CN115466932A - 磁控溅射靶材快换结构和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁控溅射靶材快换结构和方法。包括靶枪、靶材、卡环、波形簧片、屏蔽罩和异形簧片，靶枪的背板外壳内设置靶材，靶材端面应均匀压紧贴在靶枪内端面，以便靶材冷却，靶材内端面为水冷盘；屏蔽罩套在靶枪的背板外壳的端口内，屏蔽罩靠近靶枪的端部和靶材之间设有卡环和波形簧片，屏蔽罩端部经波形簧片和卡环压接到靶材上；在屏蔽罩和靶枪的背板外壳的端口之外周围设有异形簧片，异形簧片固定于靶枪上，异形簧片向屏蔽罩延伸并越过屏蔽罩后设置有凸耳，凸耳径向朝向屏蔽罩中心延伸，屏蔽罩远离靶枪的端部顶接到凸耳上。本发明提出的靶材快换结构，可应用于磁控溅射设备靶材固定及类似结构需要紧固的位置，改进了设备使用过程中的弊端。

Description

磁控溅射靶材快换结构和方法

技术领域

本发明属于半导体集成电路及其制造技术领域的一种便于靶材更换使用的结构，具体是涉及了一种磁控溅射靶材快换结构。

背景技术

在目前磁控溅射设备中，靶材被卡环通过六颗沉头螺钉固定在靶材背板上，屏蔽罩通过侧壁穿孔螺钉紧固的方式固定在靶枪上，通过长时间使用发现该结构存在以下缺点：

1)屏蔽罩作为磁控溅射产生高能粒子阴极的接地防护罩，与靶枪之间因螺纹紧固，接触面积较小，各导电通道电阻值不均衡；造成溅射速率偏低，工艺重复性和一致性不高；

2)在溅射过程中靶材物质溅射到整个真空腔室内，会有部分离子附着在屏蔽罩固定螺纹表面，因靶材种类的局限性，当需要反复拆卸和安装屏蔽罩更换靶材时，螺钉因表面附作物和反复旋紧和旋松会极大的减少寿命，出现螺钉帽断裂、螺纹受损滑丝等现象；

3)需要更换靶材时需要先拆下三颗屏蔽罩螺钉，再旋下固定卡环的六颗螺钉，每个靶材至少九颗螺钉，当靶材较多时，拆卸时间较长，大大延长了设备工艺过程准备时间；

4)有的靶材十分容易脆断，拆装固定卡环的六颗螺钉时，单颗螺钉旋紧力的大小稍有不均，经常发生靶材本身断裂或靶材沿卡环压紧位置碎裂，造成工艺过程停止。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明针对现在有技术的不足，提出一种磁控溅射靶材快换结构，可以满足快换靶材、稳定的导电通道及降低靶材损耗，提高设备利用率，可应用于磁控溅射设备靶材固定及类似结构需要紧固的位置，改进了设备使用过程中的弊端。

本发明结构的技术方案如下：

一、一种磁控溅射靶材快换结构：

包括靶枪和靶材，靶枪的背板外壳内的端口底部设置靶材，还包括卡环、波形簧片、屏蔽罩和异形簧片，屏蔽罩套在靶枪的背板外壳的端口内，屏蔽罩靠近靶枪的端部和靶材之间设有卡环和波形簧片，屏蔽罩端部经波形簧片和卡环的一端面，卡环另一端面压接到靶材上；

在屏蔽罩和靶枪的背板外壳的端口之外周围设有异形簧片，异形簧片一端固定于靶枪上，异形簧片另一端向屏蔽罩延伸并越过屏蔽罩后设置有凸耳，凸耳径向朝向屏蔽罩中心延伸，屏蔽罩远离靶枪的端部顶接到凸耳上。

本发明结构通过波形簧片和异形簧片相互作用，将靶材、卡环、屏蔽罩固定在靶枪上。

包括多个异形簧片，多个异形簧片沿周向间隔设置。

所述的靶材的外径大于卡环中间开设的通孔内径。

所述的波形簧片采用沿周向呈起伏波浪形的环形弹性片。

所述的屏蔽罩为筒体，筒体的端面和波形簧片的一侧端面连接，波形簧片另一侧端面经卡环压接到靶材上。

这样情况下，靶材、卡环、屏蔽罩是通过波形簧片和异形簧片共同作用固定在靶枪上。

所述的靶枪电连接地，异形簧片在靶枪与屏蔽罩之间形成一个稳定的导电通道。

二、一种磁控溅射靶材快换结构的靶材更换方法：

更换靶材时，径向向外拉开异形簧片上的凸耳，即先直接拆卸位置异形簧片，再取下屏蔽罩、卡环、波形簧片和靶材，取下屏蔽罩紧固结构，进而更换新的靶材。

本发明的有益效果：

本发明方案通过采用波形弹簧与异形弹簧向配合的方式，将靶材、卡环及屏蔽罩固定在靶枪上，每次更换靶材只需将异形簧片拆下，即可依次取下屏蔽罩、波形簧片、卡环、靶材，更换靶材种类后，依次装上即可，极大的缩短了拆装屏蔽罩固定螺钉、卡环固定螺钉的时间。

本发明方案从根本上消除了屏蔽罩固定钉帽螺钉因表面附作物和反复旋紧和旋松螺钉帽断裂、螺纹受损滑丝等故障，且通过波形簧片轴向力的作用，使靶材与靶枪背板均匀充分接触，保证了靶材的水冷效果。

本发明还将屏蔽罩与靶枪的接触面积由螺钉端面局部接触改进为异形簧片大面积接触，靶材、卡环、屏蔽罩通过波形簧片和异形簧片之间相互作用力均充分接触，提高导电通道的稳定性和均匀性，降低了总接触电阻，提高设备溅射稳定性和速率，极大程度提高了设备结构成熟度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1为使用状态下的本发明整体结构的截面剖视图；

图2为本发明整体结构的爆炸图；

图3为本发明异形簧片结构图。

图中，靶枪1、靶材2、卡环3、波形簧片4、屏蔽罩5、异形簧片6。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

通常屏蔽罩5在靠近靶枪1的一端端面开设多个缺口槽，靶枪1的外壳周面上对应设置螺钉，螺钉穿过靶枪1的外壳后连接到缺口槽中，将屏蔽罩5相对于靶枪1固定。然而这样的结构压力不均匀稳定，使得靶材十分容易脆断，也容易出现螺钉帽断裂、螺纹受损滑丝等现象，固定螺帽一旦断裂，断丝很难取出，修复率较低；同时由于螺帽断裂，会造成屏蔽导电不均匀，溅射速率偏低，设备工艺重复性和一致性不高。

对于本发明设计了靶材快换结构，如图1和图2所示，包括靶枪1和靶材2，靶枪1的背板外壳内的端口底部设置靶材2，靶材2需要固定到靶枪1上，其特征在于：固定结构还包括卡环3、波形簧片4、屏蔽罩5和异形簧片6，屏蔽罩5套在靶枪1的背板外壳的端口内，屏蔽罩5靠近靶枪1的端部和靶材2之间设有卡环3和波形簧片4，屏蔽罩5靠近靶枪1的端部经波形簧片4和卡环3的一端面，卡环3另一端面压接到靶材2上。

在屏蔽罩5和靶枪1的背板外壳的端口之外周围设有异形簧片6，异形簧片6一端通过螺栓固定于靶枪1的背板外壳上，异形簧片6另一端向屏蔽罩5轴向延伸并越过屏蔽罩5远离靶枪1的一端后设置有凸耳，凸耳径向朝向屏蔽罩5中心延伸，屏蔽罩5远离靶枪1的端部顶接到凸耳上，通过异形簧片6的凸耳对屏蔽罩5朝向靶枪1方向施力，再依次经波形簧片4、卡环3后传递到靶材2上，进而将靶材2压紧固定于靶枪1的背板外壳的端口底部。

包括多个异形簧片6，多个异形簧片6沿周向间隔设置。具体实施设置三个异形簧片6把屏蔽罩5沿轴向固定在靶枪1的背板外壳上。

靶材2的外径大于卡环3中间开设的通孔内径。

波形簧片4采用整体为环形且沿周向呈起伏波浪形的环形弹性片。

屏蔽罩5为筒体，筒体的端面和波形簧片4的一侧端面连接，波形簧片4另一侧端面经卡环3压接到靶材2上，使得靶材2被压到靶枪1的背板外壳的端口底部。

这样情况下，靶材2、卡环3、屏蔽罩5是通过波形簧片4和异形簧片6共同作用固定在靶枪1上。

具体在靶材溅射时，靶枪1电连接地，每一片异形簧片6均在靶枪1与屏蔽罩5之间形成一个导电通道。

靶材2和靶枪1的背板外壳的端口底部之间设有水冷盘。

波形簧片4呈圆形扁平状，沿屏蔽罩5内侧圆环分布，一端面顶在屏蔽罩5内侧，另一端面定在卡环3环面。

如图3所示，异形簧片6的顶部带孔，孔可直接套在靶枪1背板外壳的顶部螺栓或者螺钉上；异形簧片6的底部为带凸耳的卡钩结构，可将屏蔽罩5牢固的固定在靶枪1背板上，并通过压缩波形簧片4将靶材2压紧在靶枪1的背板上。

异形簧片6为高弹性材质，能产生微小的弹性形变和提供足够的紧固力，异形簧片6的凸耳的卡钩结构结合波形簧片4沿轴向将卡环3、靶材2固定在靶枪1背板上，固定力均匀。

本发明的异形簧片6通过冲压而成，如图3所示，该结构一端通过圆孔套在靶枪螺帽上，另一端通过凸耳卡在屏蔽罩底部，通过两端之间微变形产生的弹力将屏蔽罩固定在靶枪上，在更换靶材拆卸屏蔽罩时直接拉开卡勾，取下屏蔽罩紧固结构即可。

屏蔽罩5固定结构表面应不做任何涂层，在拆装过程中不能有多余物产生，并便于喷砂清洗。

本发明的实施工程过程如下：

靶材更换过程，首先沿屏蔽罩轴向施加轴向力，将其中一个异形簧片6的钩子沿屏蔽罩5径向发生一定形变，同时再沿轴向取下异形簧片6，同样的操作取下另外2个异形簧片6，

在此过程中，由于波形簧片的作用，屏蔽罩5存在一个逆着屏蔽罩5轴向方向的力，需确保取异形簧片6过程中，屏蔽罩5不会从靶枪1上掉下来；异形簧片6取下后，顺着波形簧片的力将屏蔽罩5、波形簧片4、卡环3、靶材2依次从靶枪1上取下；将靶材2从屏蔽罩5内部取出，更换新靶材2；将更换后的靶材2、卡环3、波形簧片4、屏蔽罩5、依次沿轴向装入靶枪1，用手压紧，将异形簧片6上端套入预留靶材1螺钉帽内，底部凸耳钩住屏蔽罩5底部端面，3个异形簧片安装好后，新靶材2即更换完毕。

由于屏蔽罩5及异形簧片6均暴露在高能粒子溅射区域，使用一段时间后会在屏蔽罩5及异形簧片6表面形成一层溅射物，此时可根据情况对屏蔽罩5及异形簧片6进行喷砂清洗，以保证无多余物产生，维护便捷。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磁控溅射靶材快换结构，包括靶枪(1)和靶材(2)，靶枪(1)的背板外壳内的端口底部设置靶材(2)，其特征在于：还包括卡环(3)、波形簧片(4)、屏蔽罩(5)和异形簧片(6)，屏蔽罩(5)套在靶枪(1)的背板外壳的端口内，屏蔽罩(5)靠近靶枪(1)的端部和靶材(2)之间设有卡环(3)和波形簧片(4)，屏蔽罩(5)端部经波形簧片(4)和卡环(3)的一端面，卡环(3)另一端面压接到靶材(2)上；在屏蔽罩(5)和靶枪(1)的背板外壳的端口之外周围设有异形簧片(6)，异形簧片(6)一端固定于靶枪(1)上，异形簧片(6)另一端向屏蔽罩(5)延伸并越过屏蔽罩(5)后设置有凸耳，凸耳径向朝向屏蔽罩(5)中心延伸，屏蔽罩(5)远离靶枪(1)的端部顶接到凸耳上。

2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶材快换结构，其特征在于：

包括多个异形簧片(6)，多个异形簧片(6)沿周向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶材快换结构，其特征在于：

所述的波形簧片(4)采用沿周向呈起伏波浪形的环形弹性片。

4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶材快换结构，其特征在于：

所述的屏蔽罩(5)为筒体，筒体的端面和波形簧片(4)的一侧端面连接，波形簧片(4)另一侧端面经卡环(3)压接到靶材(2)上。

5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶材快换结构，其特征在于：

所述的靶枪(1)电连接地，异形簧片(6)在靶枪(1)与屏蔽罩(5)之间形成一个稳定的导电通道。

6.应用于权利要求(1-5)任一所述磁控溅射靶材快换结构的一种靶材更换方法，其特征在于：更换靶材(2)时，径向向外拉开异形簧片(6)上的凸耳，再取下屏蔽罩(5)、卡环(3)、波形簧片(4)和靶材(2)，进而更换新的靶材(2)。

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