具有五靶頭的磁控共濺射設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種具有五靶頭的磁控共濺射設(shè)備，本專利磁控濺射設(shè)備在腔體內(nèi)設(shè)置有三個濺射靶、基片臺、基片臺支架、基片臺擋板。所述的三個濺射靶包括兩個單靶頭濺射靶和一個三靶頭濺射靶，可通過旋轉(zhuǎn)安裝于所述的腔體外側(cè)的轉(zhuǎn)輪把手選擇濺射靶材。所述的基片臺支架用于支撐基片臺，所述的基片臺擋板安裝在基片臺上方。本專利提供的磁控濺射設(shè)備，可實現(xiàn)五種濺射靶材料單獨濺射或三靶共聚焦濺射功能。
【專利說明】具有五靶頭的磁控共濺射設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及磁控濺射技術(shù)，尤其涉及一種具有五靶頭的磁控濺射設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射設(shè)備是一種常見的物理氣相沉積設(shè)備，已經(jīng)成功應(yīng)用于各種薄膜的制備工藝。大部分傳統(tǒng)的磁控濺射設(shè)備只包含一個濺射靶，工作時腔體內(nèi)只能安裝一種濺射靶材料，若要用這樣的設(shè)備沉積不同種薄膜材料，則需要打開主腔體，對靶材進(jìn)行拆除與安裝，不僅效率低下，同時也很難獲得穩(wěn)定的生長工藝。這種設(shè)備只能滿足長期濺射一種薄膜材料的需求。
[0003]多濺射靶設(shè)備實現(xiàn)了在單設(shè)備上可方便地濺射不同種薄膜材料。通過移動基片臺到不同靶材的的濺射位，可以在不打開濺射腔體的條件下，在同一片鍍膜基片上濺射不同的材料薄膜。但是，這種含有多個濺射靶的濺射設(shè)備在同一時間只能濺射一種的薄膜材料，對于生產(chǎn)兩種靶材化合而成的薄膜則無能為力。
[0004]后期發(fā)展的多靶共濺射有效解決了生產(chǎn)多種靶材化合物薄膜的問題。每個濺射靶連接一套獨立的濺射電源，可對單個靶位的濺射功率獨立調(diào)節(jié)，從而獲得不同比例的化合物薄膜。常規(guī)共濺射設(shè)備的由于腔體空間及濺射靶與基片臺距離的限制，一般安排兩至三個濺射靶實現(xiàn)共濺射工藝。三種材料共濺射已經(jīng)滿足普通化合物材料薄膜的制備需求。但如果要進(jìn)行更多種類材料薄膜的濺射就需要通過更換靶材來實現(xiàn)，對工藝的長期穩(wěn)定發(fā)展不利。
[0005]專利內(nèi)容:
[0006]本專利的實施例提供一種磁控濺射設(shè)備，通過在腔體內(nèi)設(shè)置一個具有三靶頭的濺射靶，使設(shè)備可同時安裝五種濺射靶材，并可實現(xiàn)三靶共濺射的功能。彌補傳統(tǒng)三靶位共濺射設(shè)備靶材種類不足的問題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本專利的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種磁控濺射設(shè)備，包括腔體，腔體內(nèi)設(shè)置的兩個單靶頭濺射靶、一個三靶頭濺射靶，基片臺、基片臺支架和基片臺擋板。其中，兩個單靶頭濺射靶中心與三靶頭濺射靶靶位中心聚焦于基片臺中心，實現(xiàn)共聚焦磁控濺射。
[0009]所述的兩個單靶頭濺射靶與一個三靶頭濺射靶的靶材直徑為2英寸，兩個單靶頭濺射靶方向與靶管之間的夾角為20° — 23° ;每個單靶頭濺射靶設(shè)有用于調(diào)整濺射焦點在基片臺中心的波紋管、鉸鏈與插銷；各個濺射靶靶頭中心與所述基片臺中心距離為10 -20cm;兩個單靶頭濺射靶與三靶頭濺射靶和所述的腔體頂蓋中心在水平方向上的夾角為130° — 135° ;三靶頭濺射靶的旋轉(zhuǎn)軸與所述腔體頂蓋法線在垂直方向上夾角為15° —20°，三靶頭濺射靶相對于靶中心之間夾角為120°。
[0010]本專利提供的磁控濺射設(shè)備，通過在腔體內(nèi)設(shè)置一個可安裝的三靶頭濺射靶，使三靶共濺射設(shè)備的靶材安裝數(shù)量從三個增加至五個，滿足的多靶材共濺射的需求。三靶頭濺射靶通過與腔體相連的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)輪可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到選擇濺射靶位上所需靶材的目的。[0011 ] 上述的磁控濺射設(shè)備，可選擇兩個單靶位濺射靶與三靶位濺射靶中的任意一個靶位進(jìn)行共濺射薄膜生長。不必打開腔體或移動鍍膜樣品即可實現(xiàn)多層化合物材料薄膜的生長。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0012]附圖1為磁控濺射設(shè)備腔體結(jié)構(gòu)圖；
[0013]附圖2為磁控濺射靶相對位置示意圖；圖中:110 —腔體；120 —單靶頭濺射靶；130 —三靶頭濺射靶；140 —基片臺；150 —基片臺支架；160 —基片臺擋板；170 —轉(zhuǎn)輪把手；180 —頂蓋；190 —下腔室；200 — ο形圈；210 —單靶頭靶管；220 —波紋管定向裝置；230 —單靶頭法蘭盤；240 —波紋管;250 —定向鉸鏈；270 —單靶頭濺射靶靶頭；280 —三靶頭靶管；290 —圓柱形空腔；300 —三靶頭法蘭盤；310 —三靶頭濺射靶靶頭；320 —加熱模塊；330 —磁流體裝置；340 —直流電機；350 —電機支架；360 —擋板支桿；370 —磁力塊；380 一轉(zhuǎn)動桿。
【具體實施方式】:
[0014]為了便于理解本專利，下面將參照相關(guān)附圖對本專利進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本專利的較佳實施方式。但是，本專利可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本專利的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。
[0015]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0016]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本專利的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本專利的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本專利。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0017]下面將結(jié)合本專利實施例中的附圖，對本專利實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利保護(hù)的范圍。
[0018]請參閱圖1，圖1為本專利較佳實施例中的磁控濺射設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
[0019]所述的磁控濺射設(shè)備包括腔體110，所述腔體內(nèi)設(shè)置有三個濺射靶、基片臺140、基片臺支架150、基片臺擋板160。所述的三個濺射靶包括兩個單靶頭濺射靶120和一個三靶頭濺射靶130，可通過旋轉(zhuǎn)安裝于所述的腔體110外側(cè)的轉(zhuǎn)輪170把手選擇濺射靶材。所述的基片臺支架150用于支撐基片臺140，所述的基片臺擋板160安裝在基片臺140上方。
[0020]請參閱圖1，腔體由頂蓋180和下腔室190組合成密封結(jié)構(gòu)，在本專利的實施例中，頂蓋180與下腔室190通過ο形圈200進(jìn)行密封。頂蓋180通過單靶頭靶管210與單靶頭濺射靶120連接，單靶頭靶管210采用無縫不銹鋼管材料，與頂蓋180采用真空密封焊接方式連接。用于冷卻濺射靶的水冷管路及提供濺射電源的電源線穿行于單靶頭靶管210之中。對于單靶頭濺射靶120，單靶頭靶管210與頂蓋180夾角為90°直角，單靶頭靶管210下方設(shè)有波紋管定向裝置220，單靶頭靶管210及單靶頭濺射靶靶頭270通過單靶頭法蘭盤230和波紋管240進(jìn)行密封連接。波紋管定向裝置220上設(shè)有定向鉸鏈250，并且由于波紋管240為柔性連接，該裝置可以調(diào)整波紋管兩個法蘭盤之間的夾角。通過調(diào)整波紋管定向裝置220上定向鉸鏈250，來調(diào)整濺射靶濺射方向與靶管之間的夾角，其角度在本實施例中較佳的數(shù)值為:20° — 23°。
[0021]對與三靶頭濺射靶130，三靶頭靶管280與頂蓋180夾角為:15° — 20°，三靶頭靶管280下方設(shè)有圓柱形空腔290，空腔材料可選用不銹鋼，三靶頭靶管280與圓柱形空腔290采用真空亞弧焊接方式連接，圓柱形空腔290下方設(shè)有三個中心對稱的三靶頭法蘭盤300，圓柱形空腔290與三靶頭法蘭盤300可采用真空亞弧焊接方式連接。三靶頭濺射靶靶頭310通過三靶頭法蘭盤300與圓柱形空腔290密封連接。圓柱形空腔290內(nèi)部及三靶頭靶管280內(nèi)部用于排布三靶頭濺射靶靶頭310水冷管道及濺射電源線。三靶頭靶管280與腔體110為活性密封連接，在較佳的實施例中采用磁流體動態(tài)密封連接方式。位于腔體110外側(cè)三靶頭靶管280上方設(shè)有旋轉(zhuǎn)把手170，通過轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)把手170可以使三靶頭濺射靶靶頭310以三靶頭靶管280為軸轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)把手170及頂蓋180上設(shè)有靶位標(biāo)識記號，當(dāng)旋轉(zhuǎn)把手170上某靶位標(biāo)識線與頂蓋180上的標(biāo)識線對齊時，相應(yīng)三靶頭濺射靶靶頭310即處于三靶頭濺射靶的靶位上，可實現(xiàn)兩個單靶頭濺射靶120與三靶頭濺射靶130中的所選靶位進(jìn)行共濺射鍍膜。
[0022]基片臺支架150位于腔體110的底部，通過四根支桿與腔體110底部連接?；_支架150底部設(shè)有加熱模塊320，加熱模塊320發(fā)熱部分可采用真空電阻加熱管或者鑰片。基片臺140通過轉(zhuǎn)軸與腔體110底部動態(tài)密封連接，動態(tài)密封連接采用磁流體裝置330實現(xiàn)，使基片臺140在轉(zhuǎn)動過程中和腔體110底部保持密封狀態(tài)。基片臺140轉(zhuǎn)軸的另一端與可調(diào)速直流電機340相連，通過電機驅(qū)動基片臺140轉(zhuǎn)動。直流電機340通過電機支架350固定在腔體110底部。
[0023]在單靶頭濺射靶120、三靶頭濺射靶130與基片臺140之間還設(shè)有基片臺擋板160,基片臺擋板160通過擋板支桿360固定在腔體110底部,通過轉(zhuǎn)動擋板支桿360實現(xiàn)基片臺擋板160的遮擋與移開。擋板支桿360位于腔體110底部的一端設(shè)有磁力塊370,腔體110外側(cè)相應(yīng)位置同樣設(shè)有具有磁力塊370的轉(zhuǎn)動桿380，推動轉(zhuǎn)動桿380可通過磁力使腔體110內(nèi)部的擋板支桿360發(fā)生旋轉(zhuǎn),使基片臺遮擋板160移位。
[0024]請參考附圖2，單靶頭濺射靶120與三靶頭濺射靶130成三角形排布。兩個單靶頭濺射靶120與頂蓋180中心夾角為100°，三靶頭濺射靶130和單靶頭濺射靶120相對頂蓋180中心夾角為130° — 135°。三靶頭濺射靶130具有三個三靶頭濺射靶靶頭310，三個三靶頭濺射靶靶頭310相對圓柱形腔體290下表面中心相互呈120°夾角。
[0025]本實施例中的磁控濺射設(shè)備，通過在腔體內(nèi)設(shè)置一個可選裝的三靶頭濺射靶，使三靶共濺射設(shè)備的靶頭數(shù)量從三個增加至五個，滿足的多靶材共濺射的需求。三靶頭濺射靶通過與主腔體相連的轉(zhuǎn)軸與裝輪可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，達(dá)到選擇濺射靶頭的目的。上述的磁控濺射設(shè)備，可選擇兩個單靶頭濺射靶與三靶頭濺射靶中的任意一個靶位進(jìn)行共濺射薄膜生長。不必打開腔體或移動鍍膜樣品即可實現(xiàn)多層化合物材料薄膜的生長。[0026]以上所述，僅為本專利的【具體實施方式】，但本專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本專利的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有五靶頭的磁控共濺射設(shè)備，包括腔體，在腔體內(nèi)設(shè)置的三個濺射靶、基片臺、基片臺支架和基片臺擋板，其特征在于: 所述的三個濺射靶為兩個單靶頭濺射靶和一個三靶頭濺射靶，三個濺射靶共聚焦于基片臺的中心； 所述的兩個單靶頭濺射靶與一個三靶頭濺射靶的靶材直徑為2英寸，兩個單靶頭濺射靶方向與靶管之間的夾角為20° — 23° ;每個單靶頭濺射靶設(shè)有用于調(diào)整濺射焦點在基片臺中心的波紋管、鉸鏈與插銷；各個濺射靶靶頭中心與所述基片臺中心距離為10 - 20cm ；兩個單靶頭濺射靶與三靶頭濺射靶和所述的腔體頂蓋中心在水平方向上的夾角為130° -135° ;三靶頭濺射靶的旋轉(zhuǎn)軸與所述腔體頂蓋法線在垂直方向上夾角為15° — 20°，三靶頭濺射靶相對于靶中心之間夾角為120°。
【文檔編號】C23C14/35GK203768449SQ201420028382
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】楊曉陽, 陳伯良, 李向陽, 賈嘉 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所