CN217324268U - 一种二极溅射靶枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种二极溅射靶枪，包括一绝缘板，绝缘板设置在无氧铜靶座和基座之间，无氧铜靶座与绝缘板相互贴合的端面之间以及基座与绝缘板相互贴合的断面之间均设有被紧压于端面之间的至少一真空密封圈，本实用新型提供的二极溅射靶枪，真空密封性好，适用于超真空环境。

Description

一种二极溅射靶枪

技术领域

本实用新型涉及溅射镀膜技术领域，具体而言，涉及一种二极溅射靶枪。

背景技术

溅射镀膜是一种常见的物理气相沉积镀膜方法，常见的方式有磁控溅射和离子束溅射。其基本原理是在真空环境下通过施加电场产生氩离子或者其他反应气体离子，并在电场的作用下这些离子轰击靶材，通过动能交换和级联碰撞的方式溅射出靶材表面的原子，并在基片上沉积成膜。

随着电子信息领域的快速发展，目前的微电子器件对薄膜材料的控制精度和物理性能都提出了更高的要求，特别是对大尺寸单晶外延薄膜的制备技术要求越来越高。

在科研和工业领域，目前主要使用的是溅射镀膜方法为磁控溅射，磁控溅射可以通过在靶材表面增加环形磁场而提高工作气体的离化效率，从而可以提高等离子密度的同时降低溅射工作气压，进而增加了从靶材表面箭射出的原子的动能，提高了薄膜的生长速率。然而面对大尺寸高质量单晶外延薄膜的生长，磁控溅射方式并不适用。一方面，薄膜的单晶外延生长一般需要很高的基片温度和较低的生长速率，从而使靶材原子在基片表面有足够的时间迁移，形成层状生长模式，过高的生长速率无法给予沉积原子足够的弛豫时间，过高的靶材原子动能会刻蚀薄膜表面，引入大量的缺陷；另一方面，磁控溅射镀膜的靶材利用率较低。

二极溅射能够克服上述缺点和不足，但是目前的二极溅射靶枪难以满足超高真空环境的要求，且存在结构复杂，换靶困难，不便维护等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于超高真空环境的二极溅射靶枪。

为实现上述目的，本实用新型提供一种二极溅射靶枪，包括一无氧铜靶座、一基座和一绝缘板，绝缘板固定于无氧铜靶座和基座之间，无氧铜靶座与绝缘板相互贴合的端面之间以及基座与绝缘板相互贴合的端面之间均设有被紧压于端面之间的至少一真空密封圈，以使二极溅射靶枪适于超高真空环境。

进一步地，绝缘板通过螺钉固定于无氧铜靶座和基座之间，无氧铜靶座的下端设有数个均匀分布的下螺纹孔，绝缘板和基座上设有数个与下螺纹孔对应的绝缘板通孔和基座通孔，基座通孔内设有用于将螺钉和基座绝缘的绝缘端子，螺钉穿过绝缘端子、绝缘板通孔固定在无氧铜靶座的下螺纹孔上，绝缘端子防止了无氧铜靶座和基座通过螺钉的电连接，起到了较好的绝缘效果。

进一步地，无氧铜靶座与绝缘板相互贴合的端面上以及基座与绝缘板相互贴合的端面上均设有用于容纳真空密封圈的密封槽，密封槽设置于下螺纹孔或基座通孔的内侧，密封槽能够防止真空密封圈位置发生移动，进一步增强了真空密封效果。

进一步地，无氧铜靶座上设有一冷水槽，冷水槽设置于密封槽的内侧，绝缘板上设有与冷水槽对应的通水孔，通水孔内设有不锈钢宝塔头，外接水管连接于宝塔头上实现冷却水在冷水槽内的循环流动，冷却水的循环流动能够调控靶枪溅射时的温度。

进一步地，无氧铜靶座下端中心位置具有一阴极螺孔，绝缘板中心位置对应设有一阴极通孔，连接阴极导线的阴极螺钉穿过阴极通孔螺纹固定在无氧铜靶座上，从而将无氧铜靶座电连接于阴极，将负电势施加给无氧铜靶座和靶材。

进一步地，无氧铜靶座和绝缘板之间相互贴合的端面上设有一防水密封圈，防水密封圈环绕在阴极螺钉的外侧位置，防水密封圈能够防止阴极螺钉被冷却水腐蚀影响导电性能。

进一步地，二极溅射靶枪还包括一靶材，靶材包括靶坯和无氧铜背板，靶坯与无氧铜背板通过焊接或粘接的方式固定在一起，无氧铜背板的中心位置具有一体成型的外螺纹柱，无氧铜靶座上端中心对应位置具有一上螺纹孔，靶材通过外螺纹柱螺纹固定方式可拆卸地安装于无氧铜靶座上表面，通过旋转靶材即可实现靶材与无氧铜靶座的快速分离或旋紧，使靶材的安装和拆卸简单快捷，换靶更容易。

进一步地，二极溅射靶枪还包括一屏蔽罩，屏蔽罩的内侧具有内螺纹，基座外侧具有外螺纹，屏蔽罩通过螺纹固定于基座上，将靶材、无氧铜靶座和绝缘板套设于屏蔽罩与基座之间，基座的直径大于绝缘板的直径，绝缘板的直径大于靶材和无氧铜靶座的直径，靶材和无氧铜靶座的直径相同。由此可见，靶材、无氧铜靶座和绝缘板的外周不与屏蔽罩内表面接触，屏蔽罩能够防止电离产生的高能离子对靶材及靶枪本体的轰击，起到保护作用，屏蔽罩通过螺纹固定方式可拆卸地安装于基座上，通过旋转屏蔽罩即可实现屏蔽罩与基座的快速分离或压紧，使屏蔽罩的安装和拆卸简单快捷，同时，屏蔽罩通过螺纹固定方式能够调整固定在基座上的位置，以改变屏蔽罩的上侧内表面到靶材上表面的距离，以使靶枪适用不同工作环境。

进一步地，绝缘板的外周到屏蔽罩内表面的距离小于2mm，屏蔽罩的上侧内表面到靶材上表面距离为1-2mm，靶材和无氧铜靶座的直径均为2英尺，屏蔽罩与无氧铜靶座之间保持一定的距离，避免了屏蔽罩与无氧铜靶座之间产生电离辉光，防止了无氧铜靶座的溅射损伤。

进一步地，基座上设有内螺纹孔，阳极导线连接阳极螺钉螺纹固定在基座上，将正电势施加于基座和屏蔽罩。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的通过在无氧铜靶座与绝缘板相互贴合的端面上以及基座与绝缘板相互贴合的端面上设置用于超高真空密封的真空密封圈，设计简单，真空密封性好。

2、本实用新型中的无氧铜靶座、不锈钢基座和蓝宝石绝缘板均可通过抛光的方式提高表面的光滑度，与全氟醚真空密封圈配合进一步保证了真空密封的可靠性。

3、本实用新型在无氧铜靶座和基座之间设有一绝缘板，绝缘板采用蓝宝石材料，既可以与全氟醚真空密封圈配合，保证密封性能；又可以较好实现无氧铜靶座与基座之间的绝缘；还可以将通水孔设置其上，实现冷却水的循环流动。

4、本实用新型的采用螺纹旋转方式固定靶材和屏蔽罩，拆卸时只需要旋转即可使实现分离或固定的目的，方便换靶，方便维修。

附图说明

图1为本实用新型一优选二极溅射靶枪的剖视图。

图2为本实用新型上述优选二极溅射靶枪的无氧铜靶座仰视图。

附图标记说明：

1、屏蔽罩；2、靶材；21、靶坯；22、无氧铜背板；23、外螺纹柱；3、无氧铜靶座；31、下螺纹孔；32、上螺纹孔；33、阴极螺孔；34、冷水槽；4、绝缘板；41、绝缘板通孔；42、通水孔；43、阴极通孔；5、基座；51、基座通孔；52、阳极螺孔；6、防水密封圈；7、全氟醚真空密封圈；8、阴极螺钉；9、阴极导线；10、阳极螺钉；11、阳极导线；12、螺钉；13、绝缘端子；14、宝塔头；15、水管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合图1和图2所示，本实施例为一优选的二极溅射靶枪，靶枪为圆柱形结构，包括一屏蔽罩1、一靶材2、一无氧铜靶座3、一绝缘板4和一基座5，其中，屏蔽罩1的内侧表面具有内螺纹(图中为示出)，基座5的外周表面具有外螺纹，屏蔽罩1通过螺纹固定的方式安装在基座5上，并将靶材2、无氧铜靶座3、绝缘板4包裹在屏蔽罩1和基座5之间，靶材2靠近屏蔽罩1开口处，且可拆卸地安装在无氧铜靶座3的上端，绝缘板4通过螺钉12固定在无氧铜靶座3和基座5之间形成一三明治夹层结构，本实施例的二极溅射靶枪结构简单，安装方便。

具体地，由图1可知，靶材2包括一靶坯21和一无氧铜背板22，无氧铜背板22的中心位置具有一体成型的外螺纹柱23，无氧铜靶座3的上端中心对应位置具有一上螺纹孔32，靶材2通过螺纹固定的方式可拆卸地安装在无氧铜靶座3上，通过旋转靶材2即可实现靶材2与无氧铜靶座3的快速分离或旋紧，使靶材2的安装和拆卸简单快捷。

值得一提的是，在本实施例中，靶坯21和无氧铜背板22通过焊接或者真空胶粘接的方式固定在一起，无氧铜背板22具有较好的导热和导电性能，能够给靶材2施加均匀的电势。

进一步地，由图1和图2可知，无氧铜靶座3的下端设有数个圆周均匀分布的下螺纹孔31，绝缘板4和基座5的对应位置设有数个与下螺纹孔31对应的绝缘板通孔41和基座通孔51，螺钉12穿过绝缘板通孔41和基座通孔51将绝缘板4固定在无氧铜靶座3和基座5之间形成一三明治夹层结构。值得一提的是，基座通孔51内设有将螺钉12和基座5绝缘的绝缘端子13，防止基座5和无氧铜靶座3之间通过螺钉12电连接。优选地，绝缘端子13为氧化铝陶瓷材料。

更进一步地，由图1和图2可知，无氧铜靶座3上设有一圆形的冷水槽34，冷绝缘板4上设有与冷水槽34对应的通水孔42，通水孔42内安装有不锈钢宝塔头14，冷却水管15连接在宝塔头14上，冷却水通过一水管15进入冷水槽34内，循环半周后从另一水管15流出，通过冷却水的循环能够有效地地控制无氧铜靶座3的温度，由图2可知，圆形的冷水槽34设置于无氧铜靶座3的下螺纹孔31的内侧。值得一提的是，在本实施例中，宝塔头14是通过粘接的方式固定在绝缘板4的通水孔42内。

更进一步地，由图1可知，基座5为一中空筒状结构，水管15穿过基座5的中空筒与外接水源连接。

更进一步地，如图1和图2所示，绝缘板4与无氧铜靶座3相互贴合的断面上以及绝缘板与基座5相互贴合的端面上设有两个全氟醚真空密封圈7，两个全氟醚真空密封圈7的直径尺寸不同。优选地，在本实施例中，全氟醚密封圈7保证在超高真空下靶枪的真空密封性能。

值得一体的是，无氧铜靶座3的下表面和基座5的上表面均设有用于容纳全氟醚真空密封圈7的密封槽(图中未示出)，且密封槽设置在下螺纹孔31内侧，冷水槽34的外侧，当无氧铜靶座3、绝缘板4和基座5通过螺钉12固定在一起时，容纳于密封槽内的全氟醚真空密封圈7发生形变，被紧压于绝缘板4上下表面，两个尺寸不同的全氟醚真空密封圈7共同实现超高真空密封。

优选地，在本实施例中，绝缘板4采用的是蓝宝石材料。蓝宝石绝缘板4均可通过抛光的方式提高表面的光滑度，与全氟醚真空密封圈7共同保证了真空密封的可靠性。

进一步地，如图1所示，无氧铜靶座3下端面的中心位置具有一阴极螺孔33，绝缘板4的中心位置对应设有一阴极通孔43，连接阴极导线9的阴极螺钉8穿过阴极通孔43螺纹固定在无氧铜靶座3上，从而将无氧铜靶座3电连接于阴极，将负电势施加给无氧铜靶座3和靶材2。

值得一提的是，为了防止阴极螺钉8被冷却水腐蚀导致接触不良，由图1和图2可知，无氧铜靶座3和绝缘板4之间设有一圆形的防水密封圈6防止冷却水接触到阴极螺钉8，圆形防水密封圈6环绕在阴极螺钉8的外侧，冷水槽34的内侧，当无氧铜靶座3与绝缘板4通过螺钉12固定在一起时，防水密封圈6发生形变，被紧压于绝缘板4表面，形成防水密封，较好地保护阴极螺钉8。

如图1所示可知，连接阳极导线11的阳极螺钉10，通过螺纹方式固定在基座5上，从而将基座5电连接与阳极，将正电势施加于基座5和屏蔽罩1。

值得一提的是，在本实施例中，由图1可知，靶材2、无氧铜靶座3和绝缘板4的外周均不与屏蔽罩1接触，基座5的直径大于绝缘板4的直径，绝缘板4的直径大于无氧铜靶座3和靶材2的直径，无氧铜靶座3和靶材2的直径相同。

优选地，在本实施例中，靶材2和无氧铜靶座3的直径为2英尺。

优选地，在本实施例中，屏蔽罩1内侧与靶材2和无氧铜靶座3的距离小于2mm。

进一步地，在本实施例中，屏蔽罩1的上侧内表面和靶材2的上表面距离为1-2mm。

优选地，在本实施例中，屏蔽罩1的上侧内表面和靶材2的上表面距离为1.5mm。

在二极溅射靶枪工作时，靶材2、无氧铜靶座3、螺钉12、阴极螺钉8和阴极导线9均处于负电势；基座5、屏蔽罩1、阳极螺钉10和阳极导线11均处于接地电势，由于屏蔽罩1与无氧铜靶座3之间保持特定的距离，屏蔽罩1与无氧铜靶座3之间不会产生电离辉光，没有离子对处于负电势的无氧铜靶座3产生溅射，防止了无氧铜靶座3的溅射损伤。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种二极溅射靶枪，其特征在于，包括一无氧铜靶座（3）、一基座（5）和一绝缘板（4），所述绝缘板（4）固定于无氧铜靶座（3）和基座（5）之间， 所述无氧铜靶座（3）与所述绝缘板（4）相互贴合的端面之间以及所述基座（5）与所述绝缘板（4）相互贴合的端面之间均设有被紧压于端面之间的至少一真空密封圈（7）。

2.根据权利要求1所述的二极溅射靶枪，其特征在于，所述绝缘板（4）通过螺钉（12）固定于所述无氧铜靶座（3）和所述基座（5）之间，所述无氧铜靶座（3）的下端设有数个均匀分布的下螺纹孔（31），所述绝缘板（4）和所述基座（5）上设有数个与所述下螺纹孔（31）对应的绝缘板通孔（41）和基座通孔（51），所述基座通孔（51）内设有用于将所述螺钉（12）和所述基座（5）绝缘的绝缘端子（13），所述螺钉（12）穿过所述绝缘端子（13）、所述绝缘板通孔（41）固定在所述无氧铜靶座（3）的所述下螺纹孔（31）上。

3.根据权利要求2所述的二极溅射靶枪，其特征在于， 所述无氧铜靶座（3）与所述绝缘板（4）相互贴合的端面上以及所述基座（5）与所述绝缘板（4）相互贴合的端面上均设有用于容纳所述真空密封圈（7）的密封槽，所述密封槽设置于所述下螺纹孔（31）或所述基座通孔（51）的内侧。

4.根据权利要求3所述的二极溅射靶枪，其特征在于，所述无氧铜靶座（3）上设有一冷水槽（34），所述冷水槽（34）设置于所述密封槽的内侧，所述绝缘板（4）上设有与所述冷水槽（34）对应的通水孔（42），所述通水孔（42）内设有不锈钢宝塔头（14），外接水管（15）连接于所述宝塔头（14）上实现冷却水在所述冷水槽（34）内的循环流动。

5.根据权利要求1所述的二极溅射靶枪，其特征在于，所述无氧铜靶座（3）下端中心位置具有一阴极螺孔（33），所述绝缘板（4）中心位置对应设有一阴极通孔（43），连接阴极导线（9）的阴极螺钉（8）穿过所述阴极通孔（43）螺纹固定在所述无氧铜靶座（3）上。

6.根据权利要求5所述的二极溅射靶枪，其特征在于，所述无氧铜靶座（3）和所述绝缘板（4）之间相互贴合的端面上设有一防水密封圈（6），所述防水密封圈（6）环绕在所述阴极螺钉（8）的外侧。

7.根据权利要求1所述的二极溅射靶枪，其特征在于，还包括一靶材（2），所述靶材（2）包括靶坯（21）和无氧铜背板（22），所述靶坯（21）与所述无氧铜背板（22）通过焊接或粘接的方式固定在一起，所述无氧铜背板（22）的中心位置具有一体成型的外螺纹柱（23），所述无氧铜靶座（3）上端中心对应位置具有一上螺纹孔（32），所述靶材（2）通过所述外螺纹柱（23）螺纹固定方式可拆卸地安装于所述无氧铜靶座（3）上表面。

8.根据权利要求7所述的二极溅射靶枪，其特征在于，还包括一屏蔽罩（1），所述屏蔽罩（1）的内侧具有内螺纹，所述基座（5）外侧具有外螺纹，所述屏蔽罩（1）通过螺纹固定于所述基座（5）上，将所述靶材（2）、所述无氧铜靶座（3）和所述绝缘板（4）套设于所述屏蔽罩（1）与所述基座（5）之间，所述基座（5）的直径大于所述绝缘板（4）的直径，所述绝缘板（4）的直径大于所述靶材（2）和所述无氧铜靶座（3）的直径，所述靶材（2）和所述无氧铜靶座（3）的直径相同。

9.根据权利要求8所述的二极溅射靶枪，其特征在于，所述绝缘板（4）的外周到所述屏蔽罩（1）内表面的距离小于2mm，所述屏蔽罩（1）的上侧内表面到所述靶材（2）上表面距离为1-2mm，所述靶材（2）和所述无氧铜靶座（3）的直径均为2英尺。

10.根据权利要求1所述的二极溅射靶枪，其特征在于，所述基座（5）上设有内螺纹孔（52），阳极导线（11）连接阳极螺钉（10）螺纹固定在所述基座（5）上。

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