CN110066980A - 环状靶材部件、半导体工艺设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种环状靶材部件、半导体工艺设备及其工作方法，环状靶材部件包括：环状靶材，环状靶材为环形柱体，环状靶材具有相对的内侧壁和外侧壁，内侧壁和外侧壁包围且平行于环形柱体中轴线；位于环状靶材内的第一开口，第一开口沿环形柱体的直径方向和环形柱体的中轴线方向贯穿环状靶材；位于环形靶材内侧壁的若干缺口，缺口沿平行于中轴线的方向贯穿环形靶材，若干缺口和第一开口沿环状靶材的周向均匀分布；保护板，保护板包围环状靶材；位于环状靶材和保护板之间的膨胀腔，膨胀腔内具有膨胀液。半导体工艺设备包括上述环状靶材部件，所述半导体工艺设备的镀膜均匀性得到提高。

Description

环状靶材部件、半导体工艺设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造设备领域，尤其涉及一种环状靶材部件、半导体工艺设备及其工作方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体制作过程技术取得了很大的进步，制造出各式功能强大的芯片，改变了人类的生活，而半导体制作过程技术的发展离不开半导体制作设备。

半导体制作过程技术中必不可少的技术包括沉积工艺，所述沉积工艺包括化学气相沉积工艺(CVD:Chemical Vapor Deposition)和物理气相沉积(PVD：Physical VaporDeposition)。PVD是指在真空条件下，采用中电压、大电流的电弧放电技术电离气体产生离子，利用电场的加速作用产生更多的离子，在电场和负电压的作用下使离子轰击靶材，将被轰击下的物质沉积在工件上。与CVD工艺相比，PVD工艺处理温度低，且对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。

PVD工艺一般都是在PVD工艺腔室中进行，PVD工艺腔室中包括靶材、环状靶材和基座，靶材和环状靶材的位置固定，随着靶材和环状靶材的消耗，PVD工艺中的镀膜均匀性变差，因此如何提高PVD工艺中靶材使用过程中的镀膜均匀性是本领域技术人员丞待解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种环状靶材部件、半导体工艺设备及其工作方法，以提高半导体工艺设备的镀膜均匀性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种环状靶材部件，包括：环状靶材，所述环状靶材为环形柱体，所述环状靶材具有相对的内侧壁和外侧壁，所述内侧壁和外侧壁包围且平行于所述环形柱体中轴线；位于所述环状靶材内的第一开口，所述第一开口沿所述环形柱体的直径方向和所述环形柱体的中轴线方向贯穿所述环状靶材；位于所述环形靶材内的若干缺口，所述内侧壁暴露出所述缺口，所述缺口沿平行于所述中轴线的方向贯穿所述环形靶材，若干所述缺口和所述第一开口沿环状靶材的周向均匀分布；保护板，所述保护板包围所述环状靶材；位于环状靶材和保护板之间的膨胀腔，所述膨胀腔包括相对的第一外表面和第二外表面，所述膨胀腔的第一外表面与环状靶材的外侧壁相接触，所述第二外表面与保护板相接触，所述膨胀腔内具有膨胀液。

可选的，还包括：膨胀液控制器，所述膨胀液控制器与膨胀腔固定连接。

可选的，膨胀液控制器包括：压力控制器；所述压力控制器用于向膨胀腔内注入或输出膨胀液。

可选的，膨胀液控制器为温度控制器，所述温度控制器用于加热或冷却膨胀腔内的膨胀液。

可选的，还包括：位于膨胀腔和环状靶材之间的密封圈；所述密封圈的材料为绝缘材料。

可选的，所述密封圈的材料包括：弹性材料；所述弹性材料包括橡胶。

本发明还提供一种半导体工艺设备，包括：腔室，所述腔室包括位于所述腔室顶部的顶板；位于所述腔室内的靶材，所述靶材具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与顶板表面相接触；位于所述腔室内的基座，所述基座具有第一表面，所述第一表面朝向所述第二端面，所述基座用于承载待测衬底；上述所述的任意一种环状靶材部件，所述环状靶材部件位于靶材和基座之间，所述环状靶材具有相对的第一面和第二面，所述第一面与靶材的第二端面相对，所述第二面与基座的第一表面相对，且所述环状靶材的中轴线垂直于靶材第二端面和基座第一表面；位于腔室内的保护罩，所述基座和环状靶材部件位于保护罩内，所述保护罩具有平行于环状靶材中轴线方向上的侧部，所述侧部包围所述基座和环状靶材部件；位于保护罩内的移动装置，所述移动装置固定于所述保护罩的侧壁，且所述移动装置与环状靶材部件固定连接，所述移动装置带动环状靶材部件沿朝向靶材或远离靶材的方向移动。

可选的，所述移动装置包括移动部件和支撑轴，所述支撑轴一端与移动部件固定连接，所述支撑轴另一端与环状靶材部件固定连接。

可选的，所述保护罩的侧部具有平行于环状靶材中轴线方向的凹槽；所述移动部件包括：位于凹槽内的轨道和位于凹槽内的提升电机，所述提升电机带动所述支撑轴沿轨道移动。

可选的，还包括：贯穿所述支撑轴且与所述支撑轴相互固定的隔离板，所述隔离板与保护罩相接触，所述支撑轴带动所述隔离板运动，使隔离板始终封闭所述凹槽。

可选的，所述提升电机包括气缸伺服电机、液压伺服电机或者磁力伺服电机。

可选的，还包括：位于基座沿重力方向的底部的升降部件，所述升降部件与基座固定连接，且所述升降部件带动所述基座沿平行于环状靶材的中轴线的方向运动。

本发明还提供上述任意一种半导体工艺设备的工作方法，包括：提供衬底；将所述衬底置于基座表面；将所述环状靶材部件移动至初始位置，当所述环状靶材部件位于初始位置时，所述靶材的中心轴平行于所述环状靶材的中轴线，所述环状靶材的第一面与所述靶材第二端面之间具有第一距离，所述环状靶材的内侧壁与所述靶材的中心轴之间具有第二距离；运行上述所述的任意一种半导体工艺设备预设时间后，所述靶材和环状靶材的厚度减薄，使上述靶材的第二端面到环状靶材第一面的距离大于第一距离，环状靶材的内侧壁到靶材的中心轴的距离大于第二距离；通过所述移动装置带动环状靶材部件朝向所述靶材移动，使得环状靶材第一面与靶材第二端面的距离恢复为第一距离；通过所述膨胀液改变膨胀腔的体积，使得环状靶材的内侧壁到靶材的中心轴的距离恢复为第二距离。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的环状靶材部件的结构中，膨胀腔与保护板和环状靶材接触，膨胀腔内的膨胀液的体积增大，膨胀腔的体积增大，保护板位置不变，则用于膨胀腔的内径缩小，对环状靶材施加自环形柱体外侧壁向内侧壁的压力。由于所述环状靶材的环形柱体内侧壁具有周向均匀分布的缺口和第一开口，受到自环形柱体外侧壁向内侧壁的压力时，所述缺口和第一开口缩小，从而使得所述环状靶材的内径缩小。环状靶材部件为半导体工艺设备的部件用于改善基座边缘区的镀膜均匀性。环状靶材随着半导体工艺设备的运行不断消耗，从而使得环状靶材的内径不断增大。通过环状靶材部件能够维持半导体工艺设备中环状靶材的内径不变，从而避免了环状靶材的消耗，对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响，从而提高了包括环状靶材部件的半导体工艺设备的性能。

进一步，所述密封圈能为膨胀腔提供密封空间，且所述密封圈能隔离环状靶材和膨胀腔，避免施加在环状靶材上的电压的影响。

本发明提供的半导体工艺设备中，靶材和环状靶材为半导体工艺设备的部件，随着半导体工艺设备的运行，靶材和环状靶材的厚度不断减小，从而使得靶材和环状靶材的相对位置发生变化。所述环状靶材部件能够维持环状靶材的内径不变，则靶材的中心轴与环状靶材的内壁的相对位置关系不变，减小了环状靶材的消耗，对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响。通过移动装置带动所述环状靶材部件朝向所述靶材移动，能够保证靶材第二端面和环状靶材的第一面的距离不变，从而避免了靶材消耗对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响。综上，提高了包括半导体工艺腔室的半导体工艺设备的性能。

进一步，所述隔离板减小了半导体工艺设备工作时，所产生的靶材离子经过凹槽进入到腔室的机率，减小了对腔室的污染，减少了半导体工艺设备清洁的频率，提高了半导体工艺设备的效率。

进一步，所述升降部件能带动所述基座移动，能够保证整个靶材和环状靶材的使用过程中，靶材第二端面和基座第三表面的相对位置关系维持不变，从而使得在靶材的使用寿命和环状靶材的使用寿命过程中，所述半导体工艺设备的镀膜均匀性不变，从而提高了半导体工艺设备的镀膜均匀性。

本发明提供的半导体工艺设备的工作方法中，通过所述移动装置维持靶材第二端面和环状靶材第一面的距离不变，通过所述环状靶材部件维持环状靶材内侧壁至靶材中心轴的距离不变，从而保证半导体工艺设备内的等离子体气体中离子的运动轨迹不变。使得靶材厚度变化或者环状靶材厚度变化后，半导体工艺设备的镀膜均匀性不变，从而提高了半导体设备的性能。

附图说明

图1和图2是一种半导体工艺设备的剖面结构示意图；

图3是图1中半导体工艺设备中靶材130厚度变化前后的离子方向示意图；

图4是图1中半导体工艺设备中环状靶材120厚度变化前后的离子方向示意图；

图5是本发明一实施例中环状靶材部件的截面示意图；

图6是图5中环状靶材221的结构示意图；

图7至图9是本发明一实施例中半导体工艺设备的剖面结构示意图；

图10至图13是本发明一实施例中半导体工艺设备的工作过程的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术的半导体工艺腔室的热量消耗较大。

图1和图2是一种半导体工艺设备的剖面结构示意图。

一种半导体工艺设备，请参考图1和图2，图2是沿图1中切割线A-A1的截面示意图；包括：腔室，所述腔室包括顶板140；位于所述腔室内的靶材130，所述靶材130具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与顶板表面相接触；位于所述腔室内的基座101，所述基座101具有第一表面，所述第一表面朝向所述第二端面相对，所述基座101用于承载待测衬底；环状靶材120，所述环状靶材120位于靶材130和基座101之间，所述环状靶材120为环形柱体，所述环状靶材120具有相对的内侧壁和外侧壁，所述内侧壁和外侧壁包围且平行于所述环形柱体中轴线；位于所述环状靶材120内的第一开口，所述第一开口沿所述环形柱体的直径方向和所述环形柱体的中轴线方向贯穿所述环状靶材120；所述环状靶材120的中轴线垂直于靶材130第二端面和基座101第一表面；位于腔室内的保护罩100，所述基座101和环状靶材120位于保护罩100内，所述保护罩100具有平行于环状靶材120中轴线方向上的侧部，所述侧部包围所述基座101和环状靶材120，所述保护罩100位于靶材130的底部；所述环状靶材120通过支撑件150与保护罩100侧壁固定连接。

上述实施例的半导体工艺设备的结构中，所述靶材130的中心轴平行于所述环状靶材120的中轴线。上述实施例中半导体工艺设备的工作过程中，将待测衬底110置于基座101上，利用通入到腔室中的等离子气体轰击靶材130和环状靶材120生成金属原子或者金属离子，金属离子会沉积在待测衬底表面形成金属薄膜。上述实施例中，环状靶材120用于改善待测衬底边缘区的厚度，以提高待测衬底整个表面的厚度均匀性。半导体工艺设备工作过程中，环状靶材120的缺口两端电位不一致，以约束等离子气体的轨迹，实现对靶材130和环状靶材120的轰击。上述所述半导体工艺设备的设计中，靶材、环状靶材和基座的位置为经过设计的最优距离，以便获得最优的离子运动轨迹，在所设计的最优距离下的半导体工艺设备的镀膜均匀性最佳。

然而随着半导体工艺设备工作过程中，靶材会不断消耗。请参考图3，图3是图1中半导体工艺设备中靶材130厚度变化前后的离子方向示意图；靶材130的消耗会导致靶材130的厚度由初始厚度H降低至中间厚度h，靶材130厚度的变化，导致靶材130第二端面和基座101第一表面之间的距离发生变化，可以通过移动基座101使得基座101第一表面和靶材130第二端面之间的距离保持不变。同时靶材130厚度的变化，导致靶材130第二端面和环状靶材120第一面的距离发生变化。在靶材厚度为H时，自靶材130的中心到环状靶材120的内侧壁平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹m中，离子的运动轨迹m与垂直于中轴线的平面的夹角为a。当靶材厚度为h时，自靶材中心到环状靶材120沿平行垂直与重力方向的中心面的离子的运动轨迹n中，离子的运动轨迹n与垂直与重力方向的平面的夹角为b。b的角度大于a，离子轰击角度发生变化，从而导致镀膜均匀性不佳。

环状靶材也会随着半导体工艺设备的运行不断消耗。请参考图4，图4是图1中半导体工艺设备中环状靶材120厚度变化前后的离子方向示意图；环状靶材120的消耗会导致环状靶材120沿环状靶材的直径方向上内侧壁到外侧壁的厚度由初始厚度T降低至中间厚度t，环状靶材120沿环状靶材的直径方向上内侧壁到外侧壁的厚度的变化，导致沿垂直于环状靶材120中轴线的平面上，靶材130中心和环状靶材120内侧壁的距离发生变化。在环状靶材沿环状靶材的直径方向上内侧壁到外侧壁的厚度为T时，自靶材130的中心到环状靶材120的内侧壁平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹m1中，离子的运动轨迹m1与垂直于中轴线的平面的夹角为c。当环状靶材沿内侧壁到外侧壁的厚度为t时，自靶材130的中心到环状靶材120的内侧壁平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹n1中，离子的运动轨迹n1与于中轴线的平面的夹角为d。d的角度大于c，离子轰击角度发生变化，从而导致镀膜均匀性不佳。综上，导致半导体工艺设备的镀膜均匀性较差。

本发明提供一种半导体工艺设备，包括：腔室，所述腔室包括顶板；位于顶板底部表面的靶材，所述靶材具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与顶板相接触；位于靶材底部的基座，所述基座具有第一表面，所述第一表面与第二端面相对，所述基座用于承载待测衬底；一种环状靶材部件，所述环状靶材部件位于靶材和基座之间，且所述环状靶材的中轴线垂直于靶材第二端面和基座第一表面；所述环状靶材部件的环状靶材的内径保持不变；位于腔室内的保护罩，所述基座和环状靶材部件位于保护罩内，所述保护罩具有平行于环状靶材中轴线方向上的侧部，所述侧部包围所述基座和环状靶材，所述保护罩位于靶材的底部；位于保护罩侧部的移动装置，所述移动装置与环状靶材部件固定连接，所述移动装置用于带动环状靶材部件向靶材移动。所述环状靶材部件能够维持环状靶材的内径不变，则靶材中心与环状靶材内侧壁的位置相对关系不变，减小了环状靶材的消耗，对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响。通过移动部件沿重力方向移动所述环状靶材部件，保证靶材第二外表面和环状靶材第一面的相对位置不变，从而避免了靶材消耗对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图5是本发明一实施例中环状靶材部件的截面示意图。

一种环状靶材部件220，请参考图5和图6，图6是图5中环状靶材221的结构示意图，包括：环状靶材221，所述环状靶材221为环形柱体，所述环状靶材221具有相对的内侧壁2213和外侧壁2214，所述内侧壁2213和外侧壁2214包围且平行于所述环形柱体中轴线；位于所述环状靶材221内的第一开口300，所述第一开口300沿所述环形柱体的直径方向和所述环形柱体的中轴线方向贯穿所述环状靶材221；位于所述环形靶材221内的若干缺口310，所述内侧壁2213暴露出所述缺口310，所述缺口310沿平行于所述中轴线的方向贯穿所述环形靶材221，若干所述缺口310和所述第一开口300沿环状靶材221的周向均匀分布；保护板224，所述保护板224包围所述环状靶材221；位于环状靶材221和保护板224之间的膨胀腔223，所述膨胀腔223包括相对的第一外表面和第二外表面，所述膨胀腔223的第一外表面与环状靶材221的外侧壁2214接触，所述第二外表面与保护板224相接触，所述膨胀腔223内具有膨胀液。

本实施例中，所述第一开口300两端的环状靶材221连接的电位不同，环状靶材221通电后，用于约束环状靶材221内的离子运动方向。

本实施例中，所述环状靶材部件220还包括：膨胀液控制器225，所述膨胀液控制器225与膨胀腔223固定连接。

所述膨胀液控制器225用于调节膨胀腔223的体积。

膨胀液控制器225包括：压力控制器或者温度控制器。

本实施例中，所述膨胀液控制器225为压力控制器，所述压力控制器用于向膨胀腔内注入或输出膨胀液。

在一实施例中，所述膨胀液控制器225为温度控制器，所述温度控制器用于加热或冷却膨胀腔内的膨胀液。

通过所述膨胀液控制器225为膨胀腔提供压力，使得膨胀腔内的膨胀液体积增大。膨胀腔体积增大，保护板位置不变，则用于膨胀腔的内径缩小，对环状靶材施加自环形柱体外侧壁2214向内侧壁2213的压力。由于所述环状靶材的环形柱体内侧壁2213具有缺口310，受到自环形柱体外侧壁2214向内侧壁2213的压力时，所述缺口310缩小，从而使得所述环状靶材221的内径缩小。环状靶材部件210为半导体工艺设备的部件用于改善基座边缘区的镀膜均匀性。环状靶材221随着半导体工艺设备的运行不断消耗，从而使得环状靶材221的内径不断增大。通过环状靶材部件210能够维持半导体工艺设备中环状靶材221的内径不变，从而避免了环状靶材221的消耗，对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响，从而提高了包括环状靶材部件210的半导体工艺设备的性能。

本实施例中，所述缺口310的数量为3个，且所述3个缺口310和第一开口300沿内侧壁2213周向均匀分布。

所述缺口310沿内侧壁2213周向均匀分布，能保证在收到膨胀腔223的压力时，压缩后的环状靶材221的内侧壁为圆形，以保证环状靶材221内的离子方向不变。

本实施例中，所述环状靶材部件220还包括：位于膨胀腔223和环状靶材221之间的密封圈222，所述密封圈222的材料为为绝缘材料。

所述密封圈222的材料包括：弹性材料，所述弹性材料包括橡胶。

本实施例中，所述密封圈222的材料为橡胶。

所述密封圈222能为膨胀腔223提供密封空间，且所述密封圈222能隔离环状靶材221和膨胀腔223，避免施加在环状靶材221上的电压的影响。

图7至图9是本发明一实施例中半导体工艺设备的剖面结构示意图。

一种半导体工艺设备，请参考图7至图9，图7为半导体工艺腔室的结构示意图，图8为图7中虚线区域的放大图，图9为图8中沿剖面线S-S1的剖视图，包括：腔室，所述腔室包括位于所述腔室顶部的顶板240；位于所述腔室内的靶材230，所述靶材230具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与顶板240表面相接触；位于所述腔室内的基座201，所述基座201具有第一表面，所述第一表面朝向所述第二端面，所述基座201用于承载待测衬底；上述环状靶材部件220，所述环状靶材部件220位于靶材230和基座201之间，所述环状靶材221具有相对的第一面2211和第二面2212，所述第一面2211与靶材230的第二端面相对，所述第二面2212与基座201的第一表面相对，且所述环状靶材221的中轴线垂直于靶材230第二端面和基座第一表面；位于腔室内的保护罩200，所述基座201和环状靶材部件220位于保护罩200内，所述保护罩200具有平行于环状靶材221中轴线方向上的侧部，所述侧部包围所述基座201和环状靶材部件220，所述保护罩200位于靶材230的底部；位于保护罩200内的移动装置，所述移动装置固定与所述保护罩的侧壁，且所述移动装置与环状靶材部件220固定连接，所述移动装置用于带动环状靶材部件220沿朝向靶材230或者远离靶材230的方向移动。

本实施例中，所述移动装置包括：移动部件和支撑轴250，所述支撑轴250一端与移动部件固定连接，所述支撑轴250另一端与环状靶材部件220固定连接。

本实施例中，所述保护罩200的侧部具有平行于环状靶材221中轴线方向的凹槽270。

所述凹槽270为放置移动部件提供空间。

本实施例中，所述移动部件包括：位于凹槽270内的轨道和位于凹槽270内的提升电机，所述提升电机带动所述支撑轴250沿轨道移动。

所述提升电机包括气缸伺服电机、液压伺服电机或者磁力伺服电机。

本实施例中，所述提升电机为气缸伺服电机。其他实施例中，所述提升电机为液压伺服电机或者磁力伺服电机。

本实施例中，所述半导体工艺设备还包括：贯穿所述支撑轴250且与所述支撑轴250相互固定的隔离板260，所述隔离板260与保护罩200相接触，所述支撑轴250带动所述隔离板260运动，使隔离板260始终封闭所述凹槽270。

所述隔离板260随着支撑轴250的移动而移动，且所述隔离板260始终封闭所述凹槽270。所述隔离板260减小了半导体工艺设备工作时，所产生的靶材离子经过凹槽270进入到腔室，避免了对腔室的污染，减少了半导体工艺设备清洁的频率，提高了半导体工艺设备的效率。

本实施例中，所述半导体工艺设备还包括：位于基座201沿重力方向的底部的升降部件(未图示)，所述升降部件与基座201固定连接，且所述升降部件带动所述基座201沿平行于环状靶材221的中轴线的方向运动。

所述升降部件能带动所述基座201移动，能够保证整个靶材230和环状靶材221的使用过程中，基座201、靶材230和环状靶材221三者的相对位置关系维持不变，从而使得在靶材230的使用寿命和环状靶材221的使用寿命过程中，所述半导体工艺设备的镀膜均匀性不变，从而提高了半导体工艺设备的镀膜均匀性。

环状靶材部件220用于改善基座201边缘区的镀膜均匀性。所述环状靶材部件220能够维持环状靶材221的内径不变，则基座201与环状靶材221的位置相对关系不变，减小了环状靶材221的消耗，对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响。靶材230为半导体工艺设备的部件，随着半导体工艺设备的运行，靶材230的厚度不断减小，从而使得靶材230第二端面和环状靶材221的第一面的距离发生变化。通过移动装置带动环状靶材部件220沿朝向靶材230或远离靶材230的方向移动，保证靶材230第二端面和环状靶材221的第一面的距离维持不变，从而避免了靶材230消耗对半导体工艺设备的镀膜均匀性的影响。综上，提高了包括半导体工艺腔室的半导体工艺设备的性能。

图10至图13是本发明一实施例中半导体工艺设备的工作过程的结构示意图。

本发明还提供上述任意一种半导体工艺设备的工作方法，包括：

S11：提供衬底210；

S12：将所述衬底210置于基座201表面；

S13：将所述环状靶材部件220移动至初始位置，当所述环状靶材部件220位于初始位置时，所述靶材的中心轴平行于所述环状靶材的中轴线，所述环状靶材221的第一面与所述靶材230第二端面之间具有第一距离，所述环状靶材221的内侧壁与所述靶材230的中心轴之间具有第二距离；

S14：运行上述所述的半导体工艺设备预设时间后，所述靶材的厚度减薄，使得所述靶材的第二端面到环状靶材第一面的距离大于第一距离，环状靶材的内侧壁到靶材的中心轴的距离大于第二距离；

S15：通过所述移动装置带动环状靶材部件220朝向所述靶材230移动，使得环状靶材221第一面与靶材230第二端面的距离恢复为第一距离；通过所述膨胀液改变膨胀腔223的体积，使得环状靶材221的内侧壁到靶材230的中心轴的距离恢复为第二距离。

所述半导体工艺设备如图7所示，且如上述实施例所述，在此不做赘述。

请继续参考图7，提供衬底210，所述衬底200包括半导体晶圆、具有特定功能的半导体晶圆、或具有特定功能的半导体器件。

将所述衬底210置于基座201表面；为后续进行镀膜做准备。

请参考图10，将所述环状靶材部件220移动至初始位置，当所述环状靶材部件220位于初始位置时，，所述靶材的中心轴平行于所述环状靶材的中轴线，所述环状靶材221第一面与所述靶材230第二端面之间具有第一距离，所述环状靶材221的内侧壁到靶材230的中心轴之间具有第二距离。

所述环状靶材部件220处于初始位置时，所述环状靶材221的内径为初始内径。

所述环状靶材221能约束等离子体气体的方向，当所述环状靶材部件220位于初始位置时，所述自靶材230的中心到环状靶材221内侧壁2213平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹r中，离子的运动轨迹r与垂直于中轴线的平面的夹角为a1。

请继续参考图10，运行所述的半导体工艺设备预设时间后，所述靶材的厚度减薄，靶材230第二端面到环状靶材221第一面的距离大于第一距离，环状靶材221的内侧壁到靶材230的中心的距离大于第二距离。

运行所述的半导体工艺设备预设时间后，靶材230被消耗，从而导致靶材230沿环状靶材221的中轴线方向的厚度减薄。靶材230沿环状靶材221的中轴线方向的厚度减薄，使得靶材230第二端面到环状靶材221第一面的距离增大。

本实施例中，靶材230沿环状靶材221的中轴线方向的厚度减薄，使得靶材230第二端面到基座201第一表面的距离增大。通过升降机构移动基座201，使得基座201第一表面与靶材230的第二外表面的距离保持不变。

靶材230的厚度减薄后，自靶材230的中心到环状靶材221内侧壁2213平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹r1中，离子的运动轨迹r1与垂直于中轴线的平面的夹角为b1。b1的角度大于a1，离子轰击角度发生变化，从而导致镀膜均匀性不佳。

请参考图11，运行所述的半导体工艺设备预设时间后，所述环状靶材的厚度减薄，环状靶材221的内侧壁到靶材230的中心轴的距离大于第二距离。

运行所述的半导体工艺设备预设时间后，环状靶材221被消耗，从而导致环状靶材221沿内侧壁2213到外侧壁2214的厚度减小，使得环状靶材221的内径增大。环状靶材221沿内侧壁2213到外侧壁2214的厚度减小，使得环状靶材221的内径大于初始内径。

环状靶材221的内径增大后，自靶材230中心到环状靶材221内侧壁2213平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹r2中，离子的运动轨迹r2与垂直于中轴线的平面的夹角为c1。c1的角度大于a1，离子轰击角度发生变化，从而导致镀膜均匀性不佳。

通过所述移动装置带动环状靶材部件220朝向所述靶材230移动，使得环状靶材221第一面与靶材230第二端面的距离恢复为第一距离；通过所述膨胀液改变膨胀腔223的体积，使得环状靶材221的内侧壁2213到靶材230的中心轴的距离恢复为第二距离。具体请参考图12至图13。

请参考图12，通过所述移动装置带动环状靶材部件220朝向所述靶材230移动，使得环状靶材221第一面与靶材230第二端面的距离恢复为第一距离。

通过所述移动装置带动所述环状靶材部件220移动的方法包括：通过所述提升电机带动支撑轴250沿轨道260移动，支撑轴250沿环状靶材221中轴线方向移动，从而使得与支撑轴250固定连接的环状靶材部件220沿环状靶材221中轴线方向移动。

所述环状靶材部件220沿环状靶材221中轴线方向的位置发生变化，从而保证在环状靶材221第一面与靶材230第二端面的距离为第一距离。则靶材230的中心到环状靶材221内侧壁2213平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹q中，离子的运动轨迹q与垂直于中轴线的平面的夹角为a1。

请参考图13，通过所述膨胀液改变膨胀腔223的体积，使得环状靶材221的内侧壁2213到靶材230的中心的距离恢复为第二距离。

具体为，通过所述膨胀液控制器225使得膨胀腔223的体积增大，所述膨胀腔223的体积增大，对膨胀腔223内部的环状靶材221产生自外侧壁2214至内侧壁2213的压力，从而使得环状靶材221发生形变，进而使得环状靶材221的内径尺寸恢复为初始内径的尺寸。

所述环状靶材221的内径尺寸恢复为初始内径的尺寸，则环状靶材221内侧壁与靶材230的中心轴的距离恢复为第二距离。则靶材230的中心到环状靶材221内侧壁2213平行于中轴线方向的中点的离子的运动轨迹q1中，离子的运动轨迹q1与垂直于中轴线的平面的夹角为a1。

因此，随着靶材230和环状靶材221的消耗，实时调整移动装置和环状靶材部件220，维持半导体工艺设备的离子运动轨迹不变，从而能保证整个靶材230和环状靶材221消耗过程中，半导体工艺设备的镀膜均匀性不变。提高了半导体工艺设备的性能。

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 (13)

1.一种环状靶材部件，其特征在于，包括：

环状靶材，所述环状靶材为环形柱体，所述环状靶材具有相对的内侧壁和外侧壁，所述内侧壁和外侧壁包围且平行于所述环形柱体中轴线；

位于所述环状靶材内的第一开口，所述第一开口沿所述环形柱体的直径方向和所述环形柱体的中轴线方向贯穿所述环状靶材；

位于所述环形靶材内的若干缺口，所述内侧壁暴露出所述缺口，所述缺口沿平行于所述中轴线的方向贯穿所述环形靶材，若干所述缺口和所述第一开口沿环状靶材的周向均匀分布；

保护板，所述保护板包围所述环状靶材；

位于环状靶材和保护板之间的膨胀腔，所述膨胀腔包括相对的第一外表面和第二外表面，所述膨胀腔的第一外表面与环状靶材的外侧壁相接触，所述第二外表面与保护板相接触，所述膨胀腔内具有膨胀液。

2.根据权利要求1所述的环状靶材部件，其特征在于，还包括：膨胀液控制器，所述膨胀液控制器与膨胀腔固定连接。

3.根据权利要求3所述的环状靶材部件，其特征在于，膨胀液控制器包括：压力控制器；所述压力控制器用于向膨胀腔内注入或输出膨胀液。

4.根据权利要求3所述的环状靶材部件，其特征在于，膨胀液控制器为温度控制器，所述温度控制器用于加热或冷却膨胀腔内的膨胀液。

5.根据权利要求1所述的环状靶材部件，其特征在于，还包括：位于膨胀腔和环状靶材之间的密封圈；所述密封圈的材料为绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的环状靶材部件，其特征在于，所述密封圈的材料包括：弹性材料；所述弹性材料包括橡胶。

7.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：

腔室，所述腔室包括位于所述腔室顶部的顶板；

位于所述腔室内的靶材，所述靶材具有相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与顶板表面相接触；

位于所述腔室内的基座，所述基座具有第一表面，所述第一表面朝向所述第二端面，所述基座用于承载待测衬底；

如权利要求1至6任意一项所述的环状靶材部件，所述环状靶材部件位于靶材和基座之间，所述环状靶材具有相对的第一面和第二面，所述第一面与靶材的第二端面相对，所述第二面与基座的第一表面相对，且所述环状靶材的中轴线垂直于靶材第二端面和基座第一表面；

位于腔室内的保护罩，所述基座和环状靶材部件位于保护罩内，所述保护罩具有平行于环状靶材中轴线方向上的侧部，所述侧部包围所述基座和环状靶材部件；

位于保护罩内的移动装置，所述移动装置固定于所述保护罩的侧壁，且所述移动装置与环状靶材部件固定连接，所述移动装置带动环状靶材部件沿朝向靶材或远离靶材的方向移动。

8.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述移动装置包括移动部件和支撑轴，所述支撑轴一端与移动部件固定连接，所述支撑轴另一端与环状靶材部件固定连接。

9.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述保护罩的侧部具有平行于环状靶材中轴线方向的凹槽；所述移动部件包括：位于凹槽内的轨道和位于凹槽内的提升电机，所述提升电机带动所述支撑轴沿轨道移动。

10.根据权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括：贯穿所述支撑轴且与所述支撑轴相互固定的隔离板，所述隔离板与保护罩相接触，所述支撑轴带动所述隔离板运动，使隔离板始终封闭所述凹槽。

11.根据权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述提升电机包括气缸伺服电机、液压伺服电机或者磁力伺服电机。

12.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括：位于基座沿重力方向的底部的升降部件，所述升降部件与基座固定连接，且所述升降部件带动所述基座沿平行于环状靶材的中轴线的方向运动。

13.一种如权利要求7至12任意一项所述的半导体工艺设备的工作方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

将所述衬底置于基座表面；

将所述环状靶材部件移动至初始位置，当所述环状靶材部件位于初始位置时，所述靶材的中心轴平行于所述环状靶材的中轴线，所述环状靶材的第一面与所述靶材第二端面之间具有第一距离，所述环状靶材的内侧壁与所述靶材的中心轴之间具有第二距离；

运行如权利要求7至12任意一项所述的半导体工艺设备预设时间后，所述靶材和环状靶材的厚度减薄，使上述靶材的第二端面到环状靶材第一面的距离大于第一距离，环状靶材的内侧壁到靶材的中心轴的距离大于第二距离；

通过所述移动装置带动环状靶材部件朝向所述靶材移动，使得环状靶材第一面与靶材第二端面的距离恢复为第一距离；

通过所述膨胀液改变膨胀腔的体积，使得环状靶材的内侧壁到靶材的中心轴的距离恢复为第二距离。