CN204676145U - 一种磁控溅射靶屏蔽装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磁控溅射屏蔽装置，属于高真空磁控溅射镀膜领域。本实用新型所述磁控溅射靶屏蔽罩包括磁控溅射靶屏蔽罩、磁控溅射靶屏蔽垫圈，磁控溅射靶屏蔽罩安装在铜冷却板的侧壁上，磁控溅射靶屏蔽垫圈放置在磁控溅射靶屏蔽罩上，开口对准沉积基片；磁控溅射靶与磁控溅射靶屏蔽罩、磁控溅射靶与磁控溅射靶屏蔽垫圈之间上下的距离均为2-3mm，磁控溅射靶屏蔽垫圈的外孔直径与磁控溅射靶屏蔽罩开孔大小一致，内直径为25~50mm。本实用新型通过放置不同内径大小的屏蔽垫圈控制靶面有效刻蚀区域，可以用小尺寸的靶材替代大尺寸靶材，最终实现在保护阴极装置的前提下减少靶材使用量，有效降低靶材费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁控溅射靶屏蔽装置，属于高真空磁控溅射镀膜领域。
技术背景
磁控溅射镀膜的基本原理是依靠溅射气体的原子（通常为氩气原子）在低气压下受电场作用，产生辉光放电。形成的电子受到磁场作用束缚和延长了运动路径，提高了惰性气体的电离率。最终，高密度高能量的带电离子流在电场作用下撞击阴极靶面，使靶材中的原子从靶中轰击出来，溅射到基片上，沉积形成薄膜。
在磁控溅射系统中阴极靶材的背后放置100-1000Gauss永磁体，真空室充入0.1-10Pa压力的惰性气体（如Ar），作为气体放电的载体。为保护铜冷却板和磁场源不被离子溅射到，一般在磁控靶外部加一个非磁性的不锈钢靶屏蔽罩，并控制屏蔽罩与铜板之间的距离为2-3mm，使两者之间的惰性气体不能形成辉光放电，也不与屏蔽罩短路，防止铜板和磁场源以及屏蔽罩被溅射到而对沉积薄膜形成污染。
为了保护阴极装置不被轰击，目前溅射靶材尺寸一般和铜冷却板的尺寸一致，因此溅射靶材的尺寸一般较大（以JGP-x型磁控溅射装置为例，其靶材直径为Φ78mm）。当使用贵金属靶材（如金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂）时，将其制成原阴极靶的大小，不仅浪费原材料，而且大大增加了靶材费用；以金靶为例，靶材尺寸为Φ78×5mm，金的密度ρ=19g/cm3，则需纯金体积23.89cm3，约454g，按照市场每克200元的黄金价格计算，靶材的费用约9.08万元。
发明内容
本实用新型的目的在于克服原有技术的不足，提供一种磁控溅射靶屏蔽装置，所述磁控溅射靶屏蔽装置包括磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶屏蔽垫圈8，磁控溅射靶屏蔽罩7安装在铜冷却板5的侧壁上，开口对准沉积基片1；磁控溅射靶屏蔽垫圈8放置在磁控溅射靶屏蔽罩7上，磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽垫圈8之间上下的距离均为2-3mm，磁控溅射靶屏蔽垫圈8的外孔直径与磁控溅射靶屏蔽罩7开孔大小一致，内直径为25~55mm。
本实用新型所述磁控溅射靶屏蔽罩7上设有台阶，磁控溅射靶屏蔽垫圈8放置在台阶上。
本实用新型所述磁控溅射靶屏蔽罩7通过绝缘陶瓷螺纹6与阴极装置链接，磁控溅射靶屏蔽罩7与铜冷却板5、永磁体3上端面之间留有2~5mm间隙。
本实用新型涉及一种带有小圆台阶的磁控溅射靶屏蔽罩以及一套与之匹配的不同内径的磁控溅射靶屏蔽垫圈，将磁控溅射靶屏蔽罩用不导电陶瓷螺纹固定于磁控溅射铜冷却板链接，并在其台阶上放置磁控溅射靶屏蔽垫圈。旋拧磁控溅射靶屏蔽罩，调节靶材与磁控溅射靶屏蔽罩和磁控溅射靶屏蔽垫圈的间隙，使其在2-3mm的死区范围内。通过放置不同内径大小的磁控溅射靶屏蔽垫圈控制靶面有效刻蚀区域（靶材表面发生溅射且有效沉积镀膜的区域），减少磁控溅射靶的加工尺寸，最终实现在保护阴极装置的前提下减少靶材使用量，有效降低靶材费用。
磁控溅射靶与磁控溅射靶屏蔽罩、磁控溅射靶与磁控溅射靶屏蔽垫圈之间上下的距离均为2-3mm；磁控溅射靶与磁控溅射靶屏蔽罩间隙过大，会导致两者之间的惰性气体产生辉光放电；若磁控溅射靶与磁控溅射靶屏蔽罩间隙过小，就容易发生短路，使磁控溅射靶屏蔽罩成为阴极，其上表面会被溅射，最终污染薄膜。所以控制靶与屏蔽罩的间隙在2-3mm范围内；靶与屏蔽套环间隙范围原理也是如此。
磁控溅射靶屏蔽垫圈的内孔直径控制有效刻蚀区域；通过减小垫圈内径，使溅射靶加工尺寸减少，实现节约靶材用量。
本实用新型的有益效果是：
（1）采用无磁性的不锈钢作为屏蔽罩、垫圈材料，通过控制屏蔽罩离靶表面的距离保证整个装置与靶间隙在2-3mm安全范围内。
（2）根据阴极装置的直径和镀膜实际情况（有效刻蚀区域）设计屏蔽罩、套垫圈的内外径，最终实现节约靶材用量和费用；例如，将垫圈内孔直径设置为50mm，相同厚度的靶材则仅需靶材9.82cm3，相比之前节省用量58.89%，这对于贵金属靶材而言所减少的费用是十分可观的。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是对比实施例所述磁控溅射靶屏蔽装置的结构示意图。
图1中：1-沉积基片，2-磁控溅射靶，3-永磁体，4-溅射室，5-铜冷却板，6-绝缘陶瓷螺纹，7-磁控溅射靶屏蔽罩，8-磁控溅射靶屏蔽垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述磁控溅射靶屏蔽装置包括磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶屏蔽垫圈8，磁控溅射靶屏蔽罩7安装在铜冷却板5的侧壁上，开口对准沉积基片1；磁控溅射靶屏蔽罩7上设有台阶，磁控溅射靶屏蔽垫圈8放置在台阶上，磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽垫圈8之间上下的距离均为3mm，磁控溅射靶屏蔽垫圈8的外孔直径与磁控溅射靶屏蔽罩7开孔大小一致，内直径为Φ50mm，如图1所示。
本实施例中所述磁控溅射靶屏蔽罩7通过绝缘陶瓷螺纹6与阴极装置链接，磁控溅射靶屏蔽罩7与铜冷却板5、永磁体3上端面之间留有5mm间隙。
本实施例中磁控溅射靶屏蔽罩7采用无磁性的304不锈钢制作，以防止磁控溅射靶屏蔽罩7的磁性对磁控溅射靶产生磁场的影响，使溅射过程顺利完成；屏蔽罩的小圆台阶厚1mm宽2mm；磁控溅射靶屏蔽垫圈8的材料也为304不锈钢，其厚度为2mm。
实施例2
本实施例所述磁控溅射靶屏蔽装置包括磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶屏蔽垫圈8，磁控溅射靶屏蔽罩7安装在铜冷却板5的侧壁上，开口对准沉积基片1；磁控溅射靶屏蔽垫圈8放置在磁控溅射靶屏蔽罩7上，磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽垫圈8之间上下的距离均为2mm，磁控溅射靶屏蔽垫圈8的内直径为Φ40mm。
本实施例中所述磁控溅射靶屏蔽罩7通过绝缘陶瓷螺纹6与阴极装置链接，磁控溅射靶屏蔽罩7与铜冷却板5、永磁体3上端面之间留有4mm间隙。
本实施例中磁控溅射靶屏蔽罩7采用无磁性的304不锈钢制作，以防止磁控溅射靶屏蔽罩7的磁性对磁控溅射靶产生磁场的影响，使溅射过程顺利完成；磁控溅射靶屏蔽垫圈8的材料也为304不锈钢，其厚度为2mm。
实施例3
本实施例所述磁控溅射靶屏蔽装置包括磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶屏蔽垫圈8，磁控溅射靶屏蔽罩7安装在铜冷却板5的侧壁上，开口对准沉积基片1；磁控溅射靶屏蔽罩7上设有台阶，磁控溅射靶屏蔽垫圈8放置在台阶上，磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽罩7、磁控溅射靶2与磁控溅射靶屏蔽垫圈8之间上下的距离均为2mm，磁控溅射靶屏蔽垫圈8的内直径为Φ30mm。
本实施例所述磁控溅射靶屏蔽罩7通过绝缘陶瓷螺纹6与阴极装置链接，磁控溅射靶屏蔽罩7与铜冷却板5、永磁体3上端面之间留有3mm间隙。
本实施例中磁控溅射靶屏蔽罩7采用无磁性的304不锈钢制作，以防止磁控溅射靶屏蔽罩7的磁性对磁控溅射靶产生磁场的影响，使溅射过程顺利完成；屏蔽罩的小圆台阶厚1mm宽2mm；磁控溅射靶屏蔽垫圈8的材料也为304不锈钢，其厚度为2mm。
对比实施例
本实施例所述磁控溅射靶屏蔽装置的结构和实施例3相同，不同在于不设置有磁控溅射靶屏蔽垫圈8，结构如图2所示。
实施例1、2、3与未使用磁控溅射靶屏蔽垫圈8（对比实施例）相比，靶材节省用量（以金靶为例）情况如表1所示：
表1 使用本实用新型所述磁控溅射靶屏蔽装置后靶材节省用量情况表
Claims (3)
1.一种磁控溅射靶屏蔽装置，其特征在于：所述磁控溅射靶屏蔽罩包括磁控溅射靶屏蔽罩（7）、磁控溅射靶屏蔽垫圈（8），磁控溅射靶屏蔽罩（7）安装在铜冷却板（5）的侧壁上，磁控溅射靶屏蔽垫圈（8）放置在磁控溅射靶屏蔽罩（7）上，开口对准沉积基片（1）；磁控溅射靶（2）与磁控溅射靶屏蔽罩（7）、磁控溅射靶（2）与磁控溅射靶屏蔽垫圈（8）之间上下的距离均为2-3mm，磁控溅射靶屏蔽垫圈（8）的外孔直径与磁控溅射靶屏蔽罩（7）开孔大小一致，内直径为25~50mm。
2.根据权利要求1所述的磁控溅射靶屏蔽装置，其特征在于：磁控溅射靶屏蔽罩（7）上设有台阶，磁控溅射靶屏蔽垫圈（8）放置在台阶上。
3.根据权利要求1所述的磁控溅射靶屏蔽装置，其特征在于：所述磁控溅射靶屏蔽罩（7）通过绝缘陶瓷螺纹（6）与阴极装置链接，磁控溅射靶屏蔽罩（7）与铜冷却板（5）、永磁体（3）上端面之间留有2~5mm间隙。
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