一种靶材组件及使用方法与流程

1.本发明属于溅射靶材技术领域，涉及靶材的设计，尤其涉及一种靶材组件及使用方法。


背景技术：

2.在真空溅镀工艺中，靶材组件由符合溅射性能的靶材和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，而且其具有传导热量的功效，用于磁控溅镀工艺中靶材的散热。具体为：在磁控溅镀过程中，靶材组件工作环境较为苛刻。其温度较高(如300～500℃)，靶材组件处于高压电场和磁场强度较大的磁场中，且正面在高真空环境下，受到各种高能量离子轰击，致使靶材发生溅射，而溅射出的中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。在磁控溅镀过程中，靶材组件的温度会急剧升高，因而需要通过靶材组件中的背板传递并迅速消散靶材的热量，并避免由此产生的靶材变形、靶材使用寿命减短、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，背板的背面采用高压冷却水冲击措施来对靶材组件进行散热。
3.cn204474752u公开了一种磁控溅射设备及其阴极靶材组件，磁控溅射设备包括阴极靶材组件，其中阴极靶材组件包括阴极靶材、磁铁和冷却通道，冷却通道的长度延伸方向与阴极靶材的长度延伸方向相一致，冷却通道的宽度延伸方向与阴极靶材的宽度延伸方向相一致，冷却通道包括至少两组水口组，每组水口组均包括进水口和出水口，位于同一水口组的进水口和出水口沿着冷却通道的宽度方向相对设置，至少两组水口沿着所述冷却通道的长度方向设置。如此设置，冷却水沿着冷却通道的宽度方向流动，可以保证冷却通道内的冷却水的温度的一致性，进而可以确保阴极板材冷却效果的一致性，从而可以保证镀膜层性能的一致性。
4.cn213235677u公开了一种铜靶材组件焊接结构及包含其的铜靶材组件，所述结构包括背板以及铜靶材，通过在背板和铜靶材上分别设置相适配的凹槽和凸台，并在凹槽面上设置端面螺纹，控制凸台与凹槽的配合间隙，能够进一步增加焊接面积，提高焊接结合率，针对焊接困难的铜靶材也能达到焊接率高的效果，最终提高铜靶材的合格率；利用所述焊接结构焊接得到的铜靶材组件在靶材溅射过程中铜靶材不易脱落，不会对芯片造成影响，具有较高的工业应用价值。
5.cn104513952b公开了一种靶材组件的制作方法和靶材组件，其中靶材组件的制作方法，包括：提供第一靶材组件坯料，所述第一靶材组件坯料包括背板和固定在背板上的靶材；对所述第一靶材组件坯料进行第一机械加工，形成第二靶材组件坯料，所述第二靶材组件坯料的背板表面光滑；对所述第二靶材组件坯料的背板表面进行氧化处理，在所述背板的表面形成氧化膜；对所述氧化处理后的第二靶材组件坯料进行第一清洗，形成靶材组件。采用该发明的制作方法形成的靶材组件在基片上形成的膜层质量较高、磁控溅镀工艺的成本比较低，而且安装该靶材组件的溅射机台也不会被污染。
6.但是，现有技术中的靶材组件在基片上形成的膜层质量不高、磁控溅镀工艺的成
本比较高，因此，提供一种靶材组件能够保证靶材冷却效果，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种靶材组件及使用方法，在本发明中，下板设置了循环水道为产品溅射时降温提供了保证，又减轻了产品自重，螺纹孔为使用时的定位安装孔，结构简单，方便实用，能够使得靶材组件具有较高的安全性、稳定性及可靠性。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供了一种靶材组件，所述的靶材组件包括由下至上依次固定连接的上板、下板和靶材，所述上板和/或下板上设置有循环水道。
10.在本发明中，下板设置了循环水道为产品溅射时降温提供了保证，又减轻了产品自重，螺纹孔为使用时的定位安装孔，结构简单，方便实用，能够使得靶材组件具有较高的安全性、稳定性及可靠性。
11.需要说明的是，本发明对上板和下板的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，上板和下板在本发明中的作用是形成靶材组件的盖板和背板，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的上板和下板均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对上板和下板的尺寸和形状进行适应性调整。
12.作为本发明一种优选的技术方案，所述的下板上设置有循环水道。
13.需要说明的是，本发明对循环水道的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，循环水道在本发明中的作用是向循环水道中注水，使得靶材组件加工时能有效降低加工温度，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的循环水道均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对循环水道的尺寸和形状进行适应性调整。
14.作为本发明一种优选的技术方案，所述上板、下板和靶材的连接方式为焊接。
15.需要说明的是，本发明对上板、下板和靶材的连接方式及连接材质不作具体要求和特殊限定，在本发明中的作用是将上板、下板和靶材固定连接，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的连接方式及连接材质均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对连接方式及连接材质进行适应性调整。
16.优选地，所述上板和下板间的焊接采用的焊接材料为银蜡。
17.优选地，所述下板和靶材间的焊接采用的焊接材料为铟。
18.作为本发明一种优选的技术方案，所述的下板和上板的材质均为金属。
19.优选地，所述的金属为铜。
20.作为本发明一种优选的技术方案，所述靶材的材质为非金属。
21.需要说明的是，本发明对靶材的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，靶材在本发明中的作用是形成靶材组件的必要条件，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的靶材均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对靶材的尺寸和形状进行适应性调整。
22.优选地，所述的非金属为碳化硅。
23.作为本发明一种优选的技术方案，所述的循环水道两端分别为进水口和出水口。
24.作为本发明一种优选的技术方案，所述的循环水道均匀盘设在下板上。
25.优选地，所述循环水道盘设的形式为蛇形。
26.作为本发明一种优选的技术方案，所述的进水口和出水口之间设置有至少两个螺纹孔。
27.需要说明的是，本发明对螺纹孔的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，螺纹孔在本发明中的作用是作为定位安装孔，在安装靶材组件时，进行定位，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的螺纹孔均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对螺纹孔的尺寸和形状进行适应性调整。
28.优选地，所述螺纹孔的数量为2～6个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个，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。
29.作为本发明一种优选的技术方案，所述的下板、上板和靶材的边缘均对应设置有至少两个焊接孔。
30.优选地，所述焊接孔的数量为4～12个，例如可以是4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个，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。
31.第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的靶材组件的使用方法，所述的方法包括：对所述的靶材组件的循环水道进行注水，能够降低产品加工时的生产温度。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
33.在本发明中，下板设置了循环水道为产品溅射时降温提供了保证，又减轻了产品自重，螺纹孔为使用时的定位安装孔，结构简单，方便实用，能够使得靶材组件具有较高的安全性、稳定性及可靠性。
附图说明
34.图1为本发明一个具体实施方式提供的靶材组件的结构示意图；
35.图2为本发明一个具体实施方式提供的靶材组件的侧视图；
36.其中，1
‑
上板；2
‑
下板；3
‑
靶材；4
‑
螺纹孔；5
‑
进水口；6
‑
出水口；7
‑
焊接孔；8
‑
循环水道。
具体实施方式
37.需要理解的是，在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.需要说明的是，在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
39.本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
40.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
41.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种靶材组件，所述的靶材组件如图1和图2所示，包括由下至上依次固定连接的上板1、下板2和靶材3，具体地，上板1和/或下板2上设置有循环水道8。
42.在本发明中，下板2设置了循环水道8为产品溅射时降温提供了保证，又减轻了产品自重，螺纹孔4为使用时的定位安装孔，结构简单，方便实用，能够使得靶材3组件具有较高的安全性、稳定性及可靠性。
43.需要说明的是，本发明对上板1和下板2的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，上板1和下板2在本发明中的作用是形成靶材组件的盖板和背板，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的上板1和下板2均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对上板1和下板2的尺寸和形状进行适应性调整。
44.下板2上设置有循环水道8。需要说明的是，本发明对循环水道8的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，循环水道8在本发明中的作用是向循环水道8中注水，使得靶材组件加工时能有效降低加工温度，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的循环水道8均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对循环水道8的尺寸和形状进行适应性调整。
45.上板1、下板2和靶材3的连接方式为焊接。需要说明的是，本发明对上板1、下板2和靶材3的连接方式及连接材质不作具体要求和特殊限定，在本发明中的作用是将上板1、下板2和靶材3固定连接，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的连接方式及连接材质均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对连接方式及连接材质进行适应性调整。
46.上板1和下板2间的焊接采用的焊接材料为银蜡，进一步地，下板2和靶材3间的焊接采用的焊接材料为铟。下板2和上板1的材质均为金属，具体地，金属为铜。
47.靶材3的材质为非金属，进一步地，非金属为碳化硅。
48.需要说明的是，本发明对靶材3的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，靶材3在本发明中的作用是形成靶材组件的必要条件，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的靶材3均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对靶材3的尺寸和形状进行适应性调整。
49.循环水道8两端分别为进水口5和出水口6。循环水道8均匀盘设在下板2上，具体地，循环水道8盘设的形式为蛇形。
50.进水口5和出水口6之间设置有至少两个螺纹孔4。需要说明的是，本发明对螺纹孔4的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定，螺纹孔4在本发明中的作用是作为定位安装孔，在安装靶材组件时，进行定位，因此可以理解的是，其他能实现此类功能的螺纹孔4均可用于本发明中，本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对螺纹孔4的尺寸和
形状进行适应性调整。
51.螺纹孔4的数量为2～6个，例如可以是2个、3个、4个、5个、6个，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。
52.下板2、上板1和靶材3的边缘均对应设置有至少两个焊接孔7。具体地，焊接孔7的数量为4～12个，例如可以是4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个，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。
53.在另一个具体实施方式中，本发明提供了一个具体实施方式中所述的靶材组件的使用方法，所述的方法包括：对靶材组件的循环水道8进行注水，能够降低产品加工时的生产温度。
54.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。