本發明涉及磁控濺射鍍膜技術，尤其涉及一種可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置及清潔方法。

背景技術：

在半導體元器件等制造過程中，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，利用磁場與電場交互作用，使電子在靶材表面附近呈螺旋狀運行，電子在飛向基片的過程中與惰性氣體原子發生碰撞，使惰性氣體原子電離產生正離子，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），腔體101內底板裝有工件臺102，工件臺102通過腔體101外的旋轉電機（圖中未出示）驅動旋轉，速度可控。基片103放置于工件臺102上，可跟隨工件臺102旋轉。基片擋板105在基片103上方，基片擋板105通過旋轉氣缸（圖中未示出）驅動旋轉，基片擋板105用于防止雜質掉落于基片鍍膜表面從而污染基片103，基片103鍍膜時將基片擋板105旋轉離開基片103上方。腔體101頂部安裝有磁控靶20，磁控靶20的外殼為金屬陽極罩203，陽極罩203與腔體101之間構成電氣通路，電場激發的電子最終通過陽極罩203經腔體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在工作時產生大量的熱，需要通過冷卻液將熱量帶走。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，冷卻罩205是導熱良好的金屬材料，磁控靶20內的磁場由兩塊相反極性（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，通過腔體101上方的旋轉氣缸108進行旋轉動作，在磁控靶20進行預濺射時，磁控靶擋板106旋轉到靶下方防止靶材206原子濺射到基片103，同時在磁控靶20不濺射時防止靶材206污染。導線109一端連接到金屬冷卻罩205，為靶材206提供陰極電壓，導線109另一端連接磁控靶電源（圖中未示出）。

根據磁控濺射的特點，在磁控靶20工作時，靶材206一部分原子會落在陽極罩203上形成薄膜，長時間工作后陽極罩203上的薄膜會掉落到基片103上，同時陽極罩203上的薄膜還可能與靶材206接觸造成短路。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、可靠，能夠在不打開腔體的情況下清潔陽極罩上薄膜的磁控濺射裝置。

本發明進一步提供一種該磁控濺射裝置的清潔方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種可不開腔清潔陽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式的磁控靶擋板，所述腔體外側設有第一接頭、第二接頭及升降機構，所述第一接頭與所述腔體之間設有絕緣件，所述第二接頭與所述腔體連通，所述升降機構與所述磁控靶擋板連接，所述磁控靶電源的陽極與所述腔體連通，所述磁控靶擋板與所述腔體連通，所述靶材通過第一導線與所述磁控靶電源的陰極連通，所述磁控靶的陽極罩通過第二導線與所述第一接頭連通。

作為上述技術方案的進一步改進：

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

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

所述磁控靶擋板通過磁流體密封部件引出至所述腔體外，所述腔體外對應設有用于驅動磁控靶擋板旋轉的旋轉氣缸，所述升降機構與所述旋轉氣缸連接。

一種上述可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置的清潔方法，包括以下步驟：

s1、清潔準備：通過旋轉運動和升降運動調整磁控靶擋板的位置，使磁控靶擋板與磁控靶的陽極罩之間可進行輝光濺射；第一導線連接至第一接頭使陽極罩與磁控靶電源的陰極構成通路；

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

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明公開的可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置，在腔體外設置有第一接頭、第二接頭及升降機構，第一接頭與腔體之間設有絕緣件，第二接頭與腔體連通，升降機構與磁控靶擋板連接，實現磁控靶擋板在腔體內的升降，從而調整磁控靶擋板與陽極罩之間的距離，磁控靶電源的陽極與腔體連通，磁控靶擋板與腔體連通，可在磁控靶擋板上施加電壓，靶材通過第一導線與磁控靶電源的陰極連通，磁控靶的陽極罩通過第二導線與第一接頭連通，使陽極罩與腔體之間保持絕緣，結構簡單、可靠。需要清潔陽極罩時，通過旋轉運動和升降運動調整磁控靶擋板的位置，將第一導線連接至第一接頭使陽極罩與磁控靶電源的陰極構成通路，然后磁控靶電源在磁控靶擋板與陽極罩之間施加電壓，腔體中充入工藝氣體，磁控靶擋板與陽極罩之間便可產生輝光濺射，即可在不打開腔體的情況下將陽極罩上的鍍層原子濺出。

本發明公開的清洗方法，通過第一接頭、第二接頭、第一導線、第二導線連通方式的改變，配合磁控靶擋板位置的調整，即可實現在不打開腔體的情況下將陽極罩上的鍍層原子濺出，步驟簡單，操作方便。

附圖說明

圖1是現有的磁控濺射裝置的結構示意圖。

圖2是本發明可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置鍍膜時的結構示意圖。

圖3是本發明可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置清洗時的結構示意圖。

圖4是本發明中的磁控靶的結構示意圖。

圖5是本發明清潔方法的流程圖。

圖中各標號表示：101、腔體；102、工件臺；103、基片；104、加熱裝置；105、基片擋板；106、磁控靶擋板；109、第一導線；20、磁控靶；201、固定座；202、絕緣塊；203、陽極罩；204、陰極罩；205、冷卻罩；206、靶材；208、磁鐵；211、磁軛；301、升降機構；302、旋轉氣缸；304、第一接頭；305、絕緣件；306、第二導線；307、磁流體密封部件；308、第二接頭；309、連接導線。

具體實施方式

以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖2至圖4所示，本實施例的可不開腔清潔陽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和旋轉式的磁控靶擋板106，腔體101外側設有第一接頭304、第二接頭308及升降機構301，第一接頭304與腔體101之間設有絕緣件305，第二接頭308與腔體101連通，升降機構301與磁控靶擋板106連接，磁控靶20電源的陽極與腔體101連通，磁控靶擋板106與腔體101連通，靶材206通過第一導線109與磁控靶20電源的陰極連通，磁控靶20的陽極罩203通過第二導線306與第一接頭304連通。

該可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置，在腔體101外設置有第一接頭304、第二接頭308及升降機構301，第一接頭304與腔體101之間設有絕緣件305，第二接頭308與腔體101連通，升降機構301與磁控靶擋板106連接，實現磁控靶擋板106在腔體101內的升降，從而調整磁控靶擋板106與陽極罩203之間的距離，磁控靶20電源的陽極與腔體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通過第一導線109與磁控靶20電源的陰極連通，磁控靶20的陽極罩203通過第二導線306與第一接頭304連通，使陽極罩203與腔體101之間保持絕緣，結構簡單、可靠。需要清潔陽極罩203時，通過旋轉運動和升降運動調整磁控靶擋板106的位置，將第一導線109連接至第一接頭304使陽極罩203與磁控靶20電源的陰極構成通路，然后磁控靶20電源在磁控靶擋板106與陽極罩203之間施加電壓，腔體101中充入工藝氣體，磁控靶擋板106與陽極罩203之間便可產生輝光濺射，即可在不打開腔體的情況下將陽極罩203上的鍍層原子濺出。

作為進一步優選的技術方案，磁控靶20包括固定座201和凸字型的絕緣塊202，固定座201套設于絕緣塊202上部外側，陽極罩203套設于絕緣塊202下部外側，可有效避免陽極罩203通過固定座201直接與腔體101導通。

本實施例的可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置的詳細結構：包括：腔體101，為不銹鋼材料，腔體101內底板裝有工件臺102，工件臺102通過腔體101外的旋轉電機（圖中未示出）驅動旋轉，速度0r/min～40r/min可控。基片103置于工件臺102上方，可跟隨工件臺102同步旋轉。工件臺102下方安裝有加熱裝置104，可對基片103進行0℃～400℃加熱。基片擋板105在基片103上方，基片擋板105采用型號為104的不銹鋼材料，通過旋轉氣缸（圖中未示出，與磁控靶擋板106配備的旋轉氣缸302相同）旋轉，基片擋板105用于防止雜質掉落于基片103鍍膜表面從而污染基片103，基片103鍍膜時將基片擋板105旋轉離開基片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，冷卻罩205是導熱良好的金屬材料，一般選用金屬銅。冷卻罩205與絕緣塊202構成密封腔室，磁控靶20內的磁場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。陽極罩203為不銹鋼材質，陽極罩203通過第二導線306與腔體101上的第一接頭304連接，第一接頭304與腔室101之間通過絕緣件305絕緣。第二接頭308固定在腔體101上，且與腔體101導通。

磁控靶20的一側裝有磁控靶擋板106，磁控靶擋板106通過磁流體密封部件307引到腔體101外，旋轉氣缸302位于磁流體密封部件307上方，并固定在滑動式的升降機構301上，升降機構301可以驅動旋轉氣缸302及磁控靶擋板106升降，旋轉氣缸302可以帶動磁控靶擋板106旋轉，磁控靶擋板106為導體。第一導線109連接到金屬冷卻罩205，為靶材206提供陰極電壓，第一導線109另一端連接至磁控靶電源（圖中未示出）。

本實施例的可不開腔清潔陽極罩的磁控濺射裝置的清潔方法，包括以下步驟：

s1、清潔準備：通過旋轉運動和升降運動調整磁控靶擋板106的位置，使磁控靶擋板106與磁控靶20的陽極罩203之間可進行輝光濺射；第一導線109連接至第一接頭304使陽極罩203與磁控靶20電源的陰極構成通路；

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

該清洗方法，通過第一接頭304、第二接頭308、第一導線109、第二導線306連通方式的改變，配合磁控靶擋板106位置的調整，即可實現在不打開腔體的情況下將陽極罩203上的鍍層原子濺出，步驟簡單，操作方便。需要說明的是，步驟s1清潔準備中，磁控靶擋板106的旋轉運動、升降運動、以及第一導線109連接至第一接頭304的各分步驟并無先后要求。

本發明可不開腔清潔陽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通過連接導線309短接，即陽極罩203與腔體101短路，磁控靶電源（圖中未示出）的陽極與腔體101連接，磁控靶電源（圖中未示出）的陰極通過第一電線109連接到冷卻罩205，緊密接觸的冷卻罩205與靶材206是導通的。

基片103置于工件臺102上，基片擋板105旋轉離開基片103上方。通過升降機構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），通過旋轉氣缸302旋轉磁控靶擋板106離開靶材206的下方。在陽極罩203與冷卻罩205之間施加的電壓（10v到1000v，優選為300v到500v），充入工藝氣體ar，設定腔體101內的壓力（0.001pa到10pa，優選為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的作用下螺旋運動多次撞擊ar使之電離后，最終落到陽極罩203，同時ar+加速撞擊靶材206，將靶材206的原子濺出、沉積在基片103上。

如需要預濺射，只需通過升降機構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。然后進行上述的過程即可預濺射。

本發明可不開腔清潔陽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）的陽極與腔體101連接，由于磁控靶擋板106與腔體101構成通路，即磁控靶電源陽極與磁控靶擋板106構成通路。斷開第一接頭304與第二接頭308的連接導線309，同時將連接到磁控靶電源陰極的第一導線109連接到第一接頭304上，這樣陽極罩203通過第二導線306與磁控靶陰極構成通路。

通過旋轉氣缸302旋轉磁控靶擋板106到靶材206的下方，通過升降機構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作為陽極罩203的陽極，同時磁控靶擋板106還可防止對陽極罩303濺射出來的原子沉積到靶材206上，從而避免污染靶材206。在陽極罩203與磁控靶擋板106之間施加電壓（10v到1000v，優選為300v到500v），充入工藝氣體ar，設定腔體101內的壓力（0.001pa到10pa，優選為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的作用下螺旋運動多次撞擊ar使之電離后，最終落到磁控靶擋板106，同時ar+加速撞擊陽極罩203表面，將陽極罩203的鍍層原子濺出，從而實現對陽極罩203的清潔功能。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。