CN213388818U - 一种磁控溅射环热处理工装 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于磁控溅射靶材制造领域的一种磁控溅射环热处理工装；其中三个单孔夹持组和双孔夹持组通过筋板呈环形安装于料盘的上端面；溅射环环体上开有五个安装孔，其中两个安装孔位于矩形开口的两侧；溅射环环体中位于矩形开口的两侧的两个安装孔通过销轴安装于双孔夹持组内，不位于矩形开口的两侧的其余三个安装孔通过销轴安装于单孔夹持组内。本实用新型相比于无工装时溅射环自然平铺或叠加放置，使用热处理工装可实现逐层叠放，可充分利用炉膛空间，提高热处理效率，节约了生产成本。通过与溅射环的五点接触式重叠装配，有效保护了成品环体的滚花表面，环体受热均匀，不易变形。
Description
技术领域
本实用新型属于磁控溅射靶材制造技术领域，尤其涉及一种磁控溅射环的热处理工装。
背景技术
磁控溅射技术是利用高能粒子轰击靶材表面，溅射出的中性靶材原子或原子团沉积到衬底上，形成均匀薄膜层。磁控溅射靶材沉积镀膜用于制备集成电路芯片上的互联线、阻挡层、通孔、抗反射层、籽晶层等。靶材上溅射出的原子朝向不同方向，部分垂直沉积到衬底上，这样高深宽比的台阶孔很容易在孔口形成封闭，而在孔内部形成孔洞。当芯片特征尺寸变窄，填孔深宽比变大，对镀膜的填孔能力要求提高。为实现垂直角度填充深孔，在靶材与衬底间置入与靶材同材质的溅射环，溅射环上施加射频电源，形成高密度等离子区将溅射出的中性原子离子化，这样大部分靶材离子在靶材与衬底间电场作用下，就能达到垂直角度填充深孔的目的。例如此种工艺有金属等离子体(Ionized Metal Plasma，IMP)，磁控溅射环材质通常为Ti等。
在常规的溅射台工作中，溅射环置于溅射靶材与衬底之间。溅射环内外表面及侧边有均匀一致的80TPI凸菱形花纹，主要为了吸附溅射过程中产生的颗粒物。因此，溅射环表面滚花后到产品出厂前需对其表面进行防护。但由于溅射环加工滚花后需要在真空退火炉中进行热处理，以保证产品的溅射环内部组织均匀化，提高塑性和消除溅射环在压力加工、焊接、机加工等过程中形成的内应力。因此急需一种新型的热处理工装以保护成品环体的滚花表面，确保环体受热均匀，不易变形。
实用新型内容
针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，包括：溅射环环体、料盘、筋板、单孔夹持组、双孔夹持组和销轴，其中三个单孔夹持组和双孔夹持组通过筋板呈环形安装于料盘的上端面；溅射环环体上开有五个安装孔，其中两个安装孔位于矩形开口的两侧；溅射环环体中位于矩形开口的两侧的两个安装孔通过销轴安装于双孔夹持组内，不位于矩形开口的两侧的其余三个安装孔通过销轴安装于单孔夹持组内。
三个单孔夹持组和双孔夹持组呈90度夹角均匀设置在料盘上。
所述料盘的直径为390～450mm，料盘的厚度8～10mm，单孔夹持组和双孔夹持组的高度为70～90mm。
所述单孔夹持组包括：一对窄夹持立板，窄夹持立板中部开有销轴单孔；所述双孔夹持组包括：水平宽度较窄的圆心侧腰型孔立板和水平宽度较宽的边缘侧腰型孔立板，圆心侧腰型孔立板和边缘侧腰型孔立板上横向开有销轴腰型孔。
所述销轴单孔至窄夹持立板顶端之间开有销轴取出通槽。
所述圆心侧腰型孔立板、边缘侧腰型孔立板和窄夹持立板的厚度相等，圆心侧腰型孔立板、边缘侧腰型孔立板和窄夹持立板的高度相等且大于溅射环环体的高度。
所述窄夹持立板的宽度＜圆心侧腰型孔立板的宽度＜边缘侧腰型孔立板的宽度。
所述销轴单孔的内径＝销轴腰型孔的厚度＜销轴的直径＜安装孔的内径。
所述销轴腰型孔长度＞位于矩形开口的两侧的两个安装孔的间距。
所述料盘、筋板、单孔夹持组、双孔夹持组和销轴的均材质为TA2工业钛。
本实用新型的有益效果在于：
1.相比于无工装时溅射环自然平铺或叠加放置，使用热处理工装可实现逐层叠放，可充分利用炉膛空间，提高热处理效率，节约了生产成本。
2.通过与溅射环的五点接触式重叠装配，有效保护了成品环体的滚花表面，环体受热均匀，不易变形。
附图说明
图1为本实用新型一种磁控溅射环热处理工装实施例与溅射环装配之后的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中热处理工装的俯视示意图；
图3为图2在A视角的侧视图；
图4为图2在B视角的侧视图；
图5为本实用新型实施例中溅射环的结构示意图；
图6为本实用新型实施例中安装了Pin装配件和Cup装配件后的溅射环的结构示意图。
其中：
1-料盘，2-筋板，3-单孔夹持组，4-双孔夹持组，5-销轴，21-溅射环环体，22-Pin装配件，23-Cup装配件，24-开口端，211-安装孔，31-窄夹持立板，32-销轴单孔，33-销轴取出通槽，41-圆心侧腰型孔立板，42-边缘侧腰型孔立板，43-销轴腰型孔，211-安装孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图5和图6所示，溅射工艺中的溅射环环体21及其的组装结构，包括溅射环环体21、Pin装配件22和Cup装配件23；溅射环环体21上竖向贯通开有矩形开口24；可在环中间区域产生高密度等离子体，在与Pin装配件22和Cup装配件23装配前的成品溅射环环体21环体的表面有滚花结构；溅射环环体21在热处理前已加工到此成品尺寸，同时溅射环环体21上与Pin装配件22以及与Cup装配件23的安装位置上对应开有安装孔211。
如图1～图6所示的本实用新型实施例，包括：溅射环环体21、料盘1、筋板2、单孔夹持组3、双孔夹持组4和销轴5，其中三个单孔夹持组3和双孔夹持组4通过筋板2呈环形安装于料盘1的上端面；溅射环环体21上开有五个安装孔211，其中两个安装孔211位于矩形开口24的两侧；溅射环环体21中位于矩形开口24的两侧的两个安装孔211通过销轴5安装于双孔夹持组4内，不位于矩形开口24的两侧的其余三个安装孔211通过销轴5安装于单孔夹持组3内；
在本实施例中，三个单孔夹持组3和双孔夹持组4呈90度夹角均匀设置在料盘1上。
如图1～图4所示的单孔夹持组3包括：一对窄夹持立板31，窄夹持立板31中部开有销轴单孔32；双孔夹持组4包括：水平宽度较窄的圆心侧腰型孔立板41和水平宽度较宽的边缘侧腰型孔立板42，圆心侧腰型孔立板41和边缘侧腰型孔立板42上横向开有销轴腰型孔43；
安装时，溅射环环体21先放置于单孔夹持组3和双孔夹持组4内侧的空间中，随后再进行插销作业，因此在本实施例中，固定用的筋板2设置于各窄夹持立板31、圆心侧腰型孔立板41和边缘侧腰型孔立板42的外侧中央，所述外侧相对单孔夹持组3和双孔夹持组4之中所夹的内侧的空间而言。
在本实施例中，销轴单孔32至窄夹持立板31顶端之间还开有销轴取出通槽33，以简化退火后的取出工作。
在本实施例中，圆心侧腰型孔立板41、边缘侧腰型孔立板42和窄夹持立板31的厚度相等；圆心侧腰型孔立板41、边缘侧腰型孔立板42和窄夹持立板31的高度相等且大于溅射环环体21的高度，窄夹持立板31的宽度＜圆心侧腰型孔立板41的宽度＜边缘侧腰型孔立板42的宽度；
在本实施例中，销轴单孔32的内径＝销轴腰型孔43的厚度＜销轴5的直径＜安装孔211的内径，销轴腰型孔43长度＞位于矩形开口24的两侧的两个安装孔211的间距；
在本实施例中，圆心侧的窄夹持立板31和圆心侧腰型孔立板41所围成的内圆的边缘需小于溅射环环体21的内径，边缘侧的窄夹持立板31和边缘侧腰型孔立板42所围成的外圆的边缘需大于溅射环环体21的外径，以保护溅射环环体21表面的滚花结构不被磨损。
在本实施例中，溅射环环体21为8英寸硅片镀膜，溅射环材质为Ti；料盘1的直径为φ390～450mm，料盘1的厚度8～10mm，圆心侧腰型孔立板41、边缘侧腰型孔立板42和窄夹持立板31的立板高度为70～90mm。
在本实施例中，由料盘1、筋板2、单孔夹持组3、双孔夹持组4和销轴5组成新的热处理工装，热处理工装中各构件的均材质为TA2工业钛。
本实用新型的实施例1、2和对比例1～3中热处理工装关键尺寸数据对比见表1：
表1实施例1、2和对比例1～3中热处理工装关键尺寸数据
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 料盘的直径 | 450 | 390 | 500 | 390 | 390 |
| 料盘的厚度 | 10 | 8 | 8 | 8 | 6 |
| 立板高度 | 90 | 70 | 70 | 100 | 70 |
本实用新型的使用方法分为以下步骤：
步骤1、组装溅射环环体21和热处理工装：
将溅射环环体21放置在单孔夹持组3和双孔夹持组4之间的料盘1上；抬起溅射环环体21，将销轴5顺序穿插在已对准的销轴单孔32和安装孔211以及销轴腰型孔43和安装孔211内，从而将溅射环环体21通过销轴5五点接触悬挂放置在单孔夹持组3和双孔夹持组4中；
步骤2、计算层数并将步骤1组装好的溅射环环体21和热处理工装放入炉内：
根据退火炉炉体均温区尺寸(600*600*900mm)计算每炉可以处理的退火的溅射环环体21和热处理工装数量，将组装好的若干组溅射环环体21和热处理工装叠加放置在炉用车上，将炉用车运送至炉膛；具体叠加放置的方式为：将每组组装好的溅射环环体21和热处理工装中的料盘1接触其下面一组组装好的热处理工装中的单孔夹持组3和双孔夹持组4的顶端；
步骤3、取出并拆卸：
退火完成后将炉用车从炉膛内取，并逐层拆卸，将每层(组)中的五根销轴5依次拔出后获得退火后的溅射环环体21。
如表2所示的本实用新型的实施例1、2和对比例1～3的结果对比：溅射环环体21自然平铺或叠加不使用热处理工装直接放置在炉膛内进行退火；随后再使用实施例和对比例中的热处理工装安装了溅射环环体21后依次进行退火，并对六次不使用热处理工装以及使用热处理工装分别进行退火后的溅射环环体21和热处理工装的外观分别进行测量记录。
表2直接对溅射环环体、使用实施例和使用对比例在退火后的对比结果
由表2结果可知，通过将溅射环自然平铺或叠加放置进行热处理后与本实施例1、2以及对比例1～3进行比较，得到使用不同规格尺寸的热处理工装退火后的溅射环及热处理工装外观情况结果，其中热处理工装结构及尺寸对溅射环热处理效果有显著影响，因此保证关键尺寸在合理区间十分重要。
Claims (10)
1.一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，包括：溅射环环体(21)、料盘(1)、筋板(2)、单孔夹持组(3)、双孔夹持组(4)和销轴(5)，其中三个单孔夹持组(3)和双孔夹持组(4)通过筋板(2)呈环形安装于料盘(1)的上端面；溅射环环体(21)上开有五个安装孔(211)，其中两个安装孔(211)位于矩形开口(24)的两侧；溅射环环体(21)中位于矩形开口(24)的两侧的两个安装孔(211)通过销轴(5)安装于双孔夹持组(4)内，不位于矩形开口(24)的两侧的其余三个安装孔(211)通过销轴(5)安装于单孔夹持组(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，三个单孔夹持组(3)和双孔夹持组(4)呈90度夹角均匀设置在料盘(1)上。
3.根据权利要求1或2之一所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述料盘(1)的直径为390～450mm，料盘(1)的厚度8～10mm，单孔夹持组(3)和双孔夹持组(4)的高度为70～90mm。
4.根据权利要求1或2之一所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述单孔夹持组(3)包括：一对窄夹持立板(31)，窄夹持立板(31)中部开有销轴单孔(32)；所述双孔夹持组(4)包括：水平宽度较窄的圆心侧腰型孔立板(41)和水平宽度较宽的边缘侧腰型孔立板(42)，圆心侧腰型孔立板(41)和边缘侧腰型孔立板(42)上横向开有销轴腰型孔(43)。
5.根据权利要求4所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述销轴单孔(32)至窄夹持立板(31)顶端之间开有销轴取出通槽(33)。
6.根据权利要求4所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述圆心侧腰型孔立板(41)、边缘侧腰型孔立板(42)和窄夹持立板(31)的厚度相等，圆心侧腰型孔立板(41)、边缘侧腰型孔立板(42)和窄夹持立板(31)的高度相等且大于溅射环环体(21)的高度。
7.根据权利要求4所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述窄夹持立板(31)的宽度＜圆心侧腰型孔立板(41)的宽度＜边缘侧腰型孔立板(42)的宽度。
8.根据权利要求4所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述销轴单孔(32)的内径＝销轴腰型孔(43)的厚度＜销轴(5)的直径＜安装孔(211)的内径。
9.根据权利要求4所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述销轴腰型孔(43)长度＞位于矩形开口(24)的两侧的两个安装孔(211)的间距。
10.根据权利要求1所述的一种磁控溅射环热处理工装，其特征在于，所述料盘(1)、筋板(2)、单孔夹持组(3)、双孔夹持组(4)和销轴(5)的均材质为TA2工业钛。
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| CN202022239700.XU CN213388818U (zh) | 2020-10-10 | 2020-10-10 | 一种磁控溅射环热处理工装 |
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| CN (1) | CN213388818U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113560825A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-29 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 一种半导体溅射环防护件及其加工方法 |
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2020
- 2020-10-10 CN CN202022239700.XU patent/CN213388818U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN113560825A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-29 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 一种半导体溅射环防护件及其加工方法 |
| CN113560825B (zh) * | 2021-07-30 | 2022-07-15 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | 一种半导体溅射环防护件及其加工方法 |
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