[发明专利]磁控溅射设备

说明书

本发明提供的磁控溅射设备，其包括工艺腔室、靶材、靶材背板、磁控管和冷却腔室，其中，冷却腔室位于工艺腔室上方，靶材背板设置在冷却腔室与工艺腔室之间，用以使二者相互隔离，通过向冷却腔室内通入冷却媒介，来冷却靶材背板；靶材设置在靶材背板的下表面上，磁控管设置在冷却腔室内，在靶材背板的上表面覆盖有导热绝缘件，用以将靶材背板与冷却腔室及其内部的冷却媒介电绝缘。本发明提供的磁控溅射设备，其无需使用去离子水冷却靶材，从而不仅可以简化水路系统的结构，而且还可以不存在通入到靶材的溅射能量会耗散到磁控管及其驱动机构上的问题，从而可以提高工艺的稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种磁控溅射设备。

背景技术

磁控溅射设备广泛的应用于集成电路、液晶显示器、薄膜太阳能及其LED领域等。在磁控溅射设备中，通过将溅射电源的负极与靶材连接，使得在真空腔室中被离化的惰性气体的离子持续轰击靶材表面，以将靶材表面的材料轰击出来，最终沉积到基片表面。而且，为了改善溅射的效果，在靶材附近使用了磁控管，它可以迫使等离子中的电子按照一定的轨道运动，增加了电子的运动时间，从而增加了电子与电离的气体发生碰撞的机会，从而得到高密度的等离子体，提高了沉积速率。

图1为典型的磁控溅射设备的剖视图。如图1所示，磁控溅射设备包括工艺腔室1、靶材4、靶材背板5、磁控管10和冷却腔室7，其中，在工艺腔室1内设置有基座2，用于承载衬底3。冷却腔室7位于工艺腔室1上方，靶材背板5设置在冷却腔室7与工艺腔室1之间，靶材4固定在靶材背板5的下表面，并暴露在工艺腔室1的内部环境中。磁控管10设置在该冷却腔室7中。而且，在冷却腔体6的顶部分别设置有进水口8和出水口9，用以分别向冷却腔室7内输送和排出去离子水，冷却腔室7内的去离子水与靶材背板5进行热量交换，以间接对靶材4进行冷却，从而避免在溅射过程中，因靶材4的温度过高而损坏靶材4，以及影响工艺结果。

在上述磁控溅射设备中，使用去离子水冷却靶材4的原因在于：由于靶材背板5需要与溅射电源的阴极电连接，其必须采用导电材料制作，这使得与靶材背板5进行热量交换的媒介不能导电，以避免靶材背板5与磁控管10以及用于驱动磁控管10旋转的驱动机构电导通，造成通入到靶材4的溅射能量会耗散到磁控管及驱动机构上，从而无法准确地控制通入到靶材4的溅射能量大小，引起工艺波动。因此，现有的技术方案是使用电阻率为0.2～2MΩ的去离子水冷却靶材4。

但是，为了保证向冷却腔室7中输送的去离子水的电阻率保持在上述范围内，这使得用于循环输送去离子水的水路系统必须具有去离子过滤器，用于持续地过滤水箱中的去离子水，以避免因管路中的离子会持续扩散到去离子水中造成的去离子水的电阻率降低；同时，还需要使用换热器冷却自冷却腔室7输出的去离子水。由此可知，使用去离子水冷却靶材不仅会导致水路系统的结构复杂，从而造成设备的制造成本增加，而且如果水路系统的功能失效，就会造成通入到靶材4的溅射能量会耗散到磁控管及其驱动机构上，从而还会引起工艺波动。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种磁控溅射设备，其无需使用去离子水冷却靶材，从而不仅可以简化水路系统的结构，而且还可以不存在通入到靶材的溅射能量会耗散到磁控管及其驱动机构上的问题，从而可以提高工艺的稳定性。

为实现本发明的目的而提供一种磁控溅射设备，包括工艺腔室、靶材、靶材背板、磁控管和冷却腔室，其中，所述冷却腔室位于所述工艺腔室上方，所述靶材背板设置在所述冷却腔室与所述工艺腔室之间，用以使二者相互隔离，通过向所述冷却腔室内通入冷却媒介，来冷却所述靶材背板；所述靶材设置在所述靶材背板的下表面上，所述磁控管设置在所述冷却腔室内，在所述靶材背板的上表面覆盖有导热绝缘件，用以将所述靶材背板与所述冷却腔室及其内部的冷却媒介电绝缘。

优选的，所述导热绝缘件包括绝缘层或者绝缘板。

优选的，所述绝缘层采用在所述靶材背板的上表面进行阳极氧化处理的方式制作。