一种靶材冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及靶材冷却技术领域，尤其涉及一种靶材冷却装置。


背景技术：

2.在半导体集成电路中，靶材是重要的制造原材料之一，部分靶材在经过热处理之后，需要较长时间的空冷、风冷或雾冷以降低内应力，且靶材的尺寸相对较大，批量生产时，大量的靶材需要冷却，且靶材之间不能堆放，现常采用平铺于车间地面上冷却的方式，车间被大面积长期占用。此外，若高温靶材直接接触地面，会对车间地面涂层造成损害；若用钢板隔离地面，虽能保护地面，但是占地面积大，也不适合批量化生产，更重要的是会造成靶材两面的受热不均，靶材的晶粒和应力分布不均匀，影响靶材质量。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的一些不足，本实用新型的目的在于提供一种靶材冷却装置，其在靶材热处理后的冷却过程中，能够大幅减少用地面积，且靶材与空气接触面积增大，冷却效果更好。
4.本实用新型的目的采用如下技术方案实现：
5.一种靶材冷却装置，包括：
6.底座，其包括至少一层放置台；
7.若干纵向支撑件，其连接于所述底座上，每层所述放置台都具有若干纵向支撑件与之对应，与某层放置台对应的纵向支撑件高于该放置台；所有所述纵向支撑件间隔设置且沿所述底座的前后方向成列排布，同列纵向支撑件中的相邻的两纵向支撑件之间为靶材放置位，若干所述靶材放置位成列排布；
8.若干横向限位件，其连接于所述放置台上，并沿所述底座的前后方向分布；每一列所述靶材放置位的左右两侧均设有所述横向限位件，从而限定所述横向限位件左右方向的极限位置。
9.进一步地，所述底座包括至少两层上下间隔设置的放置台。
10.进一步地，所述放置台上至少具有两列所述纵向支撑件，相邻两列所述纵向支撑件中的靶材放置位共用两者之间的同一横向限位件来限定极限位置。
11.进一步地，所述横向限位件呈条形，每条所述横向限位件的长度不小于所有所述纵向支撑件所成列的长度；每列纵向支撑件的左右两侧均至少存在一条所述横向限位件。
12.进一步地，所述底座上设有多个连接位，所述纵向支撑件与所述连接位可拆卸式连接，所述纵向支撑件能够改变与之相连的连接位从而改变所述靶材放置位的宽度。
13.进一步地，每列所述纵向支撑件距离两侧的横向限位件的距离不同。
14.进一步地，所述横向限位件朝向所述靶材放置位的面为斜面，所述横向限位件上开设有多个孔。
15.进一步地，所述横向限位件的纵截面包括三角形、半球形或等腰梯形。
16.进一步地，与所述靶材放置位对应的放置台处还开设有露出口；
17.每个所述靶材放置位中设有一个左右延伸的露出口，所述纵向支撑件固定于露出口之间的放置台上，或，
18.每列所述靶材放置台对应一个前后延伸的露出口，所述纵向支撑件固定与所述底座的底部，并从下方穿过所述露出口向上伸出于放置台。
19.进一步地，所述纵向支撑件伸出于每层所述放置台的高度为200mm至300mm，相邻两所述纵向支撑件之间的间距为30mm至80mm，所述底座前后方向的长度为 1000mm至3000mm，所述底座的上表面距离底部的高度为600mm至1200mm，相邻两层放置台之间的距离为400mm至600mm。
20.本实用新型中的一种靶材冷却装置与现有技术相比，采用了底座、纵向支撑件和横向限位件配合的结构，底座上设放置台，并设高于放置台的纵向支撑件与之配合，两个纵向支撑件之间形成靶材放置位，用于将靶材立设于其中，每个靶材放置位放置一个靶材为佳，纵向支撑件用于防止立设的靶材前后倾倒，并将相邻靶材隔开，方便散热，减少占地面积；成列分布的纵向支撑件形成成列的靶材放置位，因此靶材也可以成列的立设放置。当用于放置圆饼型的靶材时，若仅有纵向支撑件挡住前后两平面，靶材还容易在外力的作用下左右滚动掉落，因此本发明还设置有若干的横向限位件，横向限位件位于靶材放置位的左右两侧，从左右两侧进行限位，防止靶材从左右侧掉落。
21.可以看出，本实用新型中的靶材冷却装置将原本需要平铺放置的靶材变为在底座上成列侧立放置，不仅避免了相邻靶材之间的相互重叠干涉，绝大部分面积都能与空气充分接触以保证更好更均匀的散热，从而可以使靶材的晶粒更加均匀；对比平放在地面、或者在风冷、雾冷等条件下，本方案因能与冷却介质更充分的接触，能以较快的冷却速度冷却到室温，提高生产效率，还能避免影响地面；更重要的是，采用本实用新型中的靶材冷却装置能够极大地降低靶材冷却过程所需占地面积，空间利用效率明显提升，降低了靶材生产的成本。
附图说明
22.图1为本实用新型的一种靶材冷却装置的正视示意图；
23.图2为本实用新型的一种靶材冷却装置的俯视示意图；
24.图3为本实用新型的一种靶材冷却装置中放置台的上表面为平面的左视示意图；
25.图4为本实用新型的一种靶材冷却装置中放置台上设有露出口的第一种实施方式的左视示意图；
26.图5为本实用新型的一种靶材冷却装置中放置台上设有露出口的第二种实施方式的左视示意图；
27.图中，1－底座，11－放置台，12－滚动轮，13－把手，2－纵向支撑件，3－横向限位件，4－靶材放置位，a－靶材。
具体实施方式
28.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的
实施例。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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3所示的方位或位置关系，“前”如附图3中箭头所述方向，前后方向的两侧为左右方向，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
30.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。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.图中示出了本实用新型的一种靶材冷却装置，包括底座1、若干纵向支撑件 2和若干横向限位件3，
34.所述底座1包括至少一层放置台11，即，放置台11可为单层或多层(图中仅示出单层)，每层放置台11上都可用于放置靶材a；底座1的底部优选设有滚动轮12，底座1的后侧设有把手13，当需要移动时，作业人员手持把手13推动即可快速移动整个装置和装置上放置的所有靶材a，十分方便。
35.所有纵向支撑件2连接于所述底座1上，不论放置台11是单层还是多层，与某一层放置台11对应的纵向支撑件2都高于该放置台11，以便于在放置台 11的表面形成纵向的支撑；所有所述纵向支撑件2间隔设置且沿所述底座1的前后方向成列排布，同列纵向支撑件2中的相邻的两纵向支撑件2之间为靶材放置位4，若干所述靶材放置位4成列排布；靶材放置位4用于将靶材a立设于其中，而非如现有技术中一样为平摆放置，极大地降低靶材a冷却过程所需占地面积，空间利用效率明显提升，降低了靶材a生产的成本。每个靶材放置位4 放置一个靶材a为佳，纵向支撑件2用于防止立设的靶材a前后倾倒，并将相邻靶材a隔开，成列放置的靶材a排列整齐且便于控制每个靶材a之间的距离空间是一定的，当用于批量冷却时，每个靶材a受冷却的条件近似，最终形成的多个靶材a内部晶粒尺寸也近似，靶材质量稳定，这对于应用于芯片上纳米级别导线或阻挡层的沉积薄膜用靶材至关重要；
36.所述横向限位件3连接于所述放置台11上，并沿所述底座1的前后方向分布；每一列所述靶材放置位4的左右两侧均设有所述横向限位件3，从而限定所述横向限位件3左右方向的极限位置。当用于放置圆饼型的靶材a时，若仅有纵向支撑件2挡住前后两平面，靶材a还容易在外力的作用下左右滚动掉落，因此本发明还设置有若干的横向限位件3，横向限位件3位于靶材放置位4的左右两侧，从左右两侧进行限位，防止靶材a从左右侧掉落。
37.为了空间利用率进一步升高，本实施例提供一种优选方案为所述底座1包括至少
两层上下间隔设置的放置台11。两层以上的放置台11，比起单层放置台 11而言，能够成倍地增加靶材放置位4，空间节省率也成倍增加。考虑到操作的难度以及作业人员的身高，以两层为佳。
38.除了以增加放置台11的层数以利用纵向空间外，本实施例还提供一种拓展横向空间利用率的方案，即，所述放置台11上至少具有两列所述纵向支撑件2，相邻两列所述纵向支撑件2中的靶材放置位4共用两者之间的同一横向限位件3 来限定极限位置。两列以上的纵向支撑件2和靶材放置位4可以在同一靶材冷却装置上同时并排放置两列以上的靶材a，数量更多；而且由于两列靶材放置位 4共用了中间横向限位件3，节省了一部分的空间，虽然比多层放置台11的占用面积大一些，但是高度更加合适，便于靶材a的放置和拿取。
39.作为横向限位件3的优选方案，所述横向限位件3呈条形，每条所述横向限位件3的长度不小于所有所述纵向支撑件2所成列的长度，多个靶材放置位4 共用同一根横向限位条，比起多根较短的横向限位条而言安装步骤更少；每列纵向支撑件2的左右两侧均至少存在一条所述横向限位件3，以保证靶材a从两侧都不会掉落。
40.为了适应多种不同厚度的靶材a，所述底座1上设有多个连接位，所述纵向支撑件2与所述连接位可拆卸式连接，所述纵向支撑件2能够改变与之相连的连接位以改变两根纵向支撑件2之间的距离，进而改变所述靶材放置位4的宽度。这种结构使得靶材冷却装置的可适应性更强，就算更换生产的靶材a型号，也能很好地满足需求。
41.当圆饼型的靶材a摆放在靶材放置位4中时，常使得其前后两侧面抵靠于纵向支撑件2上，为了防止滚动，左右的圆心侧面至少需要抵靠于左侧或右侧的横向限位件3上。基于此，纵向支撑件距离横向限位件3的距离应当尽量与待放置的靶材a的半径相同，才能使得靶材a的正中央抵靠在纵向限位件上，获得良好的稳定性。本实施例优选每列所述纵向支撑件距离两侧的横向限位件3 的距离不同，当靶材a的半径较小时，左右向的侧面抵靠于距纵向支撑件更近的横向限位件3上；当靶材a的半径较大时，左右向的侧面抵靠于距纵向支撑件更远的横向限位件3上。
42.作为所述横向限位件3的优选方案，横向限位件3朝向所述靶材放置位4 的面为斜面，当圆饼型的靶材a抵靠于横向限位件3上时，为斜面与其相接触，形成近似圆的切线的结构，对靶材a表面基本无损害。具有斜面的形状具有多种，本实施例优选所述横向限位件3的纵截面可以为三角形、半球形或等腰梯形，当选用三角形时，其边长不大于20mm，避免影响冷却气流的流动。
43.此外，为了增加通风性，所述横向限位件3上开设有多个通气孔(图中未示出)，通风孔的直径约为5mm，使得与横向限位件3接触的位置也能被风吹到，保证了冷却的均匀性。此外限位件为空心设计，厚度3－5mm。
44.如图3所示，本实施例中的放置台的上表面为平面。
45.本实施例还提供一种在放置台上开设露出口的方案，当靶材a放置在靶材放置位4时，靶材a下方的一部分会从露出口露出，靶材a的两侧可以卡置于露出口的左右两侧，也可以卡置于横向限位件3上；而且露出口增加了放置台的镂空程度，冷却介质吹过放置台时，放置台对冷却介质的阻挡作用更小，靶材a的冷却充分性得以增加。露出口的形状、大小和位置有如下两种优选结构：
46.第一种(如图4所示)：每个所述靶材放置位4中设有一个左右延伸的露出口，所述
纵向支撑件2固定于露出口之间的放置台上，每个靶材a对应一个露出口。当放置台有多层时，每层放置台上固定单独的纵向支撑件2，由于这种结构中放置台相当于具有很多左右向的支撑用于设置纵向支撑件2，因此整体结构较为稳固，且纵向支撑件2的长度较短，纵向支撑件2的支撑力更强。
47.第二种(如图5所示)：每列所述靶材放置位4对应一个前后延伸的露出口，所述纵向支撑件2固定与所述底座的底部，并从下方穿过所述露出口向上伸出于放置台，这种结构中，放置台的左右方向上只有前后两端相互连接，一列纵向支撑件2共用一个大的露出口，纵向支撑件2从下向上伸出，所有放置台的同列靶材放置位4共用一列纵向支撑件2，结构简单，便于制造，且通风程度更高，冷却均匀效果更好。
48.本实施例中的底座1有4个支撑角，支撑角为方形，宽度25－35mm，为增加整体强度和稳定性，4个支撑角底部有宽20mm的方形固定。
49.在具体的尺寸上，本实施例优选如下：
50.放置台11的高度需考虑一般人的身高，尤其优选平均身高的1/2，本实施例优选为600mm至1200mm，厚25mm－35mm；本实施例中的纵向支撑件2优选为圆柱形，直径20mm－30mm，所述纵向支撑件2伸出于每层所述放置台11的高度需大于靶材a半径，考虑到一般的靶材a半径，本实施例优选为200mm至300mm，最佳为250mm；一般的靶材a的厚度为30mm左右，相邻两所述纵向支撑件2之间的间距为30mm至80mm，较佳为40mm至80mm，既能避免其倾倒，又能给出前后两靶材a足够的通风空间；所述底座1前后方向的长度为1000mm至3000mm，所述底座1的上表面距离底部的高度为600mm至1200mm，相邻两层放置台11之间的距离为400mm至600mm。
51.考虑到靶材出炉后温度较高，可能的冷却方式为风冷或雾冷，这种工艺会形成高温潮湿的环境，对整个靶材冷却装置的材质要求较高，本实施例中所有可能与靶材a接触的部件(例如放置台11表面、纵向支撑件2和横向限位件3) 的材质为耐高温且防锈的不锈钢材质，例如：409l不锈钢、436l不锈钢、321 不锈钢、09s不锈钢或310s不锈钢。
52.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。