CN104419900A - 溅射靶材及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种溅射靶材及其制作方法，所述溅射靶材包括：靶材组件，具有溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；密封槽，开设于所述靶材组件密封面上，用于容纳密封部件；多于4个的排气槽，开设在所述靶材组件的密封面上，所述排气槽与所述密封槽相连通，用于将所述密封槽内的气体排出。所述制作方法包括：提供靶材组件，并在靶材组件上加工溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；在靶材组件的所述密封面上开设密封槽，所述密封槽用于安置使所述靶材组件密封于沉积室中的密封部件；在靶材组件的密封面上开设多于4个排气槽，使所述排气槽与密封槽相互连通。本发明的优点在于提供足够的排气面积以排出所述密封槽内的截留气体，避免异常放电现象发生。

Description

溅射靶材及其制作方法

技术领域

本发明涉及溅射领域，具体涉及一种溅射靶材及其制作方法。

背景技术

溅射沉积（Sputtering Deposition,SD）是物理气相沉积（Physical VaporDeposition,PVD）中的一种。在溅射沉积过程中要用到溅射靶材，所述溅射靶材在溅射过程中被高能量粒子轰击，溅射靶材的原子或分子离开固体进入气体，并沉淀积累在待沉积的基底表面上形成薄膜。

为了最大限度的减少溅射过程中的杂质干扰，保证沉积薄膜的质量，一般在溅射时将所述溅射靶材所在的沉积室进行抽真空，并在溅射过程中不断地向沉积室内通入惰性气体（如氩气）；利用惰性气体离子轰击靶材并产生辉光放电现象。

理论上，没有杂质气体的干扰而溅射形成的沉积薄膜是质地均匀且没有缺陷的，但是在实际生产过程中，沉积薄膜会有沉积缺陷，如：沉积薄膜的质地不够均匀，或者沉积薄膜上形成有颗粒。

异常放电是导致以上不良现象的原因之一。此外，异常放电现象比较严重时还会导致沉积设备报警，致使溅射过程无法正常进行。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种溅射靶材及其制作方法，能够减小发生异常放电现象的几率。

为了解决所述技术问题，本发明提一种溅射靶材，用于密封于沉积室中，所述溅射靶材包括：

靶材组件，具有溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；

密封槽，开设于所述靶材组件密封面上，用于容纳密封部件；

多于4个的排气槽，开设在所述靶材组件的密封面上，所述排气槽与所述密封槽相连通，用于将所述密封槽内的气体排出。

可选的，所述排气槽的数量为8个。

可选的，所述溅射面呈圆形，所述密封面为围绕圆形溅射面的圆环面，所述密封槽为围绕圆形溅射面的圆形槽。

可选的，所述排气槽靠近所述密封槽圆心的一端为球面或者半球面。

可选的，所述多于4个的排气槽沿所述密封槽的圆周方向均匀分布。

可选的，所述排气槽沿所述密封槽切向的开设的宽度在1.47～1.73毫米的范围。

可选的，所述排气槽沿所述密封槽径向的开设的长度在9.36～9.60毫米的范围。

可选的，所述排气槽在垂直于密封面的方向上的开设深度在2.04～2.54毫米的范围。

可选的，所述靶材组件包括：

背板，所述背板的中心部分相对于背板的边缘部分凸起，形成凸起部；

靶材，设置于背板的凸起部上，所述靶材的表面构成所述溅射面；

所述背板的边缘部的表面构成所述密封面。

可选的，所述密封面上设有一围绕所述凸起部的固定圈，用于压紧所述密封部件；

所述固定圈能够使所述排气槽完全露出或者部分露出。

相应的，本发明还提供一种溅射靶材的制作方法，包括：

提供靶材组件，并在所述靶材组件上加工溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；

在所述靶材组件的所述密封面上开设密封槽，所述密封槽用于安置使所述靶材组件密封于沉积室中的密封部件；

在所述靶材组件的密封面上开设多于4个排气槽，使所述排气槽与密封槽相连通。

可选的，所述提供靶材组件的步骤包括：提供具有圆形溅射面和围绕圆形溅射面的圆环形密封面的靶材组件；

开设密封槽的步骤包括：在圆环形密封面上形成围绕圆形溅射面的圆形槽。

可选的，开设多于4个排气槽的步骤包括：在所述密封面开设8个所述排气槽，并使这些排气槽沿所述密封槽的圆周方向均匀分布。

可选的，开设多于4个排气槽的步骤包括：使所述排气槽沿所述密封槽切向开设的宽度在1.47～1.73毫米的范围。

可选的，开设多于4个排气槽的步骤包括：使所述排气槽沿所述密封槽径向开设的长度在9.36～9.60毫米的范围。

可选的，开设多于4个排气槽的步骤包括：使所述排气槽在垂直于密封面的方向上的开设深度在2.04～2.54毫米的范围。

可选的，所述制作方法在开设多于4个排气槽的步骤之后，还包括：在所述密封槽上安置用于压紧所述密封部件固定圈，使所述固定圈完全露出或者部分露出所述排气槽。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在密封槽上开设排气槽，所述排气槽能使密封槽与沉积设备的沉积室相连通，在沉积室抽真空时，密封槽内的截留气体可通过所述排气槽进入沉积室，从而在抽真空的过程中被抽至沉积室外部；同时，数量多于4个的排气槽使所述密封槽在排出截留气体时具有足够的排气面积，避免了排气面积不足使所述截留气体集中排出而产生的紊流问题。

进一步，均匀分布的排气槽进一步有利于截留气体的排除，使得密封槽内各个部位的截留气体均能够得到排出，截留气体不容易留在所述密封槽内，增加了排气效率。

进一步，固定圈可以将密封部件隔离在密封槽内部，在溅射过程中起到保护所述密封部件的目的，同时，所述固定圈可以使所述排气槽完全露出或者部分露出，不会影响到排气槽对截留气体的排出。

附图说明

图1是本发明溅射靶材一实施例的俯视图；

图2是图1沿B-B’线的剖视图；

图3是图2中A部分的局部放大图；

图4是本发明溅射靶材另一实施例的示意图；

图5是本发明溅射靶材的制作方法一实施例的流程示意图；

图6是图5所示方法中步骤S3一实施例的示意图；

图7是图5所示方法中步骤S3中分步骤的流程示意图。

具体实施方式

现有的靶材组件设于沉积室中，为了与外界实现密封，通常在靶材组件上开设密封槽，并在所述密封槽内设置密封部件以使沉积室保持相对于外界的真空度。

但是，所述密封槽内通常留有截留气体，所述截留气体无法在所述沉积室抽真空时排出。在溅射过程中，这些截留气体容易从密封槽进入沉积室，造成密封槽周围气体分布不均，从而引起异常放电现象。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种溅射靶材，排出密封槽内的截留气体以减小溅射过程中发生异常放电现象的几率。

参考图1，示出了本发明一种溅射靶材，包括：

靶材组件110，所述靶材组件110具有溅射面以及围绕所述溅射面的密封面112；

密封槽130，开设于所述靶材组件110的密封面112上，用于容纳密封部件；

多于4个的排气槽131，这些排气槽131开设在所述靶材组件110的密封面112上，所述排气槽131与所述密封槽130相连通，用于将所述密封槽130内的气体排出。

通过所述排气槽131可排出所述密封槽130内的截留气体，且多于4个排气槽131可以保证在排出截留气体时具有足够的排气面积，防止异常放电现象发生。

结合图2是图1沿B-B’线的剖视图，在本实施例中，所述靶材组件110采用Endura类靶材组件，所述靶材组件110包括背板120以及设置于背板120上的靶材（图中未标出），其中背板120、靶材均采用铝作为材料，所述背板120与靶材通过扩散焊接固定在一起形成所述靶材组件110。

但是，本发明对靶材组件110中的背板120、靶材采用的材料，以及背板120、靶材之间的连接方式不作任何限制。

所述背板120的中心部分相对于背板120的边缘部分凸起，形成凸起部；

所述靶材安置于所述背板120的凸起部上，所述靶材的表面构成所述溅射面111；

所述背板120的边缘部的表面构成密封面112。

在本实施例中，所述靶材组件110的背板120、靶材均采用圆形背板、靶材，但是本发明对所述背板120、靶材的形状不做限制，还可以是其它形状（如矩形）的背板、靶材。

在本实施例中，所述密封面112为围绕圆形溅射面111的圆环面。

所述密封槽130开设于背板120的密封面112上，用于容纳密封部件。在本实施例中，所述密封槽130开设在圆环形的密封面112上，为围绕圆形溅射面111的圆形槽。

在本实施例中，所述密封部件为密封圈（O-Ring绳），但是，本发明对此不作任何限制，所述密封部件还可以是其他任何能够起到密封作用的部件。

在所述靶材组件110安装至沉积装置时，沉积装置与所述靶材组件110上的密封槽130、密封部件相配合以形成与外界隔离的沉积室；所述背板120的凸起部位于所述沉积室内部，所述背板120在所述密封槽130外围的部分位于所述沉积室外部。

所述密封槽130上开设有不少于4个的排气槽131，所述的这些排气槽131用于排出所述密封槽130内的截留气体。

所述排气槽131开设于所述密封面112的表面，所述排气槽131的一端与所述密封槽130的内径连通，另一端朝所述背板120的圆心方向延伸，使得所述密封槽130与相对于所述沉积室的外界保持密封，同时又使密封槽130与沉积室内部连通。也就是说，密封槽130内的截留气体可以通过这些所述的排气槽131进入沉积室内部。

当所述排气槽131的数量少于4个时，将导致密封槽130的排气面积不足，致使在溅射过程中在排气槽131处发生截留气体排放集中，致使沉积室内的等离子体运动轨道发生偏离，进而引发排气槽131周围区域的异常放电现象。

同时，排气槽131的数量过少时，在溅射过程中背板120受温度变化影响而发生形变，背板120的收缩形变会使排气槽131相继发生形变，使得排气槽131的排气口收缩，导致排气面积进一步减小。

另一方面，排气槽131的数量过多将会增加加工工序，不利于生产，降低生产效率。

因此，可选的，排气槽131的数量范围在4～8个。

在本实施例中，所述排气槽131的数量为8个，所述的8个排气槽131可以使所述密封槽130具有足够的排气面积，从而避免上述异常放电现象的发生，同时也不会过多的增加加工序。

在本实施例中，所述排气槽131沿所述密封槽130的圆周方向均匀分布，这样的好处在于，所述排气槽131可以使密封槽130内各个部分的截留气体均得到排出，避免了密封槽130内某一部分的截留气体无法通过排气槽131排出的情况。

如图3所示为图2中A部分的局部放大图。在本实施例中，所述排气槽131开设在所述背板120的密封面112上，并沿着背板120的径向120延伸。

如果所述排气槽131的长度过短，将影响密封槽130内截留气体的排放；如果排气槽131的长度过长，截留气体在排气过程中将会直接冲击所述靶材，使气流发生集中而引起异常放电。在本实施例中，所述排气槽131沿所述密封槽130径向的开设的长度在9.36～9.60毫米的范围。

如果排气槽131宽度过小将会使排气面积减小，宽度过大将不利于所述排气槽131的加工。在本实施例中，所述排气槽131沿所述密封槽130切向的开设的宽度在1.47～1.73毫米的范围。排气槽131的开设深度过小将影响排气，开设深度过大会造成气流在排气槽131内集中而引发异常放电现象，同时也不利于所述排气槽131的加工。在本实施例中，所述排气槽131在垂直于密封面112的方向上的开设深度在2.04～2.54毫米的范围。

在本实施例中，所述排气槽131靠近所述密封槽130圆心的一端为球面或者半球面（图中未标出），采用这种非直角形状的端部，可以使得在排气槽131内的气流流动更加平稳，不容易产生紊流。

参见图4，示出了本发明的另一实施例。本实施例与图1所示实施例的相同之处不再赘述，本实施例与图1所示实施例的不同之处在于，所述密封槽130上方还设置有一围绕所述凸起部的固定圈140，用于将所述密封槽130内安置的密封部件压紧，并避免所述密封部件在溅射过程中与沉积室内的气体接触，达到保护所述密封部件，防止密封部件过早老化失效的目的。

在本实施例中，所述固定圈140采用陶瓷材料，但是本发明对此不作限制，所述固定圈140还可以采用其它各种不易与周围环境发生反应的绝缘材料制成。

所述固定圈140将所述排气槽131部分露出，或者将所述排气槽131完全露出，以避免影响所述排气槽131排气。

相应的，本发明还提供一种溅射靶材的制作方法。参见图5，示出了本发明溅射靶材的制作方法一实施例的流程示意图。所述制作方法，包括：

步骤S1：提供靶材组件，并在所述靶材组件上加工溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；

在本实施例中，所述靶材组件包括圆形背板以及圆形靶材，所述背板的中心部分相对于背板的边缘部分凸起，形成凸起部。

所述圆形靶材安置于所述背板的凸起部上，所述靶材的表面构成所述溅射面；所述背板的边缘部的表面构成密封面。

步骤S2：在所述靶材组件的所述密封面上开设密封槽，所述密封槽用于安置使所述靶材组件密封于沉积室中的密封部件；

在本实施例中，所述密封槽开设于背板的圆环形的密封面上。具体地，所述密封槽为围绕所述凸起部的圆形槽；

步骤S3：在所述靶材组件的密封面上开设多于4个排气槽，使所述排气槽与密封槽相连通；

在本实施例中，所述排气槽的数量为8个，这些排气槽沿密封槽圆周方向均匀分布在所述靶材组件的密封面上。

结合参考图6与图7，在本实施例中，在执行所述步骤S3时，还包括如下分步骤：

步骤S31，在所述背板120的密封面112上方设置一铣刀150，所述铣刀150的位置对应于将要开设的排气槽的起始端。

本实施例中，所述起始端为远离所述背板120圆心的一端，为了使排气槽与密封槽相通，所述起始端与密封槽的边缘相对应。

步骤S32，使所述铣刀150先沿垂直密封面112的方向向下垂直地铣一段距离。

本实施例中，可以通过设置程序控制铣刀150铣的方向和铣的距离。

步骤S33，铣刀150沿着平行于所述背板120的密封面112的方向（图6中箭头方向）沿所述背板120的径向水平地铣一段距离。

重复上述步骤S31～S33，直到加工出所述排气槽。

在本实施例中，使所述排气槽沿所述密封槽（图中未示出）切向的开设的宽度在1.47～1.73毫米的范围。

但是，本发明对此不作限制，可使用不同尺寸的铣刀150对应加工不同宽度的排气槽。

使所述排气槽在垂直于密封面112的方向上的开设深度在2.04～2.54毫米的范围。

但是，本发明对此不作限制，密封槽的开设深度与铣刀150沿垂直方向铣的行程相对应。

使所述排气槽沿所述密封槽径向的开设的长度在9.36～9.60毫米的范围。

但是，本发明对此不作限制，密封槽的开设长度与铣刀150的水平运动的行程相对应。

在本实施例中，所述制作方法在形成排气槽之后还包括：在所述密封槽上安置围绕背板凸起部的固定圈，以压紧所述密封部件，所述固定圈的安置位置将所述排气槽完全露出或者部分露出。

本发明的溅射靶材的制作方法的好处在于，至少4个排气槽提供了足够的排气面积以排出所述密封槽内的截留气体，减少因密封槽的截留气体引起的异常放电的发生几率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种溅射靶材，用于密封于沉积室中，其特征在于，所述溅射靶材包括：

靶材组件，具有溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；

密封槽，开设于所述靶材组件密封面上，用于容纳密封部件；

多于4个的排气槽，开设在所述靶材组件的密封面上，所述排气槽与所述密封槽相连通，用于将所述密封槽内的气体排出。

2.如权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，所述排气槽的数量为8个。

3.如权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，所述溅射面呈圆形，所述密封面为围绕圆形溅射面的圆环面，所述密封槽为围绕圆形溅射面的圆形槽。

4.如权利要求3所述的溅射靶材，其特征在于，所述排气槽靠近所述密封槽圆心的一端为球面或者半球面。

5.如权利要求3所述的溅射靶材，其特征在于，所述多于4个的排气槽沿所述密封槽的圆周方向均匀分布。

6.如权利要求3所述的溅射靶材，其特征在于，所述排气槽沿所述密封槽切向的开设的宽度在1.47～1.73毫米的范围。

7.如权利要求3所述的溅射靶材，其特征在于，所述排气槽沿所述密封槽径向的开设的长度在9.36～9.60毫米的范围。

8.如权利要求3所述的溅射靶材，其特征在于，所述排气槽在垂直于密封面的方向上的开设深度在2.04～2.54毫米的范围。

9.如权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，所述靶材组件包括：

背板，所述背板的中心部分相对于背板的边缘部分凸起，形成凸起部；

靶材，设置于背板的凸起部上，所述靶材的表面构成所述溅射面；

所述背板的边缘部的表面构成所述密封面。

10.如权利要求9所述的溅射靶材，其特征在于，所述密封面上设有一围绕所述凸起部的固定圈，用于压紧所述密封部件；

所述固定圈能够使所述排气槽完全露出或者部分露出。

11.一种溅射靶材的制作方法，其特征在于，包括：

提供靶材组件，并在所述靶材组件上加工溅射面以及围绕所述溅射面的密封面；

在所述靶材组件的所述密封面上开设密封槽，所述密封槽用于安置使所述靶材组件密封于沉积室中的密封部件；

在所述靶材组件的密封面上开设多于4个排气槽，使所述排气槽与密封槽相连通。

12.如权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述提供靶材组件的步骤包括：提供具有圆形溅射面和围绕圆形溅射面的圆环形密封面的靶材组件；

开设密封槽的步骤包括：在圆环形密封面上形成围绕圆形溅射面的圆形槽。

13.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，开设多于4个排气槽的步骤包括：在所述密封面开设8个所述排气槽，并使这些排气槽沿所述密封槽的圆周方向均匀分布。

14.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，开设多于4个排气槽的步骤包括：使所述排气槽沿所述密封槽切向开设的宽度在1.47～1.73毫米的范围。

15.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，开设多于4个排气槽的步骤包括：使所述排气槽沿所述密封槽径向开设的长度在9.36～9.60毫米的范围。

16.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，开设多于4个排气槽的步骤包括：使所述排气槽在垂直于密封面的方向上的开设深度在2.04～2.54毫米的范围。

17.如权利要求11所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法在开设多于4个排气槽的步骤之后，还包括：在所述密封槽上安置用于压紧所述密封部件固定圈，使所述固定圈完全露出或者部分露出所述排气槽。