[发明专利]一种高真空原位储靶装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高真空原位储靶装置的技术领域，尤其涉及一种应用于离子束溅射系统、磁控溅射系统、激光熔射沉积系统等物理气相沉积系统的可放置多个靶材的原位储靶装置。

背景技术

靶材广泛应用于离子束溅射系统、磁控溅射系统、激光熔射沉积系统等物理气相沉积系统中。靶材种类很多，很多靶材对空气中的氧气、水汽等比较敏感，因此需要高度洁净的空间存放靶材。现有的靶材存放方式一般为真空干燥箱存放，真空干燥箱能够提供的真空度不高，一些特别活泼的靶材不能存放。现有物理气相沉积系统的薄膜沉积腔体中通常仅有几个靶位可以使用，不能完全满足多元复杂材料的制备要求。更换材料体系的时候需要打开真空腔体更换靶材，这样就会破坏真空腔体的真空环境，靶材遇到空气中的氧气、水汽等会造成靶材污染。一种现有的解决方法是增加靶位，从而提高靶材的容量。这种方法需要使用多个靶位造成成本增加，同时会增大真空腔体体积，这样既增加了设备成本又不利于快速获得较高真空环境。另一方面在薄膜沉积腔体放置过多靶材容易产生靶材之间交叉污染，影响样品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高真空原位储靶装置及其使用方法，以解决靶材保存过程中以及交接、更换过程中由于环境洁净度不高而受到污染的问题和真空腔体的真空环境在更换靶材过程中受到破坏的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高真空原位储靶装置，其中，包括：一用于储靶的腔体，所述腔体的内部设有若干层靶材层，并且每一所述靶材层具有若干用于放置靶材的靶材托盘，同时，若干层所述靶材层可在所述腔体的内部移动；所述腔体的外侧壁开设驳接接口，所述驳接接口连接外置真空腔体，并且所述驳接接口安装接口阀门，通过所述驳接接口用于存放或者取用所述靶材；还包括：真空泵，所述真空泵与所述腔体相连接。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，若干层所述靶材层包括一沿所述腔体内部从上至下的竖直杆，以及在所述竖直杆外侧壁向外延伸的若干层分支杆层，每一所述分支杆层具有若干分支杆，并且每一所述分支杆的头部安装所述靶材托盘。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述竖直杆连接一驱动装置，所述驱动装置驱动所述竖直杆绕自身旋转或者沿所述腔体的内部上下移动。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述腔体的底部开设一真空泵接口，所述真空泵接口与所述真空泵连接，并且所述真空泵接口安装一真空泵阀门，使得所述腔体的内部为真空环境。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述腔体的内部为惰性气氛环境，所述惰性气氛为He、Ne、Ar、Ke、Xe或者N₂。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述腔体的真空度为常压、低真空、中等真空、高真空或者超高真空环境；所述常压为100kPa，所述低真空为10⁵至10²Pa，所述中等真空为10²至10^-1Pa，所述高真空为10^-1至10^-5Pa，所述超高真空为低于10^-5Pa。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述真空泵为机械真空泵、分子泵、离子泵、升华泵、吸气剂或其组合。

上述的一种高真空原位储靶装置，其中，所述驱动装置为电机驱动或者手动驱动。

一种高真空原位储靶装置的使用方法，其中，包括上述任意一项所述高真空原位储靶装置；打开所述接口阀门，所述驱动装置驱动所述竖直杆上下升降和旋转，将需要取用的所述分支杆和所述靶材托盘运动至所述接口阀门，所述靶材取用后关闭所述接口阀门，然后打开所述真空泵阀门和所述真空泵对所述腔体抽真空，以满足真空度要求。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)靶材存储在单独的真空的腔体内，与外部环境由接口阀门隔断，有效地杜绝外部环境对靶材氧化及其他污染。

(2)与外置真空镀膜设备连接后更换靶材无需打开真空腔体，可在沉积间歇更换靶材，提高设备利用率；腔体无需暴露空气，有效地避免腔体受到大气杂质污染。

(3)靶材单独地存放于腔体中，可有效降低沉积腔对腔体空间的要求，从而缩短单次实验中抽真空耗时，提高设备效率。