CN106884147A - 一种利用率高的离子源溅射靶材装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及离子源溅射技术领域，更具体地，涉及一种利用率高的离子源溅射靶材装置及其使用方法，该装置包括背板及可拆卸地设于所述背板上的第一靶材、第二靶材、第三靶材及第四靶材；所述四个靶材均为矩形结构，且四个靶材呈田字形结构拼接在一起。本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置，通过设置四个靶材，并将四个靶材可拆卸地呈田字形结构拼接于背板上，使得离子源第一次溅射后能重新调整四个靶材拼接时的相对位置，使用离子源再次进行溅射，重复靶材位置调整及离子源溅射的工作直至每个靶材的四个角均被使用为止，该装置不但能大幅度提高靶材的利用率，降低生产成本，而且能保证靶材材料沉积速率的稳定性，保证制造的薄膜不受污染。

Description

一种利用率高的离子源溅射靶材装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及离子源溅射技术领域，更具体地，涉及一种利用率高的离子源溅射靶材装置及其使用方法。
背景技术
离子源溅射技术是使用离子源在真空腔室中轰击不同材料制成的靶材表面，使得靶材材料沉积到产品表面的一种技术，是近些年发展起来的制备高质量薄膜的一种非常重要的方法，它具有其它制膜技术无法比拟的优点，例如污染小，成膜条件精确可控。
但是离子源的束流方向性强，轰击到的靶材表面积太小，一般靶材利用率只有10％左右，造成大量的浪费，增加生产成本。为了提高靶材的利用率，通常采用靶材摆动的方式，但是靶材摆动会影响材料沉积速率的稳定性，而且靶材摆动幅度过大，离子束将轰击到靶材外沿污染薄膜。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用率高的离子源溅射靶材装置，该装置不但能大幅度提高靶材的利用率，降低生产成本，而且能保证靶材材料沉积速率的稳定性，保证制造的薄膜不受污染。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
提供一种利用率高的离子源溅射靶材装置，包括背板及可拆卸地设于所述背板上的第一靶材、第二靶材、第三靶材及第四靶材；所述四个靶材均为矩形结构，且四个靶材呈田字形结构拼接在一起。
上述方案中，通过设置四个靶材，并将四个靶材可拆卸地呈田字形结构拼接于背板上，使得离子源第一次溅射后能重新调整四个靶材拼接时的相对位置，使用离子源再次进行溅射，重复靶材位置调整及离子源溅射的工作直至每个靶材的四个角均被使用为止。本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置，不但能大幅度提高靶材的利用率，降低生产成本，而且能保证靶材材料沉积速率的稳定性，保证制造的薄膜不受污染。
优选地，所述背板为矩形结构。由于四个靶材为矩形结构，将其固定于背板上时占据的面积也为矩形面积，相比于传统的圆形结构的背板，矩形结构的背板能用最小的面积来固定四个靶材，这减小了背板占用的空间面积。
优选地，四个靶材呈田字形结构拼接在一起时的尺寸与背板的尺寸相匹配；这样设置能最大程度地减小背板占用的空间面积。进一步优选地，四个靶材及背板均为正方形结构，这样设置由于靶材的长和宽相同，便于靶材的随意拼接，提高离子源溅射生产薄膜的工作效率。
优选地，背板上设有用于对四个靶材进行定位的定位结构；定位结构便于帮助工作人员定位四个靶材拼接时的中心位置，提高靶材固定的速度。进一步优选地，所述定位结构为设于背板中心的十字形定位线，将四个靶材分别固定在十字形定位线的四个直角内，实现靶材的快速精确固定；或者，所述定位结构为设于背板上的边框，将四个靶材均固定在边框内，实现靶材的快速精确固定。
优选地，四个靶材及背板上均设有金属结构，靶材与背板通过金属结构焊接连接；这样设置便于通过控制金属结构的温度的改变，实现靶材与背板的重新固定或重新脱离，金属结构为低熔点的金属结构，具体为锡金属结构、铟金属结构或铟锡合金金属结构中的任一种，例如温度较高时，靶材与背板脱离，温度较低时，靶材与背板固定连接。进一步优选地，背板上设有水路冷却系统；水路冷却系统便于使背板持续保持较低的温度，防止离子源溅射靶材生产薄膜的过程中靶材与背板脱离。
本发明的另一个目的在于提供一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，该方法使用上述靶材装置，包括如下步骤：
S1.将第一靶材、第二靶材、第三靶材及第四靶材呈田字形结构拼接于背板上，使用离子源进行第一次溅射；
S2.溅射结束后，重新调整四个靶材的位置，使用离子源再次进行溅射；
S3.重复步骤S2，直至每个靶材的四个角均被使用为止。
本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，通过重复靶材位置调整及离子源溅射的工作，使得每个靶材的四个角均能被使用，相比于传统的圆形靶材使用方法，该方法能将靶材的利用率提高到四倍，大大降低生产成本，而且该使用方法不用摆动靶材，能保证靶材材料沉积速率的稳定性，防止靶材摆动幅度过大造成的离子束轰击到靶材外沿污染薄膜的问题出现。
优选地，步骤S3中，首先将第一靶材与第四靶材的位置进行调换，第二靶材与第三靶材的位置进行调换，使用离子源进行第二次溅射；然后将第三靶材与第四靶材的位置进行调换，第一靶材与第二靶材的位置进行调换，使用离子源进行第三次溅射；最后将第二靶材与第三靶材的位置进行调换，第一靶材与第四靶材的位置进行调换，使用离子源进行第四次溅射。这样设置使得四个靶材只用经过平面移动不用经过旋转即能使靶材的四个角落均被溅射，而且平面移动的次数最少，不会出现靶材使用过的角落与没有使用过的角落拼接在一起的情况，给溅射工作带来了方便。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置，通过设置四个靶材，并将四个靶材可拆卸地呈田字形结构拼接于背板上，使得离子源第一次溅射后能重新调整四个靶材拼接时的相对位置，使用离子源再次进行溅射，重复靶材位置调整及离子源溅射的工作直至每个靶材的四个角均被使用为止，该装置不但能大幅度提高靶材的利用率，降低生产成本，而且能保证靶材材料沉积速率的稳定性，保证制造的薄膜不受污染；通过将背板设置为矩形结构，由于四个靶材均为矩形结构，将其固定于背板上时占据的面积也为矩形面积，相比于传统的圆形结构的背板，矩形结构的背板能用最小的面积来固定四个靶材，这减小了背板占用的空间面积；通过将四个靶材及背板均设置为正方形结构，由于靶材的长和宽相同，便于靶材的随意拼接，提高离子源溅射生产薄膜的工作效率；通过在上设有用于对四个靶材进行定位的定位结构，便于帮助工作人员定位四个靶材拼接时的中心位置，提高靶材固定的速度；通过将定位结构设置为十字形定位线，将四个靶材分别固定在十字形定位线的四个直角内，实现靶材的快速精确固定，或者将所述定位结构设置为设于背板上的边框，将四个靶材均固定在边框内，实现靶材的快速精确固定；通过在四个靶材及背板上均设有金属结构，并使靶材与背板通过金属结构焊接连接，便于通过控制金属结构的温度的改变，实现靶材与背板的重新固定或重新脱离；通过在背板上设有水路冷却系统，便于使背板持续保持较低的温度，防止离子源溅射靶材生产薄膜的过程中靶材与背板脱离；本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，通过重复靶材位置调整及离子源溅射的工作，使得每个靶材的四个角均能被使用，相比于传统的圆形靶材使用方法，该方法能将靶材的利用率提高到四倍，大大降低生产成本，而且该使用方法不用摆动靶材，能保证靶材材料沉积速率的稳定性，防止靶材摆动幅度过大造成的离子束轰击到靶材外沿污染薄膜的问题出现。
附图说明
图1为本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置的示意图。
图2为离子源溅射靶材生产薄膜的示意图。
图3为传统的离子源溅射摆动的靶材生产薄膜的示意图。
图4为离子源第一次溅射时靶材的示意图，其中椭圆区域为待溅射区域，中间十字线为四个靶材的拼接线。
图5为离子源第二次溅射时靶材的示意图，其中椭圆区域为待溅射区域，虚线与边框围成区域为已溅射区域，中间十字线为四个靶材的拼接线。
图6为离子源第三次溅射时靶材的示意图，其中椭圆区域为待溅射区域，虚线与边框围成区域为已溅射区域，中间十字线为四个靶材的拼接线。
图7为离子源第四次溅射时靶材的示意图，其中椭圆区域为待溅射区域，虚线与边框围成区域为已溅射区域，中间十字线为四个靶材的拼接线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
本实施例一种利用率高的离子源溅射靶材装置的示意图如图1所示，包括背板1及可拆卸地设于所述背板1上的第一靶材21、第二靶材22、第三靶材23及第四靶材24；所述四个靶材均为矩形结构，且四个靶材呈田字形结构拼接在一起。
使用离子源溅射该靶材装置生产薄膜的示意图如图2所示，将离子源4、该靶材装置及产品平台5置于真空腔室3内，将四个靶材可拆卸地呈田字形结构拼接于背板1上，使用离子源4对四个靶材进行第一次溅射，靶材材料沉积到产品平台5上；然后，重新调整四个靶材拼接时的相对位置，使用离子源4对四个靶材再次进行溅射，靶材材料再次沉积到产品平台5上；最后，重复靶材位置调整及离子源4溅射的工作直至每个靶材的四个角均被使用为止。本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置，不但能大幅度提高靶材的利用率，降低生产成本，而且能保证靶材材料沉积速率的稳定性，保证制造的薄膜不受污染。
其中，所述背板1为矩形结构。由于四个靶材为矩形结构，将其固定于背板1上时占据的面积也为矩形面积，相比于传统的圆形结构的背板1，矩形结构的背板1能用最小的面积来固定四个靶材，这减小了背板1占用的空间面积。
另外，四个靶材呈田字形结构拼接在一起时的尺寸与背板1的尺寸相匹配。这样设置能最大程度地减小背板占用的空间面积。本实施例中，四个靶材及背板1均为正方形结构，这样设置由于靶材的长和宽相同，便于靶材的随意拼接，提高离子源溅射生产薄膜的工作效率。
其中，背板1上设有用于对四个靶材进行定位的定位结构，定位结构便于帮助工作人员定位四个靶材拼接时的中心位置，提高靶材固定的速度。具体实施中，将定位结构设置为设于背板1中心的十字形定位线，将四个靶材分别固定在十字形定位线的四个直角内，实现靶材的快速精确固定；或者，将所述定位结构设置为设于背板1上的边框，将四个靶材均固定在边框内，实现靶材的快速精确固定；本实施例中，定位结构为十字形定位线。
另外，四个靶材及背板1上均设有金属结构，靶材与背板1通过金属结构焊接连接；这样设置便于通过控制金属结构的温度的改变，实现靶材与背板1的重新固定或重新脱离，金属结构为低熔点的金属结构，具体为锡金属结构、铟金属结构或铟锡合金金属结构中的任一种，本实施例中使用铟金属结构，对靶材及背板1进行降温处理以使铟金属结构的温度降低，靶材即能与背板1固定连接，对靶材及背板1进行加热处理以使铟金属结构的温度升高，靶材即能与背板1脱离。本实施例中，背板1上设有水路冷却系统，水路冷却系统便于使背板1持续保持较低的温度，防止离子源溅射靶材生产薄膜的过程中靶材与背板1脱离。
本实施例还提供了一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，该方法使用上述靶材装置，包括如下步骤：
S1.将第一靶材21、第二靶材22、第三靶材23及第四靶材24呈田字形结构拼接于背板1上，使用离子源进行第一次溅射；
S2.溅射结束后，重新调整四个靶材的位置，使用离子源再次进行溅射；
S3.重复步骤S2，直至每个靶材的四个角均被使用为止。
本发明一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，通过重复靶材位置调整及离子源溅射的工作，使得每个靶材的四个角均能被使用，相比于传统的圆形靶材使用方法，该方法能将靶材的利用率提高到四倍，大大降低生产成本，而且该使用方法不用摆动靶材，能保证靶材材料沉积速率的稳定性，防止靶材摆动幅度过大造成的离子束轰击到靶材外沿污染薄膜的问题出现。图3为传统的离子源溅射摆动的靶材生产薄膜的示意图。
其中，步骤S3中，首先将第一靶材21与第四靶材24的位置进行调换，第二靶材22与第三靶材23的位置进行调换，使用离子源进行第二次溅射；然后将第三靶材23与第四靶材24的位置进行调换，第一靶材21与第二靶材22的位置进行调换，使用离子源进行第三次溅射；最后将第二靶材22与第三靶材23的位置进行调换，第一靶材21与第四靶材24的位置进行调换，使用离子源进行第四次溅射。图4至图7为离子源先后四次溅射时靶材的示意图。这样设置使得四个靶材只用经过平面移动不用经过旋转即能使靶材的四个角落均被溅射，而且平面移动的次数最少，不会出现靶材使用过的角落与没有使用过的角落拼接在一起的情况，给溅射工作带来了方便。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，包括背板(1)及可拆卸地设于所述背板(1)上的第一靶材(21)、第二靶材(22)、第三靶材(23)及第四靶材(24)；所述四个靶材均为矩形结构，且四个靶材呈田字形结构拼接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，所述背板(1)为矩形结构。
3.根据权利要求2所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，四个靶材呈田字形结构拼接在一起时的尺寸与背板(1)的尺寸相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，背板(1)上设有用于对四个靶材进行定位的定位结构。
5.根据权利要求4所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，所述定位结构为设于背板(1)中心的十字形定位线。
6.根据权利要求4所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，所述定位结构为设于背板(1)上的边框。
7.根据权利要求1所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，四个靶材及背板(1)上均设有金属结构，靶材与背板(1)通过金属结构焊接连接。
8.根据权利要求7所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置，其特征在于，所述背板(1)上设有水路冷却系统。
9.一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，使用权利要求1至8任一项所述的靶材装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将第一靶材(21)、第二靶材(22)、第三靶材(23)及第四靶材(24)呈田字形结构拼接于背板(1)上，使用离子源进行第一次溅射；
S2.溅射结束后，重新调整四个靶材的位置，使用离子源再次进行溅射；
S3.重复步骤S2，直至每个靶材的四个角均被使用为止。
10.根据权利要求9所述的一种利用率高的离子源溅射靶材装置的使用方法，其特征在于，步骤S3中，首先将第一靶材(21)与第四靶材(24)的位置进行调换，第二靶材(22)与第三靶材(23)的位置进行调换，使用离子源进行第二次溅射；然后将第三靶材(23)与第四靶材(24)的位置进行调换，第一靶材(21)与第二靶材(22)的位置进行调换，使用离子源进行第三次溅射；最后将第二靶材(22)与第三靶材(23)的位置进行调换，第一靶材(21)与第四靶材(24)的位置进行调换，使用离子源进行第四次溅射。
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