CN104451550A - 一种高真空原位储靶装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高真空原位储靶装置及其使用方法，一腔体，所述腔体的内部设有若干层靶材层，并且每一所述靶材层具有若干靶材托盘，同时，若干层所述靶材层可在所述腔体的内部移动；所述腔体的外侧壁开设驳接接口，所述驳接接口安装接口阀门；真空泵，所述真空泵与所述腔体相连接。打开所述接口阀门，所述驱动装置驱动所述竖直杆上下升降和旋转，将需要取用的靶材托盘运动至所述接口阀门，所述靶材取用后关闭所述接口阀门，然后打开所述真空泵阀门和所述真空泵对所述腔体抽真空，以满足真空度要求。使用本发明，不但可以避免靶材污染，而且允许不破坏真空环境的情况下更换不同的靶材，有利于保护真空设备和提高制备效率。

Description

一种高真空原位储靶装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种高真空原位储靶装置的技术领域，尤其涉及一种应用于离子束溅射系统、磁控溅射系统、激光熔射沉积系统等物理气相沉积系统的可放置多个靶材的原位储靶装置。

背景技术

靶材广泛应用于离子束溅射系统、磁控溅射系统、激光熔射沉积系统等物理气相沉积系统中。靶材种类很多，很多靶材对空气中的氧气、水汽等比较敏感，因此需要高度洁净的空间存放靶材。现有的靶材存放方式一般为真空干燥箱存放，真空干燥箱能够提供的真空度不高，一些特别活泼的靶材不能存放。现有物理气相沉积系统的薄膜沉积腔体中通常仅有几个靶位可以使用，不能完全满足多元复杂材料的制备要求。更换材料体系的时候需要打开真空腔体更换靶材，这样就会破坏真空腔体的真空环境，靶材遇到空气中的氧气、水汽等会造成靶材污染。一种现有的解决方法是增加靶位，从而提高靶材的容量。这种方法需要使用多个靶位造成成本增加，同时会增大真空腔体体积，这样既增加了设备成本又不利于快速获得较高真空环境。另一方面在薄膜沉积腔体放置过多靶材容易产生靶材之间交叉污染，影响样品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高真空原位储靶装置及其使用方法，以解决靶材保存过程中以及交接、更换过程中由于环境洁净度不高而受到污染的问题和真空腔体的真空环境在更换靶材过程中受到破坏的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高真空原位储靶装置，其中，包括：一用于储靶的腔体，所述腔体的内部设有若干层靶材层，并且每一所述靶材层具有若干用于放置靶材的靶材托盘，同时，若干层所述靶材层可在所述腔体的内部移动；所述腔体的外侧壁开设驳接接口，所述驳接接口连接外置真空腔体，并且所述驳接接口安装接口阀门，通过所述驳接接口用于存放或者取用所述靶材；还包括：真空泵，所述真空泵与所述腔体相连接。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，若干层所述靶材层包括一沿所述腔体内部从上至下的竖直杆，以及在所述竖直杆外侧壁向外延伸的若干层分支杆层，每一所述分支杆层具有若干分支杆，并且每一所述分支杆的头部安装所述靶材托盘。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述竖直杆连接一驱动装置，所述驱动装置驱动所述竖直杆绕自身旋转或者沿所述腔体的内部上下移动。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述腔体的底部开设一真空泵接口，所述真空泵接口与所述真空泵连接，并且所述真空泵接口安装一真空泵阀门，使得所述腔体的内部为真空环境。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述腔体的内部为惰性气氛环境，所述惰性气氛为He、Ne、Ar、Ke、Xe或者N₂。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述腔体的真空度为常压、低真空、中等真空、高真空或者超高真空环境；所述常压为100kPa，所述低真空为10⁵至10²Pa，所述中等真空为10²至10^-1Pa，所述高真空为10^-1至10^-5Pa，所述超高真空为低于10^-5Pa。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述真空泵为机械真空泵、分子泵、离子泵、升华泵、吸气剂或其组合。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述驱动装置为电机驱动或者手动驱动。

一种高真空原位储靶装置的使用方法，其中，包括上述任意一项所述高真空原位储靶装置；打开所述接口阀门，所述驱动装置驱动所述竖直杆上下升降和旋转，将需要取用的所述分支杆和所述靶材托盘运动至所述接口阀门，所述靶材取用后关闭所述接口阀门，然后打开所述真空泵阀门和所述真空泵对所述腔体抽真空，以满足真空度要求。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)靶材存储在单独的真空的腔体内，与外部环境由接口阀门隔断，有效地杜绝外部环境对靶材氧化及其他污染。

(2)与外置真空镀膜设备连接后更换靶材无需打开真空腔体，可在沉积间歇更换靶材，提高设备利用率；腔体无需暴露空气，有效地避免腔体受到大气杂质污染。

(3)靶材单独地存放于腔体中，可有效降低沉积腔对腔体空间的要求，从而缩短单次实验中抽真空耗时，提高设备效率。

(4)腔体能够一次装入大量不同种类的靶材，而且腔体具有若干层分支杆层，每一分支杆层具有若干分支杆，通过驱动装置可旋转、升降的将所需取用的靶材与腔体上供靶材存取、交换的驳接接口对准。从而覆盖广泛的材料体系，在取得上述有益效果的前提下提高了设备的适用范围。

附图说明

图1为本发明的一种高真空原位储靶装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明的一种高真空原位储靶装置的示意图，请参见图1所示。本发明的一种高真空原位储靶装置，包括有一腔体1，腔体1用于存储靶材，在腔体1的内部设置有若干层靶材层，并且每一层靶材层上设置有靶材托盘2，靶材托盘2用于放置靶材；同时，若干层靶材层可在腔体1的内部实现移动。腔体1的外侧壁开设有驳接接口3。驳接接口3用于连接外置真空腔体，供位于靶材托盘2上的靶材的存取或与其他真空腔体之间交接靶材使用。驳接接口3安装有接口阀门4，通过接口阀门4控制驳接接口3的打开和关闭。本发明的一种高真空原位储靶装置还包括有真空泵5，真空泵5与腔体1相连接，以此通过真空泵5使得腔体1获取真空环境。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：在腔体1的内部从上至下的方向设置有若干层靶材层，并且若干层靶材层能够绕自身旋转或者沿腔体1的内部实现上下移动。

本发明的进一步实施例中，若干层靶材层位于腔体1内。若干层靶材层包括一沿腔体1内部从上至下的竖直杆6，以及在竖直杆6的外侧壁上向外延伸的若干层分支杆层，每一分支杆层具有若干分支杆7，并且每一分支杆7的头部安装靶材托盘2。

本发明的进一步实施例中，以一实施例为例，相邻两分支杆层之间的间距相同，并且每一分支杆层环形阵列均布若干分支杆7。分支杆层的层数以及每一分支杆层的分支杆7的数量根据腔体1的空间及应用需求取任意取整数。当然，该实施例仅为本发明的较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，在此不做过多赘述。

本发明的进一步实施例中，竖直杆6连接有一驱动装置(图中未示出)，驱动装置驱动竖直杆6绕自身旋转或者沿腔体1的内部上下移动。

本发明的进一步实施例中，驱动装置为电机驱动或者手动驱动。

本发明的进一步实施例中，腔体1的底部开设有一真空泵接口8，真空泵接口8与真空泵5相互连接，并且真空泵接口8安装有一真空泵阀门9，使得腔体1的内部形成真空环境，在真空环境下实现靶材存取的工作。

本发明的进一步实施例中，腔体1也可在非真空环境下工作。腔体1的内部为惰性气氛环境，该惰性气氛环境可以是He、Ne、Ar、Ke、Xe或者N₂，使得腔体1在惰性气氛环境下同样能够实现靶材存取的工作。

本发明的进一步实施例中，腔体1的真空度可以是常压(100kPa)、低真空(10⁵至10²Pa)、中等真空(10²至10^-1Pa)、高真空(10^-1至10^-5Pa)或者超高真空(低于10^-5Pa)环境。

本发明的进一步实施例中，真空泵5可选用机械真空泵、分子泵、离子泵、升华泵、吸气剂或者其组合。

本发明的进一步实施例中，腔体1供靶材取用和交换的驳接接口3及与真空泵5连接的真空泵接口8的位置可根据使用环境及应用场景任意选取。

本发明在上述基础上还具有如下使用方式：

请继续参见图1所示。靶材存放在靶材托盘2上，靶材托盘由分支杆7和竖直杆6固定。靶材装入后关闭接口阀门4开启真空泵5和真空泵阀门9将腔体1抽真空，腔体1的真空度达到要求后关闭真空泵阀门9和真空泵5。打开接口阀门4，驱动装置驱动竖直杆6上下升降和旋转，将需要取用的分支杆7和靶材托盘2运动至接口阀门4供存取。靶材取用后关闭接口阀门4，然后打开真空泵阀门9和真空泵5对腔体1抽真空，以满足真空度要求。

综上所述，使用本发明一种高真空原位储靶装置及其使用方法，腔体和真空泵相连接，并且腔体和真空泵之间由真空泵阀门隔断。腔体中装有可升降和旋转的靶材层。腔体外侧壁留有驳接接口，供靶材的存取或与其他真空腔体之间交接靶材使用，并且驳接接口由真空泵阀门控制打开和关闭。本发明特别适用于离子束溅射系统、磁控溅射系统、激光熔射沉积系统等物理气相沉积系统的靶材原位存储与更换，不但可以避免靶材污染，而且允许不破坏真空环境的情况下更换不同的靶材，有利于保护真空设备和提高制备效率。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高真空原位储靶装置，其特征在于，包括：

一用于储靶腔的腔体，所述腔体的内部设有若干层靶材层，并且每一所述靶材层具有若干用于放置靶材的靶材托盘，同时，若干层所述靶材层可在所述腔体的内部移动；

所述腔体的外侧壁开设驳接接口，所述驳接接口连接外置真空腔体，并且所述驳接接口安装接口阀门，通过所述驳接接口用于存放或者取用所述靶材；还包括：

真空泵，所述真空泵与所述腔体相连接。

2.根据权利要求1所述高真空原位储靶装置，其特征在于，若干层所述靶材层包括一沿所述腔体内部从上至下的竖直杆，以及在所述竖直杆外侧壁向外延伸的若干层分支杆层，每一所述分支杆层具有若干分支杆，并且每一所述分支杆的头部安装所述靶材托盘。

3.根据权利要求2所述高真空原位储靶装置，其特征在于，所述竖直杆连接一驱动装置，所述驱动装置驱动所述竖直杆绕自身旋转或者沿所述腔体的内部上下移动。

4.根据权利要求1所述高真空原位储靶装置，其特征在于，所述腔体的底部开设一真空泵接口，所述真空泵接口与所述真空泵连接，并且所述真空泵接口安装一真空泵阀门，使得所述腔体的内部为真空环境。

5.根据权利要求1所述高真空原位储靶装置，其特征在于，所述腔体的内部为惰性气氛环境，所述惰性气氛为He、Ne、Ar、Ke、Xe或者N₂。

6.根据权利要求4所述高真空原位储靶装置，其特征在于，所述腔体的真空度为常压、低真空、中等真空、高真空或者超高真空环境；所述常压为100kPa，所述低真空为10⁵至10²Pa，所述中等真空为10²至10^-1Pa，所述高真空为10^-1至10^-5Pa，所述超高真空为低于10^-5Pa。

7.根据权利要求1所述高真空原位储靶装置，其特征在于，所述真空泵为机械真空泵、分子泵、离子泵、升华泵、吸气剂或其组合。

8.根据权利要求3所述高真空原位储靶装置，其特征在于，所述驱动装置为电机驱动或者手动驱动。

9.一种高真空原位储靶装置的使用方法，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述高真空原位储靶装置；

打开所述接口阀门，所述驱动装置驱动所述竖直杆上下升降和旋转，将需要取用的所述分支杆和所述靶材托盘运动至所述接口阀门，所述靶材取用后关闭所述接口阀门，然后打开所述真空泵阀门和所述真空泵对所述腔体抽真空，以满足真空度要求。