專(zhuān)利名稱(chēng)：靶材冷卻裝置及方法
靶材冷卻裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體的冷卻裝置及方法，尤其涉及一種靶材冷卻裝置及方法。背景技術(shù)：
科技水平的飛速發(fā)展，電子和半導(dǎo)體技術(shù)也得到迅猛發(fā)展。采用半導(dǎo)體技術(shù)所制 造的電子元器件大量的應(yīng)用在電子商務(wù)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、辦公領(lǐng)域、電子娛樂(lè)消費(fèi)領(lǐng)域以及 軍事領(lǐng)域等，如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、PDA、軍事衛(wèi)星等。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上述領(lǐng)域?qū)﹄娮釉?件的需求不斷增加，也產(chǎn)生了希望這些產(chǎn)品能夠變得更小、更易于攜帶等需求、機(jī)動(dòng)更加靈 活。由于這些產(chǎn)品尺寸要不斷減小，構(gòu)成這些產(chǎn)品的元器件也必須變小。一些需要減 小尺寸或等比例縮小，如電子芯片、芯片連接器、半導(dǎo)體芯片元件、電阻、電容、接線、觸摸屏寸寸。在產(chǎn)品尺寸不斷減小的過(guò)程中，原有的電子半導(dǎo)體或者通訊元件中的缺陷并沒(méi)有 因?yàn)槌叽鐪p小而減小。應(yīng)對(duì)這些缺陷，應(yīng)該對(duì)制備這些元件的材料、器械和制備方法進(jìn)行分 析。在特定的情況下，電子元件由金屬、合金、無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料等構(gòu)成。材料層都很薄，為 了改善材料層的質(zhì)量，應(yīng)該對(duì)形成層的方法進(jìn)行修改和改進(jìn)，如物理氣相沉積法(PVD)和 化學(xué)氣相沉淀法(CVD)。在改進(jìn)材料層的沉積方法，必須對(duì)表面或者材料組合物進(jìn)行測(cè)量并探測(cè)出缺陷的 地方。如濺射薄膜材料中，濺射靶材的質(zhì)量對(duì)濺射薄膜的性能有著重要的影響。隨著半導(dǎo) 體集成電路芯片的指標(biāo)向著大尺寸方向發(fā)展，濺射靶材的尺寸和濺射功率也隨之增大。濺射靶材的功率增大后，溫度也會(huì)隨之升高，高溫會(huì)使得濺射靶材的使用壽命減 短，從而使得制作半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量低；靶材壽命的減短也造成了大量的浪費(fèi)，同時(shí)靶材的 成本十分昂貴，進(jìn)而影響了整體的經(jīng)濟(jì)效益。例如在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00610114350. 6揭露了以金屬靶材與靶托(靶座)的連 接方法，通過(guò)金屬靶材與靶托(靶座)的連接處所填充物質(zhì)如純銦、銦合金、錫銅、鋅錫、錫 銀銅等釬焊料，采用熱粘接使得結(jié)合面充分接觸，進(jìn)而提高了熱傳導(dǎo)率，降低了溫度。例如 美國(guó)專(zhuān)利NO. 6，071，389揭露了靶材和靶座之間的填充物為鈦，還特定指出鈦連接為金屬 鈷的靶和金屬鋁或銅的靶座。但是通過(guò)填充金屬物質(zhì)，所述填充的金屬物還得必須與靶材和靶托(靶座)的金 屬成分相匹配，這樣才能達(dá)到預(yù)期導(dǎo)熱并降低溫度的效果；同時(shí)運(yùn)用此方法對(duì)所述填充金 屬物質(zhì)進(jìn)行焊接，這樣就使得工序更復(fù)雜，而且焊接技術(shù)要求很高。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種簡(jiǎn)單的有效冷卻靶材的靶材冷卻裝置。此外，還必要提供一種簡(jiǎn)單的有效冷卻靶材的靶材冷卻方法。 一種靶材冷卻裝置，包括靶和靶座，所述靶包括相互連接的凸起部和靶材，所述靶座設(shè)有凹槽，所述靶與靶座套接，靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，所述靶材與靶座貼合。優(yōu)選地，所述凸起部與所述凹槽的高度相匹配。優(yōu)選地，所述凸起部與所述凹槽的形狀相匹配。優(yōu)選地，所述靶的凸起部與所述靶座的凹槽頂端接觸面是平面、弧形面或鋸齒面 中的至少一種。優(yōu)選地，所述靶的凸起部垂直于靶材。優(yōu)選地，所述靶材與凸起部連接的一側(cè)未與靶材連接處的空白區(qū)域?yàn)榘胁膬?nèi)表 面，所述靶座的凹槽所在一端的表面為靶座貼合面，所述靶材內(nèi)表面與靶座貼合面貼合。一種靶材冷卻方法，將包括相互連接的凸起部和靶材的靶與設(shè)有凹槽的靶座套 接，使靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，且所述靶材與靶座貼合。優(yōu)選地，增加凸起部的長(zhǎng)度使得凸起部與凹槽相匹配，使所述靶材與靶座貼合；或 增加凹槽的深度使得凸起部與凹槽相匹配，使所述靶材與靶座貼合。優(yōu)選地，通過(guò)配合的調(diào)整凸起部與凹槽的長(zhǎng)度使得凸起部與凹槽相匹配，使所述 靶材與靶座貼合。優(yōu)選地，所述靶材與靶座貼合為將所述靶材與凸起部連接的一側(cè)未與靶材連接處 的靶材內(nèi)表面與所述靶座的凹槽所在一端的靶座貼合面貼合。使靶材和靶座貼合，無(wú)需增加復(fù)雜的工藝即可使得靶與靶座充分接觸，可以使得 靶材使得靶材快速導(dǎo)熱，降低溫度，進(jìn)而達(dá)到靶材充分冷卻，使得靶材的工作效率提高，進(jìn) 而提高了半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量，從而提高了整體的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1為靶的剖視圖；圖2為靶座的剖視圖；圖3為靶與靶座連接的剖視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的靶材冷卻方法，通過(guò)調(diào)整靶與靶座的匹配關(guān)系，使得靶材充分散熱并 迅速的冷卻下來(lái)，進(jìn)而使靶材的壽命延長(zhǎng)。但是隨著靶材的功率不斷增大，溫度升高，可以 通過(guò)調(diào)整靶材凸起部的高度與/或調(diào)整靶座凹槽的深度，使靶材和靶座充分接觸，進(jìn)而達(dá) 到靶材充分冷卻。如圖1-3所示，具體的說(shuō)圖1為靶的剖視圖，圖2為靶座的剖視圖，圖3為靶與靶 座連接的剖視圖。靶10包括圓盤(pán)形靶材11和圓柱形凸起部12，圓柱形的凸起部12與圓盤(pán)形的靶材 11垂直連接形為一體。柱形靶座30內(nèi)凹形成的內(nèi)圓柱形凹槽20與凸起部11在形狀和高 度上相匹配。在其它實(shí)施例中，所述的圓柱形凸起部12和內(nèi)凹形成的內(nèi)圓柱形凹槽20的 形狀可以為方形、弧形、錐形、鋸齒形等。所述凸起部12的端面與凹槽20的底部抵接，凸起 部12的端面與凹槽20的底部可以是平面、弧形面、鋸齒面。靶材11與凸起部12連接的一側(cè)未與靶材11連接處的空白區(qū)域?yàn)榘胁膬?nèi)表面13， 靶材11未與凸起部12連接的另一側(cè)為靶材外表面14。靶座30的凹槽20所在一端的表面為靶座貼合面31。凸起部12伸入凹槽20，同時(shí)凹槽部20內(nèi)凹形狀與凸起部12形狀相 匹配，所述凸起部12的靶材內(nèi)表面13與靶座貼合面31貼合。所述靶材內(nèi)表面13與靶座 貼合面31相貼合即兩表面完全接觸，快速導(dǎo)熱。凸起部12與凹槽20的圓柱形表面緊密接 觸，同時(shí)凸起部12頂端與凹槽20底端相頂接，進(jìn)而產(chǎn)生垂直于接觸面的應(yīng)力，使得靶10與 靶座30無(wú)縫接觸，使靶10與靶座30最大限度的結(jié)合形成為一體。這樣就使得靶與靶座充 分接觸，可以使得靶材使得靶材快速導(dǎo)熱，降低溫度，從而延長(zhǎng)了靶材的使用壽命，所述靶 材達(dá)到了 2500KWh以上。此外，還提供了一種靶材冷卻方法，將包括相互連接的凸起部和靶材的靶與設(shè)有 凹槽的靶座套接，使靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，且所述靶材與靶座貼合。上述靶材冷卻裝置和方法中，可以通過(guò)改變凸起部12的長(zhǎng)度或者凹槽20的深度 來(lái)達(dá)到靶10與靶座30的匹配連接；或者配合的調(diào)整凸起部12的長(zhǎng)度和凹槽20的深度達(dá) 到靶10與靶座30的匹配連接；或者通過(guò)配合的調(diào)整凸起部12的長(zhǎng)度與凹槽20的深度， 同時(shí)可以增加靶材11的厚度，這也可以提高靶材11的工作效率，延長(zhǎng)靶材11的使用壽命。 同時(shí)因?yàn)榘胁?1是一昂貴的材料，延長(zhǎng)靶材11的使用壽命，進(jìn)而提高了整體的經(jīng)濟(jì)效益。另外，在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)減小靶材11的厚度，使得靶材11所產(chǎn)生的溫度 不會(huì)那么高，從產(chǎn)生溫度的角度獲得較低的靶材11溫度，此法也可使得靶材11的壽命延 長(zhǎng)。通過(guò)調(diào)整靶材凸起部12的高度與/或調(diào)整靶座凹槽20的深度，使靶材11和靶座 30無(wú)縫接觸，進(jìn)而達(dá)到靶材11充分冷卻，使得靶材11的工作效率提高，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體 器件的產(chǎn)量，從而提高了整體的經(jīng)濟(jì)效益。還可以提供一具體實(shí)例，其中，靶的凸起部為18. 30mm，凹槽為18. 26mm，凸起部與 凹槽相套接，因?yàn)橥蛊鸩勘劝疾勐愿?，故靶與靶座無(wú)法無(wú)縫接觸，產(chǎn)生了 0. 04mm縫隙，靶材 所產(chǎn)生的熱量不能夠快速直接的導(dǎo)出，使得每做一晶圓片需要冷泵半個(gè)小時(shí)；同時(shí)在工作 過(guò)程中的靶材所引起的熱量導(dǎo)致靶材的利用率不高，而且靶材的在高溫下易于形變，導(dǎo)致 靶材的使用壽命大大降低。凸起部與凹槽匹配，減少了凸起部的長(zhǎng)度，使得上述所產(chǎn)生的縫隙0. 04mm變小， 直至趨于0mm。雖然增加了靶材與晶圓片的距離，但所做出的膜厚度和均勻性都沒(méi)有問(wèn)題。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種靶材冷卻裝置，包括靶和靶座，所述靶包括相互連接的凸起部和靶材，所述靶座 設(shè)有凹槽，其特征在于，所述靶與靶座套接，靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，所述靶材與 靶座貼合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材冷卻裝置，其特征在于，所述凸起部與所述凹槽的高度 相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材冷卻裝置，其特征在于，所述凸起部與所述凹槽的形狀 相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材冷卻裝置，其特征在于，所述凸起部的端面與凹槽的底 部抵接，凸起部的端面與凹槽的底部可以是平面、弧形面、鋸齒面中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材冷卻裝置，其特征在于，所述靶的凸起部垂直于靶材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材冷卻裝置，其特征在于，所述靶材與凸起部連接的一側(cè) 未與靶材連接處的空白區(qū)域?yàn)榘胁膬?nèi)表面，所述靶座的凹槽所在一端的表面為靶座貼合 面，所述靶材內(nèi)表面與靶座貼合面貼合。
7.—種靶材冷卻方法，其特征在于，將包括相互連接的凸起部和靶材的靶與設(shè)有凹槽 的靶座套接，使靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，且所述靶材與靶座貼合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靶材冷卻方法，其特征在于，增加凸起部的長(zhǎng)度使得凸起部 與凹槽相匹配，使所述靶材與靶座貼合；或增加凹槽的深度使得凸起部與凹槽相匹配，使所 述靶材與靶座貼合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靶材冷卻方法，其特征在于，通過(guò)配合的調(diào)整凸起部與凹槽 的長(zhǎng)度使得凸起部與凹槽相匹配，使所述靶材與靶座貼合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靶材冷卻方法，其特征在于，所述靶材與靶座貼合為將所述 靶材與凸起部連接的一側(cè)未與靶材連接處的靶材內(nèi)表面與所述靶座的凹槽所在一端的靶 座貼合面貼合。
全文摘要
一種靶材冷卻裝置，包括靶和靶座，所述靶包括相互連接的凸起部和靶材，所述靶座設(shè)有凹槽，所述靶與靶座套接，靶的凸起部收容在靶座的凹槽中，所述靶材與靶座貼合。通過(guò)調(diào)整靶材凸起部的高度與/或調(diào)整靶座凹槽的深度，使靶材和靶座無(wú)縫接觸，進(jìn)而達(dá)到靶材充分冷卻，使得靶材的工作效率提高，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量，從而提高了整體的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102086506SQ20091018849
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者劉巖 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司, 無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司