CN213772195U - 一种防止反溅射物剥落的靶材组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种防止反溅射物剥落的靶材组件，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材，所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角为75度‑85度，所述凸台的底部边缘处设有背板倒圆角。本实用新型将靶材组件中≥90度的L型弯折处改进成角度为75度‑85度的倒圆角，可以进一步有效地防止沉积在此处的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
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，尤其涉及一种防止反溅射物剥落的靶材组件。
背景技术
在半导体器件的制造过程中，靶材组件主要应用于真空磁控溅射工艺，所述靶材组件是由符合溅射性能的靶材以及与所述靶材相结合的背板构成。由于采用溅射工艺制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点，现已成为半导体制备领域中最为普遍的薄膜形成工艺。磁控溅射制备薄膜的物理过程包括以下六个基本步骤：1.在高真空腔的等离子体中产生正氩离子，并向具有负电势的靶材加速；2.在加速过程中离子获得动量，并轰击靶材；3.离子通过物理过程从靶材上溅射出原子；4.被溅射出的原子迁移到基片表面；5.被溅射的原子在基片表面凝聚并形成薄膜，与靶材比较，薄膜具有与它基本相同的材料组分；6.额外材料由真空泵抽走。
然而，在溅射过程中，溅射出的原子也会有一部分沉积在靶材和背板的连接处及其附近区域，这些沉积物被称为反溅射物。由于反溅射物与靶材存在一定的成分差异，使得反溅射物之间、反溅射物与靶材之间以及反溅射物与背板之间均存在应力，当靶材经过长时间溅射后，反溅射物会逐渐增多增厚，反溅射物会由于应力集中而发生剥落，导致异常放电和颗粒污染腔体等现象发生，严重影响溅射环境，并且会污染凝聚在基片上的薄膜质量，甚至导致产品基片报废。
为了防止反溅射物剥落，现有技术公开了一些改进的技术方案，例如CN102383100A公开了一种防止反溅射物质剥落的靶材及膜层的形成方法，所述靶材的边缘具有滚花区。本发明通过对靶材边缘进行滚花处理，增加其粗糙度，从而增加了反溅射物质在靶材上的粘附力，大大的减少了反溅射物质剥落的情况。并且，所述形成方法实施简单，对现有的设备和技术不需要做任何改动，就可以达到良好的效果。但是，所述技术方案使得反溅射物沉积在了靶材上，不仅减小了靶材的溅射面面积，还对靶材造成了浪费。
CN102586744A公开了一种靶材及其形成方法，通过对靶材边缘进行斜角处理，增加靶材边缘的附着表面积，使反溅射物质能更均匀、更平缓的附着在斜角区的斜面上，防止局部附着物过厚导致剥落，大大的减少了溅射反应器中高真空腔室内异常放电的情况。但是，所述技术方案使得反溅射物沉积在了靶材上，不仅减小了靶材的溅射面面积，还对靶材造成了浪费。
CN106558479A公开了一种靶材组件及其加工方法，所述靶材组件包括背板以及与所述背板相连的靶材，所述背板与所述靶材相连的一面为正面，所述靶材包括与带电粒子发生碰撞的溅射面和与所述溅射面通过倒角相连的侧面；靶材侧面与倒角的连接处和靶材侧面与背板正面连接处之间的区域构成靶材组件表面的吸附区域；对所述靶材组件表面的吸附区域进行喷砂处理。所述靶材组件通过对吸附区域进行喷砂处理，以提高靶材组件表面吸附区域的粗糙程度，提高对反溅射物的吸附能力，降低反溅射物剥落和尖端放电等现象出现的可能，延长了靶材的使用寿命，减少了由于吸附颗粒物剥落而导致的产品报废现象的出现，提高了产品的良品率。但是，所述吸附区的横截面呈现角度大于90度的L型，导致弯折处的吸附能力不足，仍存在反溅射物剥落的风险。
CN107513691A公开了一种靶材组件及其加工方法，所述靶材组件包括环形吸附结构，位于所述边缘区域的背板内且环绕所述靶坯，所述环形吸附结构包括一个环形吸附槽；或者，所述环形吸附结构包括一个环形吸附槽组，所述环形吸附槽组包括至少两个环形吸附槽，且所述环形吸附槽呈相互间隔的同心排布。所述靶材组件在靶材溅射过程中，可以使反溅射物堆积至环形吸附槽内，从而减少或避免反溅射物发生剥落而掉落至基片上的情况。但是，所述靶材组件中靶材侧面与背板上表面的夹角或者背板被机加工出来的弯折处夹角均呈现≥90度的L型，导致弯折处的吸附能力不足，仍存在反溅射物剥落的风险。
综上所述，目前亟需开发一种新型的防止反溅射物剥落的靶材组件。
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防止反溅射物剥落的靶材组件，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材，所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角为75度-85度，所述凸台的底部边缘处设有背板倒圆角。本实用新型将靶材组件中≥90度的L型弯折处改进成角度为75度-85度的倒圆角，可以进一步有效地防止沉积在此处的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型的目的在于提供一种防止反溅射物剥落的靶材组件，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材；
所述靶材包括溅射面、焊接面以及位于所述溅射面与焊接面之间的靶材侧面；
所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面形状大小完全相同，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角为75度-85度，所述凸台的底部边缘处设有背板倒圆角。
本实用新型所述靶材组件通过将现有技术中≥90度的L型弯折处改进成角度为75度-85度的倒圆角，相比于≥90度的L型弯折处，角度为75度-85度的倒圆角更容易释放反溅射物的应力，可以进一步有效地防止沉积在此处的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
值得说明的是，在本实用新型所述靶材组件的纵截面上，背板倒圆角对应的圆弧分别与凸台的侧面对应的直线以及背板的边缘处的上表面对应的直线相切，则所述背板倒圆角属于角度为75度-85度的倒圆角。
本实用新型所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角为75度-85度，例如75度、77度、79度、80度、82度、84度或85度等，但并不仅限与所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本实用新型优选的技术方案，所述背板倒圆角的半径为1.5-2.5mm，例如1.5mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.1mm、2.3mm或2.5mm等，但并不仅限与所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本实用新型优选的技术方案，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括喷砂区，所述喷砂区包括所述靶材侧面延伸至所述背板倒圆角之间的区域。
作为本实用新型优选的技术方案，所述喷砂区还包括所述背板倒圆角沿所述背板的边缘处延伸的背板边缘环，所述背板边缘环的宽度为5-15mm，例如5mm、7mm、9mm、10mm、12mm、14mm或15mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，本实用新型所述背板边缘环位于背板的边缘处的上表面，围绕背板凸台且呈现环状，所述背板边缘环的宽度指的是两个边缘线之间的距离。
作为本实用新型优选的技术方案，所述喷砂区的粗糙度Ra为8-11μm，例如8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm或11μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
相比于现有技术中喷砂区的粗糙度Ra一般为5.08-7.62μm，本实用新型将所述喷砂区的粗糙度Ra增至8-11μm，有效地提高了喷砂区对反溅射物的吸附作用，进一步防止了反溅射物的剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
作为本实用新型优选的技术方案，所述喷砂区的喷砂原料包括白刚玉，优选为46#白刚玉。
优选地，制作所述喷砂区时的空气压力为0.55-0.60MPa，例如0.55MPa、0.56MPa、0.57MPa、0.58MPa、0.59MPa或0.60MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，喷砂装置与所述喷砂区的距离为80-100mm，例如80mm、85mm、90mm、95mm或100mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，制作所述喷砂区的时间为2-4min，例如2min、2.2min、2.5min、2.7min、3min、3.3min、3.5min、3.7min或4min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本实用新型优选的技术方案，所述靶材的形状为圆形、矩形或三角形中的任意一种，且所述背板与所述靶材的形状相同。
优选地，所述背板的尺寸为390-400mm，例如390mm、392mm、395mm、397mm、399mm或400mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述靶材的尺寸为320-330mm，例如320mm、322mm、325mm、327mm、329mm或330mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本实用新型所述靶材以及背板的形状可以根据溅射设备等需要进行调整。当所述靶材以及背板的形状为圆形时，尺寸代表圆形的直径；当所述靶材以及背板的形状为等边三角形时，尺寸代表等边三角形的边长；当所述靶材以及背板的形状为矩形时，尺寸代表矩形长边的长度。
作为本实用新型优选的技术方案，在所述溅射面的边缘设有斜面区，所述斜面区的斜面与所述溅射面的夹角为165±1度。
作为本实用新型优选的技术方案，所述斜面区与所述溅射面的连接处设有第一斜面倒圆角。
作为本实用新型优选的技术方案，所述第一斜面倒圆角的半径为2.8-3.2mm，例如2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm或3.2mm等，但并不仅限与所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本实用新型优选的技术方案，所述斜面区与所述侧面的连接处设有第二斜面倒圆角。
作为本实用新型优选的技术方案，所述第二斜面倒圆角的半径为1.5-2.5mm，例如1.5mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.1mm、2.3mm或2.5mm等，但并不仅限与所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型所述靶材组件通过将现有技术中≥90度的L型弯折处改进成角度为75度-85度的倒圆角，可以进一步有效地防止沉积在此处的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生；
(2)相比于现有技术中喷砂区的粗糙度Ra一般为5.08-7.62μm，本实用新型将所述喷砂区的粗糙度Ra增至8-11μm，有效地提高了喷砂区对反溅射物的吸附作用，进一步防止了反溅射物的剥落。
附图说明
图1为本实用新型提供的防止反溅射物剥落的靶材组件的结构示意图；
图2为本实用新型对比例1所述靶材组件的结构示意图；
图3为本实用新型对比例2所述靶材组件的结构示意图；
图中：1-背板；2-靶材；11-凸台；12-背板倒圆角；21-斜面区；22-第一斜面倒圆角；23-第二斜面倒圆角。
具体实施方式
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。
为使本实用新型的技术方案、目的和优点更加清楚，下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
实施例1
本实施例提供了一种防止反溅射物剥落的靶材组件，其结构如图1所示，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材；所述靶材包括溅射面、焊接面以及位于所述溅射面与焊接面之间的靶材侧面；所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面形状大小完全相同，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为80度，所述凸台的底部边缘处设有半径为2.0mm的背板倒圆角；
所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括喷砂区(即图1虚线框中标粗部分指示的位置)，所述喷砂区包括所述靶材侧面延伸至所述背板倒圆角之间的区域，还包括所述背板倒圆角沿所述背板的边缘处延伸的宽度为10mm(即图1中a的长度为10mm)的背板边缘环，所述喷砂区的粗糙度Ra为10μm；
在所述溅射面的边缘设有斜面区，所述斜面区的斜面与所述溅射面的夹角(α)为165度，所述斜面区与所述溅射面的连接处设有半径为3.0mm的第一斜面倒圆角，所述斜面区与所述侧面的连接处设有半径为2.0mm的第二斜面倒圆角。
本实施例所述防止反溅射物剥落的靶材组件在磁控溅射过程中，有效地防止了沉积在喷砂区的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
实施例2
本实施例提供了一种防止反溅射物剥落的靶材组件，其结构如图1所示，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材；所述靶材包括溅射面、焊接面以及位于所述溅射面与焊接面之间的靶材侧面；所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面形状大小完全相同，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为75度，所述凸台的底部边缘处设有半径为1.5mm的背板倒圆角；
所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括喷砂区(即图1虚线框中标粗部分指示的位置)，所述喷砂区包括所述靶材侧面延伸至所述背板倒圆角之间的区域，还包括所述背板倒圆角沿所述背板的边缘处延伸的宽度为5mm(即图1中a的长度为5mm)的背板边缘环，所述喷砂区的粗糙度Ra为11μm；
在所述溅射面的边缘设有斜面区，所述斜面区的斜面与所述溅射面的夹角(α)为165度，所述斜面区与所述溅射面的连接处设有半径为2.8mm的第一斜面倒圆角，所述斜面区与所述侧面的连接处设有半径为1.5mm的第二斜面倒圆角。
本实施例所述防止反溅射物剥落的靶材组件在磁控溅射过程中，有效地防止了沉积在喷砂区的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
实施例3
本实施例提供了一种防止反溅射物剥落的靶材组件，其结构如图1所示，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材；所述靶材包括溅射面、焊接面以及位于所述溅射面与焊接面之间的靶材侧面；所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面形状大小完全相同，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为85度，所述凸台的底部边缘处设有半径为2.5mm的背板倒圆角；
所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括喷砂区(即图1虚线框中标粗部分指示的位置)，所述喷砂区包括所述靶材侧面延伸至所述背板倒圆角之间的区域，还包括所述背板倒圆角沿所述背板的边缘处延伸的宽度为15mm(即图1中a的长度为15mm)的背板边缘环，所述喷砂区的粗糙度Ra为11μm；
在所述溅射面的边缘设有斜面区，所述斜面区的斜面与所述溅射面的夹角(α)为165度，所述斜面区与所述溅射面的连接处设有半径为3.2mm的第一斜面倒圆角，所述斜面区与所述侧面的连接处设有半径为2.5mm的第二斜面倒圆角。
本实施例所述防止反溅射物剥落的靶材组件在磁控溅射过程中，有效地防止了沉积在喷砂区的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生。
对比例1
本对比例提供了一种靶材组件，如图2所示，本对比例所述靶材组件除了将“所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为80度”修改为“所述凸台的纵截面呈现矩形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为90度”，其他条件和实施例1完全相同。
本对比例所述靶材组件在磁控溅射过程中，沉积在喷砂区的反溅射物极易发生剥落，极易发生异常放电和颗粒污染腔体等现象。
对比例2
本对比例提供了一种靶材组件，如图3所示，本对比例所述靶材组件除了将“所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为80度”修改为“所述凸台的纵截面呈现上细下粗的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角(β)为105度”，其他条件和实施例1完全相同。
本对比例所述靶材组件在磁控溅射过程中，沉积在喷砂区的反溅射物极易发生剥落，极易发生异常放电和颗粒污染腔体等现象。
对比例3
本对比例提供了一种靶材组件，除了将“所述喷砂区的粗糙度Ra为10μm”修改为“所述喷砂区的粗糙度Ra为7μm”，其他条件和实施例1完全相同。
本对比例所述靶材组件在磁控溅射过程中，沉积在喷砂区的反溅射物极易发生剥落，极易发生异常放电和颗粒污染腔体等现象。
对比例4
本对比例提供了一种靶材组件，除了将“所述喷砂区的粗糙度Ra为10μm”修改为“所述喷砂区的粗糙度Ra为12μm”，其他条件和实施例1完全相同。
本对比例所述靶材组件在磁控溅射中，仅仅能达到与实施例1基本一致的有益效果，但是却增加了成本投入。
综上所述，本实用新型所述靶材组件通过将现有技术中≥90度的L型弯折处改进成角度为75度-85度的倒圆角，可以进一步有效地防止沉积在此处的反溅射物剥落，从而避免了异常放电和颗粒污染腔体等现象发生；而且，相比于现有技术中喷砂区的粗糙度Ra一般为5.08-7.62μm，本实用新型将所述喷砂区的粗糙度Ra增至8-11μm，有效地提高了喷砂区对反溅射物的吸附作用，进一步防止了反溅射物的剥落。
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 (10)
1.一种防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括背板与靶材；
所述靶材包括溅射面、焊接面以及位于所述溅射面与焊接面之间的靶材侧面；
所述背板的中心处向上突起形成凸台，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面相连接，所述凸台的上表面与所述靶材的焊接面形状大小完全相同，所述凸台的纵截面呈现上粗下细的梯形，所述凸台的侧面与所述背板的边缘处的上表面之间的夹角为75度-85度，所述凸台的底部边缘处设有背板倒圆角。
2.根据权利要求1所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述背板倒圆角的半径为1.5-2.5mm。
3.根据权利要求1所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述防止反溅射物剥落的靶材组件包括喷砂区，所述喷砂区包括所述靶材侧面延伸至所述背板倒圆角之间的区域。
4.根据权利要求3所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述喷砂区还包括所述背板倒圆角沿所述背板的边缘处延伸的背板边缘环，所述背板边缘环的宽度为5-15mm。
5.根据权利要求3或4所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述喷砂区的粗糙度Ra为8-11μm。
6.根据权利要求1所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，在所述溅射面的边缘设有斜面区，所述斜面区的斜面与所述溅射面的夹角为165±1度。
7.根据权利要求6所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述斜面区与所述溅射面的连接处设有第一斜面倒圆角。
8.根据权利要求7所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述第一斜面倒圆角的半径为2.8-3.2mm。
9.根据权利要求6所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述斜面区与所述侧面的连接处设有第二斜面倒圆角。
10.根据权利要求9所述的防止反溅射物剥落的靶材组件，其特征在于，所述第二斜面倒圆角的半径为1.5-2.5mm。
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| CN202022743310.6U CN213772195U (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种防止反溅射物剥落的靶材组件 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |