CN220485810U - 一种靶材保护装置及离子束沉积系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种靶材保护装置及离子束沉积系统，包括保护壳、保护盖、遮挡盖、传动机构和驱动机构，其中：本实用新型的靶材保护装置，预清洗工作时，在驱动机构的作用下，通过传动机构带动遮挡盖或者保护盖，使得遮挡盖切换至遮挡位可以将窗口完全遮挡住，从而保护安装空腔靶材；当进行沉积工艺时，通过传动机构带动遮挡盖或者保护盖，使得遮挡盖切换至非遮挡位可以将窗口完全暴露，此时靶材暴露作为轰击目标，当进行沉积工艺时。可见，本实用新型可以有效保护靶材防止被污染，保证离子束沉积样品的纯度，还可以提高靶材的利用率，结构简单，操作方便。

Description

一种靶材保护装置及离子束沉积系统

技术领域

本实用新型涉及离子束沉积技术领域，特别涉及一种靶材保护装置及离子束沉积系统。

背景技术

离子束沉积(IBD)技术在光纤、计算机、通信、纳米技术、新材料、集成光学等领域发挥其强大的作用，理想的薄膜应该具有光学性质稳定、无散射和吸收、机械性能强和化学性质稳定等特征，而离子束沉积正好提供了能够达到这些要求的技术平台，目前离子束刻蚀和沉积技术的应用领域不断地被拓宽，尤其是随着芯片集成度提高，关键尺寸缩小，高选择比以及精确的图形转移等工艺需求的提高，更突显了离子束沉积优点。

离子束沉积系统中，沉积离子源发散的离子束轰击靶材表面，使得靶材材料沉积到晶圆载台的样品表面，其中为辅助离子源，具有清洗样品表面的作用，也可以用于辅助沉积，达到更好的成膜效果。在辅助离子源进行预清洗工作时，离子束轰击样品表面，会产生部分粒子掉落到靶材表面，这样靶材就会被污染，在进行沉积时会导致镀膜不纯的情况。

因此，如何减少靶材污染，提高镀膜纯度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种靶材保护装置及离子束沉积系统，以减少靶材污染，提高镀膜纯度。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种靶材保护装置，包括保护壳、保护盖、遮挡盖、传动机构和驱动机构，其中：

保护壳的中部具有安装靶材的安装空腔；

保护盖设置于保护壳的顶部，保护盖上设置有暴露靶材的窗口；

遮挡盖位于保护盖上，并配置有遮挡窗口的遮挡位和暴露窗口的非遮挡位；

传动机构与保护盖或者遮挡盖传动连接；

驱动机构与传动机构传动连接，以使遮挡盖在遮挡位和非遮挡位之间切换。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，保护盖与保护壳可转动连接，且保护盖的旋转中心与保护壳的轴线重合。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，保护盖套设在保护壳外周。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，保护盖与保护壳衔接部位设置有真空轴承。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，传动机构与保护盖传动连接；遮挡盖与保护壳相对固定。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，传动机构包括磁流体轴、第一齿轮和第二齿轮，其中：磁流体轴的一端与驱动机构传动连接，磁流体轴的另一端与第一齿轮传动连接，第二齿轮与保护盖连接，并与第一齿轮相啮合。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，第一齿轮和第二齿轮为伞齿轮。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，传动机构位于遮挡盖的内部。

可选的，本实用新型的靶材保护装置中，驱动机构为电机。

本实用新型还提供了一种离子束沉积系统，包括真空腔室、晶圆载台、沉积离子源、辅助离子源、靶材和如上述任一项的靶材保护装置，晶圆载台、沉积离子源、辅助离子源、靶材保护装置的保护壳、靶材保护装置的保护盖、靶材保护装置的遮挡盖和靶材保护装置的传动机构均位于真空腔室的内部，靶材保护装置的驱动机构位于真空腔室的外部；靶材位于保护盖的安装空腔中。

从上述技术方案可以看出，本实用新型的靶材保护装置，预清洗工作时，在驱动机构的作用下，通过传动机构带动遮挡盖或者保护盖，使得遮挡盖切换至遮挡位可以将窗口完全遮挡住，从而保护安装空腔靶材；当进行沉积工艺时，通过传动机构带动遮挡盖或者保护盖，使得遮挡盖切换至非遮挡位可以将窗口完全暴露，此时靶材暴露作为轰击目标，当进行沉积工艺时。可见，本实用新型可以有效保护靶材防止被污染，保证离子束沉积样品的纯度，还可以提高靶材的利用率，结构简单，操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。

图1为本实用新型实施例中所公开一种离子束沉积系统；

图2为本实用新型实施例中所公开一种靶材保护装置的示意图；

其中，1为真空腔室、2为晶圆载台、3为辅助离子源、4为沉积离子源、5为靶材、6为靶材保护装置、61为保护壳、62为保护盖、63为遮挡盖、64为传动机构、65为驱动机构、66为真空轴承；621为窗口、641为磁流体轴、642为第一齿轮、643为第二齿轮。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

离子束溅射(IBS)或离子束沉积(IBD)是一种薄膜沉积技术，它使用离子源将溅射靶沉积在衬底上，以优异的精度生产出最高质量的薄膜。与其他物理气相沉积(PVD)技术相比，离子束溅射更精确，可以精确控制衬底的厚度。

参见图1，本实用新型实施例公开了一种离子束沉积系统，包括真空腔室1、晶圆载台2、沉积离子源4、辅助离子源3、靶材5和靶材保护装置6，晶圆载台2、沉积离子源4、辅助离子源3、靶材保护装置6的保护壳61、靶材保护装置6的保护盖62、靶材保护装置6的遮挡盖63和靶材保护装置6的传动机构64均位于真空腔室1的内部，靶材保护装置6的驱动机构65位于真空腔室1的外部；靶材5位于保护盖62的安装空腔中。沉积离子源4发散的离子束轰击靶材5表面，使得靶材5材料沉积到晶圆载台2的样品表面形成薄膜；辅助离子源3具有清洗样品表面的作用，也可以用于辅助沉积，达到更好的成膜效果。

辅助离子源3预清洗工作时，在驱动机构65的作用下，通过传动机构64带动遮挡盖63或者保护盖62，使得遮挡盖63切换至遮挡位可以将窗口621完全遮挡住，从而保护安装空腔靶材5；当进行沉积工艺时，通过传动机构64带动遮挡盖63或者保护盖62，使得遮挡盖63切换至非遮挡位可以将窗口621完全暴露，此时靶材5暴露作为轰击目标，当进行沉积工艺时。可见，本实用新型离子束沉积系统中在靶材保护装置6的作用可以有效保护靶材5防止被污染，保证离子束沉积样品的纯度，还可以提高靶材5的利用率，结构简单，操作方便。

以上对具有靶材保护装置6的离子束沉积系统进行简单介绍，后续将对靶材保护装置6进行详细描述：

参见图2，本实用新型实施例公开了一种靶材保护装置6，包括保护壳61、保护盖62、遮挡盖63、传动机构64和驱动机构65，其中：保护壳61的中部具有安装靶材5的安装空腔；保护盖62设置于保护壳61的顶部，保护盖62上设置有暴露靶材5的窗口621；遮挡盖63位于保护盖62上，并配置有遮挡窗口621的遮挡位和暴露窗口621的非遮挡位；传动机构64与保护盖62或者遮挡盖63传动连接；驱动机构65与传动机构64传动连接，以使遮挡盖63在遮挡位和非遮挡位之间切换。

本实用新型的靶材保护装置6，在驱动机构65的作用下，通过传动机构64带动遮挡盖63或者保护盖62，使得遮挡盖63切换至遮挡位可以将窗口621完全遮挡住，从而保护安装空腔靶材5；本实用新型的靶材保护装置6，通过传动机构64带动遮挡盖63或者保护盖62，使得遮挡盖63切换至非遮挡位可以将窗口621完全暴露，此时靶材5暴露作为轰击目标，当进行沉积工艺时。可见，本实用新型可以有效保护靶材5防止被污染，保证离子束沉积样品的纯度，还可以提高靶材5的利用率，结构简单，操作方便。

需要说明的是，本实用新型的传动机构64可与保护盖62传动连接，传动机构64带动保护盖62转动从而实现窗口621的遮挡和非遮挡；或者本实用新型的传动机构64可与遮挡盖63传动连接，传动机构64带动遮挡盖63转动从而实现窗口621的遮挡和非遮挡，只要能够实现上述两种状态的结构均可作用本实用新型保护的结构。

本实用新型重点描述传动机构64与保护盖62传动连接的方案，此时，保护盖62与保护壳61可转动连接，且保护盖62的旋转中心与保护壳61的轴线重合。当保护盖62可转动于保护壳61时，保护盖62可通过旋转使得遮挡盖63与窗口621配合。

其中，上述保护盖62可套设在保护壳61外周，或者保护壳61套设于保护盖62外周。本实用新型较优的，保护盖62套设在保护壳61外周。采用此种方案，使得保护盖62与保护壳61的安装更加简便，另外，由于保护盖62为可转动结构，当套设于保护盖62外周时，使得该保护盖62在转动过程中能够得到保护壳61的有力支撑。

进一步的，为了使得保护盖62转动过程中更加平稳，保护盖62与保护壳61衔接部位设置有真空轴承66。一方面设置真空轴承66能够使得保护盖62转动过程中运行的更加平稳，另一方面通过设置真空轴承66，还可保证保护盖62与保护壳61二者之间良好的密封性能。具体的，真空轴承66的内圈与保护壳61的外周相固定，真空轴承66的外圈与保护盖62相固定。

以上实施例中，传动机构64与保护盖62传动连接，其中，遮挡盖63可与保护壳61相对固定，当保护盖62转动时，遮挡盖63相对不动。

传动机构64的作用是将驱动机构65的旋转运动转换为保护盖62或者遮挡盖63的旋转运动，本实用新型一些实施例中，传动机构64包括磁流体轴641、第一齿轮642和第二齿轮643，其中：磁流体轴641的一端与驱动机构65传动连接，磁流体轴641的另一端与第一齿轮642传动连接，第二齿轮643与保护盖62连接，并与第一齿轮642相啮合。当需要对遮挡盖63的状态进行切换时，驱动机构65转动时，从而带动磁流体轴641在某一方向转动，进一步的带动第一齿轮642和第一齿轮642转动从而实现保护盖62转动，通过改变驱动机构65的驱动方向可实现保护盖62在遮挡位或非遮挡位之间的改变。上述第一齿轮642和第二齿轮643为伞齿轮、锥齿轮等等，当然还可为直齿轮，此时只需更改驱动机构65和传动机构64的对接方向即可。磁流体轴641为真空密封传动部件，通过其密封将驱动机构65和磁流体轴641转轴相连。

以上，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

上述传动机构64可额外设置保护罩，以防止传动机构64污染靶材5，或者本实用新型实施例中，传动机构64位于遮挡盖63的内部。采用布置在遮挡盖63的方案，可使得该靶材保护装置6的结构更加紧凑。此外，传动机构64还可为其他传动方式，例如链条传动、同步带传动等等，只要能够实现将驱动机构65旋转运动传递给遮挡盖63或者保护盖62均可在本实用新型的保护范围内。

较优的，本实用新型的驱动机构65为电机。

当进行预清洗工作时，在电机的作用下，通过磁流体轴641、第一齿轮642和第二齿轮643带动保护盖62的180度旋转，保护盖62的窗口621可以由图2位置旋转180度，此时遮挡盖63可以将窗口621完全遮挡住，从而保护内部靶材5，当进行沉积工艺时，保护盖62的窗口621旋转到初始位置，此时靶材5暴露作为沉积离子源4的轰击目标，当进行沉积工艺时，保护盖62还可以保护其他靶材5防止离子束轰击。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种靶材保护装置，其特征在于，包括保护壳、保护盖、遮挡盖、传动机构和驱动机构，其中：

所述保护壳的中部具有安装靶材的安装空腔；

所述保护盖设置于所述保护壳的顶部，所述保护盖上设置有暴露所述靶材的窗口；

所述遮挡盖位于所述保护盖上，并配置有遮挡所述窗口的遮挡位和暴露所述窗口的非遮挡位；

所述传动机构与所述保护盖或者所述遮挡盖传动连接；

所述驱动机构与所述传动机构传动连接，以使所述遮挡盖在遮挡位和所述非遮挡位之间切换。

2.如权利要求1所述的靶材保护装置，其特征在于，所述保护盖与所述保护壳可转动连接，且所述保护盖的旋转中心与所述保护壳的轴线重合。

3.如权利要求2所述的靶材保护装置，其特征在于，所述保护盖套设在所述保护壳外周。

4.如权利要求3所述的靶材保护装置，其特征在于，所述保护盖与所述保护壳衔接部位设置有真空轴承。

5.如权利要求2所述的靶材保护装置，其特征在于，所述传动机构与所述保护盖传动连接；所述遮挡盖与所述保护壳相对固定。

6.如权利要求5所述的靶材保护装置，其特征在于，所述传动机构包括磁流体轴、第一齿轮和第二齿轮，其中：所述磁流体轴的一端与所述驱动机构传动连接，所述磁流体轴的另一端与所述第一齿轮传动连接，所述第二齿轮与所述保护盖连接，并与所述第一齿轮相啮合。

7.如权利要求6所述的靶材保护装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮为伞齿轮。

8.如权利要求5所述的靶材保护装置，其特征在于，所述传动机构位于所述遮挡盖的内部。

9.如权利要求5所述的靶材保护装置，其特征在于，所述驱动机构为电机。

10.一种离子束沉积系统，其特征在于，包括真空腔室、晶圆载台、沉积离子源、辅助离子源、靶材和如权利要求1至9中任一项所述的靶材保护装置，所述晶圆载台、所述沉积离子源、所述辅助离子源、所述靶材保护装置的保护壳、所述靶材保护装置的保护盖、所述靶材保护装置的遮挡盖和所述靶材保护装置的传动机构均位于所述真空腔室的内部，所述靶材保护装置的驱动机构位于所述真空腔室的外部；所述靶材位于所述保护盖的安装空腔中。