一种离子束沉积系统的靶材装置的制作方法

本技术属于离子束沉积，尤其涉及一种离子束沉积系统的靶材装置。

背景技术：

1、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(ibd)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。

2、如图1所示，离子束沉积(ibd)技术是使用离子源在真空中轰击不同材料的靶材表面，使得靶材材料沉积到产品表面的一种技术，该技术是近些年发展起来的制备高质量薄膜的一种非常重要的方法，它具有其它制膜技术无法比拟的优点，且离子束沉积技术污染小，成膜条件精确可控。靶材是制作薄膜的材料，靶材作为离子束轰击的目标材料，为离子束沉积系统提供溅射源，为了得到不同的膜系，需要更换不同的靶材，而且在离子束轰击靶材的过程中会产生高温，温度过高会影响离子源溅射系统的溅射质量。靶材的角度也会影响镀膜的速率也会影响薄膜质量。

3、现有技术中缺乏对靶材进行水冷的技术方案，而且靶材角度多为不可调整，多为固定角度，这样影响源溅射系统的溅射质量，为了防止溅射到其它靶材，现有技术靶材遮挡装置大多为在腔室内部安装固定式挡板，而且需要开腔调整，操作起来非常麻烦。

技术实现思路

1、解决的技术问题：为解决上述靶材使用中存在的问题，本实用新型提供了一种离子束沉积系统的靶材装置，能够实现多靶材可选，对于复杂膜系的沉积工艺有重要作用，而且工艺过程中可以对靶材进行水冷降温，提升了离子源溅射系统的溅射质量，靶材屏蔽装置在不开腔的情况下即可调整角度，结构筒单，操作方便。

2、技术方案：

3、一种离子束沉积系统的靶材装置，所述靶材装置包括靶材、屏蔽罩、转动机构和驱动机构；

4、所述转动机构包括磁流体轴和磁流体密封部，磁流体密封部固定在真空腔室侧壁外部，磁流体轴依次穿过磁流体密封部和真空腔室侧壁进入腔室内部；

5、所述靶材固定在磁流体轴上，随磁流体轴转动；屏蔽罩套设在靶材外侧，与靶材之间具有间隙；

6、所述驱动机构与转动机构连接，根据外部控制指令调整磁流体轴的转速。

7、进一步地，所述屏蔽罩呈柱状，屏蔽罩和磁流体轴同轴设置；所述屏蔽罩的侧壁上设置有一工作平面，工作平面的中心处开设有开口，开口尺寸与靶材尺寸相匹配。

8、进一步地，所述磁流体轴上周向分布有n个靶材，所述n为大于1的正整数。

9、进一步地，所述n的取值为4。

10、进一步地，所述磁流体密封部包括密封定子和密封转动轴，密封定子固定在真空腔室侧壁上，密封转动轴的一端延伸至密封定子远离真空腔室侧壁的一侧，另一端穿过真空腔室侧壁与屏蔽罩固定连接。

11、进一步地，所述密封转动轴上安装有紧固销，用于将密封转动轴固定在密封定子上。

12、进一步地，所述密封定子上设置有角度值刻度线；所述密封转动轴上设置有指示线。

13、进一步地，所述驱动机构包括电机固定座、电机、同步带和同步轮；

14、所述电机通过电机固定座安装在真空腔室侧壁外部，所述同步轮同轴安装在磁流体轴上，同步轮通过同步带与电机的转轴连接。

15、进一步地，所述靶材装置包括安装在磁流体轴上用于监控磁流体轴旋转角度的定位监控单元。

16、进一步地，所述定位监控单元包括光电感应器和光电感应遮挡片；

17、所述光电感应器安装在磁流体轴上，所述光电感应遮挡片安装在磁流体密封部上。

18、进一步地，所述磁流体轴包括磁流体定子和磁流体转动轴，所述磁流体定子套设在磁流体转动轴外侧，磁流体转动轴的两端延伸至磁流体定子外侧。

19、进一步地，所述靶材装置包括冷却机构，冷却机构包括依次连接的进水口、冷却水板和出水口；

20、所述进水口和出水口设置在磁流体轴外侧壁上，通过磁流体内部磁液密封引入磁流体轴的转动轴内，所述冷却水板安装在靶材与磁流体轴之间。

21、进一步地，所述靶材装置包括冷却机构，冷却机构包括进水口、出水口、分水块和n个冷却水板；

22、所述磁流体轴上安装有n个支柱面，n个靶材一一对应地安装在n个支柱面上；每个支柱面和其所属的靶材之间设置有一个冷却水板；

23、所述分水块包括n个分水通道，每个分水通道与其中一个冷却水板连接；

24、所述进水口与分水块的分水进口连接，所述出水口与分水块的分水出口连接。

25、进一步地，所述进水口和出水口设置在磁流体轴外侧壁上，通过磁流体内部磁液密封引入磁流体轴的转动轴内，自磁流体轴的转动轴端面引至安装在转动轴端面的分水块内。

26、进一步地，所述n个冷却水板通过螺栓和密封圈锁紧密封在n个支柱面上。

27、有益效果：

28、本实用新型提供了一种离子束沉积系统的靶材装置，能够实现多靶材可选，对于复杂膜系的沉积工艺有重要作用，而且工艺过程中可以对靶材进行水冷降温，提升了离子源溅射系统的溅射质量，靶材屏蔽装置在不开腔的情况下即可调整角度，结构简单，操作方便。

技术特征：

1.一种离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述靶材装置包括靶材、屏蔽罩、转动机构和驱动机构；

2.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述屏蔽罩呈柱状，屏蔽罩和磁流体轴同轴设置；所述屏蔽罩的侧壁上设置有一工作平面，工作平面的中心处开设有开口，开口尺寸与靶材尺寸相匹配。

3.根据权利要求2所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述磁流体轴上周向分布有n个靶材，所述n为大于1的正整数。

4.根据权利要求3所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述n的取值为4。

5.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述磁流体密封部包括密封定子和密封转动轴，密封定子固定在真空腔室侧壁上，密封转动轴的一端延伸至密封定子远离真空腔室侧壁的一侧，另一端穿过真空腔室侧壁与屏蔽罩固定连接。

6.根据权利要求5所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述密封转动轴上安装有紧固销，用于将密封转动轴固定在密封定子上。

7.根据权利要求5所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述密封定子上设置有角度值刻度线；所述密封转动轴上设置有指示线。

8.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机固定座、电机、同步带和同步轮；

9.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述靶材装置包括安装在磁流体轴上用于监控磁流体轴旋转角度的定位监控单元。

10.根据权利要求9所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述定位监控单元包括光电感应器和光电感应遮挡片；

11.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述磁流体轴包括磁流体定子和磁流体转动轴，所述磁流体定子套设在磁流体转动轴外侧，磁流体转动轴的两端延伸至磁流体定子外侧。

12.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述靶材装置包括冷却机构，冷却机构包括依次连接的进水口、冷却水板和出水口；

13.根据权利要求1所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述靶材装置包括冷却机构，冷却机构包括进水口、出水口、分水块和n个冷却水板；

14.根据权利要求13所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述进水口和出水口设置在磁流体轴外侧壁上，通过磁流体内部磁液密封引入磁流体轴的转动轴内，自磁流体轴的转动轴端面引至安装在转动轴端面的分水块内。

15.根据权利要求13所述的离子束沉积系统的靶材装置，其特征在于，所述n个冷却水板通过螺栓和密封圈锁紧密封在n个支柱面上。

技术总结
本技术公开了一种离子束沉积系统的靶材装置，包括靶材、屏蔽罩、转动机构和驱动机构；所述转动机构包括磁流体轴和磁流体密封部，磁流体密封部固定在真空腔室侧壁外部，磁流体轴依次穿过磁流体密封部和真空腔室侧壁进入腔室内部；所述靶材固定在磁流体轴上，随磁流体轴转动；屏蔽罩套设在靶材外侧，与靶材之间具有间隙；所述驱动机构与转动机构连接，根据外部控制指令调整磁流体轴的转速。本技术能够实现多靶材可选，对于复杂膜系的沉积工艺有重要作用，而且工艺过程中可以对靶材进行水冷降温，提升了离子源溅射系统的溅射质量，靶材屏蔽装置在不开腔的情况下即可调整角度，结构筒单，操作方便。

技术研发人员：桑康,胡少谦,陈龙保,胡冬冬,程实然,王铖熠,耿斌,许开东
受保护的技术使用者：江苏鲁汶仪器股份有限公司
技术研发日：20230316
技术公布日：2024/1/15