一种防止高压冷却水冲击变形的靶材组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种防止高压冷却水冲击变形的靶材组件，其包括靶材和背板，所述靶材包括溅射面和背面，背板包括固定面和背面，所述背板固定面与靶材背面固定连接，所述背板的背面开设有压力缓冲槽，所述压力缓冲槽由开口处至槽底呈单调向下倾斜状。在磁控溅射工艺中，压力缓冲槽可以有效地分解冷却过程中，高压冷却水对于背板的冲击力，减缓高压冷却水对于背板的正面直接冲击力，从而避免了背板由于承受高压冷却水对于背板的冲击而造成靶材组件变形问题，保持靶材组件的平整性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体制造领域，尤其涉及在磁控溅射基片镀膜工艺中有效防止高压冷却水冲击致使变形的靶材组件。
技术介绍
在现代大规模的集成电路制造工艺中，磁控溅射以其溅射率高、基片温升低、 膜-基结合力好等优势成为了最优异的基片镀膜工艺。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， 而且其具有传导热量的功效，用于磁控溅射工艺中靶材的散热。在磁控溅射镀膜过程中，靶材组件工作环境较为苛刻。其温度较高(如300°C至500°C)，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10-9 的高真空环境下，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。器件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，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。高压冷却水冲击靶材组件背板可有效加快靶材的散热，提高镀膜质量，但在实践使用过程中，我们发现，由于高温加快了靶材组件变软，而且靶材处于10_9Pa的高真空下， 而背板的背面受到长时间的冷却水冲击，由此在靶材组件的上下两侧形成有巨大的压力差，这使得在背板的背面形成凹陷，而相应的靶材的正面呈向上凸起。这也直接影响到靶材组件的使用寿命，有时会将用于固定靶材组件的陶瓷圈顶变形，顶碎；更甚者，由于靶材正面的凸起，直接造成靶材各部分与硅片基底间的偏差，造成镀膜的参数异常，并由此影响后续制成的集成电路质量。
技术实现思路
本技术解决的问题是提供了一种防止高压冷却水冲击变形的靶材组件，其克服了上述靶材组件在磁控溅射工艺中，高压冷却水冲击背板背面造成靶材组件变形的问题。为解决上述问题，本技术一种防止高压冷却水冲击变形的靶材组件，包括靶材和背板，所述靶材包括溅射面和背面，背板包括固定面和背面，所述背板固定面与靶材背面固定连接，其中，所述背板的背面开设有压力缓冲槽，所述压力缓冲槽由开口处至槽底呈单调向下倾斜状。使用时，所述压力缓冲槽可有效缓解高压水冷却水对于背板背面的冲击力，防止靶材组件变形。上述的防止高压冷却水冲击变形的靶材组件，其中，可选的，将所述压力缓冲槽设为锥形凹槽结构，而锥形结构的压力缓冲槽进一步优选采用圆锥形凹槽结构。且可选的，将上述结构的压力缓冲槽的内壁坡面设置成直线型倾斜状，即由压力缓冲槽开口任意点沿内壁降至槽底最短路线呈一条直线。上述结构的压力缓冲槽可选地开设于所述背板的中心处。可选的，上述的结构的压力缓冲槽，其槽底至所述背板背面的距离(即压力缓冲槽的深度)与所述背板的厚度比设定为1 4 1 5，而压力缓冲槽内壁坡度(即压力缓冲槽的内壁与背板的背面所呈角度)为0.8° 1.5°。若所述背板为圆形时，所述压力缓冲槽的口径与所述背板的直径比为0. 52 0. 57。本技术可选的应用于所述背板采用铝或是铝的合金制成的靶材组件。而所述压力缓冲槽一般可采用机械加工工艺形成。与现有技术相比，本技术具有以下优点本技术在靶材组件的背板背面开设压力缓冲槽，在磁控溅射过程中，压力缓冲槽可以有效地分解冷却过程中高压冷却水对于背板的冲击力，减缓高压冷却水对于背板的正面直接冲击力，从而避免了背板由于承受高压冷却水对于背板的冲击而造成靶材组件变形问题，保证靶材组件的平整性，并且由此保证采用磁控溅射工艺制成的镀膜质量；而在可选方案中，将所述压力缓冲槽设为锥形凹槽结构，且进一步优选采用圆锥形凹槽结构；以及将上述结构的压力缓冲槽的内壁坡面设置成直线型倾斜状的结构，更利于迅速分解高压冷却水对于背板的冲击力，达到在磁控溅射工艺中，保持靶材组件的平整性目的。附图说明图1是本技术防止高压冷却水冲击变形的靶材组件的结构示意图；图2是本技术实施例1的靶材组件的结构示意图；图3是采用本技术实施例1的靶材组件在磁控溅射过后的结构示意图；图4是在与实施例1的靶材组件相同的磁控溅射条件下，对比例1的靶材在磁控溅射过后的结构示意图；图5是本技术实施例2的靶材组件结构示意图；图6是本技术实施例3的靶材组件结构示意图；图7是本技术实施例4的靶材组件结构示意图；图8是图2中的压力缓冲槽的A-A向的剖面结构示意图；图9是图6中的压力缓冲槽的B-B向的剖面结构示意图；图10本图7中的压力缓冲槽的C-C向的剖面结构示意图。具体实施方式图1为本技术一种防止高压冷却水冲击变形的靶材组件的结构示意图，其包括靶材2和与靶材2相连接的背板1，其中，靶材2的背面与背板1的固定面固定连接。而靶材2和背板1可以根据应用环境、溅射设备的实际要求，设计成圆形、矩形、环形、锥形等多种形状(包括规则和不规则的形状)，其厚度也可根据不同的需要具体设置。而靶材2以及背板1的材质同样可以根据具体需要作选择，一般包括铝、铜、钨、钛、以及上述不同材料的合金等材质。本技术可采用在背板1的背面采用机械加工工艺开设压力缓冲槽3，用于分解磁控溅射过程中，高压冷却水对于背板1的冲击力，缓解背板1因高压冷却水受到的冲击力，防止靶材组件的变形，因而特别适用于铝或是铝的合金等硬度较低的金属及其合金制成的背板。所述的压力缓冲槽3内壁由开口处至槽底呈单调向下倾斜状，其开口可以呈如圆形、椭圆，以及正多边形等各种形状，而且其内壁坡面也可以为弧形坡度，或是直线型坡度。 其中，相对于弧形坡面，更优选直线型坡面，当高压冷却水冲击压力缓冲槽3内壁时，直线坡面设计更利于迅速分解高压冷却水对于背板的冲击力，缓解高压冷却水对于靶材组件的冲击力。所述压力缓冲槽3可选为锥形凹槽，尤其是圆锥形凹槽结构，该设计对于高压冷却水的冲击力分解更充分、合理，也使靶材组件受力更均勻。并进一步可优选为内壁呈直线型坡度的圆锥形凹槽。所述压力缓冲槽3优选设置于所述背板1的中心处。这是因为在磁控溅射镀膜工艺中，在电场与磁场的作用下，靶材的各个部位的刻蚀程度造成差异，其基本上为围着靶材 2中心，在靶材2上会形成一个“刻蚀跑道”，其中，在“刻蚀跑道”外侧的刻蚀程度较大，而位于“刻蚀跑道”内侧部分的刻蚀程度较小。在磁控溅射工艺中，靶材组件的靶材侧与背板侧存在着较大的压力差，背板1的厚度直接影响其对于靶材2的支撑以及热量的传递与疏导。所以，在不同的磁控条件下，不同的背板1的厚度也直接影响其对于靶材2的支撑以及热量的传递。本技术中，压力缓冲槽的结构设计在不妨碍磁控溅射工艺的同时有效分解高压冷却水对于靶材的冲击力，从而避免靶材组件变形，保证靶材组件的形态结构。而其实际效果可在下方的具体实施例中得到具体证实。关于所述压力缓冲槽3的设计尺寸，可根据靶材组件中靶材2和背板1结构，以及使用条件不同而作相应调整，而其优选参数为，压力缓冲槽3的深度d7与所述背板1的厚度(d5-d4)比间于1 4 1 5，而所述压力缓冲槽3的内壁与背板1的背面所呈角度 α为0.8° 1.5°，若所述背板1为圆形，则所述压力缓冲槽3的口径d3与所述背板1的直径dl比为0. 52 0. 57。本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，郑文翔，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：