[发明专利]一种靶材冷却背板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种靶材冷却背板及其制备方法，所述靶材冷却背板的基座将进水口和出水口的法兰连接件采用一体型设计作为所述基座的一部分，并相应地将基座中的冷却水道与进出水口之间改成斜水道，有效防止了进出水口处的泄漏问题。本发明所述制备方法将所述靶材冷却背板的盖板厚度增至4.5‑5mm，并在基座的冷却水道的内表面进行喷砂处理，然后采用真空钎焊将所述盖板和所述基座进行焊接得到靶材冷却背板粗品，随后依靠等高的凸台的支撑和固定进行机加工得到所述靶材冷却背板，不仅可以保证焊接情况良好，机加工方便，还可以有效提高靶材冷却背板的重复利用率。

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术领域，具体涉及一种靶材冷却背板及其制备方法。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapour 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。

磁控溅射是PVD技术中比较常用的一种，通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。由于磁控溅射是在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率，以此实现了溅射高速率、低温度、低损伤。然而，长时间的磁控溅射，往往会使靶材产生大量的热量，如果不及时进行冷却，容易造成溅射靶材局部烧焦或呈现晶粒化现象。现有技术中，多是采用在靶座内设置冷却水道的方式，但是该种方式靶座和靶材接触面积小，冷却效果低，传热不显著。

由于溅射靶材的强度不一，在实际应用过程中，需要将符合性能要求的溅射靶材和具有一定强度的背板结合制成靶材组件，然后安装在溅射机台上，在磁场、电场作用下有效地进行溅射控制。现有技术中，在背板中开设冷却水道形成冷却背板，一方面可以为溅射靶材提供支撑作用，另一方面可以有效地传导热量，对溅射靶材进行有效地冷却。其中，冷却水道是否泄漏是磁控溅射过程中短路及密封性检测是否合格的关键因素。由于靶材的磁控溅射环境是真空的，一旦发生真空室内漏水，会导致杂质成分和靶材成分发生反应，引起溅射靶材中毒，生成黑色物质覆盖在溅射靶材表面，严重影响磁控溅射镀膜的成膜速度和成膜质量。

在实际过程中，半导体行业会使用各种不同材料的溅射靶材，又往往因为磁控溅射的特殊要求，溅射靶材需要加工成一定的结构形状，相应地，开设有冷却水道的冷却背板往往由于冷却水道结构复杂，使得机加工困难，焊接容易发生焊接不良的情况，进而导致冷却水泄漏的问题。由于冷却背板的进出水口需要和外部进出水管相连接，所以现有技术一般通过氩弧焊在冷却背板的进出水口处先连接一个法兰连接件，再经过法兰连接件与进出水管的法兰相连接，从而实现冷却背板的进出水口与外部进出水管相连接。例如CN209338651U公开了一种靶材冷却装置，包括背面开有进水口和出水口的靶材背板以及靶座，在靶座上与进水口和出水口对应位置分别开设有进水通道和出水通道，进水通道和出水通道的另一端通过法兰连接外部进、出水管，即带有进水通道和出水通道的靶座充当了法兰连接件。然而，由于进水口和出水口的压力均较大，极易导致氩弧焊连接的法兰连接件和冷却背板之间发生漏水情况。此外，由于冷却背板的造价较高，往往需要重复利用，但是现阶段冷却背板的重复利用率较低。

综上所述，目前亟需开发一种靶材冷却背板及其制备方法，不仅可以优化冷却水道结构，保证焊接情况良好，便于机加工，还可以提高冷却背板的重复利用率。

发明内容