CN208594329U - 物理气相沉积设备的靶材单元及物理气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种物理气相沉积设备的靶材单元及物理气相沉积设备。该物理气相沉积设备的靶材单元包括：靶材和磁芯；所述磁芯包括磁铁、第一固定盘和第二固定盘，所述磁铁固定于所述第一固定盘和所述第二固定盘之间；所述磁芯设置于所述靶材内，所述第一固定盘设置于所述靶材的一端，所述第二固定盘与所述靶材的一端密封连接；所述第一固定盘上设置有进水口、出水口和进气口；所述进气口用于与储气罐连接。本实用新型实施例的方案避免了更换靶材时残留水流出造成水资源浪费和作业环境污染。

Description

物理气相沉积设备的靶材单元及物理气相沉积设备

技术领域

本实用新型实施例涉及半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种物理气相沉积设备的靶材单元及物理气相沉积设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)设备是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上的设备。

PVD设备在工作过程中需要对靶材进行冷却，现有的PVD设备将冷水注入到靶材内以对靶材进行冷却。然而现有技术中PVD设备停止工作时会有水残留在靶材中，更换靶材时，水会由靶材中流出，造成水资源浪费和作业环境污染。

实用新型内容

本实用新型提供一种物理气相沉积设备的靶材单元及物理气相沉积设备，以避免更换靶材时残留水流出造成水资源浪费和作业环境污染。

本实用新型实施例提供了一种PVD设备的靶材单元，该靶材单元包括：

靶材和磁芯；

所述磁芯包括磁铁、第一固定盘和第二固定盘，所述磁铁固定于所述第一固定盘和所述第二固定盘之间；

所述磁芯设置于所述靶材内，所述第一固定盘设置于所述靶材的一端，所述第二固定盘与所述靶材的另一端密封连接；所述第一固定盘上设置有进水口、出水口和进气口；

所述进气口用于与储气罐连接。

可选的，所述进水口与进水管连接，所述进水管上设置有进水阀门，所述出水口与出水管连接，所述出水管上设置有出水阀门；

所述进水阀门和所述出水阀门均与控制器连接。

可选的，所述进气口通过进气管与所述储气罐连接，所述进气管上设置有进气阀门，所述进气阀门与所述控制器连接。

可选的，所述进气阀门、所述进水阀门和所述出水阀门为电磁阀或气动阀。

可选的，所述进水口复用为所述进气口；

所述进水管的进水阀门与所述进水口之间设置有接口，所述接口与所述储气罐连接。

可选的，所述储气罐为氮气储气罐或氩气储气罐。

可选的，所述第一固定盘与所述靶材内壁之间具有第一缝隙，所述第一缝隙为所述出水口。

可选的，该靶材单元还包括：

外接套管，所述外接套管与所述靶材临近所述进水口的一端密封连接，所述出水口通过所述外接套管与出水管连接。

可选的，所述磁芯还包括输水管，所述输水管一端与所述进水口连接，另一端固定于所述第二固定盘；

所述输水管位于所述进水口和所述第二固定盘之间的部分设置有输水孔。

第二方面，本实用新型还提供了一种PVD设备，该设备包括本实用新型任意实施例提供的物理气相沉积设备的靶材单元。

本实用新型实施例通过在第一固定盘上设置进气口，通过进气口向靶材内注入气体将靶材中残留的水排出，避免了更换靶材时残留水流出，节约了水资源的同时，可以有效的改善作业环境，减少现场污染，提高作业效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图；

图2是本实用新型实施例提供的又一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图，参考图1，该PVD设备包括：

靶材10和磁芯20；

磁芯20包括磁铁21、第一固定盘22和第二固定盘23，磁铁21固定于第一固定盘22和第二固定盘23之间；

磁芯20设置于靶材10内，第一固定盘设置于靶材10的一端，第二固定盘23与靶材10的另一端密封连接；第一固定盘22上设置有进水口221、出水口222和进气口223；

进气口223用于与储气罐30连接。

其中，靶材10可以为空心圆柱状，第一固定盘22和第二固定盘23为圆盘或类似圆盘形，第二固定盘23通过密封件40与靶材10的一端密封连接。PVD设备工作时，靶材10以一定的转速旋转，磁铁21用于产生磁场使靶材10中的待沉积离子被束缚于靶材10表面，从而进行沉积。磁铁21的直径小于靶材10的内径，对靶材10进行冷却时，通过进水口221向靶材内注入冷水，冷水经过靶材10与磁铁21之间的缝隙后由出水口222流出。当需要更换靶材10时，进水口221停止注入冷水，由进气口223向靶材10内注入气体，将残留在靶材10中的水由出水口222排出。

现有技术中更换靶材时候将磁芯20和靶材10整体拆下来，靶材10的残留的水会由进水口221和出水口222流出，本实施例通过在第一固定盘22上设置进气口223，通过进气口223向靶材10内注入气体将靶材10中残留的水排出并回收再利用，避免了更换靶材10时残留水流出，节约了水资源的同时，可以有效的改善作业环境，减少现场污染，提高作业效率。

可选的，参考图1，磁芯20还包括输水管24，输水管24一端与进水口221连接，另一端固定于第二固定盘23；输水管24位于进水口221和第二固定盘23之间的部分设置有输水孔。

具体的，输水管24通过输水孔将冷水注入到靶材10内，由于输水管24贯穿靶材10，通过设置输水管24可以使冷水迅速的分布到靶材10的各个位置，实现对靶材10的充分冷却。输水管24与进水口221连接的一端可以延伸出第一固定盘22位于靶材10外部，外部进水管可以直接与其连接，向靶材10内注入冷水。

需要说明的是，出水口222可以为第一固定盘22上的实际开口，也可以为第一固定盘22与靶材10内壁之间的缝隙。本实施例并不做具体限定。

可选的，参考图1，第一固定盘22与靶材10内壁之间具有第一缝隙，第一缝隙为出水口222。这样设置，仅需设置第一固定盘22的尺寸小于靶材10的内径即可，无需在第一固定盘22上开口，减少工艺步骤，并且第一缝隙可以围绕第一固定盘22的边沿一周，这样出水口222的面积较大，使得冷却靶材10后的水可以由靶材10中快速排出，提高靶材10中的水的更换速度，从而提高冷却速度。

图2是本实用新型实施例提供的又一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图，可选的，参考图2，进水口221复用为进气口223；进水口221与进水管51连接，进水管51的进水阀门52与进水口221之间设置有接口61，接口61与储气罐30连接。

具体的，由于更换靶材10时，靶材10和磁芯20要与进水管51分离，因此输水管24和进水管51中若存在残留水，也可能会流出造成浪费和污染，通过设置进水口221复用为进气口223，使得气体可以将进水管51以及输水管24中残留的水一并排出回收利用，进一步避免了水资源的浪费和作业现场的污染。

图3是本实用新型实施例提供的又一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图，参考图3进气口223通过进气管62与储气罐30连接，进气管62上设置有进气阀门63，进气阀门63与控制器70连接。

具体的，通过设置进气阀门63与控制器70连接，可以实现对进气阀63开闭的自动控制，从而实现自动控制输气排水，节省人力。

可选的，进气阀门63为电磁阀或气动阀。

具体的，电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动，可以用于调整介质的方向、流量、速度和其他的参数，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，控制的精度高和灵活性好。气动阀是借助压缩空气驱动的阀门，适用于控制气体、蒸汽、液体等介质。

需要说明的是，本实施例仅示例性的设置进气阀门63为电磁阀或气动阀，并非对本实用新型的限定，在其他实施方式中进气阀门63可以是其他任意类型的自动控制阀门，示例性的，可以为流量控制阀，实现对进气量的精确控制。

图4是本实用新型实施例提供的又一种PVD设备的靶材单元的剖面示意图，可选的，参考图4，进水口221与进水管51连接,进水管51上设置有进水阀门52，出水口222与出水管81连接，出水管81上设置有出水阀门82；

进水阀门52和出水阀门82均与控制器70连接，进水阀门52和出水阀82门为电磁阀或气动阀。

具体的，设备工作时，可以通过控制器70控制进水阀门52和出水阀门82打开，正常冷却靶材10；当需要更换靶材10时候，通过控制器70控制进水阀门52关闭，进气阀门63打开，将残留在靶材10中的水利用气体排出后，关闭出水阀门82和进气阀门63，实现自动对靶材10进行冷却以及残留水的自动排出。

可选的，储气罐30通过另一进气管与真空腔连接。

具体的，PVD设备通常也会用到气体，例如通过气体对真空腔进行破真空等，更换靶材时设备处于非运行状态，不会用到这些气体，也不会因为气体的分流对PVD设备功能造成影响；因此储气罐30可以为PVD设备原有的储气罐，这样无需增加储气罐即可实现对靶材10中残留水的排出，节约成本。例如，储气罐30可以为破真空气体储气罐，其通过第二进气管与真空腔连接，用于向真空腔输入气体，以破坏真空腔内的真空状态。

可选的，储气罐30为氮气储气罐或氩气储气罐。

具体的，由于PVD设备通常会用到氮气或氩气，因此排水用气体可以为氮气或氩气，由于氮气资源比较丰富，且无污染，排水用气体优选为氮气。

可选的，参考图4，该靶材单元还包括：外接套管90，外接套管90与靶材10临近进水口221的一端密封连接，出水口222通过外接套管90与出水管81连接。

具体的，外接套管90可以与靶材10通过密封件密封连接，靶材10中的水经出水口222流入外接套管90，再经由出水管81排出，外接套管90的材料可以为钢等。

本实施例还提供了一种PVD设备，该PVD设备包括本实用新型任意实施例所提供的PVD设备的靶材单元。

本实施例通过在第一固定盘22上设置进气口223，通过进气口223向靶材10内注入气体将靶材10中残留的水排出，避免了更换靶材10时残留水流出，节约了水资源的同时，可以有效的改善作业环境，减少现场污染，提高作业效率。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种物理气相沉积设备的靶材单元，其特征在于，包括：

靶材和磁芯；

所述磁芯包括磁铁、第一固定盘和第二固定盘，所述磁铁固定于所述第一固定盘和所述第二固定盘之间；

所述磁芯设置于所述靶材内，所述第一固定盘设置于所述靶材的一端，所述第二固定盘与所述靶材的另一端密封连接；所述第一固定盘上设置有进水口、出水口和进气口；

所述进气口用于与储气罐连接。

2.根据权利要求1所述的靶材单元，其特征在于：

所述进水口与进水管连接,所述进水管上设置有进水阀门，所述出水口与出水管连接，所述出水管上设置有出水阀门；

所述进水阀门和所述出水阀门均与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的靶材单元，其特征在于：

所述进气口通过进气管与所述储气罐连接，所述进气管上设置有进气阀门，所述进气阀门与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的靶材单元，其特征在于：

所述进气阀门、所述进水阀门和所述出水阀门为电磁阀或气动阀。

5.根据权利要求2所述的靶材单元，其特征在于：

所述进水口复用为所述进气口；

所述进水管的进水阀门与所述进水口之间设置有接口，所述接口与所述储气罐连接。

6.根据权利要求1所述的靶材单元，其特征在于：

所述储气罐为氮气储气罐或氩气储气罐。

7.根据权利要求1所述的靶材单元，其特征在于：

所述第一固定盘与所述靶材内壁之间具有第一缝隙，所述第一缝隙为所述出水口。

8.根据权利要求1所述的靶材单元，其特征在于，还包括：

外接套管，所述外接套管与所述靶材临近所述进水口的一端密封连接，所述出水口通过所述外接套管与出水管连接。

9.根据权利要求1所述的靶材单元，其特征在于：

所述磁芯还包括输水管，所述输水管一端与所述进水口连接，另一端固定于所述第二固定盘；

所述输水管位于所述进水口和所述第二固定盘之间的部分设置有输水孔。

10.一种物理气相沉积设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的物理气相沉积设备的靶材单元。