CN218203025U - 一种用于高功率磁控溅射的靶材组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于高功率磁控溅射的靶材组件，包括靶材和背板，所述靶材包括溅射面和背面，所述背板包括固定面和冷却面，所述靶材的背面与所述背板的固定面相连接，所述背板的冷却面开设有梯形凹槽；其中，沿所述背板的边缘向所述背板的中心方向，所述梯形凹槽的侧面呈直线向下倾斜状。本实用新型所述用于高功率磁控溅射的靶材组件，在背板的冷却面开设具有一定倾斜度的梯形凹槽，可以有效地增强冷却效果，避免靶材的溅射面发生开裂。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于高功率磁控溅射的靶材组件。
背景技术
磁控溅射是指受到电场作用的电子在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使氩原子电离产生出氩正离子和新的电子，新的电子飞向基片，而氩正离子在电场作用下加速飞向作为阴极的靶材，并以高能量轰击靶材表面，使得靶材发生溅射。一般情况下，常规磁控溅射的功率为4kW左右，而随着半导体行业的不断发展，人们对于高功率磁控溅射的需求越来越高。顾名思义，高功率磁控溅射是指在磁控溅射过程中，用非常高的电压所产生的脉冲来撞击靶材表面，从而使得靶材离化率大幅增加，进而提高镀膜致密性，高功率磁控溅射的功率高达25kW。然而，随着高功率磁控溅射的进行，受到强烈撞击的靶材表面温度快速升高，在高功率磁控溅射的末期，靶材的溅射面极易产生裂纹，破坏镀膜的均匀性，污染溅射环境。
在磁控溅射镀膜工艺中，靶材组件由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成，所述背板不仅在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，而且具有传导热量的功效，用于磁控溅射工艺中靶材的散热。在高功率磁控溅射镀膜过程中，靶材组件工作环境十分苛刻，靶材组件处于高压电场和磁场强度较大的磁场中，靶材溅射面在高真空环境下，受到各种高能量离子轰击，致使靶材发生溅射，而溅射出的中性靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。随着高功率磁控溅射的进行，靶材组件的温度会急剧升高，需要通过靶材组件中的背板传递并迅速消散靶材的热量，并避免靶材变形、靶材开裂、影响基片镀膜质量等问题。为此，在靶材组件磁控溅射实践操作过程中，会向背板的背面采用高压冷却水冲击措施，从而提高靶材组件的散热功效。虽然高压冷却水冲击靶材组件的背板，可以有效加快靶材的散热，提高镀膜质量，但是在实践使用过程中人们发现，随着靶材溅射面的厚度逐渐减小，靶材的升温速率加快，而高压冷却水无法及时将热量带走，导致在高功率磁控溅射的末期，靶材的溅射面极易产生裂纹，破坏镀膜的均匀性，污染溅射环境。
为了提高背板的冷却效果，人们在背板与高压冷却水相接触的背面加工开设水道，以此增加高压冷却水的水流导向，增加背板与高压冷却水的接触面。例如CN107805790A公开了一种高比表面积的靶材组件及其制造方法，所述靶材组件包括靶材和支撑所述靶材的背板，所述背板有接触冷却水区域，该区域具有数控铣床等机加工设备加工出的阿基米德螺旋线沟槽。所述背板接触冷却水区域的比表面积从100％增加到150％以上，通过增加背板上接触冷却水区域的表面积及水流导向，可实现对靶材溅射过程产生的热量快速导出，从而降低靶材表面温升，提高镀膜性能。CN105408514A公开了一种靶材组件，在背板的背面开设多个圆形槽和至少一个弓状通道，所述多个圆形槽彼此间隔开，所述至少一个弓状通道切割穿过所述圆形槽，且从所述背板的中心区域延伸至边缘区域。但是，在实践使用过程中人们发现，在高功率磁控溅射的末期，靶材的溅射面仍然会产生裂纹，破坏镀膜的均匀性，污染溅射环境。
综上所述，目前亟需开发一种新型的用于高功率磁控溅射的靶材组件，可以有效地增强冷却效果，避免靶材的溅射面发生开裂。
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用于高功率磁控溅射的靶材组件，在背板的冷却面开设具有一定倾斜度的梯形凹槽，可以有效地增强冷却效果，避免靶材的溅射面发生开裂。
本实用新型的目的在于提供一种用于高功率磁控溅射的靶材组件，包括靶材和背板，所述靶材包括溅射面和背面，所述背板包括固定面和冷却面，所述靶材的背面与所述背板的固定面相连接，所述背板的冷却面开设有梯形凹槽；其中，沿所述背板的边缘向所述背板的中心方向，所述梯形凹槽的侧面呈直线向下倾斜状。
本实用新型所述靶材组件在背板的冷却面开设具有一定倾斜度的梯形凹槽，相较于阿基米德螺旋线沟槽，能够进一步增加冷却水体积，在一定流速下，本实用新型所述靶材组件可以容纳较大体积冷却水，可以吸收更多的热量，从而可以进一步增强冷却效果，在用于高功率磁控溅射时可以避免靶材的溅射面发生开裂。
值得说明的是，本实用新型所述梯形凹槽沿所述背板径向的横截面呈现梯形，且沿所述背板的边缘向所述背板的中心方向，所述梯形凹槽的侧面呈直线向下倾斜状。
作为本实用新型优选的技术方案，所述梯形凹槽的侧面的倾斜度为1-30度，例如1度、5度、10度、15度、20度、25度或30度等，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，本实用新型所述梯形凹槽的侧面的倾斜度指的是所述梯形凹槽的侧面与所述背板的冷却面之间的夹角。
作为本实用新型优选的技术方案，所述梯形凹槽的槽底至所述背板的冷却面的距离与所述背板的厚度之比为1:(2-5)，例如1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5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，本实用新型所述梯形凹槽的槽底至所述背板的冷却面的距离指的是所述梯形凹槽的深度，所述背板的厚度指的是所述背板的固定面与冷却面之间的距离。
作为本实用新型优选的技术方案，所述背板与所述梯形凹槽均为圆形，所述梯形凹槽的口径与所述背板的直径之比为(0.5-0.9):1，例如0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.9:1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，所述背板与所述梯形凹槽均为圆形，本实用新型所述梯形凹槽的口径指的是所述梯形凹槽的侧面与所述背板的冷却面连接处所对应的圆形直径。
作为本实用新型优选的技术方案，所述梯形凹槽开设于所述背板的中心处。
值得说明的是，本实用新型所述梯形凹槽开设于所述背板的中心处，即，所述梯形凹槽的中心与所述背板的中心重合。
作为本实用新型优选的技术方案，所述梯形凹槽的侧面设置侧面喷砂层。
作为本实用新型优选的技术方案，所述梯形凹槽的侧面的粗糙度为0.4-2μm，例如0.4μm、0.6μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.7μm或2μm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，所述梯形凹槽的底面设置底面喷砂层。
作为本实用新型优选的技术方案，所述梯形凹槽的底面的粗糙度为0.4-2μm，例如0.4μm、0.6μm、0.8μm、1μm、1.2μm、1.5μm、1.7μm或2μm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。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述靶材组件在背板的冷却面开设具有一定倾斜度的梯形凹槽，相较于阿基米德螺旋线沟槽，能够进一步增加冷却水体积，在一定流速下，本实用新型所述靶材组件可以容纳较大体积冷却水，可以吸收更多的热量，从而可以进一步增强冷却效果，在用于高功率磁控溅射时可以避免靶材的溅射面发生开裂。
附图说明
图1为本实用新型所述用于高功率磁控溅射的靶材组件的结构示意图；
其中，1-靶材；2-背板；3-梯形凹槽。
具体实施方式
以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。
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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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。对于电和通信领域而言，可以是有线连接，也可以是无线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型所述用于高功率磁控溅射的靶材组件，包括靶材1和背板2，所述靶材1包括溅射面和背面，所述背板2包括固定面和冷却面，所述靶材1的背面与所述背板2的固定面相连接，所述背板2的冷却面开设有梯形凹槽3；其中，沿所述背板2的边缘向所述背板2的中心方向，所述梯形凹槽3的侧面呈直线向下倾斜状。
实施例1
本实施例提供了一种用于高功率磁控溅射的靶材组件，包括纯度为99.99％的高纯钛靶材1和材质为铝合金的背板2，所述靶材1包括溅射面和背面，所述背板2包括固定面和冷却面，所述靶材1的背面与所述背板2的固定面相连接，所述背板2的冷却面开设有梯形凹槽3；其中，沿所述背板2的边缘向所述背板2的中心方向，所述梯形凹槽3的侧面呈直线向下倾斜状；
其中，所述梯形凹槽3的侧面的倾斜度为5度，所述梯形凹槽3的槽底至所述背板2的冷却面的距离与所述背板2的厚度之比为1:4，所述背板2与所述梯形凹槽3均为圆形，所述梯形凹槽3的口径与所述背板2的直径之比为0.85:1，所述梯形凹槽3开设于所述背板2的中心处，所述梯形凹槽3的侧面设置侧面喷砂层，粗糙度为0.7μm，所述梯形凹槽3的底面设置底面喷砂层，其粗糙度为1.4μm。
将本实施例所述靶材组件进行功率为25kW的高功率磁控溅射，冷却效果良好，高纯钛靶材的溅射面并未发生开裂，尤其是在高功率磁控溅射的末期，高纯钛靶材的溅射面并未产生任何裂纹。
实施例2
本实施例提供了一种用于高功率磁控溅射的靶材组件，包括纯度为99.99％的高纯钛靶材1和材质为铜合金的背板2，所述靶材1包括溅射面和背面，所述背板2包括固定面和冷却面，所述靶材1的背面与所述背板2的固定面相连接，所述背板2的冷却面开设有梯形凹槽3；其中，沿所述背板2的边缘向所述背板2的中心方向，所述梯形凹槽3的侧面呈直线向下倾斜状；
其中，所述梯形凹槽3的侧面的倾斜度为15度，所述梯形凹槽3的槽底至所述背板2的冷却面的距离与所述背板2的厚度之比为1:5，所述背板2与所述梯形凹槽3均为圆形，所述梯形凹槽3的口径与所述背板2的直径之比为0.9:1，所述梯形凹槽3开设于所述背板2的中心处，所述梯形凹槽3的侧面设置侧面喷砂层，粗糙度为1.5μm，所述梯形凹槽3的底面设置底面喷砂层，其粗糙度为1.1μm。
将本实施例所述靶材组件进行功率为25kW的高功率磁控溅射，冷却效果良好，高纯钛靶材的溅射面并未发生开裂，尤其是在高功率磁控溅射的末期，高纯钛靶材的溅射面并未产生任何裂纹。
实施例3
本实施例提供了一种用于高功率磁控溅射的靶材组件，包括纯度为99.9999％的高纯铜靶材1和材质为铝合金的背板2，所述靶材1包括溅射面和背面，所述背板2包括固定面和冷却面，所述靶材1的背面与所述背板2的固定面相连接，所述背板2的冷却面开设有梯形凹槽3；其中，沿所述背板2的边缘向所述背板2的中心方向，所述梯形凹槽3的侧面呈直线向下倾斜状；
其中，所述梯形凹槽3的侧面的倾斜度为10度，所述梯形凹槽3的槽底至所述背板2的冷却面的距离与所述背板2的厚度之比为1:3，所述背板2与所述梯形凹槽3均为圆形，所述梯形凹槽3的口径与所述背板2的直径之比为0.8:1，所述梯形凹槽3开设于所述背板2的中心处，所述梯形凹槽3的侧面设置侧面喷砂层，粗糙度为0.5μm，所述梯形凹槽3的底面设置底面喷砂层，其粗糙度为0.9μm。
将本实施例所述靶材组件进行功率为25kW的高功率磁控溅射，冷却效果良好，高纯钛靶材的溅射面并未发生开裂，尤其是在高功率磁控溅射的末期，高纯钛靶材的溅射面并未产生任何裂纹。
对比例1
本对比例提供了一种靶材组件，除了按照CN107805790A中实施例1所述的设置规则，在材质为铝合金的背板2的冷却面设置阿基米德螺旋线沟槽，其他条件和实施例1完全相同。
将本对比例所述靶材组件进行功率为25kW的高功率磁控溅射，在高功率磁控溅射的末期，高纯钛靶材的溅射面发生开裂并产生明显裂纹。
综上所述，本实用新型所述靶材组件在背板的冷却面开设具有一定倾斜度的梯形凹槽，相较于阿基米德螺旋线沟槽，能够进一步增加冷却水体积，在一定流速下，本实用新型所述靶材组件可以容纳较大体积冷却水，可以吸收更多的热量，从而可以进一步增强冷却效果，在用于高功率磁控溅射时可以避免靶材的溅射面发生开裂。
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)
1.一种用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，包括靶材和背板，所述靶材包括溅射面和背面，所述背板包括固定面和冷却面，所述靶材的背面与所述背板的固定面相连接，所述背板的冷却面开设有梯形凹槽；其中，沿所述背板的边缘向所述背板的中心方向，所述梯形凹槽的侧面呈直线向下倾斜状。
2.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽的侧面的倾斜度为1-30度。
3.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽的槽底至所述背板的冷却面的距离与所述背板的厚度之比为1:(2-5)。
4.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述背板与所述梯形凹槽均为圆形，所述梯形凹槽的口径与所述背板的直径之比为(0.5-0.9):1。
5.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽开设于所述背板的中心处。
6.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽的侧面设置侧面喷砂层。
7.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽的侧面的粗糙度为0.4-2μm。
8.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽的底面设置底面喷砂层。
9.根据权利要求1所述的用于高功率磁控溅射的靶材组件，其特征在于，所述梯形凹槽的底面的粗糙度为0.4-2μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120620458.2U CN218203025U (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 一种用于高功率磁控溅射的靶材组件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120620458.2U CN218203025U (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 一种用于高功率磁控溅射的靶材组件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218203025U true CN218203025U (zh) | 2023-01-03 |
Family
ID=84627676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120620458.2U Active CN218203025U (zh) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | 一种用于高功率磁控溅射的靶材组件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218203025U (zh) |
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2021
- 2021-03-26 CN CN202120620458.2U patent/CN218203025U/zh active Active
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