一種磁控濺射裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁控濺射裝置，包括：相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)，雙軌道結(jié)構(gòu)的U型口相對(duì)，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)下沿之間且相對(duì)于雙軌道結(jié)構(gòu)下沿移動(dòng)的電極塊，以及設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中間，且位于電極塊上方成直列形式的多種靶材塊，多種靶材塊沿雙軌道結(jié)構(gòu)在電極塊上方移動(dòng)，其中，電極塊與多種靶材塊電連接，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中第一軌道上沿的開有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管，泄氣孔朝向多種靶材塊。解決了現(xiàn)有技術(shù)中磁控濺射裝置在實(shí)現(xiàn)所需化學(xué)計(jì)量比的薄膜時(shí)，無(wú)法將組分比例連續(xù)調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題，從而能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)薄膜組分連續(xù)地進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)效果。
【專利說(shuō)明】一種磁控濺射裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濺射鍍膜設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種磁控濺射裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]濺射是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的鍍膜技術(shù)，濺射法是將氬氣等稀有氣體導(dǎo)入真空容器內(nèi)，并向包含靶的陰極給直流(DC)電力或高頻(RF、AC)電力使其產(chǎn)生輝光放電，荷能粒子轟擊固體表面(靶)，使固體原子(或分子)從表面射出的現(xiàn)象。磁控濺射具有“高速”、“低溫”特點(diǎn)，可以在任何基材上沉積任何渡材的薄膜。已成為濺射技術(shù)的主流，被普遍應(yīng)用于微電子、光學(xué)薄膜和材料表面處理領(lǐng)域中。
[0003]多層膜結(jié)構(gòu)是微電子、光學(xué)薄膜領(lǐng)域中的熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的可以連續(xù)濺射多層膜裝置時(shí)很有必要的。微電子領(lǐng)域中人們對(duì)微波器件提出了具有快速響應(yīng)速度，小尺寸，寬頻帶，高靈敏度及低工作電壓等要求，薄膜器件如薄膜電容器正被越來(lái)越關(guān)注。光子晶體是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新的光學(xué)材料，是由節(jié)點(diǎn)參數(shù)不同的兩種材料周期性排列構(gòu)成的人工晶體材料。光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)是最重要的特性，也是光子晶體應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)，多層膜系結(jié)構(gòu)的光子晶體的禁帶內(nèi)能量損失較低，但禁帶寬度有限，而且出現(xiàn)較寬的全角高反射很準(zhǔn)。
[0004]隨著高溫超導(dǎo)材料、摻雜發(fā)光材料、磁性材料、形狀記憶材料、半導(dǎo)體金屬材料等先進(jìn)材料的研發(fā)與應(yīng)用，多組元薄膜材料日益受到關(guān)注。材料的性能對(duì)其組元的成分非常敏感，多組元薄膜材料的特殊性能主要取決于各組元的比例。特別是微量元素對(duì)微量摻雜薄膜的性能影響較大，因此要求在濺射制備薄膜時(shí)，各個(gè)組元的濺射能夠精確調(diào)控。
[0005]為了得到所需化學(xué)計(jì)量比的薄膜，目前主要采用多靶共濺射、合金靶或貼片靶等技術(shù)。在采用合金靶或貼片靶技術(shù)濺射時(shí)，由于各種靶材料濺射閾值能的差異，結(jié)果沉積出來(lái)的薄膜材料與靶材料存在較大的組分偏差，但合金靶或貼片靶各組分比例又是不能連續(xù)調(diào)整的。而多靶共濺射會(huì)產(chǎn)生各個(gè)靶之間電場(chǎng)耦合，相互干擾的問(wèn)題，同時(shí)大大提升了設(shè)備的復(fù)雜性及提高了成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)提供一種磁控濺射裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的磁控濺射裝置在實(shí)現(xiàn)所需化學(xué)計(jì)量比的薄膜時(shí)，采用合金靶或貼片靶各組分比例無(wú)法連續(xù)調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)Ω鹘M分比例進(jìn)行連續(xù)調(diào)整的技術(shù)效果。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁控濺射裝置，包括:相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)，雙軌道結(jié)構(gòu)的U型口相對(duì)，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)下沿之間且相對(duì)于雙軌道結(jié)構(gòu)移動(dòng)的電極塊，以及設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中間，且位于電極塊上方成直列形式的多種靶材塊，多種靶材塊沿雙軌道結(jié)構(gòu)在電極塊上方移動(dòng)，其中，電極塊與多種靶材塊電連接，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中第一軌道上沿的開有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管，泄氣孔朝向多種靶材塊。
[0008]進(jìn)一步地，在雙軌道結(jié)構(gòu)中的第二軌道上沿刻有刻度。
[0009]進(jìn)一步地，相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)為直線形態(tài)結(jié)構(gòu)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步地，電極塊的移動(dòng)速度與待濺射的襯底的移動(dòng)速度相匹配。
[0011 ] 進(jìn)一步地，多種靶材塊相互靠近形成多種組合靶。
[0012]進(jìn)一步地，還包括:環(huán)繞雙軌道結(jié)構(gòu)設(shè)置有冷卻水管道。
[0013]進(jìn)一步地，多種靶材塊可由雙軌道結(jié)構(gòu)之間裝卸。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
1、由于采用了本發(fā)明所提供的磁控濺射裝置，在相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)之間設(shè)置能夠相對(duì)雙軌道移動(dòng)的電極塊，以及設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中間，且位于電極塊上方成直列形式的多種靶材塊，其中，多種靶材塊沿雙軌道結(jié)構(gòu)在電極塊上方移動(dòng)，電極塊與多種靶材電連接，當(dāng)待濺射的襯底依次移過(guò)多種靶材塊時(shí),可以濺射這幾種靶材塊混合類型的薄膜，解決了現(xiàn)有技術(shù)中磁控濺射裝置在實(shí)現(xiàn)所需化學(xué)計(jì)量比的薄膜時(shí)，無(wú)法將多種薄膜組分比例連續(xù)調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題，從而能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)多種薄膜組分連續(xù)地進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)效果。
[0015]2、由于在雙軌道結(jié)構(gòu)中的第二軌道上沿刻有刻度，從能使得多種靶材塊在雙軌道內(nèi)移動(dòng)時(shí)能夠按照精確位移移動(dòng)，從而使得對(duì)薄膜組分連續(xù)地進(jìn)行調(diào)整時(shí)更加精確。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中磁控濺射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中雙軌道結(jié)構(gòu)為環(huán)形結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中磁控濺射裝置的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)提供一種磁控濺射裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中的磁控濺射裝置在實(shí)現(xiàn)所需化學(xué)計(jì)量比的薄膜時(shí)，采用合金靶或貼片靶各組分比例無(wú)法連續(xù)調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)Ω鹘M分比例進(jìn)行連續(xù)調(diào)整的技術(shù)效果。
[0018]為了解決上述的采用合金靶或貼片靶組分比例無(wú)法連續(xù)調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題，
下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種磁控濺射裝置，如圖1所示，包括:相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)101，雙軌道結(jié)構(gòu)的U型口相對(duì)，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)101下沿之間且相對(duì)于雙軌道結(jié)構(gòu)101移動(dòng)的電極塊102，以及設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)101中間，且位于電極塊102上方成直列形式的多種靶材塊103，多種靶材塊103沿雙軌道結(jié)構(gòu)101在電極塊102上方移動(dòng)，其中，電極塊102與多種靶材塊103電連接，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)101中第一軌道上沿的開有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管104，泄氣孔朝向多種靶材塊103。
[0020]電極塊102的厚度與雙軌道結(jié)構(gòu)101下沿厚度一致。電極塊102與雙軌道結(jié)構(gòu)101的電絕緣的，其內(nèi)置磁鐵，且為永磁鐵，且呈對(duì)稱放置。
[0021]多種靶材塊103在雙軌道結(jié)構(gòu)101內(nèi)直列排布。
[0022]該磁控濺射裝置中設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)101中第一軌道上沿的開有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管104，具體的可以是氬氣。可以通過(guò)泄氣孔發(fā)射氣體正離子轟擊多種靶材塊103表面，從而使得多種靶材塊103表面的原子或分子從中溢出。
[0023]在雙軌道結(jié)構(gòu)101中的第二軌道上沿刻有刻度105，精度可以精確到1mm。通過(guò)刻度105的標(biāo)志，可以精確地將多種靶材塊前后移動(dòng)。
[0024]電極塊102與多種靶材塊103之間是電連接，而電極塊102沿著雙軌道結(jié)構(gòu)101前后移動(dòng)，且電極塊102的移動(dòng)速度與被接受磁控濺射的襯底的移動(dòng)速度相一致的。通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)支撐襯底的襯底支架直線移動(dòng)，襯底在襯底支架上同時(shí)能夠自轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)電極塊102移動(dòng)(注:襯底支架直線移動(dòng)帶動(dòng)了襯底自轉(zhuǎn)，電極塊的移動(dòng)與支架移動(dòng)都是由同一馬達(dá)提供動(dòng)力)，整個(gè)部件的不同移動(dòng)速度可以限定在任一區(qū)域內(nèi)。由于電極塊102所接的電源可以是直流也可以是高頻，當(dāng)然，這也是由所濺射側(cè)材質(zhì)決定的。
[0025]雙軌道結(jié)構(gòu)可以是直線形態(tài)結(jié)構(gòu)，如圖1所示；還可以是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的雙軌道結(jié)構(gòu)101中，設(shè)置有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管為外圈軌道上沿，刻有刻度的軌道為內(nèi)圈軌道上沿。
[0026]在具體的實(shí)施方式中，在直線形態(tài)結(jié)構(gòu)的雙軌道結(jié)構(gòu)中多種靶材塊依次為種類A，種類B，種類C，那么，當(dāng)襯底在該直線形態(tài)結(jié)構(gòu)的雙軌道結(jié)構(gòu)之間移動(dòng)時(shí)，先向前移動(dòng)，再返回移動(dòng)，則形成ABCBA類型的薄膜；當(dāng)在環(huán)形結(jié)構(gòu)的雙軌道結(jié)構(gòu)中，例如是四邊形的環(huán)形結(jié)構(gòu),每條邊上的多種靶材塊依次為種類A，種類B，種類C，當(dāng)襯底帶動(dòng)電極塊移動(dòng)到雙軌道結(jié)構(gòu)的軌道端點(diǎn)時(shí)沿另一方向的雙軌道結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而獲得ABCABC類型的薄膜，因此，在不同軌道依次放置不同的靶材塊103，實(shí)現(xiàn)任何類型的多層薄膜的濺射。
[0027]靶材塊103的種類和數(shù)量是由所需濺射的薄膜決定的，通過(guò)打開雙軌道結(jié)構(gòu)101的上沿，多種靶材塊103可以裝卸，類似于活字印刷形式，這樣就可以將不同種類的靶材塊103進(jìn)行組合，比如上述的種類A，種類B，種類C的組合，通過(guò)拆裝靶材塊，還可以是種類B，種類D，種類E等，在本發(fā)明實(shí)施例中就不再贅述了，通過(guò)對(duì)靶材塊的拆裝，實(shí)現(xiàn)多種類型薄膜的形成，當(dāng)濺射開始時(shí)，多種靶材塊103固定。
[0028]將多種靶材塊103相互靠近，構(gòu)成組合式組合靶，從而可以濺射多組元薄膜。將組合靶按照刻度精度進(jìn)行前后移動(dòng)，通過(guò)將組合靶移動(dòng)進(jìn)入或者移動(dòng)出電極塊102上方區(qū)域的設(shè)定距離，從而實(shí)現(xiàn)薄膜組分連續(xù)的精確可調(diào)。多種組合靶的寬度是由濺射多組元薄膜的組元數(shù)量決定的，例如，m組元薄膜的濺射，就需要m種靶材塊的寬度總和的寬度作為電極塊102的寬度。
[0029]環(huán)繞雙軌道結(jié)構(gòu)101設(shè)置冷卻水管道，從而使得該磁控濺射裝置能夠及時(shí)散熱。
[0030]為了使得該磁控濺射裝置的結(jié)構(gòu)更加明確，如圖3所示，為該磁控濺射裝置的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]由于采用本發(fā)明所提供的磁控濺射裝置，在相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)之間設(shè)置能夠相對(duì)雙軌道結(jié)構(gòu)移動(dòng)的電極塊，以及設(shè)置于雙軌道中部，且位于電極塊上方成直列形式的多種靶材塊，多種靶材塊沿雙軌道結(jié)構(gòu)在電極塊上方移動(dòng)，其中，電極塊與多種靶材塊電連接，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中第一軌道上沿的開有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管，泄氣孔朝向多種靶材塊，從而能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)薄膜組分連續(xù)地，精確地可調(diào)。
[0032]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0033]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁控濺射裝置，其特征在于，包括:相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)，雙軌道結(jié)構(gòu)的U型口相對(duì)，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)下沿之間且相對(duì)于雙軌道結(jié)構(gòu)移動(dòng)的電極塊，以及設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中間，且位于電極塊上方成直列形式的多種靶材塊，多種靶材塊沿雙軌道結(jié)構(gòu)在電極塊上方移動(dòng)，其中，電極塊與靶材塊電連接，設(shè)置于雙軌道結(jié)構(gòu)中第一軌道上沿的開有泄氣孔的稀有氣體發(fā)射管，泄氣孔朝向多種靶材塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，在雙軌道結(jié)構(gòu)中的第二軌道上沿刻有刻度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁控濺射裝置，其特征在于，相對(duì)設(shè)置的U型板形成的雙軌道結(jié)構(gòu)為直線形態(tài)結(jié)構(gòu)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，電極塊的移動(dòng)速度與被接受磁控濺射的襯底的移動(dòng)速度相一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁控濺射裝置，其特征在于，多種靶材塊相互靠近形成多種組合靶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，還包括:環(huán)繞雙軌道結(jié)構(gòu)設(shè)置有冷卻水管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，多種靶材塊可由雙軌道結(jié)構(gòu)之間裝卸。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK104164655SQ201410467294
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】黎威志, 熊成, 張也馳, 楊光金 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)