CN212669787U - 一种圆形靶材组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯以及与靶坯连接的背板；所述背板的焊接面环绕靶坯，镜像分布有至少12个垫圈孔；所述至少12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板的焊接面，小径端的厚度与大径端的厚度比为3:(2‑2.5)。本实用新型通过对垫圈孔结构以及布置位置的特定设置，避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，提高了磁控溅射的质量。
Description
技术领域
本实用新型属于磁控溅射技术领域，涉及一种靶材组件，尤其涉及一种圆形靶材组件。
背景技术
磁控溅射是一种常见的镀膜工艺，磁控溅射工艺利用带电粒子轰击靶材的溅射面，使靶材原子或分子从靶材的溅射面逸出并均匀沉积在基板上形成镀膜。在易延展材料的真空溅射工艺中，溅射靶材受热膨胀，会对其绝缘和密封作用的陶瓷环进行磨损，降低了陶瓷环的使用寿命和密封效果。
例如，磁控溅射过程中，靶材设置在背板上，背板的边缘与溅射腔体通过陶瓷环和溅射腔安装板固定，并通过陶瓷环上下表面的O型圈实现腔体的密封。在溅射工艺过程中，溅射腔体内会交替处于高真空和工艺压力，从而使靶材带动背板产生竖直方向位移；同时，溅射工艺采用大功率的电源使离子轰击靶材表面，从而使靶材受热膨胀，使靶材带动背板产生水平方向的位移，背板的这种位移会使陶瓷环上表面和背板下表面的金属材料产生摩擦，使得陶瓷环与背板的接触面被损坏，无法起到密封作用。
CN 103602952A公开了一种真空溅射设备，包括溅射腔体、设置于溅射腔体上方的靶材，靶材设置在背板上，所述背板的边缘与溅射腔体通过陶瓷环和溅射腔安装板固定，陶瓷环上下表面设有分别于所述背板和溅射腔安装板密封的密封圈，所述背板边缘设有硬度比所述陶瓷环低的至少一个缓冲件，所述缓冲件的下端固定设置在所述溅射腔安装板上，上端设置在所述陶瓷环上表面和背板的下表面之间。
基于磁控溅射镀膜工艺需要在高温、高真空的环境下进行，背板的焊接面上形成有环绕所述靶材的环形槽，并在所述环形槽内安装密封圈，在机台的开口侧壁端面上安装有采用陶瓷等隔热性较强材料形成的密封垫，密封垫抵住密封圈，从而实现磁控溅射空腔的密封。
然而，磁控溅射进行过程中，所述密封圈会受损，且在背板的焊接面上位于环形槽的边缘以及机台开口侧壁端面会被污染。密封圈受损，以及背板和机台的开口侧壁端面被污染会影响磁控溅射过程中磁控溅射空腔的密封性，从而降低磁控溅射镀膜的效果。
CN 105755437A公开了一种靶材组件结构和磁控溅射系统，所述靶材组件结构包括：背板和固定在所述背板焊接面上的靶材。在所述背板的焊接面上，设有环绕所述靶材的密封圈；在所述背板的焊接面上，位于所述靶材的周测设有垫片，所述垫片凸起于所述焊接面，而且所述垫片凸起于焊接面上的高度小于所述密封圈未被挤压时凸起于所述焊接面上的高度。
在使用过程中，将靶材组件安装在磁控溅射设备上后，磁控溅射设备的机台的开口顶端抵住所述密封圈，从而与背板之间形成磁控溅射空腔的同时，所述密封圈实现磁控溅射空腔密封，且因为所述垫片的存在，使得所述机台的开口顶端抵住所述垫片，使机台与背板无法进一步挤压所述密封圈，从而有效防止所述密封圈出现过度形变而受到损伤，同时还可避免密封圈与背板以及机台出现过度的紧密接触，从而抑制密封圈损伤后产生的残留贴附在背板和机台上，以及抑制密封圈内的原子相背板以及机台内扩散并与背板和机台反应，从而缓解背板以及机台在密封圈的接触面被污染的缺陷。
但是垫片的简单设置容易在靶材变形或者局部超差时，使靶材无法正常使用，提高了靶材报废的风险。对此，有必要对靶材组件上的垫片孔进行设置，从而可以防止因为密封圈的差异导致的靶材与陶瓷圈的摩擦，避免了溅射过程中产生的摩擦颗粒物，提高了芯片的质量。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种圆形靶材组件，尤其涉及一种合理设置垫片的圆形靶材组件。所述圆形靶材组件通过凸台状垫圈孔结构以及布置位置的特定设置，避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，提高了磁控溅射的质量。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯以及与靶坯连接的背板。
所述背板的焊接面环绕靶坯，镜像分布有至少12个垫圈孔；所述至少12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；
所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板的焊接面，小径端的厚度与大径端的厚度比为3:(2-2.5)。
本实用新型所述镜像分布是指，以背板的焊接面为XY平面，以背板的中点为O点，并以O点为零点建立坐标轴，所述至少12个垫圈孔即沿X轴对称分布，又沿Y轴对称分布。
所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板的焊接面，小径端的厚度与大径端的厚度比为3:(2-2.5)，例如可以是3:2、3:2.1、3:2.2、3:2.3、3:2.4或3:2.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述靶坯的直径为300-540mm，例如可以是200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm、270mm、280mm、290mm、300mm、320mm、350mm、360mm、380mm、400mm、420mm、450mm、480mm、500mm、520mm或540mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本实用新型所述靶坯的直径与磁控溅射是晶圆的大小相关，本实用新型所述圆形靶材组件用于磁控溅射8寸(200mm)晶圆与12寸(300mm)晶圆。当磁控溅射8寸晶圆时，靶坯的直径为300-400mm；当磁控溅射12寸晶圆时，靶坯的直径为400-540mm，但不包括400mm。
优选地，所述垫圈孔的数量为偶数。
优选地，所述靶坯的直径为300-400mm时，镜像分布的垫圈孔的数量为12个，即每个区域中设置有3个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为48.75°与22.5°。
优选地，相邻两个区域中，相连垫圈孔的圆心角分别为15°与22.5°。
优选地，所述靶坯的直径400-540mm，但不包括400mm时，镜像分布的垫圈孔的数量为20个，即每个区域中设置有5个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为21.5°、7.5°、22.5°与13.5°。
优选地，所述凸台状垫圈孔的小径端直径与大径端直径的比为3:(7-9)，例如可以是3:7、3:7.5、3:8、3:8.5或3:9，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述凸台状垫圈孔小径端的厚度与小径端直径的比为3:(3.5-3.8)，例如可以是3:3.5、3:3.6、3:3.7或3:3.8，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.7-9.9mm，例如可以是9.7mm、9.75mm、9.8mm、9.85mm或9.9mm；大径端的厚度为2.35-2.55mm，例如可以是2.35mm、2.4mm、2.45mm、2.5mm或2.55mm；小径端的直径为3.5-3.7mm，例如可以是3.5mm、3.55mm、3.6mm、3.65mm或3.7mm；小径端的厚度为2.9-3.1mm，例如可以是2.9mm、2.95mm、3mm、3.05mm或3.1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本领域的常规设置，所述垫圈孔的位置为背板密封槽的外侧即可，本实用新型不做具体限定。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述圆形靶材组件通过设置垫圈孔为凸台状垫圈孔，并对其布置位置进行特定设置，避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，提高了磁控溅射的质量。
附图说明
图1为实施例1提供的圆形靶材组件的结构示意图；
图2为实施例4提供的圆形靶材组件的结构示意图。
其中：1，靶坯；2，背板。
具体实施方式
需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
作为本实用新型所述圆形靶材组件的优选技术方案，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有至少12个垫圈孔；所述至少12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面，小径端的厚度与大径端的厚度比为3:(2-2.5)。
所述凸台状垫圈孔的小径端直径与大径端直径的比为3:(7-9)；所述凸台状垫圈孔小径端的厚度与小径端直径的比为3:(3.5-3.8)；所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.7-9.9mm，大径端的厚度为2.35-2.55mm，小径端的直径为3.5-3.7mm，小径端的厚度为2.9-3.1mm。
所述靶坯1的直径为300-540mm；所述背板2的焊接面均分为四个区域，每个区域内设置的垫圈孔数量相等。
当磁控溅射8寸晶圆时，靶坯1的直径为300-400mm；镜像分布的垫圈孔的数量为12个，即每个区域中设置有3个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为48.75°与22.5°；相邻两个区域中，相连垫圈孔的圆心角分别为15°与22.5°。
当磁控溅射12寸晶圆时，靶坯1的直径为400-540mm，但不包括400mm；镜像分布的垫圈孔的数量为20个，即每个区域中设置有5个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为21.5°、7.5°、22.5°与13.5°。
实施例1
本实施例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件的结构示意图如图1所示，包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有12个垫圈孔；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.8mm，大径端的厚度为2.45mm，小径端的直径为3.6mm，小径端的厚度为3mm。
所述背板2的焊接面均分为四个区域；所述靶坯1的直径为300mm，镜像分布的垫圈孔的数量为12个，即每个区域中设置有3个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为48.75°与22.5°；相邻两个区域中，相连垫圈孔的圆心角分别为15°与22.5°。
所述凸台状垫圈孔的设置能够避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，能够稳定地对8寸晶圆进行磁控溅射。
实施例2
本实施例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有12个垫圈孔；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.7mm，大径端的厚度为2.35mm，小径端的直径为3.5mm，小径端的厚度为2.9mm。
所述背板2的焊接面均分为四个区域；所述靶坯1的直径为350mm，镜像分布的垫圈孔的数量为12个，即每个区域中设置有3个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为48.75°与22.5°；相邻两个区域中，相连垫圈孔的圆心角分别为15°与22.5°。
所述凸台状垫圈孔的设置能够避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，能够稳定地对8寸晶圆进行磁控溅射。
实施例3
本实施例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有12个垫圈孔；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.9mm，大径端的厚度为2.55mm，小径端的直径为3.7mm，小径端的厚度为3.1mm。
所述背板2的焊接面均分为四个区域；所述靶坯1的直径为400mm，镜像分布的垫圈孔的数量为12个，即每个区域中设置有3个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为48.75°与22.5°；相邻两个区域中，相连垫圈孔的圆心角分别为15°与22.5°。
所述凸台状垫圈孔的设置能够避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，能够稳定地对8寸晶圆进行磁控溅射。
实施例4
本实施例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件的结构示意图如图2所示，包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有12个垫圈孔；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.8mm，大径端的厚度为2.45mm，小径端的直径为3.6mm，小径端的厚度为3mm。
所述背板2的焊接面均分为四个区域；所述靶坯1的直径为450mm，镜像分布的垫圈孔的数量为20个，即每个区域中设置有5个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为21.5°、7.5°、22.5°与13.5°。
所述凸台状垫圈孔的设置能够避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，能够稳定地对12寸晶圆进行磁控溅射。
实施例5
本实施例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有12个垫圈孔；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.7mm，大径端的厚度为2.35mm，小径端的直径为3.5mm，小径端的厚度为2.9mm。
所述背板2的焊接面均分为四个区域；所述靶坯1的直径为500mm，镜像分布的垫圈孔的数量为20个，即每个区域中设置有5个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为21.5°、7.5°、22.5°与13.5°。
所述凸台状垫圈孔的设置能够避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，能够稳定地对12寸晶圆进行磁控溅射。
实施例6
本实施例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，镜像分布有12个垫圈孔；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.9mm，大径端的厚度为2.55mm，小径端的直径为3.7mm，小径端的厚度为3.1mm。
所述背板2的焊接面均分为四个区域；所述靶坯1的直径为540mm，镜像分布的垫圈孔的数量为20个，即每个区域中设置有5个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为21.5°、7.5°、22.5°与13.5°。
所述凸台状垫圈孔的设置能够避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，能够稳定地对12寸晶圆进行磁控溅射。
对比例1
本对比例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，周向均匀分布有12个垫圈孔，即任意两个相邻垫圈孔的圆心角为30°；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.8mm，大径端的厚度为2.45mm，小径端的直径为3.6mm，小径端的厚度为3mm。
所述凸台状垫圈孔的设置虽然能够避免靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，但均匀设置不利于垫圈发挥缓冲作用，当8寸晶圆磁控溅射1200-1500kwh时，即有陶瓷颗粒产生，不利于磁控溅射的稳定进行。
对比例2
本对比例提供了一种圆形靶材组件，所述圆形靶材组件包括靶坯1以及与靶坯1连接的背板2；所述背板2的焊接面环绕靶坯1，周向均匀分布有12个垫圈孔，即任意两个相邻垫圈孔的圆心角为30°；所述12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板2的焊接面。
所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.8mm，大径端的厚度为2.45mm，小径端的直径为3.6mm，小径端的厚度为3mm。
所述凸台状垫圈孔的设置虽然能够避免靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，但均匀设置不利于垫圈发挥缓冲作用，当12寸晶圆磁控溅射3000-3500kwh时，即有陶瓷颗粒产生，不利于磁控溅射的稳定进行。
综上所述，本实用新型所述圆形靶材组件通过设置垫圈孔为凸台状垫圈孔，并对其布置位置进行特定设置，避免了靶材台阶面与陶瓷圈的摩擦，避免了因为靶材组件和陶瓷圈的摩擦产生颗粒物的问题，提高了磁控溅射的质量。
申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种圆形靶材组件，其特征在于，所述圆形靶材组件包括靶坯以及与靶坯连接的背板；
所述背板的焊接面环绕靶坯，镜像分布有至少12个垫圈孔；所述至少12个垫圈孔与圆形靶材组件中心轴的距离相等；
所述垫圈孔为凸台状垫圈孔，凸台状垫圈孔的小径端远离背板的焊接面，小径端的厚度与大径端的厚度比为3:(2-2.5)。
2.根据权利要求1所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述靶坯的直径为300-540mm。
3.根据权利要求2所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述垫圈孔的数量为偶数。
4.根据权利要求3所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述靶坯的直径为300-400mm，镜像分布的垫圈孔的数量为12个，即每个区域中设置有3个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为48.75°与22.5°。
5.根据权利要求4所述的圆形靶材组件，其特征在于，相邻两个区域中，相连垫圈孔的圆心角分别为15°与22.5°。
6.根据权利要求3所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述靶坯的直径为400-540mm，但不包括400mm；镜像分布的垫圈孔的数量为20个，即每个区域中设置有5个垫圈孔，相邻两个垫圈孔的圆心角分别为21.5°、7.5°、22.5°与13.5°。
7.根据权利要求1所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述凸台状垫圈孔的小径端直径与大径端直径的比为3:(7-9)。
8.根据权利要求7所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述凸台状垫圈孔小径端的厚度与小径端直径的比为3:(3.5-3.8)。
9.根据权利要求8所述的圆形靶材组件，其特征在于，所述凸台状垫圈孔大径端的直径为9.7-9.9mm，大径端的厚度为2.35-2.55mm，小径端的直径为3.5-3.7mm，小径端的厚度为2.9-3.1mm。
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| CN114351096A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-04-15 | 浙江最成半导体科技有限公司 | 溅射靶材、靶材组件及靶材组件的制作方法 |
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2020
- 2020-07-13 CN CN202021369929.9U patent/CN212669787U/zh active Active
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| CN114351096A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-04-15 | 浙江最成半导体科技有限公司 | 溅射靶材、靶材组件及靶材组件的制作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |