根据本公开的至少一些实施方案，ECAE可有利地用于在块体金属和合金中赋予严重的塑性变形，并且赋予这些材料附加强度。ECAE是一种挤压技术，其由横截面粗略相等的两个通道组成，这两个通道以约90°至约140°的角范围的特定角度相交。在一个实施方案中，角度为90°。在为坯料和壁提供良好润滑的条件下，在两个通道之间的相交平面处逐层进行均匀的简单剪切变形。ECAE的主要工艺特性为(i)每次通过的高变形(在90°下，真应变为1.17)；(ii)在每次通过之后，多通道ECAE可达到极端水平的变形而不改变坯料的形状和体积，(ii)每次通过之间的坯料的旋转或翻转可实现各种应变路径以控制晶粒形状和结晶纹理。本文描述了在ECAE期间用于强化的两个主要机制。首先，将结构单元(例如单元，亚粒和晶粒)精化成亚微米水平。这也被称为霍尔蚀刻强化：

其中σ_y是屈服应力，σ_o是位错运动的起始应力的材料常数(或晶格对位错运动的阻力)，k_y是强化系数(特定于每种材料的常数)，并且d是平均晶粒直径。基于该方程，当晶粒直径d小于1微米时，强化变得特别有效。在ECAE期间用于强化的第二主要机制是由于高应变而在单元、亚粒和晶粒内存在多个位错。

在材料中赋予强度的其他有效TMP工艺包括通过常规方法诸如在重结晶热处理步骤之后在材料中进行的轧制、拉伸、挤出或锻造来进行的硬化步骤。在本公开的一些实施方案中，硬化产生具有中心区域腔体的靶，该中心区域腔体具有在约30微米至约100微米范围内的平均晶粒尺寸；此类靶包括Al合金和Cu合金，并且实际上可实现的强度在低强度全重结晶材料和高强度亚微米ECAE材料之间的中间范围内。对于一些Al和尤其是Cu合金以及较硬的材料诸如Ti、Ta、Co、Cr、W、Ni诸如溶液可提供足够的强度用于单片设计。

一般来讲，高强度材料(诸如例如经由ECAE获得)在单片设计中尤其有利，因为更强的材料可被溅射得更深并且因此更持久。例如，根据设计，与使用ECAE材料时的标准扩散结合靶相比，200mm/300mm单片靶的寿命通常可延长20％-100％。

具有亚微米晶粒结构并且在较小程度上具有常规硬化材料的高强度ECAE材料可提供电压波动的减小。电压波动的这些减小可包括由于电阻率稍高而导致的涡电流的减小。这有助于积极地减小电压波动、等离子体不稳定和DC电源故障。此外，电压波动的减小可包括更好地抵抗贯穿寿命的靶翘曲，这种现象随着寿命的推移而增加。较小的翘曲使得磁体与侵蚀轮廓之间的距离贯穿寿命更好地保持一致，这继而与局部电压直接相关。因此，可获得对电压波动的更好控制。此外，还应当指出的是，根据本公开的实施方案中的至少一些的靶轮廓中的中心区域腔体的使用削弱了靶组件的总体机械强度。因此，为了限制靶挠曲，促进靶材料中较高的强度变得甚至更加重要和有益。

在本公开的实施方案中的至少一些中，靶组件的背面的各种几何形状是合适的。例如，靶组件的背面可包括通道，该通道改善冷却效率并有助于减小靶挠曲。特征部诸如靶背面处的通道的另一个优点是减小了涡电流，这也有助于降低等离子体不稳定。

以下非限制性实施例示出了本公开的至少一些实施方案。

实施例1：图8为根据本公开的至少一些实施方案的基准靶(轮廓90)和具有修改轮廓(轮廓130)的靶的寿命开始表面轮廓，其包括中心腔体区域。基准靶和具有修改轮廓的靶均为具有相同组成的300mm Cu合金单片靶，并且经受相同的ECAE加工条件。靶在表面轮廓上不同。轮廓130的中心部分在半径+/-58.4mm(2.3英寸)内具有4.57mm(0.18英寸)深的腔体。具有轮廓130的靶的总靶厚度为17.8mm(0.7英寸)，与具有基准轮廓90的靶相比，其厚度减小了18.9％。具有轮廓130的靶采用具有高强度亚微米ECAE Cu合金的单片设计构型，以允许提供机械稳定性。也示出了标准基准轮廓90，其在中心区域处不具有修改以用于比较。

轮廓130靶达到3,950kWhr，这表示与具有通常允许最多至3300-3500kWhr的轮廓90的ECAE Cu合金单片靶相比，寿命增加450-650kWhr。此显著的寿命延长的一个原因是改善的膜均匀度。不受理论的约束，据信在中心区域中修改的轮廓130允许更多的原子到达晶圆的中心部分，其中溅射原子的轨线不受标准靶的过度***的阻碍。

与相同室构型的标准扩散结合靶的寿命相比，具有轮廓130的靶的寿命改善为约2200-2400kWhr，从而显示靶寿命延长了约65％至约80％。

溅射之前和之后的侵蚀轮廓分别在图9中示出为轮廓130和轮廓140。在3950kWhr溅射使用之后记录轮廓140。最深的侵蚀区溅射了靶厚度的89％，即仅约2.79-3.05mm(0.11-0.12英寸)留在最深的沟槽处。这表示接近该设计的靶寿命的最大可实现极限。即使在寿命延长的这种接近最佳的情况下，总体靶翘曲也很低，其中朝向磁体的最大值为0.69mm(0.027英寸)，并且未发现靶与磁体之间的接触迹象。

图10A-图10C示出了在寿命开始(BOL)处具有基准轮廓90和修改轮廓130的图8所示的靶在寿命中的不同时间处的基准靶和修改靶的轮廓的演变。图10A示出了在BOL(0kWhr)处的基准轮廓90靶和在3000kWhr之后的对应轮廓90A；以及在BOL(0kWhr)处的修改轮廓130靶和在3000kWhr溅射之后的对应轮廓130A。图10B示出了在BOL(0kWhr)处的基准轮廓90靶和在3500kWhr之后的对应轮廓90B；以及在BOL(0kWhr)处的修改轮廓130靶和在3500kWhr溅射之后的对应轮廓130B。图10C示出了在BOL(0kWhr)处的基准轮廓90靶和在3950kWhr之后的对应轮廓90C；以及在BOL(0kWhr)处的修改轮廓130靶和在3950kWhr溅射之后的对应轮廓140。由于具有BOL轮廓90(基准)和轮廓130(根据实施例1修改)的靶侵蚀，因此在中心腔体区域的高度和斜率上存在差异。如图10C中所示，轮廓90C的斜率M2比轮廓140的斜率M1更陡峭，每个斜率在3950kWhr溅射之后获得。表1包括在不同的寿命时间处(包括在2500、3000、3500和3950kWhr处)计算的斜率M1和M2的数据。与在2500至3950kWhr范围内的溅射时间处的轮廓90基准靶的斜率相比，轮廓130靶的斜率从约-43％显著减小至约-50％。

表1：在各种溅射寿命时间处的基准轮廓90靶和修改轮廓130靶的斜率

实施例2：根据本公开的至少一些实施方案的具有包括中心腔体区域的修改轮廓的300mm Cu合金靶提供为如图11A所示在溅射之前的轮廓160和如图11B所示在3950kWhr之后的轮廓170。与实施例1中所述的轮廓130相比，轮廓160包括中心区域中的至少一个修改，因为轮廓160包括约7.6mm(约0.3英寸)的更深的中心腔体。轮廓160还包括半径88.9至139.7mm(3.5至5.5英寸)的轮廓改变以及-88.9至-139.7mm(-3.5至-5.5英寸)的对称性。

图12A-图12C示出了在寿命开始(BOL)处具有基准轮廓90和修改轮廓160的靶在溅射寿命的不同时间处的轮廓的演变。图12A示出了在BOL(0kWhr)处的基准轮廓90靶和在3000kWhr之后的对应轮廓90A；以及在BOL(0kWhr)处的修改轮廓160靶和在3000kWhr溅射之后的对应轮廓160A。图12B示出了在BOL(0kWhr)处的基准轮廓90靶和在3500kWhr之后的对应轮廓90B；以及在BOL(0kWhr)处的修改轮廓160靶和在3500kWhr溅射之后的对应轮廓160B。图12C示出了在BOL(0kWhr)处的基准轮廓90靶和在3950kWhr之后的对应轮廓90C；以及在BOL(0kWhr)处的修改轮廓160靶和在3950kWhr溅射之后的对应轮廓170。由于具有BOL轮廓90(基准)和轮廓160(根据实施例2修改)的靶侵蚀，因此在中心腔体区域的高度和斜率上存在差异。表2包括在不同的寿命时间处(包括在3000、3500和3950kWhr处)计算的斜率M2和M3的数据。与在3000至3950kWhr范围内的溅射时间处的轮廓90基准靶的斜率相比，轮廓160靶的斜率从约-77％显著减小至约-96％。

表2：在各种溅射寿命时间处的基准轮廓90靶和修改轮廓160靶的斜率

轮廓160在寿命结束处在靶中心处提供甚至更厚的膜，据信其在寿命结束处导致比轮廓130更好的晶圆膜均匀度。这是由于与轮廓140相比，中心凸块的高度减小以及在轮廓170的中心凸块的每一侧上不存在陡峭的斜率。

另外，新的轮廓160提供了对电压波动和最终DC电源故障的更好的抵抗。如图10B中所示，在寿命结束处，新轮廓在绝对值为88.9mm至139.7mm(3.5”至5.5”)的半径处减小局部较小侵蚀区的高度。这实际上降低了该位置与相邻区之间的高度差并导致较小的电压变化，该相邻区具有更多的侵蚀。

实施例3：图13为根据本公开的至少一些实施方案的基准靶(轮廓190)和具有修改轮廓(轮廓230)的靶的寿命开始表面轮廓，其包括中心腔体区域。如图13中所示，轮廓230的中心部分在半径+/-40.6mm(1.6英寸)内具有3.30mm(0.13英寸)深的腔体。轮廓230在周围区域中还包括26.7mm(1.05英寸)的最大厚度，该厚度大于25.4mm(1.0英寸)的轮廓190的最大厚度。轮廓230还包括在靶的周边外边缘处减小的厚度。

图14示出了靶在溅射寿命的不同时间处的轮廓的演变。在1350kWhr之后的轮廓195(其为寿命终止)对应于在寿命开始(BOL)处具有基准轮廓190的靶。轮廓240和轮廓250分别示出了在BOL(0kWhr)处具有轮廓230靶的修改靶在1650kWhr和1850kWhr之后的轮廓。在1350kWhr处的轮廓195和在1850kWhr处的轮廓250示出分别具有初始轮廓190和230的基准靶和修改靶的寿命结束。与轮廓190相比，具有初始轮廓230的修改靶的寿命改善是由于更好的晶圆均匀度。

本公开的至少一些实施方案包括图15的流程图中所示的用于设计包括修改中心轴线区域的靶的方法。该方法可根据需要定制为特定靶构型和源材料。涉及溅射靶的方法包括如图15中所示的步骤，该溅射靶包括在通过在溅射系统中使用进行侵蚀之前具有非平面溅射表面的溅射材料，该非平面溅射表面具有圆形形状。步骤2000包括形成溅射靶，该溅射靶具有异形表面，该异形表面围绕溅射靶的中心轴线对称地具有凹曲率特征部。步骤2010包括在溅射室中在溅射之后测量溅射靶的溅射轮廓。步骤2020包括基于溅射轮廓的测量结果来设计修正的表面轮廓，以减小在溅射靶的中心轴线区域处的遮蔽。步骤2030包括形成具有修正的表面轮廓的修正的溅射靶。如果需要，可重复步骤2010至2030以优化表面轮廓。

在前述内容中，所有温度均以摄氏度未修正地示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。

根据上述描述，本领域的技术人员可容易地确定本发明的基本特性，并且在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可对本发明进行各种改变和修改以使其适应各种用途和条件。