CN102086506B - 靶材冷却装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种靶材冷却装置，包括靶和靶座，所述靶包括相互连接的凸起部和靶材，所述靶座设有凹槽，所述靶与靶座套接，靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，所述靶材与靶座贴合；所述凸起部与所述凹槽的形状相匹配。通过调整靶材凸起部的高度与/或调整靶座凹槽的深度，使靶材和靶座无缝接触，进而达到靶材充分冷却，使得靶材的工作效率提高，进而提高了半导体器件的产量，从而提高了整体的经济效益。

Description

靶材冷却装置及方法
【技术领域】
本发明涉及一种半导体的冷却装置及方法，尤其涉及一种靶材冷却装置及方法。
【背景技术】
科技水平的飞速发展，电子和半导体技术也得到迅猛发展。采用半导体技术所制造的电子元器件大量的应用在电子商务领域、通信领域、办公领域、电子娱乐消费领域以及军事领域等，如计算机、移动电话、PDA、军事卫星等。随着经济的发展，上述领域对电子元器件的需求不断增加，也产生了希望这些产品能够变得更小、更易于携带等需求、机动更加灵活。
由于这些产品尺寸要不断减小，构成这些产品的元器件也必须变小。一些需要减小尺寸或等比例缩小，如电子芯片、芯片连接器、半导体芯片元件、电阻、电容、接线、触摸屏等等。
在产品尺寸不断减小的过程中，原有的电子半导体或者通讯元件中的缺陷并没有因为尺寸减小而减小。应对这些缺陷，应该对制备这些元件的材料、器械和制备方法进行分析。在特定的情况下，电子元件由金属、合金、无机材料、有机材料等构成。材料层都很薄，为了改善材料层的质量，应该对形成层的方法进行修改和改进，如物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉淀法(CVD)。
在改进材料层的沉积方法，必须对表面或者材料组合物进行测量并探测出缺陷的地方。如溅射薄膜材料中，溅射靶材的质量对溅射薄膜的性能有着重要的影响。随着半导体集成电路芯片的指标向着大尺寸方向发展，溅射靶材的尺寸和溅射功率也随之增大。
溅射靶材的功率增大后，温度也会随之升高，高温会使得溅射靶材的使用寿命减短，从而使得制作半导体器件的产量低；靶材寿命的减短也造成了大量的浪费，同时靶材的成本十分昂贵，进而影响了整体的经济效益。
例如在中国专利申请号200610114350.6揭露了以金属靶材与靶托(靶座)的连接方法，通过金属靶材与靶托(靶座)的连接处所填充物质如纯铟、铟合金、锡铜、锌锡、锡银铜等钎焊料，采用热粘接使得结合面充分接触，进而提高了热传导率，降低了温度。例如美国专利NO.6,071,389揭露了靶材和靶座之间的填充物为钛，还特定指出钛连接为金属钴的靶和金属铝或铜的靶座。
但是通过填充金属物质，所述填充的金属物还得必须与靶材和靶托(靶座)的金属成分相匹配，这样才能达到预期导热并降低温度的效果；同时运用此方法对所述填充金属物质进行焊接，这样就使得工序更复杂，而且焊接技术要求很高。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种简单的有效冷却靶材的靶材冷却装置。
此外，还必要提供一种简单的有效冷却靶材的靶材冷却方法。
一种靶材冷却装置，包括靶和靶座，所述靶包括相互连接的凸起部和靶材，所述靶座设有凹槽，所述靶与靶座套接，靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，所述靶材与靶座贴合；所述凸起部与所述凹槽的形状相匹配。
优选地，所述凸起部与所述凹槽的高度相匹配。
优选地，所述靶的凸起部与所述靶座的凹槽顶端接触面是平面、弧形面或锯齿面中的至少一种。
优选地，所述靶的凸起部垂直于靶材。
优选地，所述靶材与凸起部连接的一侧未与靶材连接处的空白区域为靶材内表面，所述靶座的凹槽所在一端的表面为靶座贴合面，所述靶材内表面与靶座贴合面贴合。
一种靶材冷却方法，将包括相互连接的凸起部和靶材的靶与设有凹槽的靶座套接，使靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，且所述靶材与靶座贴合；增加凸起部的长度使得凸起部与凹槽相匹配，使所述靶材与靶座贴合；或增加凹槽的深度使得凸起部与凹槽相匹配，使所述靶材与靶座贴合。
优选地，通过配合的调整凸起部与凹槽的长度使得凸起部与凹槽相匹配，使所述靶材与靶座贴合。
优选地，所述靶材与靶座贴合为将所述靶材与凸起部连接的一侧未与靶材连接处的靶材内表面与所述靶座的凹槽所在一端的靶座贴合面贴合。
使靶材和靶座贴合，无需增加复杂的工艺即可使得靶与靶座充分接触，可以使得靶材使得靶材快速导热，降低温度，进而达到靶材充分冷却，使得靶材的工作效率提高，进而提高了半导体器件的产量，从而提高了整体的经济效益。
【附图说明】
图1为靶的剖视图；
图2为靶座的剖视图；
图3为靶与靶座连接的剖视图。
【具体实施方式】
本实施例的靶材冷却方法，通过调整靶与靶座的匹配关系，使得靶材充分散热并迅速的冷却下来，进而使靶材的寿命延长。但是随着靶材的功率不断增大，温度升高，可以通过调整靶材凸起部的高度与/或调整靶座凹槽的深度，使靶材和靶座充分接触，进而达到靶材充分冷却。
如图1-3所示，具体的说图1为靶的剖视图，图2为靶座的剖视图，图3为靶与靶座连接的剖视图。
靶10包括圆盘形靶材11和圆柱形凸起部12，圆柱形的凸起部12与圆盘形的靶材11垂直连接形为一体。柱形靶座30内凹形成的内圆柱形凹槽20与凸起部11在形状和高度上相匹配。在其它实施例中，所述的圆柱形凸起部12和内凹形成的内圆柱形凹槽20的形状可以为方形、弧形、锥形、锯齿形等。所述凸起部12的端面与凹槽20的底部抵接，凸起部12的端面与凹槽20的底部可以是平面、弧形面、锯齿面。
靶材11与凸起部12连接的一侧未与靶材11连接处的空白区域为靶材内表面13，靶材11未与凸起部12连接的另一侧为靶材外表面14。靶座30的凹槽20所在一端的表面为靶座贴合面31。凸起部12伸入凹槽20，同时凹槽部20内凹形状与凸起部12形状相匹配，所述凸起部12的靶材内表面13与靶座贴合面31贴合。所述靶材内表面13与靶座贴合面31相贴合即两表面完全接触，快速导热。凸起部12与凹槽20的圆柱形表面紧密接触，同时凸起部12顶端与凹槽20底端相顶接，进而产生垂直于接触面的应力，使得靶10与靶座30无缝接触，使靶10与靶座30最大限度的结合形成为一体。这样就使得靶与靶座充分接触，可以使得靶材使得靶材快速导热，降低温度，从而延长了靶材的使用寿命，所述靶材达到了2500KWh以上。
此外，还提供了一种靶材冷却方法，将包括相互连接的凸起部和靶材的靶与设有凹槽的靶座套接，使靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，且所述靶材与靶座贴合。
上述靶材冷却装置和方法中，可以通过改变凸起部12的长度或者凹槽20的深度来达到靶10与靶座30的匹配连接；或者配合的调整凸起部12的长度和凹槽20的深度达到靶10与靶座30的匹配连接；或者通过配合的调整凸起部12的长度与凹槽20的深度，同时可以增加靶材11的厚度，这也可以提高靶材11的工作效率，延长靶材11的使用寿命。同时因为靶材11是一昂贵的材料，延长靶材11的使用寿命，进而提高了整体的经济效益。
另外，在其它实施例中，可以通过减小靶材11的厚度，使得靶材11所产生的温度不会那么高，从产生温度的角度获得较低的靶材11温度，此法也可使得靶材11的寿命延长。
通过调整靶材凸起部12的高度与/或调整靶座凹槽20的深度，使靶材11和靶座30无缝接触，进而达到靶材11充分冷却，使得靶材11的工作效率提高，进而提高了半导体器件的产量，从而提高了整体的经济效益。
还可以提供一具体实例，其中，靶的凸起部为18.30mm，凹槽为18.26mm，凸起部与凹槽相套接，因为凸起部比凹槽略高，故靶与靶座无法无缝接触，产生了0.04mm缝隙，靶材所产生的热量不能够快速直接的导出，使得每做一晶圆片需要冷泵半个小时；同时在工作过程中的靶材所引起的热量导致靶材的利用率不高，而且靶材的在高温下易于形变，导致靶材的使用寿命大大降低。
凸起部与凹槽匹配，减少了凸起部的长度，使得上述所产生的缝隙0.04mm变小，直至趋于0mm。虽然增加了靶材与晶圆片的距离，但所做出的膜厚度和均匀性都没有问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种靶材冷却装置，包括靶和靶座，所述靶包括相互连接的凸起部和靶材，所述靶座设有凹槽，其特征在于，所述靶与靶座套接，靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，所述靶材与靶座贴合，所述凸起部与所述凹槽的形状相匹配；所述凸起部为圆柱形；所述靶材为圆盘形；
所述凸起部与所述凹槽的高度相匹配；
所述凸起部的端面与凹槽的底部抵接，凸起部的端面与凹槽的底部可以是平面、弧形面、锯齿面中的至少一种；
所述靶的凸起部垂直于靶材；
所述靶材与凸起部连接的一侧未与靶材连接处的空白区域为靶材内表面，所述靶座的凹槽所在一端的表面为靶座贴合面，所述靶材内表面与靶座贴合面贴合。
2.一种靶材冷却方法，其特征在于，将包括相互连接的凸起部和靶材的靶与设有凹槽的靶座套接，使靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，且所述靶材与靶座贴合，所述凸起部为圆柱形；所述靶材为圆盘形；
增加凸起部的长度使得凸起部与凹槽相匹配，使所述靶材与靶座贴合；或增加凹槽的深度使得凸起部与凹槽相匹配，使所述靶材与靶座贴合；
通过配合的调整凸起部与凹槽的长度使得凸起部与凹槽相匹配，使所述靶材与靶座贴合；
所述靶材与靶座贴合为将所述靶材与凸起部连接的一侧未与靶材连接处的靶材内表面与所述靶座的凹槽所在一端的靶座贴合面贴合。
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