CN220485813U - 一种靶材安装装置和半导体芯片加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种靶材安装装置和半导体芯片加工装置，靶材安装装置，包括：支架，位于真空腔室内，包括多个沿支架的周向布置成环形的靶材固定板，靶材固定板由所述环形的中心向外倾斜布置；罩壳组件，罩设于支架外侧，并且罩壳组件具有能够外露靶材的通孔，罩壳组件的倾斜方向与靶材固定板的倾斜方向相同；驱动组件，驱动支架相对于罩壳转动。将把靶材固定板呈环形布置，并将靶材固定板倾斜布置，从而可使靶材固定板一端的距离较小，即靶材固定板呈伞形布置，并且罩壳组件也呈伞形，采用此方式，可减小靶材固定板一端占用的罩壳组件内的空间，而罩壳组件也可减小占用的真空腔室的空间，实现了对真空腔室内部进行空间优化的目的。

Description

一种靶材安装装置和半导体芯片加工装置

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片加工的技术领域，特别涉及一种靶材安装装置和半导体芯片加工装置。

背景技术

在半导体设备中，离子束溅射镀膜设备(Ion Beam Deposition，IBD)可加工出质量更好的光学薄膜，因此，在镀膜设备中占有一席之地。

而IBD的成膜关键之一就是靶材结构，靶材在很大程度上决定了成膜的质量。一般而言，IBD设备除了成膜体系广，还有另一个显著优势：“一腔多种工艺”，即在一个设备中，有多种靶材，以实现在一个腔室内一次晶圆传输过程中，完成多种不同膜层的沉积。

IBD设备的工作原理一般分为几个步骤：一是离子束启辉、拉束，离子束从离子源发射出去；二是离子束轰击到靶材的表面，靶材元素粒子被打下，沿一定路径飞出；三是飞出的靶材元素粒子沉积到晶圆上，形成膜层。

在镀膜过程中，若存在多种成膜工艺时，只需要停止离子束轰击，对晶圆进行隔离防护，切换对应元素靶材，再重复步骤一、二、三即可完成镀膜。

但是，目前的靶材多竖直布置，并沿圆周的方向布置成筒状，此种布置方式占用空间较大，不利于腔室内空间优化。

此外，靶材占用空间较大时，靶材外面的保护罩壳也会更大、更复杂，是腔室颗粒杂质的来源之一，影响工艺沉积质量。

因此，如何减小多个靶材时，靶材占用空间，以对真空腔室内部进行空间优化，是本领技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种靶材安装装置，可安装多个靶材，并减小靶材占用空间，以对真空腔室内部进行空间优化。此外，本实用新型还提供了一种具有上述靶材安装装置的半导体芯片加工装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种靶材安装装置，包括：

支架，所述支架位于真空腔室内，所述支架包括多个沿所述支架的周向布置成环形的靶材固定板，所述靶材固定板由所述环形的中心向外倾斜布置；

罩壳组件，所述罩壳组件罩设于所述支架外侧，并且所述罩壳组件具有能够外露靶材的通孔，所述罩壳组件的倾斜方向与所述靶材固定板的倾斜方向相同；

驱动组件，所述驱动组件驱动所述支架相对于所述罩壳转动。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述罩壳组件包括：

罩壳底板，所述支架可转动的安装于所述罩壳底板上；

罩壳圆台，所述罩壳圆台与所述罩壳底板可拆卸连接，所述通孔开设于所述罩壳圆台，并且所述罩壳圆台的第一端逐渐向所述罩壳圆台的第二端渐缩，所述罩壳圆台罩设于所述支架上。

优选的，上述的靶材安装装置中，还包括安装于所述靶材远离所述靶材固定板的一侧的靶材保护环，所述靶材保护环用于遮挡所述靶材与所述通孔边缘的缝隙。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述支架还包括：分水块，所述分水块与所述靶材固定板均连接，并用于冷却所述靶材固定板。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述分水块为交叉臂，所述交叉臂的端部分别连接一个所述靶材固定板，

所述交叉臂内具有连通的冷却液通道。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述靶材固定板包括：

底板，所述底板与所述交叉臂的端部连接，并且具有与所述冷却液通道连通的循环液路；

盖板，所述底板与所述盖板密封固定连接，所述靶材用于与所述盖板连接。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述驱动组件包括：

转轴，所述转轴的第一端与所述支架固定连接；

驱动电机，所述驱动电机通过固定于所述转轴第二端的同步轮驱动所述转轴转动。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述转轴的第一端位于所述真空腔室内部，所述转轴的第二端位于所述真空腔室的外侧，并且所述转轴通过密封连接件密封所述真空腔室。

优选的，上述的靶材安装装置中，还包括用于检测所述靶材固定板相对于初始位置转动角度的传感器组件。

优选的，上述的靶材安装装置中，所述传感器组件包括：

感应传感器，所述感应传感器相对于所述罩壳组件固定，并且所述感应传感器之间的距离与所述靶材固定板之间的距离相同；

感应块，所述感应块随所述转轴同步转动，且所述感应块与所述感应传感器相对时，所述感应传感器被触发。

一种半导体芯片加工装置，其包括真空腔室和上述任一项所述的靶材安装装置。

本实用新型提供了一种靶材安装装置，将把靶材固定板呈环形布置，并将靶材固定板倾斜布置，从而可使靶材固定板一端的距离较小，即靶材固定板呈伞形布置，并且罩壳组件也呈伞形，采用此方式，可减小靶材固定板一端占用的罩壳组件内的空间，而罩壳组件也可减小占用的真空腔室的空间，实现了对真空腔室内部进行空间优化的目的。

此外，本申请还公开了一种具有上述靶材安装装置的半导体芯片加工装置，由于上述靶材安装装置具有上述效果，因此，具有该半导体芯片加工装置也具有上述效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本申请实施例中公开的靶材安装装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中公开的靶材安装装置俯视图；

图3为本申请实施例中公开的靶材安装装置的顶部局部的剖视图；

图4为本申请实施例中公开的靶材安装装置的顶部局部的俯视图；

图5为本申请实施例中公开的靶材安装装置的支架的局部的拆分图；

图6为本申请实施例中公开的靶材安装装置的转轴的局部的拆分图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种靶材安装装置，可安装多个靶材，并减小靶材占用空间，以对真空腔室内部进行空间优化。此外，本实用新型还公开了一种具有上述靶材安装装置的半导体芯片加工装置。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在半导体设备中，离子束溅射镀膜设备(Ion Beam Deposition，IBD)可加工出质量更好的光学薄膜，因此，在镀膜设备中占有一席之地。

在镀膜过程中，若存在多种成膜工艺时，只需要停止离子束轰击，对晶圆进行隔离防护，切换对应元素靶材，完成镀膜。

但是，目前的靶材多竖直布置，并沿圆周的方向布置成筒状，此种布置方式占用空间较大，不利于腔室内空间优化。

基于此问题，本申请实施例中公开了一种靶材安装装置，可减小靶材占用的空间，有利于对真空腔室内的空间优化。

如图1所示，本申请实施例中公开的靶材安装装置包括支架、罩壳组件和驱动组件。

其中，支架位于真空腔室内，并且支架包括多个沿支架的周向布置的靶材固定板10。周向布置的靶材固定板10形成环形，并且靶材固定板10倾斜布置，靶材固定板10的倾斜方向为由环形的中心向外倾斜，靶材固定板10呈伞形布置。在使用该靶材安装装置时，靶材5固定于靶材固定板10上。

上述的罩壳组件罩设于支架外侧，用于遮挡安装于靶材固定板10上的靶材5。为了保证所需的靶材5被离子束轰击，罩壳组件上设有通孔。靶材5与通孔相对时，通过该通孔可将所需靶材5外露，从而保证靶材5的正常使用，而其他的靶材5还可被罩壳组件罩设。

结合上述对靶材固定板10的布置可知，本申请实施例中将靶材固定板10呈伞形布置，罩壳组件与靶材固定板10的倾斜方向相同时，罩壳组件为伞形。

为了实现对靶材5的选择，需要使支架和罩壳组件相对转动，从而使不同靶材固定板10上的靶材5与通孔相对。一些实施例中，驱动组件与支架连接，驱动支架相对于罩壳组件转动。

通过上述设置可知，本申请中将把靶材固定板10呈环形布置，并将靶材固定板10倾斜布置，从而可使靶材固定板10一端的距离较小，即靶材固定板10呈伞形布置，并且罩壳组件也呈伞形，采用此方式，可减小靶材固定板10一端占用的罩壳组件内的空间，而罩壳组件也可减小占用的真空腔室的空间，实现了对真空腔室内部进行空间优化的目的。

一些实施例中，罩壳组件包括：罩壳底板7和罩壳圆台6。

罩壳底板7作为安装基础，可为圆盘形状，支架可转动的安装于罩壳底板7上。罩壳圆台6为圆台结构。以图1为例，罩壳圆台6的顶端为第一端，罩壳圆台6的底端为第二端，罩壳圆台6的第一端逐渐向罩壳圆台6的第二端渐缩。

罩壳圆台6与罩壳底板7可拆卸连接，通孔开设于罩壳圆台6，并且罩壳圆台6罩设于支架上。

在其他实施例中，该罩壳组件的罩壳圆台6还可为台阶结构，只要能够实现横截面积由第一端向第二端缩小即可。

本申请实施例中的靶材安装装置还包括安装于靶材5远离靶材固定板10的一侧的靶材保护环4，靶材保护环4用于遮挡靶材5与通孔边缘的缝隙，以防止真空腔室内的杂质进入罩壳组件，污染其他靶材5。

结合图2和图3所示，本申请实施例中公开的靶材安装装置还包括分水块11。具体的，分水块11与靶材固定板10均连接，并用于冷却靶材固定板10。

对于靶材固定板10的数量以及相邻的靶材固定板10之间的间距，可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。

通过增加分水块11可对靶材固定板10上的靶材进行冷却，以防止靶材5被离子束轰击后，靶材5温度过高。

结合图4和图5所示，本申请实施例中公开的分水块11为交叉臂，并且交叉臂的端部分别连接一个靶材固定板10。交叉臂内具有连通的冷却液通道。

具体的分水块11包括十字交叉臂113和布置于十字交叉臂113中间位置的液体进口111和液体出口112。十字交叉臂113具有四个端部，每个端部连接一个靶材固定板10，十字交叉臂113内集成有冷却液通道，并且冷却液通道连通十字交叉臂113的四个端部，并与冷却液通道的具有液体进口111和液体出口112连通。

分水块11的形状还可根据不同需要设置，实现与不同数量和尺寸的靶材固定板10的兼容。

一些实施例中，上述的靶材固定板10包括底板102和盖板101，并且底板102上开设有循环液路103。

底板102为圆板，循环液路103盘设于圆板上，并且循环液路103的进口和出口与冷却液通道连通，从而通过冷却液通道可向循环液路103提供冷却液。

循环液路103盘设布置，可增大循环液路103铺设的面积，从而提高循环液路103冷却效果。

另一些实施例中，还可将循环液路103往复弯折布置。

上述的盖板101为四个顶角倒角的矩形结构，一些实施例中，可将盖板101的形状和尺寸设置为与靶材5的形状和尺寸均相同，以保证靶材5连接的稳定性和冷却效果。

一些实施例中，循环液路103为开设于底板102上的凹槽，因此，盖板101与底板102密封固定连接，以使循环液路103在底板102与盖板101之间形成密封的通道。

盖板101与底板102密封固定连接的方式可为钎焊密封。

靶材5包括靶材主体51和铜背板52。铜背板52的形状和尺寸与盖板101的形状和尺寸均相同。铜背板52与靶材主体51钎焊连接。

靶材主体51可为圆板或其他形状，且均在保护范围内。靶材保护环4套设于靶材主体51外圈，并与铜背板52固定连接。

本申请实施例中将靶材5分为两部分，可通过铜背板52的共用性，提高本申请实施例中公开的靶材安装装置的应用范围。

结合图1和图6所示，本申请实施例中的驱动组件包括转轴8和驱动电机。其中，驱动电机通过同步轮1驱动转轴转动。

转轴8的第一端与支架固定连接，具体的，转轴8的第一端与分水块11固定连接，转轴8的第二端固定有同步轮1，同步轮1通过同步带或同步链轮或齿轮与驱动电机连接。

转轴8的第一端位于上述真空腔室内部，转轴8的第二端位于真空腔室的外侧，并且转轴8通过密封连接件密封真空腔室。一些实施例中，密封连接件为法兰，即通过法兰将转轴固定于真空腔室的腔壁上。

在转轴8位于真空腔室的外侧的部分安装有冷却水入口3和冷却水出口9。靶材安装装置装配后，冷却水入口3和冷却水出口9分别与冷却液通道的具有液体进口111和液体出口112连通，从而实现冷却液在真空腔室外侧流入靶材固定板10，并最终流回真空腔室外侧，以便于对冷却液进行回收和处理。

具体的，冷却水通过冷却水入口3进入，经过分水块11，依次流入四个靶材固定背板10，最终从冷却水出口9流出，实现冷却水循环，为靶材降温。

在上述技术方案的基础上，申请实施例中公开的靶材安装装置还包括用于检测靶材固定板10相对于初始位置转动角度的传感器组件。一些实施例中，可将初始位置设定为罩壳组件的通孔中心处。传感器组件安装于转轴8位于真空腔室外侧的部分。

一些实施例中，上述的传感器组件包括：感应传感器和感应块。

其中，所述感应传感器12相对于罩壳组件固定，并且感应传感器12之间的距离与靶材固定板10之间的距离相同；感应块13随转轴8同步转动，且感应块13与感应传感器12相对时，该感应传感器12被触发。

一些实施例中，上述的转轴8为磁流体轴，磁流体轴包括动子和套设于动子外侧的定子，动子能够相对于定子转动。

动子的第一端与分水块11固定连接，动子的第二端与同步轮1固定连接。定子的外侧开设有上述冷却水入口3和冷却水出口9。

定子的外侧固定有传感器固定环2，上述的感应传感器12固定在传感器固定环2上。感应块13固定在动子上，在动子转动过程中，感应块13位置发生变化，会与不同位置的感应传感器13相对，从而确定靶材5转动的角度，实现对靶材5旋转位置的定位，实现靶材5的切换。

此外，本申请实施例中还公开了一种半导体芯片加工装置，包括真空腔室和上述任一项所述的靶材安装装置，因此，具有该靶材安装装置的半导体芯片加工装置也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

如本实用新型和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种靶材安装装置，其特征在于，包括：

支架，所述支架位于真空腔室内，所述支架包括多个沿所述支架的周向布置成环形的靶材固定板，所述靶材固定板由所述环形的中心向外倾斜布置；

罩壳组件，所述罩壳组件罩设于所述支架外侧，并且所述罩壳组件具有能够外露靶材的通孔，所述罩壳组件的倾斜方向与所述靶材固定板的倾斜方向相同；

驱动组件，所述驱动组件驱动所述支架相对于所述罩壳转动。

2.根据权利要求1所述的靶材安装装置，其特征在于，所述罩壳组件包括：

罩壳底板，所述支架可转动的安装于所述罩壳底板上；

罩壳圆台，所述罩壳圆台与所述罩壳底板可拆卸连接，所述通孔开设于所述罩壳圆台，并且所述罩壳圆台的第一端逐渐向所述罩壳圆台的第二端渐缩，所述罩壳圆台罩设于所述支架上。

3.根据权利要求1所述的靶材安装装置，其特征在于，还包括安装于所述靶材远离所述靶材固定板的一侧的靶材保护环，所述靶材保护环用于遮挡所述靶材与所述通孔边缘的缝隙。

4.根据权利要求1至3任一项所述的靶材安装装置，其特征在于，所述支架还包括：分水块，所述分水块与所述靶材固定板均连接，并用于冷却所述靶材固定板。

5.根据权利要求4所述的靶材安装装置，其特征在于，所述分水块为交叉臂，所述交叉臂的端部分别连接一个所述靶材固定板，

所述交叉臂内具有连通的冷却液通道。

6.根据权利要求5所述的靶材安装装置，其特征在于，所述靶材固定板包括：

底板，所述底板与所述交叉臂的端部连接，并且具有与所述冷却液通道连通的循环液路；

盖板，所述底板与所述盖板密封固定连接，所述靶材用于与所述盖板连接。

7.根据权利要求4所述的靶材安装装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

转轴，所述转轴的第一端与所述支架固定连接；

驱动电机，所述驱动电机通过固定于所述转轴第二端的同步轮驱动所述转轴转动。

8.根据权利要求7所述的靶材安装装置，其特征在于，所述转轴的第一端位于所述真空腔室内部，所述转轴的第二端位于所述真空腔室的外侧，并且所述转轴通过密封连接件密封所述真空腔室。

9.根据权利要求7所述的靶材安装装置，其特征在于，还包括用于检测所述靶材固定板相对于初始位置转动角度的传感器组件。

10.根据权利要求9所述的靶材安装装置，其特征在于，所述传感器组件包括：

感应传感器，所述感应传感器相对于所述罩壳组件固定，并且所述感应传感器之间的距离与所述靶材固定板之间的距离相同；

感应块，所述感应块随所述转轴同步转动，且所述感应块与所述感应传感器相对时，所述感应传感器被触发。

11.一种半导体芯片加工装置，其特征在于，包括真空腔室和如权利要求1至10任一项所述的靶材安装装置。