CN203174196U

CN203174196U - 磁控溅射设备及其靶台

Info

Publication number: CN203174196U
Application number: CN 201320161814
Authority: CN
Inventors: 陈昊; 罗海林; 贺凡; 肖旭东; 顾光一
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS; Chinese University of Hong Kong CUHK
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS; Chinese University of Hong Kong CUHK
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2023-04-02

Abstract

一种靶台，用于在衬底上通过磁控溅射法形成薄膜，包括靶材、金属支板、阳极板、阴极板及挡片；所述靶材固定于与所述衬底相对的位置；所述支板围绕于所述靶材周围并与所述靶材相对于所述衬底的面相垂直，同时与靶材的侧面形成间隙；所述阳极板垂直固定于所述支板上，所述阳极板位于所述靶材和衬底之间，且位于衬底上接收溅射粒子的面积之外；阴极板固定于所述靶材之下；所述挡片设置于所述靶材的周缘，并遮盖所述支板与所述靶材的侧面之间的间隙。上述磁控溅射设备中，挡片能够阻挡并承接下落的碎屑，延长了短路维护周期，降低了维护成本。同时还提供了一种使用上述靶台的磁控溅射设备。

Description

磁控溅射设备及其靶台

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射技术，特别是涉及一种磁控溅射设备及其靶台。

背景技术

溅射是指用高能粒子轰击固体靶材表面，使得固体靶材表面的原子和分子与入射的高能粒子交换动能，从而从固体表面飞溅出来的现象。溅射出来的原子或原子团重新凝聚，沉积在固体衬底的表面上形成薄膜。

磁控溅射镀膜是指在溅射区域中加入磁场，通过磁场来改变电子的运动方向，以此束缚和延长电子的运动轨迹的方法。磁控溅射可以提高电子对工作气体离化的几率，使得轰击靶材的高能离子增多和轰击基片的高能电子减少，从而电子的能量可以有效的得到利用。

磁控溅射法制备薄膜时，一般用氩气作为溅射气体。氩原子被离化后轰击靶材，溅射出来的溅射粒子在衬底上沉积即可形成薄膜。在利用传统的磁控溅射设备的实际生产中，溅射粒子除了沉积到衬底上外，还有相当一部分散射到磁控溅射腔室的腔壁上沉积下来。由于溅射粒子与溅射腔室的金属腔壁之间的结合力弱，新的溅射粒子轰击到腔壁上时，之前沉积在腔壁上的就很容易脱落下来掉在腔室内形成碎渣，有些碎渣会掉落在靶台阴极与阳极的缝隙里，这些碎屑不仅严重影响制备的薄膜的质量，而且特别容易造成靶台阴极和阳极之间短路。

在利用磁控溅射设备进行溅射镀膜的过程中，碎屑的产生不可避免。而碎屑又容易导致阴极与阳极之间的短路，对于传统的磁控溅射设备而言，就需要经常对磁控溅射设备进行短路维护。众所周知，真空腔室的真空度的恢复是一个缓慢的过程，特别是为了达到高本底真空，需要浪费大量时间和能源，所以频繁地开腔对磁控溅射设备进行短路维护的成本比较高。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种延长短路维护周期的靶台。

一种靶台，用于在衬底上通过磁控溅射法形成薄膜，包括：

靶材，固定于与所述衬底相对的位置；

支板，围绕于所述靶材周围并与所述靶材相对于所述衬底的面相垂直，同时与所述靶材的侧面形成间隙；

阳极板，垂直固定于所述支板上，所述阳极板位于所述靶材和衬底之间，且位于衬底上接收溅射粒子的面积之外；

阴极板，固定于所述靶材之下，所述阴极板可与所述阳极板之间形成强电场；所述阴极板的侧面与所述支板之间形成间隙；及

挡片，设置于所述靶材的周缘，并遮盖所述支板与所述靶材的侧面之间的间隙。

在其中一个实施例中，所述挡片的一个表面向下凹陷形成凹面，所述凹面朝向所述衬底的方向。

在其中一个实施例中，所述阴极板及所述靶材均为矩形板状结构。

在其中一个实施例中，所述挡片为条状结构，共有四个。

在其中一个实施例中，所述阳极板与所述靶材之间的垂直距离和所述衬底与所述靶材之间的垂直距离之比为2:3。

在其中一个实施例中，所述阳极板通过螺纹紧固件固定于所述支板上。

在其中一个实施例中，所述挡片为陶瓷挡片、石英挡片或者蓝宝石挡片。

在其中一个实施例中，所述支板与所述阳极板电连接，同时所述支板接地。

同时还提供了一种使用上述靶台的磁控溅射设备。

一种磁控溅射设备，用于在衬底上通过磁控溅射法形成薄膜，包括：

真空反应腔室，包括壳体及与壳体内部相导通的抽真空设备；

上述的靶台，所述靶台收容于所述真空反应腔室中；及

磁体，设置于所述阴极板下方。

上述磁控溅射设备中，其支板与靶材的侧面之间的间隙由挡片进行覆盖。挡片能够阻挡并承接下落的碎屑，从而有效防止因碎渣等掉落造成的支板与阴极板的侧面之间的短路，延长了短路维护周期，提高了设备可靠性，降低了维护成本。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的靶台的结构示意图；

图2为图1所示靶台的俯视图；

图3为图1所示靶台中挡片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例的磁控溅射设备的示意图，用于在衬底200上通过磁控溅射法形成薄膜。磁控溅射设备包括真空反应腔室（图未示）、靶台100及发生磁场的磁体（图未示）。

真空反应腔室包括壳体及与壳体内部相导通的抽真空设备。抽真空设备用于获得并维持壳体内真空度。靶台100收容于真空反应腔室中。在进行磁控溅射的工作状态时，真空腔内通入氩气并维持一定的真空度。

靶台100包括阴极板110、靶材120、支板130、螺纹紧固件140、阳极板150及挡片160。

阴极板110固定于反应腔内。衬底200位于阴极板110上方，衬底200可以放置于便于移动的样品架上。磁体（图未示）设置于阴极板110下方，用于在反应腔内形成一个磁场，以约束带电粒子。

靶材120用于提供在所述衬底的相应面上形成薄膜所需的单质或者化合物材料。靶材120固定于与所述衬底相对的位置，其为与阴极板110形状相对应的板状结构。靶材120的面积大致与衬底200的面积相当。靶材120设置于阴极板110上，并与阴极板110形成层状结构。靶材120远离阴极板110的侧面与衬底200相对。阳极板150通过螺钉固定在支板130上。

具体在本实施例中，阴极板110及靶材120均为矩形板状结构。磁体为条形永磁体，并通过螺钉固定。可以理解，阴极板110及靶材120还可为其它形状的板状结构，不限于矩形。磁体也不限于条形永磁体，其需根据靶台100的实际情况而进行选择。

请一并参阅图2，支板130围绕于靶材120周围并与靶材120相对于衬底200的面相垂直。支板130与靶材120的侧面形成间隙。阳极板150大致为四个，其为狭长形板状结构。阳极板150垂直固定于支板130上，阳极板150位于所述靶材和衬底之间，且位于衬底200上接收溅射粒子的面积之外。支板130与阳极板150电连接，同时支板130接地。阴极板110与阳极板150之间形成强电场。阴极板110的侧面与支板130之间形成间隙。

具体的，阳极板150通过螺纹紧固件140固定于支板130上。阳极板150与靶材120之间的垂直距离和衬底200与靶材120之间的垂直距离之比为2:3。阳极板150与阴极板110之间产生放电现象，使反应腔中的氩气被离化后产生高能粒子，高能粒子轰击靶材120，使得靶材120表面中的原子和分子等溅射粒子与入射的高能粒子交换动能，从而从靶材120表面飞溅出来，溅射出来的粒子在衬底200上形成薄膜。

挡片160为条状结构。挡片160设置于靶材120的周缘，并遮盖支板130与靶材120的侧面之间的间隙。

由于阳极板150固定于支板130上，与支板130相导通，而支板130与阴极板110的侧面之间形成间隙，使阴极板110与阳极板150之间隔绝，避免出现短路现象。在进行磁控溅射时，由于碎屑容易掉落至支板130与阴极板110的侧面之间形成间隙中，同样会导致阴极板110与阳极板150之间短路。

请一并参阅图3，挡片160的侧面凹陷形成凹面162，凹面162朝向衬底200。挡片160可紧密镶嵌于支板130与阴极板110的侧面之间的间隙中，使挡片160固定，且挡片160靠近靶材120的一侧边的高度高于靶材120表面。

具体在本实施例中，挡片160为陶瓷挡片160，便于加工成型。挡片160为四个，以完全覆盖矩形板状结构的靶材120的边缘。需要指出的是，挡片160还可以为蓝宝石、红宝石、石英、聚甲基丙烯酸甲酯等与溅射粒子强结合力的材料制成，不限于陶瓷材料。由于挡片160与溅射粒子结合力较强，不仅能够阻挡碎屑，还能沉积一定的溅射粒子。

上述磁控溅射设备中，其支板130与阴极板110的侧面之间的间隙由挡片160进行覆盖。挡片160能够阻挡并承接下落的碎屑从而有效防止因碎渣等掉落造成的支板130与阴极板110的侧面之间的短路，延长了短路维护周期，提高了设备可靠性，降低了维护成本。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种靶台，用于在衬底上通过磁控溅射法形成薄膜，其特征在于，包括：

靶材，固定于与所述衬底相对的位置；

2.根据权利要求1所述的靶台，其特征在于，所述挡片的一个表面向下凹陷形成凹面，所述凹面朝向所述衬底的方向。

3.根据权利要求1所述的靶台，其特征在于，所述阴极板及所述靶材均为矩形板状结构。

4.根据权利要求3所述的靶台，其特征在于，所述挡片为条状结构，共有四个。

5.根据权利要求1所述的靶台，其特征在于，所述阳极板与所述靶材之间的垂直距离和所述衬底与所述靶材之间的垂直距离之比为2:3。

6.根据权利要求1所述的靶台，其特征在于，所述阳极板通过螺纹紧固件固定于所述支板上。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的靶台，其特征在于，所述挡片为陶瓷挡片、石英挡片或者蓝宝石挡片。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的靶台，其特征在于，所述支板与所述阳极板电连接，同时所述支板接地。

9.一种磁控溅射设备，用于在衬底上通过磁控溅射法形成薄膜，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任意一项所述的靶台，所述靶台收容于所述真空反应腔室中；及

磁体，设置于所述阴极板下方。