本發(fā)明涉及磁控濺射鍍膜技術(shù)，尤其涉及一種可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置及清潔方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體元器件等制造過(guò)程中，在基片上形成金屬或氧化薄膜的工序是必不可少的。在這些工序中采用了基于濺射裝置的成膜方法，如離子束濺射鍍膜、磁控濺射鍍膜等。磁控濺射鍍膜是在真空腔室內(nèi)，利用磁場(chǎng)與電場(chǎng)交互作用，使電子在靶材表面附近呈螺旋狀運(yùn)行，電子在飛向基片的過(guò)程中與惰性氣體原子發(fā)生碰撞，使惰性氣體原子電離產(chǎn)生正離子，正離子撞擊靶材表面，靶材表面的原子吸收正離子的動(dòng)能而脫離原晶格束縛，飛向基片并在基片上沉積形成薄膜。

已知的一種磁控濺射裝置如附圖1所示，包括：腔體101（金屬材質(zhì)），腔體101內(nèi)底板裝有工件臺(tái)102，工件臺(tái)102通過(guò)腔體101外的旋轉(zhuǎn)電機(jī)（圖中未出示）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，速度可控?；?03放置于工件臺(tái)102上，可跟隨工件臺(tái)102旋轉(zhuǎn)?；瑩醢?05在基片103上方，基片擋板105通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸（圖中未示出）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，基片擋板105用于防止雜質(zhì)掉落于基片鍍膜表面從而污染基片103，基片103鍍膜時(shí)將基片擋板105旋轉(zhuǎn)離開(kāi)基片103上方。腔體101頂部安裝有磁控靶20，磁控靶20的外殼為金屬陽(yáng)極罩203，陽(yáng)極罩203與腔體101之間構(gòu)成電氣通路，電場(chǎng)激發(fā)的電子最終通過(guò)陽(yáng)極罩203經(jīng)腔體101回到磁控靶電源（圖中未示出）。206為金屬靶材，位于磁控靶20底部，為基片103鍍膜提供金屬原子。磁控靶20在工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱，需要通過(guò)冷卻液將熱量帶走。靶材206上表面緊靠磁控靶20的冷卻罩205，冷卻罩205用于將冷卻液密封在磁控靶20內(nèi)，冷卻罩205是導(dǎo)熱良好的金屬材料，磁控靶20內(nèi)的磁場(chǎng)由兩塊相反極性（s，n）的磁鐵（圖中未示出）組成，磁鐵浸泡在冷卻液中。磁控靶擋板106安裝于腔體101頂部，通過(guò)腔體101上方的旋轉(zhuǎn)氣缸108進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，在磁控靶20進(jìn)行預(yù)濺射時(shí)，磁控靶擋板106旋轉(zhuǎn)到靶下方防止靶材206原子濺射到基片103，同時(shí)在磁控靶20不濺射時(shí)防止靶材206污染。導(dǎo)線109一端連接到金屬冷卻罩205，為靶材206提供陰極電壓，導(dǎo)線109另一端連接磁控靶電源（圖中未示出）。

根據(jù)磁控濺射的特點(diǎn)，在磁控靶20工作時(shí)，靶材206一部分原子會(huì)落在陽(yáng)極罩203上形成薄膜，長(zhǎng)時(shí)間工作后陽(yáng)極罩203上的薄膜會(huì)掉落到基片103上，同時(shí)陽(yáng)極罩203上的薄膜還可能與靶材206接觸造成短路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，能夠在不打開(kāi)腔體的情況下清潔陽(yáng)極罩上薄膜的磁控濺射裝置。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種該磁控濺射裝置的清潔方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置，包括腔體、靶材、以及安裝于腔體上的磁控靶和旋轉(zhuǎn)式的磁控靶擋板，所述腔體外側(cè)設(shè)有第一接頭、第二接頭及升降機(jī)構(gòu)，所述第一接頭與所述腔體之間設(shè)有絕緣件，所述第二接頭與所述腔體連通，所述升降機(jī)構(gòu)與所述磁控靶擋板連接，所述磁控靶電源的陽(yáng)極與所述腔體連通，所述磁控靶擋板與所述腔體連通，所述靶材通過(guò)第一導(dǎo)線與所述磁控靶電源的陰極連通，所述磁控靶的陽(yáng)極罩通過(guò)第二導(dǎo)線與所述第一接頭連通。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述磁控靶包括固定座和絕緣塊，所述固定座套設(shè)于所述絕緣塊上部外側(cè)，所述陽(yáng)極罩套設(shè)于所述絕緣塊下部外側(cè)。

所述絕緣塊底部由內(nèi)至外依次設(shè)有磁軛、冷卻罩及陰極罩，所述陽(yáng)極罩位于所述陰極罩外側(cè)，所述磁軛下部設(shè)有極性相反的磁鐵，所述陰極罩將所述靶材壓緊于所述冷卻罩下方，所述第一導(dǎo)線與所述冷卻罩連通。

所述磁控靶擋板通過(guò)磁流體密封部件引出至所述腔體外，所述腔體外對(duì)應(yīng)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)磁控靶擋板旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)氣缸，所述升降機(jī)構(gòu)與所述旋轉(zhuǎn)氣缸連接。

一種上述可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置的清潔方法，包括以下步驟：

s1、清潔準(zhǔn)備：通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)調(diào)整磁控靶擋板的位置，使磁控靶擋板與磁控靶的陽(yáng)極罩之間可進(jìn)行輝光濺射；第一導(dǎo)線連接至第一接頭使陽(yáng)極罩與磁控靶電源的陰極構(gòu)成通路；

s2、清潔：磁控靶電源在磁控靶擋板與陽(yáng)極罩之間施加電壓，腔體中充入工藝氣體，磁控靶擋板與陽(yáng)極罩之間產(chǎn)生輝光濺射，將陽(yáng)極罩上的鍍層原子濺出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明公開(kāi)的可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置，在腔體外設(shè)置有第一接頭、第二接頭及升降機(jī)構(gòu)，第一接頭與腔體之間設(shè)有絕緣件，第二接頭與腔體連通，升降機(jī)構(gòu)與磁控靶擋板連接，實(shí)現(xiàn)磁控靶擋板在腔體內(nèi)的升降，從而調(diào)整磁控靶擋板與陽(yáng)極罩之間的距離，磁控靶電源的陽(yáng)極與腔體連通，磁控靶擋板與腔體連通，可在磁控靶擋板上施加電壓，靶材通過(guò)第一導(dǎo)線與磁控靶電源的陰極連通，磁控靶的陽(yáng)極罩通過(guò)第二導(dǎo)線與第一接頭連通，使陽(yáng)極罩與腔體之間保持絕緣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。需要清潔陽(yáng)極罩時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)調(diào)整磁控靶擋板的位置，將第一導(dǎo)線連接至第一接頭使陽(yáng)極罩與磁控靶電源的陰極構(gòu)成通路，然后磁控靶電源在磁控靶擋板與陽(yáng)極罩之間施加電壓，腔體中充入工藝氣體，磁控靶擋板與陽(yáng)極罩之間便可產(chǎn)生輝光濺射，即可在不打開(kāi)腔體的情況下將陽(yáng)極罩上的鍍層原子濺出。

本發(fā)明公開(kāi)的清洗方法，通過(guò)第一接頭、第二接頭、第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線連通方式的改變，配合磁控靶擋板位置的調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)在不打開(kāi)腔體的情況下將陽(yáng)極罩上的鍍層原子濺出，步驟簡(jiǎn)單，操作方便。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有的磁控濺射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置鍍膜時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置清洗時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中的磁控靶的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明清潔方法的流程圖。

圖中各標(biāo)號(hào)表示：101、腔體；102、工件臺(tái)；103、基片；104、加熱裝置；105、基片擋板；106、磁控靶擋板；109、第一導(dǎo)線；20、磁控靶；201、固定座；202、絕緣塊；203、陽(yáng)極罩；204、陰極罩；205、冷卻罩；206、靶材；208、磁鐵；211、磁軛；301、升降機(jī)構(gòu)；302、旋轉(zhuǎn)氣缸；304、第一接頭；305、絕緣件；306、第二導(dǎo)線；307、磁流體密封部件；308、第二接頭；309、連接導(dǎo)線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2至圖4所示，本實(shí)施例的可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置，包括腔體101、靶材206、以及安裝于腔體101上的磁控靶20和旋轉(zhuǎn)式的磁控靶擋板106，腔體101外側(cè)設(shè)有第一接頭304、第二接頭308及升降機(jī)構(gòu)301，第一接頭304與腔體101之間設(shè)有絕緣件305，第二接頭308與腔體101連通，升降機(jī)構(gòu)301與磁控靶擋板106連接，磁控靶20電源的陽(yáng)極與腔體101連通，磁控靶擋板106與腔體101連通，靶材206通過(guò)第一導(dǎo)線109與磁控靶20電源的陰極連通，磁控靶20的陽(yáng)極罩203通過(guò)第二導(dǎo)線306與第一接頭304連通。

該可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置，在腔體101外設(shè)置有第一接頭304、第二接頭308及升降機(jī)構(gòu)301，第一接頭304與腔體101之間設(shè)有絕緣件305，第二接頭308與腔體101連通，升降機(jī)構(gòu)301與磁控靶擋板106連接，實(shí)現(xiàn)磁控靶擋板106在腔體101內(nèi)的升降，從而調(diào)整磁控靶擋板106與陽(yáng)極罩203之間的距離，磁控靶20電源的陽(yáng)極與腔體101連通，磁控靶擋板106與腔體101連通，可在磁控靶擋板106上施加電壓，靶材206通過(guò)第一導(dǎo)線109與磁控靶20電源的陰極連通，磁控靶20的陽(yáng)極罩203通過(guò)第二導(dǎo)線306與第一接頭304連通，使陽(yáng)極罩203與腔體101之間保持絕緣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。需要清潔陽(yáng)極罩203時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)調(diào)整磁控靶擋板106的位置，將第一導(dǎo)線109連接至第一接頭304使陽(yáng)極罩203與磁控靶20電源的陰極構(gòu)成通路，然后磁控靶20電源在磁控靶擋板106與陽(yáng)極罩203之間施加電壓，腔體101中充入工藝氣體，磁控靶擋板106與陽(yáng)極罩203之間便可產(chǎn)生輝光濺射，即可在不打開(kāi)腔體的情況下將陽(yáng)極罩203上的鍍層原子濺出。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，磁控靶20包括固定座201和凸字型的絕緣塊202，固定座201套設(shè)于絕緣塊202上部外側(cè)，陽(yáng)極罩203套設(shè)于絕緣塊202下部外側(cè)，可有效避免陽(yáng)極罩203通過(guò)固定座201直接與腔體101導(dǎo)通。

本實(shí)施例的可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)：包括：腔體101，為不銹鋼材料，腔體101內(nèi)底板裝有工件臺(tái)102，工件臺(tái)102通過(guò)腔體101外的旋轉(zhuǎn)電機(jī)（圖中未示出）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，速度0r/min～40r/min可控。基片103置于工件臺(tái)102上方，可跟隨工件臺(tái)102同步旋轉(zhuǎn)。工件臺(tái)102下方安裝有加熱裝置104，可對(duì)基片103進(jìn)行0℃～400℃加熱?；瑩醢?05在基片103上方，基片擋板105采用型號(hào)為104的不銹鋼材料，通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸（圖中未示出，與磁控靶擋板106配備的旋轉(zhuǎn)氣缸302相同）旋轉(zhuǎn)，基片擋板105用于防止雜質(zhì)掉落于基片103鍍膜表面從而污染基片103，基片103鍍膜時(shí)將基片擋板105旋轉(zhuǎn)離開(kāi)基片103上方。

腔室101頂部安裝有圓柱形的磁控靶20，固定座201構(gòu)成磁控靶20的不銹鋼外殼。靶材206為金屬靶材，位于磁控靶20底部，為基片103鍍膜提供金屬原子。不銹鋼陰極罩204將靶材206緊緊壓在冷卻罩205上，冷卻罩205用于將冷卻液密封在磁控靶20內(nèi)，冷卻罩205是導(dǎo)熱良好的金屬材料，一般選用金屬銅。冷卻罩205與絕緣塊202構(gòu)成密封腔室，磁控靶20內(nèi)的磁場(chǎng)由密封腔室兩塊極性相反（s和n）的磁鐵208組成，磁鐵208浸泡在冷卻液中。磁鐵208固定在磁軛211的下方，磁軛211固定在絕緣體202下方。陽(yáng)極罩203為不銹鋼材質(zhì)，陽(yáng)極罩203通過(guò)第二導(dǎo)線306與腔體101上的第一接頭304連接，第一接頭304與腔室101之間通過(guò)絕緣件305絕緣。第二接頭308固定在腔體101上，且與腔體101導(dǎo)通。

磁控靶20的一側(cè)裝有磁控靶擋板106，磁控靶擋板106通過(guò)磁流體密封部件307引到腔體101外，旋轉(zhuǎn)氣缸302位于磁流體密封部件307上方，并固定在滑動(dòng)式的升降機(jī)構(gòu)301上，升降機(jī)構(gòu)301可以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)氣缸302及磁控靶擋板106升降，旋轉(zhuǎn)氣缸302可以帶動(dòng)磁控靶擋板106旋轉(zhuǎn)，磁控靶擋板106為導(dǎo)體。第一導(dǎo)線109連接到金屬冷卻罩205，為靶材206提供陰極電壓，第一導(dǎo)線109另一端連接至磁控靶電源（圖中未示出）。

本實(shí)施例的可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置的清潔方法，包括以下步驟：

s1、清潔準(zhǔn)備：通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)調(diào)整磁控靶擋板106的位置，使磁控靶擋板106與磁控靶20的陽(yáng)極罩203之間可進(jìn)行輝光濺射；第一導(dǎo)線109連接至第一接頭304使陽(yáng)極罩203與磁控靶20電源的陰極構(gòu)成通路；

s2、清潔：磁控靶20電源在磁控靶擋板106與陽(yáng)極罩203之間施加電壓，腔體101中充入工藝氣體，磁控靶擋板106與陽(yáng)極罩203之間產(chǎn)生輝光濺射，將陽(yáng)極罩203上的鍍層原子濺出。

該清洗方法，通過(guò)第一接頭304、第二接頭308、第一導(dǎo)線109、第二導(dǎo)線306連通方式的改變，配合磁控靶擋板106位置的調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)在不打開(kāi)腔體的情況下將陽(yáng)極罩203上的鍍層原子濺出，步驟簡(jiǎn)單，操作方便。需要說(shuō)明的是，步驟s1清潔準(zhǔn)備中，磁控靶擋板106的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)、以及第一導(dǎo)線109連接至第一接頭304的各分步驟并無(wú)先后要求。

本發(fā)明可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置的具體磁控濺射鍍膜工作原理如下：

將第一接頭304與第二接頭308通過(guò)連接導(dǎo)線309短接，即陽(yáng)極罩203與腔體101短路，磁控靶電源（圖中未示出）的陽(yáng)極與腔體101連接，磁控靶電源（圖中未示出）的陰極通過(guò)第一電線109連接到冷卻罩205，緊密接觸的冷卻罩205與靶材206是導(dǎo)通的。

基片103置于工件臺(tái)102上，基片擋板105旋轉(zhuǎn)離開(kāi)基片103上方。通過(guò)升降機(jī)構(gòu)301將磁控靶擋板106下移至距離陰極罩204下方（8mm到12mm，保證靶擋板106能不受干涉地旋轉(zhuǎn)），通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸302旋轉(zhuǎn)磁控靶擋板106離開(kāi)靶材206的下方。在陽(yáng)極罩203與冷卻罩205之間施加的電壓（10v到1000v，優(yōu)選為300v到500v），充入工藝氣體ar，設(shè)定腔體101內(nèi)的壓力（0.001pa到10pa，優(yōu)選為0.1pa到2pa），工藝氣體在高電壓的作用下電離，電離出的電子在磁場(chǎng)的作用下螺旋運(yùn)動(dòng)多次撞擊ar使之電離后，最終落到陽(yáng)極罩203，同時(shí)ar+加速撞擊靶材206，將靶材206的原子濺出、沉積在基片103上。

如需要預(yù)濺射，只需通過(guò)升降機(jī)構(gòu)301將磁控靶擋板106下移，保證磁控靶20能起弧的距離，磁控靶擋板106在靶材206的下方，基片擋板105在基片103的上方。然后進(jìn)行上述的過(guò)程即可預(yù)濺射。

本發(fā)明可不開(kāi)腔清潔陽(yáng)極罩的磁控濺射裝置的具體清潔工作原理如下：

磁控靶電源（圖中未示出）的陽(yáng)極與腔體101連接，由于磁控靶擋板106與腔體101構(gòu)成通路，即磁控靶電源陽(yáng)極與磁控靶擋板106構(gòu)成通路。斷開(kāi)第一接頭304與第二接頭308的連接導(dǎo)線309，同時(shí)將連接到磁控靶電源陰極的第一導(dǎo)線109連接到第一接頭304上，這樣陽(yáng)極罩203通過(guò)第二導(dǎo)線306與磁控靶陰極構(gòu)成通路。

通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸302旋轉(zhuǎn)磁控靶擋板106到靶材206的下方，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)301將磁控靶擋板106上移，離陰極罩204為小于2mm，磁控靶擋板106作為陽(yáng)極罩203的陽(yáng)極，同時(shí)磁控靶擋板106還可防止對(duì)陽(yáng)極罩303濺射出來(lái)的原子沉積到靶材206上，從而避免污染靶材206。在陽(yáng)極罩203與磁控靶擋板106之間施加電壓（10v到1000v，優(yōu)選為300v到500v），充入工藝氣體ar，設(shè)定腔體101內(nèi)的壓力（0.001pa到10pa，優(yōu)選為0.1pa到2pa），工藝氣體在高電壓的作用下電離，電離出的電子在磁場(chǎng)的作用下螺旋運(yùn)動(dòng)多次撞擊ar使之電離后，最終落到磁控靶擋板106，同時(shí)ar+加速撞擊陽(yáng)極罩203表面，將陽(yáng)極罩203的鍍層原子濺出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極罩203的清潔功能。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。