CN106947950B - 一种利用率高的靶材系统及其使用方法 - 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新型靶材系统及其使用方法，该新型靶材系统包括第一背板、第二背板、密封腔、第一驱动装置、旋转轴及第二驱动装置；密封腔设于第一背板与第二背板之间，第一驱动装置固定于密封腔内并与第一背板及第二背板同轴连接；旋转轴的两端分别与第二驱动装置及密封腔连接。通过控制旋转轴的旋转以使第一背板和第二背板先后正对离子源溅射装置，且溅射过程中控制第一背板和第二背板持续转动，以增加离子源溅射装置溅射的靶材表面积；本发明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

一种利用率高的靶材系统及其使用方法
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新型靶材系统及其使用方法。
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新型靶材系统，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新型靶材系统，包括第一背板、第二背板、密封腔、第一驱动装置、旋转轴及第二驱动装置；密封腔设于第一背板与第二背板之间，第一驱动装置固定于密封腔内并与第一背板及第二背板同轴连接；旋转轴的两端分别与第二驱动装置及密封腔连接。
上述方案中，通过设置密封腔、旋转轴及第二驱动装置，第二驱动装置驱动旋转轴旋转带动密封腔旋转以对第一背板和第二背板进行定位，使得第一背板上的第一靶材和第二背板上的第二靶材先后正对离子源溅射装置，通过设置第一驱动装置，使得离子源溅射装置溅射第一靶材和第二靶材时，第一靶材和第二靶材持续转动，以增加离子源溅射装置溅射的靶材表面积。本发明一种利用率高的新型靶材系统，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，第一背板及第二背板远离密封腔的一面均设有金属结构，第一背板及第二背板分别通过金属结构与第一溅射靶材及第二溅射靶材连接；这样设置便于通过控制金属结构的温度的改变，实现第一靶材与第一背板的重新固定或重新脱离，及第二靶材与第二背板的重新固定或重新脱离。进一步优选地，金属结构为低熔点的金属结构，具体可为锡金属结构、铟金属结构或铟锡合金金属结构中的任一种；对第一靶材与第一背板、第二靶材与第二背板进行降温处理以使金属结构的温度降低，第一靶材即能与第一背板固定连接，第二靶材即能与第二背板固定连接，对第一靶材与第一背板、第二靶材与第二背板进行加热处理以使金属结构的温度升高，第一靶材即能与第一背板脱离，第二靶材即能与第二背板脱离。更进一步优选地，所述金属结构为铟金属结构。
优选地，第一驱动装置与第一背板及第二背板的连接轴内均设有水路冷却系统。水路冷却系统便于使第一背板及第二背板持续保持较低的温度，防止离子源溅射装置溅射靶材生产薄膜的过程中第一靶材与第一背板脱离，或第二靶材与第二背板脱离。
优选地，第一背板及第二背板均为圆形背板。圆形背板无棱角，防止工作人员安装靶材时不小心撞到第一背板或第二背板，致使工作人员受伤，而且将圆形靶材固定于第一背板或第二背板上，在保证靶材能最大程度被利用的同时，能减少占用的空间面积。
优选地，还包括安装座，第二驱动装置固定于安装座上。使用离子源溅射装置溅射靶材生产薄膜时，将安装座固定在真空腔室内，便于第二驱动装置的固定，这样能保证旋转轴旋转时的稳定性，防止旋转过度或旋转不足导致的靶材不能与离子源溅射装置正对的问题。
优选地，第一驱动装置为双输出轴的电机，第二驱动装置为单输出轴的电机。
本发明的第二个目的是提供一种利用率高的新型靶材系统的使用方法，使用上述一种利用率高的新型靶材系统，包括如下步骤：
S1.将第一靶材及第二靶材分别固定于第一背板及第二背板上；
S2.控制第二驱动装置工作，第二驱动装置驱动旋转轴旋转使第一靶材正对离子源溅射装置后，控制第二驱动装置停止工作，利用离子源溅射装置对第一靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置控制第一背板持续转动；
S3.当第一靶材溅射结束后，控制第二驱动装置工作，第二驱动装置驱动旋转轴旋转使第二靶材正对离子源溅射装置后，控制第二驱动装置停止工作，利用离子源溅射装置对第二靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置控制第二背板持续转动；当第二靶材溅射完毕后，停止离子源溅射装置及第一驱动装置的工作。
本发明一种利用率高的新型靶材系统的使用方法，通过控制旋转轴的旋转以使第一背板和第二背板先后正对离子源溅射装置，且溅射过程中控制第一背板和第二背板持续转动，以增加离子源溅射装置溅射的靶材表面积。本发明一种利用率高的新型靶材系统的使用方法，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。
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新型靶材系统，通过设置密封腔、旋转轴及第二驱动装置，第二驱动装置驱动旋转轴旋转带动密封腔旋转以对第一背板和第二背板进行定位，使得第一背板上的第一靶材和第二背板上的第二靶材先后正对离子源溅射装置，通过设置第一驱动装置，使得离子源溅射装置溅射第一靶材和第二靶材时，第一靶材和第二靶材持续转动，以增加离子源溅射装置溅射的靶材表面积，该新型靶材系统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；通过在第一驱动装置与第一背板及第二背板的连接轴内均设有水路冷却系统，便于使第一背板及第二背板持续保持较低的温度，防止离子源溅射装置溅射靶材生产薄膜的过程中第一靶材与第一背板脱离，或第二靶材与第二背板脱离；通过将第一背板及第二背板均设置为圆形背板，圆形背板无棱角，防止工作人员安装靶材时不小心撞到第一背板或第二背板，致使工作人员受伤，而且将圆形靶材固定于第一背板或第二背板上，在保证靶材能最大程度被利用的同时，能减少占用的空间面积；通过设置安装座，并将第二驱动装置固定于安装座上，使用离子源溅射装置溅射靶材生产薄膜时，将安装座固定在真空腔室内，便于第二驱动装置的固定，这样能保证旋转轴旋转时的稳定性，防止旋转过度或旋转不足导致的靶材不能与离子源溅射装置正对的问题。
附图说明
图1为本发明一种利用率高的新型靶材系统的示意图。
图2为本发明一种利用率高的新型靶材系统的剖视图，其中箭头表示水路冷却系统中水的循环流动。
图3为离子源溅射装置溅射本发明的新型靶材系统生产薄膜的示意图。
图4为使用本发明的新型靶材系统生产薄膜时靶材利用率的示意图。
图5为传统的离子源溅射装置溅射摆动的靶材生产薄膜的示意图。
图6为使用传统的摆动的靶材生产薄膜时靶材利用率的示意图。
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新型靶材系统的示意图如图1至图2所示，包括第一背板1、第二背板2、密封腔3、第一驱动装置4、旋转轴5及第二驱动装置6；密封腔3设于第一背板1与第二背板2之间，第一驱动装置4固定于密封腔3内并与第一背板1及第二背板2同轴连接；旋转轴5的两端分别与第二驱动装置6及密封腔3连接。
本发明一种利用率高的新型靶材系统，通过设置密封腔3、旋转轴5及第二驱动装置6，第二驱动装置6驱动旋转轴5旋转带动密封腔3旋转以对第一背板1和第二背板2进行定位，使得第一背板1上的第一靶材和第二背板2上的第二靶材先后正对离子源溅射装置8，通过设置第一驱动装置4，使得离子源溅射装置8溅射第一靶材和第二靶材时，第一靶材和第二靶材持续转动，以增加离子源溅射装置8溅射的靶材表面积。本发明一种利用率高的新型靶材系统，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，第一背板1及第二背板2远离密封腔3的一面均设有金属结构，第一背板1及第二背板2分别通过金属结构与第一溅射靶材及第二溅射靶材连接。这样设置便于通过控制金属结构的温度的改变，实现第一靶材与第一背板1的重新固定或重新脱离，及第二靶材与第二背板2的重新固定或重新脱离。
另外，金属结构为低熔点的金属结构，具体可为锡金属结构、铟金属结构或铟锡合金金属结构中的任一种。对第一靶材与第一背板1、第二靶材与第二背板2进行降温处理以使金属结构的温度降低，第一靶材即能与第一背板1固定连接，第二靶材即能与第二背板2固定连接，对第一靶材与第一背板1、第二靶材与第二背板2进行加热处理以使金属结构的温度升高，第一靶材即能与第一背板1脱离，第二靶材即能与第二背板2脱离。本实施例中，所述金属结构为铟金属结构。
其中，第一驱动装置4与第一背板1及第二背板2的连接轴内均设有水路冷却系统。水路冷却系统便于使第一背板1及第二背板2持续保持较低的温度，防止离子源溅射装置8溅射靶材生产薄膜的过程中第一靶材与第一背板1脱离，或第二靶材与第二背板2脱离。
另外，第一背板1及第二背板2均为圆形背板。圆形背板无棱角，防止工作人员安装靶材时不小心撞到第一背板1或第二背板2，致使工作人员受伤，而且将圆形靶材固定于第一背板1或第二背板2上，在保证靶材能最大程度被利用的同时，能减少占用的空间面积。
其中，还包括安装座7，第二驱动装置6固定于安装座7上。使用离子源溅射装置8溅射靶材生产薄膜时，将安装座7固定在真空腔室9内，便于第二驱动装置6的固定，这样能保证旋转轴5旋转时的稳定性，防止旋转过度或旋转不足导致的靶材不能与离子源溅射装置8正对的问题。
另外，第一驱动装置4为双输出轴的电机，第二驱动装置6为单输出轴的电机。
使用该新型靶材系统生产薄膜时，将该新型靶材系统安装在真空腔室9内，具体地将安装座7固定在真空腔室9的顶部，将第一靶材及第二靶材分别固定于第一背板1及第二背板2上，将生产平台10设于该新型靶材系统的下方；控制第二驱动装置6工作，第二驱动装置6驱动旋转轴5旋转使第一靶材正对离子源溅射装置8后，控制第二驱动装置6停止工作，利用离子源溅射装置8对第一靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置4控制第一背板1持续转动，当离子源溅射装置8溅射的离子流轰击到第一靶材表面时，第一靶材的材料分子沉积到生产平台10上以形成薄膜；当第一靶材溅射结束后，控制第二驱动装置6工作，第二驱动装置6驱动旋转轴5旋转使第二靶材正对离子源溅射装置8后，控制第二驱动装置6停止工作，利用离子源溅射装置8对第二靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置4控制第二背板2持续转动，当离子源溅射装置8溅射的离子流轰击到第二靶材表面时，第二靶材的材料分子沉积到生产平台10上以形成薄膜；当第二靶材溅射完毕后，停止离子源溅射装置8及第一驱动装置4的工作，即完成薄膜的生产工作。离子源溅射装置8溅射本发明的新型靶材系统生产薄膜的示意图如图3所示，本发明的新型靶材系统生产薄膜时靶材利用率的示意图如图4所示，而传统的离子源溅射装置溅射摆动的靶材生产薄膜的示意图如图5所示，使用传统的摆动的靶材生产薄膜时靶材利用率的示意图如图6所示。本发明一种利用率高的新型靶材系统，在生产薄膜时，相对于传统的摆动靶材，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。
本发明还提供了了一种利用率高的新型靶材系统的使用方法，使用上述一种利用率高的新型靶材系统，包括如下步骤：
S1.将第一靶材及第二靶材分别固定于第一背板1及第二背板2上；
S2.控制第二驱动装置6工作，第二驱动装置6驱动旋转轴5旋转使第一靶材正对离子源溅射装置8后，控制第二驱动装置6停止工作，利用离子源溅射装置8对第一靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置4控制第一背板1持续转动；
S3.当第一靶材溅射结束后，控制第二驱动装置6工作，第二驱动装置6驱动旋转轴5旋转使第二靶材正对离子源溅射装置8后，控制第二驱动装置6停止工作，利用离子源溅射装置8对第二靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置4控制第二背板2持续转动；当第二靶材溅射完毕后，停止离子源溅射装置8及第一驱动装置4的工作。
本发明一种利用率高的新型靶材系统的使用方法，通过控制旋转轴的旋转以使第一背板和第二背板先后正对离子源溅射装置，且溅射过程中控制第一背板和第二背板持续转动，以增加离子源溅射装置溅射的靶材表面积。本发明一种利用率高的新型靶材系统的使用方法，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。
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 (6)

1.一种利用率高的靶材系统，其特征在于，包括第一背板(1)、第二背板(2)、密封腔(3)、第一驱动装置(4)、旋转轴(5)及第二驱动装置(6)；密封腔(3)设于第一背板(1)与第二背板(2)之间，第一驱动装置(4)固定于密封腔(3)内并与第一背板(1)及第二背板(2)同轴连接；旋转轴(5)的两端分别与第二驱动装置(6)及密封腔(3)连接；
第一背板(1)及第二背板(2)远离密封腔(3)的一面均设有金属结构，第一背板(1)及第二背板(2)分别通过金属结构与第一溅射靶材及第二溅射靶材连接；
第一驱动装置(4)与第一背板(1)及第二背板(2)的连接轴内均设有水路冷却系统；
所述的靶材系统的使用方法，包括如下步骤：
S1、将第一靶材及第二靶材分别固定于第一背板(1)及第二背板(2)上；
S2、控制第二驱动装置(6)工作，第二驱动装置(6)驱动旋转轴(5)旋转使第一靶材正对离子源溅射装置(8)后，控制第二驱动装置(6)停止工作，利用离子源溅射装置(8)对第一靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置(4)控制第一背板(1)持续转动；
S3、当第一靶材溅射结束后，控制第二驱动装置(6)工作，第二驱动装置(6)驱动旋转轴(5)旋转使第二靶材正对离子源溅射装置(8)后，控制第二驱动装置(6)停止工作，利用离子源溅射装置(8)对第二靶材进行溅射，且溅射过程中通过第一驱动装置(4)控制第二背板(2)持续转动；当第二靶材溅射完毕后，停止离子源溅射装置(8)及第一驱动装置(4)的工作。
2.根据权利要求1所述的一种利用率高的靶材系统，其特征在于，所述金属结构为锡金属结构、铟金属结构或铟锡合金金属结构中的任一种。
3.根据权利要求2所述的一种利用率高的靶材系统，其特征在于，所述金属结构为铟金属结构。
4.根据权利要求1所述的一种利用率高的靶材系统，其特征在于，第一背板(1)及第二背板(2)均为圆形背板。
5.根据权利要求1所述的一种利用率高的靶材系统，其特征在于，还包括安装座(7)，所述的第二驱动装置(6)固定于安装座(7)上。
6.根据权利要求5所述的一种利用率高的靶材系统，其特征在于，第一驱动装置(4)为双输出轴的电机，第二驱动装置(6)为单输出轴的电机。
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