CN212335274U - 阴极溅射靶及溅射镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于真空镀膜技术领域，提供一种阴极溅射靶、溅射镀膜装置，包括：至少两个旋转阴极，所述旋转阴极上安装有旋转靶；阴极安装腔，用于安装所述旋转阴极；溅射用容纳壳体，所述阴极安装腔、所述旋转阴极分别设置在所述溅射用容纳壳体内；驱动组件，所述驱动组件驱动阴极安装腔沿溅射用容纳壳体轴心线旋转；所述溅射用容纳壳体一端设置有工作侧密封面，另一端设置有维护门，所述工作侧密封面上设置有开口。从而实现在镀膜过程中同一真空环境下阴极更换及满足多种材料形成镀膜的实际需求。

Description

阴极溅射靶及溅射镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种阴极溅射靶及溅射镀膜装置。

背景技术

溅射镀膜技是指在真空状态下，用离子轰击靶材表面，把靶材的原子被击出的现象称为溅射。溅射产生的原子沉积在基片表面形成膜称为溅射镀膜。溅射镀膜通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶体，击出阴极靶体原子或分子，飞向被镀基体表面沉积成薄膜。

常规阴极溅射靶是用一块平面金属靶材溅射到基板上成膜，即平面金属靶材安装在镀膜机的阴极管上，等离子体轰击金属靶材碰撞出金属原子，逸出的原子按照一定方向沉积在玻璃基板上形成一定厚度的膜层。一般每个溅射靶只能包含一种材质的金属靶材，并且在镀膜过程中不能更换靶材，无法满足使用多种材料形成镀膜的实际需求。平面金属靶四个角的腐蚀最快，靶材利用率低，如果靶材需要更换时，需要将整个阴极溅射靶取出，而且其他正在使用的靶材也需要被取出来，操作非常繁琐，镀膜速率低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种阴极溅射靶、溅射镀膜装置，从而实现在镀膜过程中不破坏真空环境下溅射阴极的更换，同时满足同一真空环境下多种材料形成镀膜的实际需求。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案包括：

本实用新型第一方面提供一种阴极溅射靶，包括：

至少两个旋转阴极，所述旋转阴极上安装有旋转靶；

阴极安装腔，用于安装所述旋转阴极；

溅射用容纳壳体，所述阴极安装腔、所述旋转阴极分别设置在所述溅射用容纳壳体内；

驱动组件，所述驱动组件驱动阴极安装腔沿溅射用容纳壳体轴心线旋转；

所述溅射用容纳壳体一端设置有工作侧密封面，另一端设置有维护门，所述工作侧密封面上设置有开口。

本实用新型优选的实施方式中，所述溅射靶包括一个阴极安装腔，所述阴极安装腔的轴心与溅射用容纳壳体轴心重合。

本实用新型进一步优选的实施方式中，所述旋转阴极至少包括第一旋转阴极、第二旋转阴极；所述第一旋转阴极和所述第二旋转阴极分别安装在阴极安装腔的异侧；所述第一旋转阴极位于所述工作侧密封面上的开口处时，所述第二旋转阴极位于所述维护门处。

本实用新型进一步优选的实施方式中，所述的阴极溅射靶包括多个阴极安装腔，所述多个阴极安装腔分布在以溅射用容纳壳体轴心线为轴的同心圆上。

本实用新型进一步优选的实施方式中，所述阴极安装腔至少包括第一阴极安装腔、第二阴极安装腔；所述旋转阴极至少包括第一旋转阴极、第二旋转阴极；所述第一旋转阴极和所述第二旋转阴极分别被安装在第一阴极安装腔上、第二阴极安装腔上。

本实用新型优选的实施方式中，所述驱动组件包括阴极安装腔顶部驱动组件和阴极安装腔底部驱动组件；所述阴极安装腔顶部驱动组件包括驱动电机和驱动轴，所述驱动电机带动驱动轴旋转，所述驱动轴与所述阴极安装腔顶端连接；所述阴极安装腔底部驱动组件包括旋转轴，与阴极安装腔底端连接；所述阴极安装腔顶部驱动组件带动所述阴极安装腔底部驱动组件旋转。

本实用新型优选的实施方式中，所述第一旋转阴极与所述第二旋转阴极材质相同或材质不同。

本实用新型优选的实施方式中，所述旋转阴极包括传动组件、上端头、下端头和旋转靶，所述上端头、下端头分别安装在旋转靶的两端，旋转靶安装在阴极安装腔上，所述传动组件带动旋转靶自旋转。

本实用新型另一方面还提供一种溅射镀膜装置，其特征在于，包括：阴极溅射靶、真空室和基片，溅射靶中的溅射用容纳壳体的工作侧密封面2与真空室开口处连接，基片置于真空室内且与溅射靶中的旋转靶正对。

本实用新型优选的实施方式中，所述真空室内设置有让基片穿过的狭缝。

采用本申请提供的上述技术方案，可以至少实现以下技术效果：

1、本实用新型的第一旋转阴极和第二旋转阴极能够在驱动组件驱动力牵引下，移动至工作侧密封面上的开口处或者位于维护门处，并且第一旋转阴极和第二旋转阴极分别被可拆卸地安装在阴极安装腔上；所以需要对某个旋转阴极进行更换、维护时，直接通过驱动组件将对应的旋转阴极牵引维护门处，就可以快速进行更换、维护操作。

2、第一溅射阴极和第二溅射阴极由同种材料构成时，第一溅射阴极靶材消耗完后，可以在镀膜过程中不破坏真空环境的情况下换成第二溅射阴极继续镀膜，大大提高了镀膜效率，节省原有镀膜换靶的工序，提高能源的利用率。

3、第一溅射阴极和第二溅射阴极可以分别由不同材料的靶材构成，所以第一溅射阴极和第二溅射阴极分别被设置成在工作侧密封面上的开口处被离子轰击，就能在基片上形成由两种不同靶材形成的镀膜，能够更好满足需要多种材料形成镀膜的实际需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为实施例一提供的旋转阴极示意图。

图2(a)-图2(d)为实施例一中阴极溅射靶的示意图。

图3(a)-图3(e)为实施例一中阴极溅射靶安装在真空室上的示意图。

图4(a)为阴极安装腔顶部驱动部件的示意图。

图4(b)为图4(a)对应的A-A方向的剖视图。

图5(a)为阴极安装腔底部驱动部件的示意图。

图5(b)为图5(a)对应的B-B方向的剖视图。

图6为实施例二提供的一种阴极溅射靶的剖视图。

图7为实施例三提供的一种阴极溅射靶的剖视图。

图8为实施例四提供的一种阴极溅射靶的剖视图。

图9为实施例五提供的一种阴极溅射靶的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

实施例一

如图1(a)-图1(e)所示，旋转阴极101、103为圆筒状，固定在安装板105上，其一侧是真空，一侧是大气环境。旋转阴极包括传动组件107、上端头1012、下端头1011，旋转靶1013。上端头1012、下端头1011分别安装在旋转靶的两端，旋转靶安装在阴极安装腔的外侧。传动组件107包括电机1072、传动皮带1071、冷却水路1073，传动组件安装在阴极安装腔的内侧。旋转阴极工作时，电机1072经传动皮带1071传动带动旋转靶1013转动，上端头1012、下端头1011固定不动。

与普通平板阴极材料相比，在同样宽度(或直径)尺寸的情况下，由于旋转阴极101可以在传动组件107的驱动下自传，其能够进行镀膜的材料是圆周长，旋转阴极与普通平面阴极能携带更多材料，材料利用率也更高。

如图2(a)-图2(d)所示，本实施例中，阴极溅射靶采用单侧双旋转阴极靶，阴极溅射靶包括：

溅射用容纳壳体设置有与真空室连接的工作侧密封面207，工作侧密封面上设置有开口，溅射用容纳壳体上还设置有维护门205，维护门205为对开式的双开门。溅射用容纳壳体201还包括两个对称排布的中空圆弧侧壁，两个对称排布的中空圆弧侧壁位于工作侧密封面207和维护门205之间，并且工作侧密封面所在的第一表面和维护门上表面所在的第二表面相互平行。

溅射用容纳壳体201内设置有阴极安装腔230、第一旋转阴极221、223、第二旋转阴极225、227。第一旋转阴极和第二旋转阴极均包含两个旋转阴极。

阴极安装腔230的轴心与溅射用容纳壳体201的轴心重合。第一旋转阴极221、223和第二旋转阴极225、227被可拆卸地安装在阴极安装腔230上。阴极安装腔230上还设置有驱动组件，驱动组件驱动阴极安装腔230沿其轴心线旋转，以使得其上旋转阴极组位于溅射用容纳壳体201上的工作侧密封面207上的开口处或者位于维护门205处。

镀膜时，工作侧密封面207安装至真空室时(下文有详细的解释)，第一旋转阴极221、223分别通过开口正对着真空室内的基片，并且通过工作侧密封面上设置的开口处被离子轰击，靶材溅射到基片上形成镀膜。

若第一旋转阴极和第二旋转阴极分别设置由同一材料的旋转靶，在镀膜过程中，第一旋转阴极221、223靶材不满足镀膜要求，则驱动组件驱动阴极安装腔230旋转使得第一旋转阴极221、223位于维护门处；第二旋转阴极227、225可以在驱动组件驱动力的作用下，被牵引至工作侧密封面上的开口处，从而在镀膜过程中实现旋转阴极组的替换。待镀膜结束后，将不满足镀膜要求的第一旋转阴极221、223从维护门5取出，更换靶材，就可以快速进行更换、维护操作。

若第一旋转阴极和第二旋转阴极分别设置由不同材料的旋转靶构成，第一旋转靶组221、223在工作侧密封面上的开口处被离子轰击后，驱动组件203驱动阴极安装腔旋转使得第一旋转阴极221、223位于维护门处；第二旋转阴极227、225可以在驱动组件驱动力的作用下，被牵引至工作侧密封面上的开口处对离子轰击，在基片上形成由两种不同靶材形成的镀膜，能够更好满足需要多种材料形成镀膜的实际需求。第一旋转阴极可以从铝靶、铜靶、不锈钢靶、钛靶、镍靶等中选择一种，而第二旋转阴极可以从铝靶、铜靶、不锈钢靶、钛靶、镍靶等中选择另一种不同于第一旋转阴极的一种。

驱动组件包括阴极安装腔顶部驱动组件203和阴极安装腔底部驱动组件209。

阴极安装腔顶部驱动组件203如图4(a)、图4(b)所示，阴极安装腔顶部驱动组件203包括：位于驱动壳体2031内的驱动电机2032，该驱动电机2032优选的为无框扭矩电机；防止电机脱出的锁母2033，位于驱动电机2032内的键2034，与驱动电机2032的驱动轴2038配合的轴承2035，设置在驱动壳体2031和轴承2035间的磁流体密封部2036，驱动电机2032的驱动轴2038的一端连接至阴极安装腔230的端部，驱动壳体2031和溅射用容纳壳体201之间设置有密封圈10，驱动电机2032的驱动轴2038的一端和阴极安装腔230的端部之间也设置有密封圈2039。

这样，驱动电机2032通电后，可以给驱动轴2038施加旋转力，带动阴极安装腔230转动，而上述提及的旋转阴极分别被安装在阴极安装腔230上，所以就可以被旋转至预定的位置，例如上文提及的维护门的位置处或者工作侧密封面上的开口处。

如图5(a)、图5(b)所示，阴极安装腔底部驱动组件209设置有磁流体壳体2093，位于磁流体壳体2093内的轴承2092；与阴极安装腔230底部连接的空心旋转轴2091，轴承2092与该空心旋转轴2091配合，以及位于磁流体壳体2093、空心旋转轴2091之间磁流体密封部2094；在磁流体壳体2093和溅射用容纳壳体201之间设置有密封部2095，在空心旋转轴2091和阴极安装腔230之间也设置密封部2096，这样在空心旋转轴2091与轴承2092可以配合上部的驱动轴2038、轴承2035来完成对阴极安装腔230的旋转驱动。

本实施例另一方面还提供一种溅射镀膜装置，如图3(a)-图3(e)所示，该溅射镀膜装置包括：

如上述提及的任意一种的阴极溅射靶、真空室和基片，溅射靶中的溅射用容纳壳体的工作侧密封面与真空室开口处连接，真空室内设置有让基片穿过的狭缝，基片置于真空室内且与溅射靶中的旋转靶正对。

镀膜过程中，基片310通过真空室300上的狭缝沿水平方向，经过本实施例提供的新型阴极溅射靶下方时，利用真空室内的气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击旋转靶，击出旋转靶体原子或分子，飞向基片310的表面，形成镀膜。

当第一旋转阴极221、223靶材不满足镀膜要求时，阴极溅射靶通过驱动组件驱动阴极安装腔230旋转使得第一旋转阴极221、223位于维护门处；第二旋转阴极227、225被牵引至工作侧密封面上的开口处，从而在镀膜过程中实现旋转阴极组的替换实现镀膜不间断。待镀膜结束后，将不满足镀膜要求的第一旋转阴极221、223从维护门5取出，更换靶材，就可以快速进行更换、维护操作。

当需要在基片上形成由两种不同靶材形成的镀膜时，阴极溅射靶通过驱动组件203驱动阴极安装腔230旋转使得第一旋转阴极221、223位于维护门处；与第一旋转阴极不同材质的第二旋转阴极227、225可以在驱动组件203驱动力的作用下，被牵引至工作侧密封面上的开口处对离子轰击，在基片上形成由两种不同靶材形成的镀膜，能够更好满足需要多种材料形成镀膜的实际需求。

实施例二

本实施例阴极溅射靶用的是单侧单旋转阴极靶，如图5所示，阴极溅射靶包括：一个第一旋转阴极321、一个第二旋转阴极323；第一旋转阴极321、第二旋转阴极323安装在阴极安装腔330两侧，第一旋转阴极321、第二旋转阴极323、阴极安装腔330位于溅射用容纳壳体301内；阴极安装腔330的轴心与溅射用容纳壳体301的轴心重合。自然状态下，第一旋转阴极321位于工作侧密封面207的开口处，第二旋转阴极323位于维护门的位置处；在使用过程中，当工作侧密封面307安装至真空室时，第一旋转阴极321和第二旋转阴极323分别在不同时刻通过开口面对着真空室内的基片；并且第一旋转阴极321和第二旋转阴极323分别被设置成能够在工作侧密封面上设置的开口处，被离子轰击。同样地，可以形成包括两种材料靶材形成的镀膜，而且需要更换其中一个的时候，同样可以打开维护门305进行更换。

实施例三

如图7所示，本实施例提供的阴极溅射靶用的是两组单侧单旋转阴极靶，阴极溅射靶包括：四个旋转阴极421、423、425、427，四个旋转阴极421、423、425、427安装在阴极安装腔430四个安装面上，四个旋转阴极421、423、425、427和阴极安装腔430位于溅射用容纳壳体401内，阴极安装腔430的轴心与溅射用容纳壳体401的轴心重合，并且至少有一个旋转阴极位于朝向工作侧密封面407的开口处，在使用过程中，驱动组件驱动阴极安装腔430旋转，带动四个旋转阴极421、423、425、427分别通过工作侧密封面407的开口对外形成镀膜。当工作侧密封面407安装至真空室时，四个旋转阴极421、423、425、427分别在不同时刻通过开口面对着真空室内的基片；并且四个旋转阴极421、423、425、427分别被设置成能够在工作侧密封面上设置的开口处，被离子轰击。同样地，可以形成包括至少两种材料旋转靶形成的镀膜，而且需要更换其中一个的时候，将其旋转至维护门405对应的位置处，同样可以打开维护门405进行更换。

实施例四

如图8所示，本实施例提供阴极溅射靶包括第一旋转阴极521、第二旋转阴极523、第三旋转阴极525，以及分别安装在第一阴极安装腔531上、第二阴极安装腔533上、第三阴极安装腔535上，每个旋转阴极及其对应的阴极安装腔分别被安装在溅射用容纳壳体501内，第一旋转阴极521及第一阴极安装腔531、第二旋转阴极523及第二阴极安装腔533位于朝向工作侧密封面407的开口处，而第三旋转阴极525及第三阴极安装腔535位于维护门505的位置处。

第一阴极安装腔531、第二阴极安装腔533、第三阴极安装腔535分布在以溅射用容纳壳体轴心线540为轴的同一圆周上，驱动组件驱动三个阴极安装腔绕轴心线540旋转，从而实现多个旋转靶的替换，以及多种不同材料靶材来完成镀膜。而且本实施例中每个旋转阴极分别设置阴极安装腔，可以独立地调节气体电离参数，从而可以适应更过实际应用场景，便于本实施例提供技术方案的推广。

实施例五

如图9所示，本实施例提供阴极溅射靶包括第一旋转阴极、第二旋转阴极、第三旋转阴极组，第四旋转阴极组，其分别安装在第一阴极安装腔631上、第二阴极安装腔633上、第三阴极安装腔635上，和第四阴极安装腔637上。四个阴极安装腔631、633、635、637分布在以溅射用容纳壳体601轴心线640为轴的同心圆上，沿溅射用容纳壳体601轴心线旋转。第一旋转阴极及第一阴极安装腔631位于溅射用容纳壳体601工作侧密封面607处，其余第二旋转阴极及第二阴极安装腔633、第三旋转阴极组及第三阴极安装腔635，第四旋转阴极组及第四阴极安装腔637位于溅射用容纳壳体601维护门605处。这样可以根据实际需求，使用阴极溅射靶实现多个旋转靶的替换，以及多种不同材料靶材来完成镀膜。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种阴极溅射靶，其特征在于，包括：

至少两个旋转阴极，所述旋转阴极上安装有旋转靶；

阴极安装腔，用于安装所述旋转阴极；

溅射用容纳壳体，所述阴极安装腔、所述旋转阴极分别设置在所述溅射用容纳壳体内；

驱动组件，所述驱动组件驱动阴极安装腔沿溅射用容纳壳体轴心线旋转；

所述溅射用容纳壳体一端设置有工作侧密封面，另一端设置有维护门，所述工作侧密封面上设置有开口。

2.根据权利要求1所述的阴极溅射靶，其特征在于，所述溅射靶包括一个阴极安装腔，所述阴极安装腔的轴心与溅射用容纳壳体轴心重合。

3.根据权利要求2所述的阴极溅射靶，其特征在于，所述旋转阴极至少包括第一旋转阴极、第二旋转阴极；所述第一旋转阴极和所述第二旋转阴极分别安装在阴极安装腔的异侧；所述第一旋转阴极位于所述工作侧密封面上的开口处时，所述第二旋转阴极位于所述维护门处。

4.根据权利要求1所述的阴极溅射靶，其特征在于，包括多个阴极安装腔，所述多个阴极安装腔分布在以溅射用容纳壳体轴心线为轴的同心圆上。

5.根据权利要求4所述的阴极溅射靶，其特征在于，所述阴极安装腔至少包括第一阴极安装腔、第二阴极安装腔；所述旋转阴极至少包括第一旋转阴极和第二旋转阴极，第一旋转阴极安装在第一阴极安装腔上；第二旋转阴极安装在第二阴极安装腔上。

6.根据权利要求2或4所述的阴极溅射靶，其特征在于，所述驱动组件包括阴极安装腔顶部驱动组件和阴极安装腔底部驱动组件；所述阴极安装腔顶部驱动组件包括驱动电机和驱动轴，所述驱动电机带动驱动轴旋转，所述驱动轴与所述阴极安装腔顶端连接；所述阴极安装腔底部驱动组件包括旋转轴，与阴极安装腔底端连接；所述阴极安装腔顶部驱动组件带动所述阴极安装腔底部驱动组件旋转。

7.根据权利要求3或5所述的阴极溅射靶，其特征在于，所述第一旋转阴极与所述第二旋转阴极材质相同或材质不同。

8.根据权利要求7所述的阴极溅射靶，其特征在于，所述旋转阴极包括传动组件、上端头、下端头和旋转靶，所述上端头、下端头分别安装在旋转靶的两端，旋转靶安装在阴极安装腔上，所述传动组件带动旋转靶自旋转。

9.一种溅射镀膜装置，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任意一种所述的阴极溅射靶、真空室和基片，溅射靶中的溅射用容纳壳体的工作侧密封面2与真空室开口处连接，基片置于真空室内且与溅射靶中的旋转靶正对。

10.如权利要求9所述的溅射镀膜装置，其特征在于，所述真空室内设置有让基片穿过的狭缝。

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