CN206376000U - 一种磁控溅射设备靶材 - Google Patents

Abstract

一种磁控溅射设备靶材，其包括：靶材，所述靶材包括一溅射面和一安装面；背板，与所述靶材对应地设置，其包括一上表面和一下表面，所述上表面与所述安装面配合安装；所述靶材的所述安装面上设置有凸楞，所述背板的所述上表面上设置有凹槽，所述凹槽与所述凸楞配合设置；在所述背板内还设置有冷却水路。本实用新型的磁控溅射设备靶材的背板上表面根据靶材使用状况进行改进，延长了靶材的使用周期，提高了靶材利用率。

Description

一种磁控溅射设备靶材

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射技术领域，具体涉及一种磁控溅射设备靶材。

背景技术

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，基片温升较低。

为了在低气压下进行高速溅射，必须提高气体的离化率。一般通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束提高等离子体密度以增加溅射率的方法。因磁场分布原因致使平面靶材部分区域使用更多，边缘部分使用偏少。但是现有的靶材制作时，整体厚度是一致的，使用后靶材剩余部分偏多，靶材的利用率低。

同时，由于靶材受到各种高能量离子轰击，因此靶材组件的温度会急剧升高，因而需要通过靶材组件中的背板传递并迅速消散靶材的热量，为此在靶材组件磁控溅射实践操作过程中，会向背板的背面采用高压冷却水冲击措施，从而提高靶材组件的散热功效。高压冷却水冲击靶材组件背板可有效加快靶材的散热，提高镀膜质量，但由于高温加快了靶材组件变软，而背板的背面受到长时间的冷却水冲击，由此在靶材组件的上下两侧形成有巨大的压力差，这使得在背板的背面形成凹陷，而相应的靶材的正面呈向上凸起。这也直接影响到靶材组件的使用寿命，有时会将用于固定靶材组件的陶瓷圈顶变形，顶碎；更甚者，由于靶材正面的凸起，直接造成靶材各部分与硅片基底间的偏差，造成镀膜的参数异常，并由此影响后续制成的集成电路质量。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的靶材利用率低、冷却方式复杂的缺陷，从而提供一种磁控溅射设备靶材。

为此，此处依次列出权利要求书记载的全部技术方案；

一种磁控溅射设备靶材，其包括：靶材，所述靶材包括一溅射面和一安装面；背板，与所述靶材对应地设置，其包括一上表面和一下表面，所述上表面与所述安装面配合安装；所述靶材的所述安装面上设置有凸楞，所述背板的所述上表面上设置有凹槽，所述凹槽与所述凸楞配合设置；在所述背板内还设置有冷却水路。

进一步地，所述凸楞和所述凹槽的截面为多边形。

进一步地，所述凸楞和所述凹槽的截面为梯形。

进一步地，所述冷却水路为在所述背板内分布的蛇形通道。

进一步地，所述蛇形通道具有一个进水口和一个出水口。

进一步地，所述冷却水路包括在所述背板内所述凹槽附近设置的沿凸楞方向延伸的多个冷却通道。

进一步地，所述冷却通道为两个。

进一步地，所述凸楞靠近所述靶材的边缘设置。

进一步地，所述背板通过焊接介质与所述靶材焊接固定。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型的磁控溅射设备靶材的背板上表面根据靶材使用状况进行改进，将靶材使用多的区域相对应的背板上表面设置成“凹”型，靶材使用少的区域相对应的背板上表面成“凸”型，再配合以相对应设置的带有凹凸表面的靶材，延长了靶材的使用周期，减少靶材的更换次数，提高靶材利用率，降低了生产和制造成本；

另一方面现有技术中靶材降温成本高，容易对背板和靶材造成压力冲击导致变形，本实用新型在背板内部设置冷却水路，利用循环水路或集中在靶材易发热区设置的多个水路对靶材进行降温，不仅降低了成本也克服了由高压水冲击导致的靶材变形缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的靶材和背板结构示意图；

图2为本实用新型的背板结构示意图；

图3为本实用新型的背板和靶材安装示意图；

附图标记说明：

1-靶材；2-背板；3-使用掉的靶材部分；4-使用后剩余的靶材部分；5-冷却水路；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示为现有技术的靶材和背板的结构示意图，其中靶材1和背板2均为平板状设置，其中靶材易击穿部位集中，当易击穿部位使用完后其余部位还剩余有较多的靶材，因此靶材利用率低，同时也易造成材料的浪费。如为延长击穿时间则需要将靶材的厚度设置得更大，必然会造成靶材成本的增加。

在磁控溅射过程中靶材1各部位受到离子轰击的力度不同，通常在磁控溅射过程中，相较于中间部分的靶材，靠近外侧边缘部分的靶材受到的离子轰击力度更大，因此其受腐蚀程度也更大，更容易被击穿。

如图2-3所示为本实用新型的靶材和背板结构，本实用新型的靶材1包括溅射面和安装面，而背板2包括上表面与下表面，其中背板2的上表面与靶材1的安装面配合安装，背板2上表面设置有前后贯穿的凹槽，靶材1的安装面设置有前后贯穿的凸楞，其中凸楞与凹槽配合设置，凹槽与凸楞的形状和数量相匹配。设置凸楞的作用在于防止靶材1上受离子轰击力度较大部位被击穿，因此凸楞设置可以为任意形状，其中本实施例中将凹槽和凸起均设置为截面为梯形或矩形等多边形结构。同时，靶材1通过例如铟等焊接介质焊接固定到背板2上。

由于靠近外侧边缘部分的靶材受到的离子轰击力度更大，更容易被击穿，因此在本实施例中，在靶材1靠近外侧的边缘处设置有两条前后贯穿的凸楞，用以局部增加靶材1的厚度，延迟击穿时间和靶材的使用寿命，并提高靶材的利用率。

同时，由于受到离子轰击伴随会产生热量，因此在离子轰击过程中靶材1的温度会急剧升高，因此需要通过背板2传递并消散靶材1中的热量，避免由此产生的靶材变形、寿命减短、影响镀膜质量等问题。在本实用新型的靶材结构中，为更好地为靶材1冷却降温，进一步地，在背板2中还设置有冷却水路5，用于通入冷却水进行循环冷却，其中冷却水路5可以为设置在背板2中的蛇形盘绕的蛇形通道，通过该蛇形通道在背板2中蛇形盘绕以增大冷却面积，同时通道设置有进水口和出水口使水可以循环冷却。

同时由于靶材1受离子轰击的力度相对集中于靠近外侧的边缘部分，从而在外侧边缘部分更容易产生较大热量，因此可通过在背板2上凹槽附近集中设置多个冷却通道用于对靶材1上易产热部位快速降温。

本实用新型的磁控溅射设备靶材的背板上表面根据靶材使用状况进行改进，将靶材使用多的区域相对应的背板上表面设置成“凹”型，靶材使用少的区域相对应的背板上表面成“凸”型，再配合以相对应设置的带有凹凸表面的靶材，延长了靶材的使用周期，减少靶材的更换次数，提高靶材利用率，降低了生产和制造成本；另一方面现有技术中靶材降温成本高，容易对背板和靶材造成压力冲击导致变形，本实用新型在背板内部设置冷却水路，利用循环水路或集中在靶材易发热区设置的多个水路对靶材进行降温，不仅降低了成本也克服了由高压水冲击导致的靶材变形缺陷。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种磁控溅射设备靶材，其包括：

靶材，所述靶材包括一溅射面和一安装面；

背板，与所述靶材对应地设置，其包括一上表面和一下表面，所述上表面与所述安装面配合安装；

其特征在于：

所述靶材的所述安装面上设置有凸楞，所述背板的所述上表面上设置有凹槽，所述凹槽与所述凸楞配合设置；

在所述背板内还设置有冷却水路。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述凸楞和所述凹槽的截面为多边形。

3.根据权利要求2所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述凸楞和所述凹槽的截面为梯形。

4.根据权利要求1所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述冷却水路为在所述背板内分布的蛇形通道。

5.根据权利要求4所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述蛇形通道具有一个进水口和一个出水口。

6.根据权利要求1所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述冷却水路包括在所述背板内所述凹槽附近设置的沿凸楞方向延伸的多个冷却通道。

7.根据权利要求6所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述冷却通道为两个。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述凸楞靠近所述靶材的边缘设置。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的磁控溅射设备靶材，其特征在于：所述背板通过焊接介质与所述靶材焊接固定。