[发明专利]具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统及磁控溅射设备

说明书

本发明提供一种具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统及磁控溅射设备。磁控溅射系统包括磁控溅射装置、冷却水装置及磁化装置；其中，冷却水装置包括冷却水源及冷却水管路，冷却水管路一端与冷却水源相连接，另一端与磁控溅射装置相连接，用于向磁控溅射装置提供冷却水以对磁控溅射装置进行冷却；磁化装置位于冷却水管路上，用于对流经冷却水管路的冷却水进行磁化处理，以使冷却水的酸碱度呈中性，并降低冷却水的结合能力及表面张力。本发明的具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统及磁控溅射设备结构简单，不额外占用生产空间，不额外使用电量，能保证设备的稳定性，有效延长设备的使用寿命，极大降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，特别是涉及一种具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统及磁控溅射设备。

背景技术

溅射镀膜技术是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术的一种，它是指在真空条件下，利用获得能量的粒子轰击靶材表面，使靶材表面原子获得足够的能量而逃逸并最终沉积到基板表面的过程。由于其具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，因而广泛应用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料的膜层。而自上世纪70年代发展起来的磁控溅射技术通过在靶材阴极表面引入磁场，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，使得溅射过程实现了高速、低温、低损伤，因而逐渐成为物理气相沉积技术的主流。磁控溅射镀膜过程中，入射粒子在靶中经历复杂的散射，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联反应，此过程中能量很大一部分转为热量，若无冷却或冷却不足，这种热量将使靶源温度达一千度以上从而导致整个靶源熔化，故冷却是磁控溅射设备中非常重要的课题。在最新的半导体芯片制造厂中，通常在磁控溅射设备旁边配备专用的去离子水设备，以对来自厂务端的工艺冷却水(Process cooling water)进行净化处理后供应至磁控溅射设备上对靶源进行冷却。净化的主要目的是防止工艺冷却水中含有的杂质离子，尤其是带电离子对磁控溅射设备造成腐蚀，特别是防止对磁控溅射设备中的磁铁造成的腐蚀而导致的磁铁磁性下降并最终导致磁控溅射设备性能下降。这种单独配置去离子水设备以实时制备去离子水的方式相较于传统的从厂务端供应去离子水(DI water)的方式，其优点非常明显，比如即开即用，且能有效避免去离子水在流经路径中的污染，从而使冷却靶源的冷却水的品质得到极大保障，但其缺点也很突出，比如，因为去离子水设备通常比较大，因而需要占用较大的无尘室空间，且去离子水设备工作过程中需耗费大量的电能，同时因定期更换去离子水设备中的过滤配件使得生产成本大幅上升。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统及磁控溅射设备，用于解决现有技术中去离子水设备占用空间大，且制备去离子水的成本太高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统，包括磁控溅射装置、冷却水装置及磁化装置；其中，所述磁控溅射装置安装于一镀膜腔室的内部，所述冷却水装置包括冷却水源及冷却水管路，所述冷却水管路的一端与所述冷却水源相连接，所述冷却水管路的另一端与所述磁控溅射装置相连接，用于向所述磁控溅射装置提供冷却水以对所述磁控溅射装置进行冷却；所述磁化装置位于所述冷却水管路上，用于对流经所述冷却水管路的冷却水进行磁化处理，以使所述冷却水的酸碱度呈中性，并降低所述冷却水的结合能力及表面张力。

优选地，所述磁化装置包括正SS极磁化装置。

优选地，所述磁化装置位于所述冷却水管路的外壁且环绕包覆所述冷却水管路。

优选地，所述冷却水装置还包括水压控制器，所述水压控制器位于所述磁控溅射装置和所述磁化装置之间的所述冷却水管路上。

优选地，所述磁控溅射装置包括水冷坩埚、磁铁组件及靶材；其中，所述水冷坩埚上设有进水口与出水口，所述进水口与所述冷却水管路相连接，以向所述水冷坩埚内供应冷却水；所述磁铁组件位于所述水冷坩埚内，用于产生磁控溅射所需的磁场；所述靶材位于所述水冷坩埚的表面。