一种溅射环件的制作方法

[0001]
本实用新型属于半导体芯片加工技术领域，尤其涉及一种溅射环件。


背景技术：

[0002]
物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)指的是，在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使材料源蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，然后通过电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上形成某种特殊功能的薄膜。pvd技术是半导体芯片制造业、太阳能行业、lcd制造业等多种行业的核心技术，主要方法有真空蒸镀、电弧等离子体镀、离子镀膜、分子束外延和溅射镀膜等。其中，溅射镀膜是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击溅射靶材表面，离子和溅射靶材表面原子发生动能交换，使溅射靶材表面的原子离开溅射靶材并沉积在基底表面。
[0003]
溅射镀膜往往采用带有溅射环件的溅射反应器进行。溅射反应器包括具有侧壁的溅射腔室，溅射腔室通常是高真空室，大体上为圆筒形。在溅射腔室中，溅射靶材被设置在溅射腔室的上部区域中，基座则被设置在溅射腔室的下部区域中，溅射靶材和基座相对且位于圆筒形溅射腔室的中心轴线上，并且，将带镀膜的基板放置在基座上，在靠近溅射靶材处固定溅射环件。在实际溅射镀膜的过程中，溅射腔室中的电场使惰性气体发生电离，并从溅射靶材上撞击出原子。由于溅射靶材上被撞击出的原子为漫反射状，需要溅射环件对其加以约束才能使其均匀得沉积在待镀膜的基板上。溅射环件不仅可以通过其产生的电磁场对溅射出的原子进行约束，还可以吸附溅射过程中有可能出现的大颗粒。
[0004]
溅射环件包括环体和凸结体，环体不仅通过凸结体固定在溅射腔室的侧壁上，还通过凸结体引入电流从而产生电磁场，即凸结体起到了固定和引入电流的双重作用。cn101574780a公开了现有技术常见的凸结体结构，如图1所示，凸结体整体呈现圆柱状，包括冲压得到的外形凹槽001，钻孔、攻丝得到的中心螺纹孔002，其中，外形凹槽001和中心螺纹孔002的凸出长度基本相同。由于溅射腔体内的特殊环境条件，在溅射环件的实际安装过程中，先将绝缘件固定在凸结体的端部，再将金属件套入绝缘体和凸结体，然后通过金属件上的螺丝孔与溅射腔体进行固定，从而实现了溅射环体的安装固定。然而，当溅射环件固定安装完成之后，凸结体的外形凹槽的凸出端面与金属件之间的间隙仅为1-2mm，当发生绝缘体受热变形、外力推动或其他凸结体安装过紧等异常情况时，原本受力比较特殊的端口处两个凸结体极易通过导电的金属件和溅射腔体发生间接接触，进而造成溅射环体和溅射腔体异常通电，无法通过中心螺纹孔正常地引入电流，严重影响了溅射镀膜的正常进行。
[0005]
例如cn204111859u公开了一种磁控溅射环装置和磁控溅射反应器，所述磁控溅射环装置通过将环体加厚，实现了延长磁控溅射环装置使用寿命的目的，但是，并未考虑到凸结体和溅射腔体发生间接接触所导致的异常通电问题。
[0006]
cn201538814u公开了一种钽溅射环组件，通过优化环形本体在开口位置弧形角的弧形半径，解决了现有的钽溅射环组件在弧形角区域容易出现剥落现象而影响薄膜沉积工
艺的问题，但是，并未考虑到凸结体和溅射腔体发生间接接触所导致的异常通电问题。
[0007]
cn201842885u公开了一种钽溅射环结构，通过增大钽溅射环结构上的花纹大小，并加深花纹深度，使得钽溅射环能够吸附更多的靶材原子，进而增加了钽溅射环结构的使用次数，延长了使用寿命，但是，并未考虑到凸结体和溅射腔体发生间接接触所导致的异常通电问题。
[0008]
cn108396297a公开了一种溅射机环件，所述溅射机环件通过在环件端口的第一端部和第二端部增设第一导电凸起和第二导电凸起，进一步在第一端部和第二端部的内部分别设置距离传感器、微处理器和报警器，以此减小第一导电凸起和第二导电凸起间接接触到溅射机台发生异常通电的概率。所述溅射机环件虽然考虑到了异常通电的问题，但是额外零部件较多，导致成本增高、操作复杂，不适合大规模推广。
[0009]
综上所述，目前亟需开发一种具有新型结构的溅射环件，避免凸结体和溅射腔体间接接触，防止异常通电现象的发生。


技术实现要素：

[0010]
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溅射环件，所述溅射环件将端口处两个凸结体的中心螺纹孔的凸出长度保持不变，通过缩小外形凹槽的凸出长度来增大其与中心螺纹孔之间的凸出长度差值，有效避免了外力推动或其他凸结体安装过紧等异常情况导致的凸结体和溅射腔体间接接触，进而防止了异常通电现象的发生。
[0011]
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0012]
本实用新型的目的在于提供提供一种溅射环件，所述溅射环件包括环体，所述环体具有形成端口的第一端部与第二端部，在所述第一端部上设置第一凸结体，在所述第二端部上设置第二凸结体，所述第一凸结体与所述第二凸结体均包括外形凹槽和中心螺纹孔，所述外形凹槽和所述中心螺纹孔的中心轴线重合，所述外形凹槽的凸出长度较所述中心螺纹孔的凸出长度小3.26-3.76mm。
[0013]
本实用新型所述溅射环件优化了端口处两个凸结体的结构，在保持所述凸结体的中心螺纹孔的凸出长度不变的基础上，以缩小外形凹槽的凸出长度使得其较中心螺纹孔在凸出长度上小3.26-3.76mm，有效避免了外力推动或其他凸结体安装过紧等异常情况导致的凸结体和溅射腔体间接接触，进而防止了异常通电现象的发生。
[0014]
本实用新型所述外形凹槽的凸出长度较所述中心螺纹孔的凸出长度小3.26-3.76mm，例如3.26mm、3.36mm、3.46mm、3.51mm、3.56mm、3.66mm或3.76mm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，优选为3.51mm。
[0015]
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。
[0016]
作为本实用新型优选的技术方案，所述第一凸结体与所述第二凸结体的中心轴线的延长线均经过所述环体的圆心。
[0017]
本实用新型所述端口处两个凸结体的中心轴线的延长线经过环体的圆心，有助于环体在安装固定过程中受力均匀，不易发生变形，防止溅射环件的电磁场发生异常。
[0018]
作为本实用新型优选的技术方案，在所述环体上还设有3-5个第三凸结体，例如3个或5个。
[0019]
目前，溅射镀膜主要应用于8寸硅片或12寸硅片的镀膜生产，为了更好地固定溅射环件，针对性地设计了不同数目的第三凸结体：当溅射环件应用于8寸硅片的镀膜生产时，在环体上设置3个第三凸结体，再加上端口处的两个凸结体总计5个凸结体；当溅射环件应用于12寸硅片的镀膜生产时，在环体上设置5个第三凸结体，再加上端口处的两个凸结体总计7个凸结体。
[0020]
本实用新型所述溅射环件为针对12寸硅片的溅射钽环，所述溅射钽环的环体直径为358.07-358.57mm。
[0021]
作为本实用新型优选的技术方案，所述第三凸结体包括外形凹槽和中心螺纹孔，所述外形凹槽的凸出长度较所述中心螺纹孔的凸出长度小0.26-0.76mm，例如0.26mm、0.36mm、0.46mm、0.56mm、0.66mm或0.76mm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。
[0022]
本实用新型所述第三凸结体的结构属于现有技术的一般结构，即其结构中的外形凹槽的凸出长度较中心螺纹孔的凸出长度小0.26-0.76mm。由于在溅射环件安装过程中，第三凸结体的受力较均匀，不易发生第三凸结体和腔体间接接触的情况，因此可以不对第三凸结体的结构进行优化，节省操作成本。
[0023]
但是，在保持第三凸结体的中心螺纹孔的凸出长度不变的基础上，以缩小第三凸结体的外形凹槽的凸出长度使得其较中心螺纹孔在凸出长度上小3.26-3.76mm，仍可以进一步缩小第三凸结体和溅射腔体间接接触的风险，降低异常通电现象的发生概率。
[0024]
作为本实用新型优选的技术方案，所述第三凸结体和所述第一凸结体、所述第二凸结体在中心螺纹孔的凸出长度上相同。
[0025]
作为本实用新型优选的技术方案，所述第三凸结体的中心轴线的延长线经过所述环体的圆心。
[0026]
作为本实用新型优选的技术方案，任意相邻的两个所述第三凸结体之间的间隔距离相同。
[0027]
本实用新型所述第三凸结体的位置设置，有助于环体在安装固定过程中受力均匀，不易发生变形，防止溅射环件的电磁场发生异常。
[0028]
作为本实用新型优选的技术方案，所述环体的内表面具有花纹。
[0029]
本实用新型所述内表面的花纹设计能够吸附更多漫反射的靶材原子，增加溅射环件的使用次数，延长使用寿命。
[0030]
作为本实用新型优选的技术方案，所述第一端部和所述第二端部的端面正对设置，形成所述端口。
[0031]
作为本实用新型优选的技术方案，所述第一端部和所述第二端部的端面间距离为6-12mm，例如6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm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。
[0032]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
[0033]
本实用新型所述溅射环件优化了端口处两个凸结体的结构，在保持所述凸结体的中心螺纹孔的凸出长度不变的基础上，以缩小外形凹槽的凸出长度使得其较中心螺纹孔在凸出长度上小3.26-3.76mm，有效避免了外力推动或其他凸结体安装过紧等异常情况导致的凸结体和溅射腔体间接接触，进而防止了异常通电现象的发生。
附图说明
[0034]
图1为现有技术中凸结体的结构示意图；
[0035]
图2为本实用新型实施例1所述溅射环件的结构示意图；
[0036]
图3为本实用新型实施例1所述溅射环件中第一凸结体的结构示意图；
[0037]
其中，001-现有技术中凸结体的外形凹槽；002-现有技术中凸结体的中心螺纹孔；
[0038]
1-环体；11-第一端部；12-第二端部；21-第一凸结体；22-第二凸结体；23-第三凸结体；211-所述第一凸结体的外形凹槽；212-所述第一凸结体的中心螺纹孔。
具体实施方式
[0039]
为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明，但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利要求保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
[0040]
以下为本实用新型典型但非限制性实施例：
[0041]
实施例1
[0042]
本实施例提供了一种溅射环件，所述溅射环件为针对12寸硅片的溅射钽环，如图2所示，所述溅射环件包括环体1，所述环体1具有形成端口的第一端部11和第二端部12，在所述第一端部11上设置第一凸结体21，在所述第二端部12上设置第二凸结体22，在所述环体1上还设有5个第三凸结体23，其中，所述环体1的直径为358.5mm；
[0043]
以所述第一凸结体21为例，如图3所示，包括外形凹槽211和中心螺纹孔212，所述外形凹槽211和所述中心螺纹孔212的中心轴线重合，所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小3.51mm；所述第一凸结体21和所述第二凸结体22的结构完全相同；所述第一凸结体21、所述第二凸结体22的中心轴线的延长线经过所述环体1的圆心；
[0044]
所述第三凸结体23的结构与现有技术中凸结体的结构相同，包括外形凹槽和中心螺纹孔，所述外形凹槽的凸出长度较所述中心螺纹孔的凸出长度小0.51mm；所述第三凸结体23的中心轴线的延长线经过所述环体1的圆心；任意相邻的两个所述第三凸结体23之间的间隔距离相同；所述第三凸结体23和所述第一凸结体21、所述第二凸结体22在中心螺纹孔的凸出长度上相同；
[0045]
所述环体1的内表面具有花纹；所述第一端部11和所述第二端部12的端面正对设置且端面间距离为10mm，形成所述端口。
[0046]
按照现有技术中的安装方法，将本实施例所述溅射环件和绝缘件、金属件安装固定在溅射腔体上，没有发生凸结体通过金属件和溅射腔体间接接触导致的异常通电现象。
[0047]
实施例2
[0048]
本实施例提供了一种溅射环件，除了将所述第一凸结体21、所述第二凸结体22中“所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小3.51mm”替换为“所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小3.26mm”，其他条件和实施例1完全相同。
[0049]
按照现有技术中的安装方法，将本实施例所述溅射环件和绝缘件、金属件安装固定在溅射腔体上，没有发生凸结体通过金属件和溅射腔体间接接触导致的异常通电现象。
[0050]
实施例3
[0051]
本实施例提供了一种溅射环件，除了将所述第一凸结体21、所述第二凸结体22中“所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小3.51mm”替换为“所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小3.76mm”，其他条件和实施例1完全相同。
[0052]
按照现有技术中的安装方法，将本实施例所述溅射环件和绝缘件、金属件安装固定在溅射腔体上，没有发生凸结体通过金属件和溅射腔体间接接触导致的异常通电现象。
[0053]
对比例1
[0054]
本对比例提供了一种溅射环件，除了将所述第一凸结体21、所述第二凸结体22中“所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小3.51mm”替换为“所述外形凹槽211的凸出长度较所述中心螺纹孔212的凸出长度小0.51mm”，即将所述第一凸结体21、所述第二凸结体22替换为所述第三凸结体23，其他条件和实施例1完全相同。
[0055]
按照现有技术中的安装方法，将本对比例所述溅射环件和绝缘件、金属件安装固定在溅射腔体上，极易发生凸结体通过金属件和溅射腔体间接接触导致的异常通电现象。
[0056]
综上所述，本实用新型所述溅射环件优化了端口处两个凸结体的结构，在保持所述凸结体的中心螺纹孔的凸出长度不变的基础上，以缩小外形凹槽的凸出长度使得其较中心螺纹孔在凸出长度上小3.26-3.76mm，有效避免了外力推动或其他凸结体安装过紧等异常情况导致的凸结体和溅射腔体间接接触，进而防止了异常通电现象的发生。
[0057]
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。