CN116162907A - 一种专用于半导体器件的pld镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于专用于半导体器件的PLD镀膜技术领域，具体涉及一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置，包括靶材安装机构、激光发射机构和镀膜基底机构，靶材安装机构包括：具有若干开孔的靶材基座，用于安装靶材的若干靶材安装座，膜厚仪；靶材安装机构还包括：若干靶材角度调节器，其与若干靶材安装座一一对应，且其第一端转动连接在对应的靶材安装座上，其第二端铰接在靶材基座上；若干柔性连接器，其与若干靶材安装座一一对应，且其一端连接在所述靶材安装座上，另一端连接在第二驱动机构上。本发明能够实现单独精密调节单个靶材的溅射角度，保证了每次溅射的一致性，并能实时根据检测的膜厚调整靶材的溅射角度，利于提升沉积膜层厚度均匀性。

Description

一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置

技术领域

本发明属于专用于半导体器件的PLD镀膜技术领域，具体涉及一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置。

背景技术

脉冲激光沉积（Pulsed laser deposition，简称PLD），就是将激光聚焦于靶材上一个较小的面积，利用激光的高能量密度将部分靶材蒸发甚至电离，使其能够脱离靶材而向基底运动，进而在基底上沉积，从而形成薄膜的一种方式。在众多的薄膜制备方法中，脉冲激光沉积技术的应用最为广泛，可用来制备半导体薄膜。现有物理气相沉积（PVD）镀膜技术，能使用的靶材有限，对化合物如金刚石、氮化物，成膜质量不理想或是难以成膜。

脉冲激光沉积技术的原理、特点可知，它是一种极具发展潜力的薄膜制备技术。随着辅助设备和工艺的进一步优化，将在半导体薄膜的制备方面发挥重要的作用；并能加快薄膜生长机理的研究和提高薄膜的应用水平，加速材料科学和凝聚态物理学的研究进程。同时也为新型薄膜的制备提供了一种行之有效的方法。

CN103996605B公开了一种脉冲激光沉积与分子束外延联用镀膜设备及其应用，通过在MBE蒸发源的中间区域增加可以公转和自转的靶材托盘，放置PLD镀膜所需的靶材；增加一台高性能的固体激光器，同时在MBE生长室腔体的恰当位置增加一个石英窗口，引入波长为150-355nm的高能激光蒸镀靶材。其具有生长工艺简单，制备成本低廉，应用范围广的优点。

然而，现有技术专用于半导体器件的的PLD镀膜装置中会出现沉积的膜层厚度不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的PLD镀膜的膜层厚度不均匀的缺陷，提供一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置，该专用于半导体器件的PLD镀膜装置能通过靶材角度调节器单独调节各个靶材的溅射角度，从而提升膜层厚度均匀性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置，包括靶材安装机构、激光发射机构和镀膜基底机构，所述靶材安装机构包括：具有若干开孔的靶材基座，驱动靶材基座公转的第一驱动机构，用于安装靶材的若干靶材安装座，驱动靶材安装座自转的第二驱动机构，若干靶材安装座分别对应安装在若干开孔处，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：膜厚仪，其检测端靠近所述镀膜基底机构的镀膜基底设置；且所述靶材安装机构还包括：

若干靶材角度调节器，其与若干靶材安装座一一对应，且其第一端转动连接在对应的靶材安装座上，其第二端铰接在所述靶材基座上；

若干柔性连接器，其与若干靶材安装座一一对应，且其一端连接在所述靶材安装座上，另一端连接在所述第二驱动机构上。

在一些具体实施方式中，所述靶材角度调节器控制靶材溅射角度在60-80°。

在一些具体实施方式中，所述靶材角度调节器包括：

调节板，其中部开设转动孔，所述靶材安装座通过轴承转动套接在所述转动孔内；

铰接轴，其具有第一端轴和第二端轴，第一端轴和第二端轴分别位于所述调节板的两侧且分别与调节板固接，第一端轴和第二端轴分别直接铰接在所述靶材基座上或分别通过耳板铰接在所述靶材基座上。

更优选地，所述耳板为若干且沿靶材基座的圆周方向均匀排布。

更优选地，所述铰接轴垂直于所述靶材基座的圆周直径。

在一些具体实施方式中，所述耳板为若干且沿靶材基座的圆周方向均匀排布时，所述铰接轴垂直于所述靶材基座的圆周直径。

在一些具体实施方式中，所述柔性连接器包括：

第一连板，其上设置有沿其长度方向延伸的调节槽，并在调节槽的侧面开设有沿其长度方向间隔设置的若干柱塞孔；且第一连板的一端固定连接在所述第二驱动机构上；

第二连板，其一端沿其长度方向由外到内依次开设有螺纹孔和销孔，另一端开设有连接孔，该连接孔的一端固定连接在所述靶材安装座上；

调节螺钉，其依次穿过第一连板的调节槽、第二连板的螺纹孔，将第一连板和第二连板进行螺旋紧固；

柱塞销，其依次穿过第二连板的销孔、第一连板的一个柱塞孔进行销固定。用于在需要配合靶材角度调节器柔性联动时，打开调节螺钉、柱塞销，调节螺钉随靶材角度调节器的角度调节而在调节槽内滑动至所需位置，同时相应的调节柱塞销在柱塞孔中的固定位置。

在一些具体实施方式中，所述靶材安装机构还包括：

安装基板，其内设置升降孔和导向孔、支撑孔，所述支撑孔与所述导向孔沿其中心对称设置在升降孔的外侧面；

升降导向杆，其具有第一端和第二端，其第一端转动套接在所述导向孔内且其向外延伸，该延伸端的圆周方向设置有导向槽；

升降基座，其顶端与所述靶材基座连接且平行设置，其中部侧面转动套接在所述升降孔内，且其顶端的侧面沿顶端向外延伸且该延伸端卡接在所述导向槽内；

支撑杆，其穿设在所述支撑孔内且支撑在所述靶材基座的一侧面，且其外套设导向套；

升降电机，其升降轴与所述升降导向杆的第二端连接。

优选地，所述第二驱动机构包括：

卫星齿轮，其固定轴连接在所述升降基座上；

主驱动齿轮，其位于所述卫星齿轮的侧面，且其驱动轴的一端转动套接在所述升降基座上并向外延伸，其驱动轴的另一端与相应的柔性连接器的另一端固接，以控制靶材安装座自转；

若干从动齿轮，其与所述主驱动齿轮一起沿所述卫星齿轮的圆周方向间隔分布且分别与所述卫星齿轮啮合，且其转轴与相应的柔性连接器的另一端固接，其固定轴连接在所述升降基座上；

自转电机，其驱动端与所述主驱动齿轮向外延伸的端部连接，用于驱动主驱动齿轮通过卫星齿轮带动若干从动齿轮同步转动。

在一些具体实施方式中，所述镀膜基底机构包括：

基盘，其上设置有中孔；

基盘架，其具有第一端和第二端，且其中部转动套设在所述基盘的中孔内；

镀膜基底，其套装在所述基盘架的第一端外，且其靠近若干靶材安装座设置，用于与靶材对应以沉积膜层；

旋转驱动组件，其与所述基盘架的第二端连接，用于驱动基盘架带动镀膜基底旋转，以沉积不同面积或不同厚度的膜层。

在一些具体实施方式中，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：光学观察器，其靠近所述镀膜基底机构的镀膜基底设置，用于观察镀膜基底上的膜层的成膜情况。

在一些具体实施方式中，所述激光发射机构包括：

激光器；

反射组件，其反射出口对准靶材；

反射腔室，其具有进光端与出光端，所述进光端与所述激光器连接，其出光端与所述反射组件连接，使得将激光器发出的激光通过反射组件反射聚焦在靶材上。

其中优选地，所述反射组件包括：

出光玻璃窗口；

柔性连接件，其一端连接在所述反射腔室的出光端上，另一端与所述出光玻璃窗口连接；

反射镜，其安装在所述柔性连接件上，用于将来自于所述出光端的激光反射入出光玻璃窗口内，进而聚焦在靶材上；

锁紧件，其具有相互铰接的第一杆和第二杆，第一杆的外端转动连接在所述反射腔室的出光端上，第二杆的外端转动连接在所述出光玻璃窗口上，所述第一杆和第二杆的铰接端通过弹性柱塞销钉进行锁紧。

在一些具体实施方式中，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：

安装架，其用于固定所述靶材安装机构、激光发射机构和镀膜基底机构，所述靶材安装机构位于所述安装架的一端，所述激光发射机构和镀膜基底机构位于所述安装架的另一端；

屏蔽罩，其整体密封性设置且安装在所述安装架上，其内设置沉积区，所述靶材安装机构的靶材设置部分、激光发射机构的出光部分和镀膜基底机构的镀膜基底部分均设置在所述沉积区内；

冷却腔室，其位于所述屏蔽罩内且靠近所述沉积区设置，用于对沉积区进行冷却。

有益效果：

本发明通过上述技术方案，尤其是设置膜厚仪、靶材角度调节器和柔性连接器，能够实现在靶材基座公转、单个靶材自转的同时，还能实现单独精密调节单个靶材的溅射角度，保证了每次溅射的一致性，并能实时根据检测的膜厚调整靶材的溅射角度，利于提升沉积膜层厚度均匀性。

在本发明优选的方案中，靶材基座、靶材安装座及靶材的整体结构，可实现同步升降，还能满足不同靶基距需求，可通过不同靶基距配合调节镀膜基底机构中镀膜基底的转速，更利于协同性提升膜厚均匀性。

在本发明优选的驱动方案中，设置卫星齿轮、主驱动齿轮、从动齿轮等星型传动结构，结合升降结构，更利于提高单次靶材装载率、提升膜层厚度均匀性和密度；且布局合理，结构紧凑，所占空间小，工业化应用性强。本发明的装置无需频繁装载，频繁装载不利于维持一个稳定的真空环境，其导致的成膜环境变化对膜层密度和均匀性都有不利影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的专用于半导体器件的PLD镀膜装置的总装结构示意图。

图2为图1去除屏蔽罩和膜厚仪后的结构示意图。

图3为靶材安装机构的靶材所在头部的结构示意图。

图4为图3中靶材、靶材安装座、靶材角度调节器、柔性连接器与从动齿轮依次配合连接的一种结构示意图。

图5为靶材安装机构的驱动部分的结构示意图。

图6为激光发射机构和镀膜基底机构、膜厚仪以及光学观察器配合的整体结构示意图。

图7为激光发射机构的头部结构示意图。

图8为柔性连接器的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1、靶材安装机构，2、激光发射机构，3、镀膜基底机构，4、膜厚仪，5、光学观察器，6、安装架，7、屏蔽罩；

101、靶材基座，102、第一驱动机构；103、靶材，104、靶材安装座，105、第二驱动机构，1051、卫星齿轮，1052、主驱动齿轮，1053、从动齿轮，1054、自转电机；106、靶材角度调节器，1061、调节板，1062、铰接轴，1063、耳板；107、柔性连接器，1071、第一连板，1072、第二连板，1073、调节槽，1074、柱塞孔，1075、柱塞销，1076、调节螺钉；108、安装基板，109、升降导向杆，1091、导向槽；110、升降基座，111、支撑杆，112、升降电机；

201、激光器，202、反射组件，2021、出光玻璃窗口，2022、柔性连接件，2023、反射镜，2024、锁紧件；203、反射腔室；

301、基盘，302、基盘架，303、镀膜基底，304、旋转驱动组件。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介（例如齿轮齿合）间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。其中，术语“可选的”、“任选的”均是指可以包括，也可以不包括（或可以有，也可以没有）。

本发明提供了一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置，如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括靶材安装机构1、激光发射机构2和镀膜基底机构3，所述靶材安装机构1包括：具有若干开孔的靶材基座101，驱动靶材基座101公转的第一驱动机构102，用于安装靶材103的若干靶材安装座104，驱动靶材安装座104自转的第二驱动机构105，若干靶材安装座104分别对应安装在若干开孔处，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：膜厚仪4，其检测端靠近所述镀膜基底机构3的镀膜基底303设置，用于检测镀膜基底303上沉积的膜层的厚度；且所述靶材安装机构1还包括：

若干靶材角度调节器106，其与若干靶材安装座104一一对应，且其第一端转动连接在对应的靶材安装座104上，其第二端铰接在所述靶材基座101上，用于既能调节靶材安装座104的角度，又能保证靶材安装座104的自转；

若干柔性连接器107，其与若干靶材安装座104一一对应，且其一端连接在所述靶材安装座104上，另一端连接在所述第二驱动机构105上，用于将靶材安装座104柔性连接在所述第二驱动机构105上，使得既能通过第二驱动机构105驱动靶材安装座104自转，又能满足靶材安装座104被调节角度时的移动余量。

在一些具体优选实施方式中，如图3和图4所示，所述靶材角度调节器106包括：

调节板1061，其中部开设转动孔，所述靶材安装座104转动套接（例如可以通过轴承实现转动套接）在所述转动孔内；

铰接轴1062，其具有第一端轴和第二端轴，第一端轴和第二端轴分别位于所述调节板1061的两侧且分别与调节板1061固接，第一端轴和第二端轴分别直接铰接在所述靶材基座101上或分别通过耳板1063铰接在所述靶材基座101上。

更优选地，所述第一端轴和第二端轴分别通过耳板1063铰接在所述靶材基座101上。所述耳板1063固定在所述靶材基座101的靠近靶材103的一侧面上。

更优选地，所述耳板1063为若干且沿靶材基座101的圆周方向均匀排布。

更优选地，所述铰接轴1062垂直于所述靶材基座101的圆周直径。

在一些具体实施方式中，所述靶材角度调节器106控制靶材103溅射角度在60-80°。该优选方案下，能够实现溅射率最大，更利于沉积膜厚的均匀性。而若溅射角度小于60°，溅射率会随溅射角度增加而相对缓慢增加，若大于80°则会随溅射角度增加而急剧下降。

本发明所述柔性连接器107既要满足能驱动靶材安装座104进行自转，又能满足靶材安装座104被调节角度时的移动余量，后者是指柔性连接器107能随靶材安装座104的角度调节而柔性的联动性伸展。在一些具体优选实施方式中，如图8所示，所述柔性连接器107的结构包括：

第一连板1071，其上设置有沿其长度方向延伸的调节槽1073，并在调节槽1073的侧面开设有沿其长度方向间隔设置的若干柱塞孔1074；且第一连板1071的一端固定连接在所述第二驱动机构105上；

第二连板1072，其一端沿其长度方向由外到内依次开设有螺纹孔和销孔，另一端开设有连接孔，该连接孔的一端固定连接在所述靶材安装座104上；

调节螺钉1076，其依次穿过第一连板1071的调节槽1073、第二连板1072的螺纹孔，将第一连板1071和第二连板1072进行螺旋紧固；

柱塞销1075，其依次穿过第二连板1072的销孔、第一连板1071的一个柱塞孔1074进行销固定。该结构实现柔性/刚性连接，用于在需要配合靶材角度调节器106柔性联动时，打开调节螺钉1076、柱塞销1075，调节螺钉1076随靶材角度调节器106的角度调节而在调节槽1073内滑动至所需位置，同时相应的调节柱塞销1075在柱塞孔1074中的固定位置。

本发明中，所述溅射角度可以通过柔性连接器107来调节靶材安装座104及其连接的调节板1061整体的角度，例如可以通过以调节螺钉1076为中心轴转动第二连板1072至其上销孔对准某一柱塞孔1074，并通过柱塞销1075***销孔和柱塞孔1074进行固定，来调节溅射角度。第二连板1072的销孔对准的柱塞孔1074不同，溅射角度不同。

上述第一连板1071、第二连板1072、调节螺钉1076、柱塞销1075形成了柔性单元，本发明中柔性连接器107中可以包括若干上述柔性单元，本领域技术人员可以根据需求选择，只要能实现其相互柔性连接即可。

可以理解的是，本发明的图4中仅示出了柔性连接器107的各柔性单元组装后的整体轮廓图，并未示出内部具体结构图；其与图8的结构并不冲突或对立，可以视为一种结构或两种结构。

在一些具体实施方式中，如图3所示，所述靶材安装机构1还包括：

安装基板108，其内设置升降孔和导向孔、支撑孔，所述支撑孔与所述导向孔沿其中心对称设置在升降孔的外侧面；

升降导向杆109，其具有第一端和第二端，其第一端转动套接在所述导向孔内且其向外延伸，该延伸端的圆周方向设置有导向槽1091；

升降基座110，其顶端与所述靶材基座101连接且平行设置，其中部侧面转动套接在所述升降孔内，且其顶端的侧面沿顶端向外延伸且该延伸端卡接在所述导向槽1091内；

支撑杆111，其穿设在所述支撑孔内且支撑在所述靶材基座101的一侧面，且其外套设导向套；

升降电机112，其升降轴与所述升降导向杆109的第二端连接。该优选方案下，能够通过控制升降基座110带动靶材基座101和靶材安装座104及其上的靶材103这一整体结构进行同步升降，从而能满足不同靶基距要求，能够沉积不同尺寸的膜层。

本发明所述升降基座110的形状只要实现上述条件和功能即可，例如可以为T型，T型包括位于顶端的圆盘和位于中部的升降柱，升降柱和圆盘形成T型。所述升降基座110的顶端与所述靶材基座101连接，例如通过若干支柱将升降基座110顶端与所述靶材基座101连接。

本发明中，可以理解的是，所述导向套为耐磨材质。

本发明中所述升降导向杆109与导向孔的转动套接的具体结构只要能实现满足升降导向杆109的升降功能即可；例如可以为螺纹连接。本发明所述升降基座110与升降孔的转动套接的具体结构只要能实现满足升降基座110的升降功能即可；例如可以为螺纹连接。

本发明中，在进行升降工作时，升降电机112驱动所述升降导向杆109在导向孔内进行旋转性升降，所述升降导向杆109通过卡槽带动升降基座110进行升降，升降基座110在升降孔内沿安装基板108的中心轴线进行旋转性升降，靶材基座101和靶材安装座104及其上的靶材103这一整体结构随升降基座110进行同步升降。

所述升降导向杆109和支撑杆111能在靶材基座101升降时提供导向支撑，实现稳固升降。

进一步优选地，所述升降导向杆109的延伸端上还设置有L型槽，L型槽的开口朝向靠近靶材103的方向，所述靶材基座101的侧面支撑在所述L型槽上。该优选方案下，更利于对靶材基座101进行更稳固的支撑。

在上述升降的优选方案中，本领域技术人员可以根据沉积所需的真空环境等实际需求对适当位置进行密封，例如升降的动密封处可以采用焊接波纹管，转动连接处的密封可以采用双轴磁流体。

所述升降电机112例如可以为步进电机。

进一步优选地，如图3所示，所述第二驱动机构105包括：

卫星齿轮1051，其固定轴连接在所述升降基座110上；

主驱动齿轮1052，其位于所述卫星齿轮1051的侧面，且其驱动轴的一端转动套接在所述升降基座110上并向外延伸，其驱动轴的另一端与相应的柔性连接器107的另一端固接，以控制靶材安装座104自转；

若干从动齿轮1053，其与所述主驱动齿轮1052一起沿所述卫星齿轮1051的圆周方向间隔分布且分别与所述卫星齿轮1051啮合，且其转轴与相应的柔性连接器107的另一端固接，其固定轴连接在所述升降基座110上；

自转电机1054，其驱动端与所述主驱动齿轮1052向外延伸的端部连接，用于驱动主驱动齿轮1052通过卫星齿轮1051带动若干从动齿轮1053同步转动。该优选方案下，从动齿轮1053的数量可根据靶材103的数量对应设置，这种星型传动结构，结合上述升降结构，结构紧凑、占用空间小，能实现多个靶材103的同步自转，同时还能实现整体结构的升降，从而更利于提升靶材103装载率和膜层均匀性。

所述第二驱动机构105工作时，通过自转电机1054驱动主驱动齿轮1052带动卫星齿轮1051来带动多个从动齿轮1053进行自转，各相应齿轮带动其连接的靶材安装座104和靶材103进行同步自转。应当理解的是，自转电机1054同时驱动若干靶材安装座104同步自转，每次溅射单个靶材103，在单个靶材103溅射时，可以调节不同的公转和自转速度。

可以理解的是，卫星齿轮1051包括齿轮和固定轴，齿轮转动套接在固定轴上。主驱动齿轮1052包括主齿轮和主驱动轴，主齿轮固定套接在主驱动轴上，且主驱动轴沿主齿轮的两端向外延伸。从动齿轮1053包括从动轮和转轴、固定轴，从动轮的一端固定在转轴上，另一端转动套接在固定轴的外表面。

更优选地，如图2和图5所示，所述第一驱动机构102包括：

公转轴，其具有第一端和第二端，其第一端固定连接在所述升降基座110上；

公转电机，其驱动轴与所述公转轴的第二端连接（如齿轮齿合式连接），用于驱动升降基座110带动靶材基座101和靶材安装座104进行整体公转。该优选方案下，通过公转电机驱动公转轴带动升降基座110及其上固定的靶材基座101、靶材安装座104及靶材103等整体结构进行公转。

在一些更优选的实施方式中，所述靶材安装机构1具有上述升降结构，且第一驱动机构102和第二驱动机构105均具有上述优选结构。该更优选的方案，能在较小的空间内实现靶材基座101的公转，同时实现单个靶材103的同步自转，同时还可对靶材103的角度进行调节，以提升靶材103沉积膜层厚度的均匀性，还能根据膜厚需求调节靶材103装载率。

在一些具体实施方式中，所述镀膜基底机构3包括：

基盘301，其上设置有中孔；

基盘架302，其具有第一端和第二端，且其中部转动套设在所述基盘301的中孔内；

镀膜基底303，其套装在所述基盘架302的第一端外，且其靠近若干靶材安装座104设置，用于与靶材103对应以沉积膜层；

旋转驱动组件304，其与所述基盘架302的第二端连接，用于驱动基盘架302带动镀膜基底303旋转，以沉积不同面积或不同厚度的膜层。

在一些具体实施方式中，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：光学观察器5，其靠近所述镀膜基底机构3的镀膜基底303设置，用于观察镀膜基底303上的膜层的成膜情况。该优选方案下，还能通过光学观察器5实现动态观察成膜情况，从而控制沉积过程。应当理解的是，所述光学观察器5具有光学镜头。

本发明中，应当理解的是，通过所述激光发射机构2发出激光溅射靶材103，且每次溅射一个靶材103。

在一些具体实施方式中，如图6和图7所示，所述激光发射机构2包括：

激光器201；

反射组件202，其反射出口对准靶材103；

反射腔室203，其具有进光端与出光端，所述进光端与所述激光器201连接，其出光端与所述反射组件202连接，使得将激光器201发出的激光通过反射组件202反射聚焦在靶材103上。

其中优选地，如图7所示，所述反射组件202包括：

出光玻璃窗口2021；

柔性连接件2022，其一端连接在所述反射腔室203的出光端上，另一端与所述出光玻璃窗口2021连接；

反射镜2023，其安装在所述柔性连接件2022上，用于将来自于所述出光端的激光反射入出光玻璃窗口2021内，进而聚焦在靶材103上；

锁紧件2024，其具有相互铰接的第一杆和第二杆，第一杆的外端转动连接在所述反射腔室203的出光端上，第二杆的外端转动连接在所述出光玻璃窗口2021上，所述第一杆和第二杆的铰接端通过弹性柱塞销钉进行锁紧。该优选方案下，本发明通过设置上述精密调节结构的反射组件202，能够精密调节溅射角度，更利于保证每次溅射的一致性；且反射角度可调，能减少激光束反射损耗，节省成本，且由于通过弹性柱塞销钉锁紧利于节省真空腔体空间、方便调节且稳定可靠。

在调节反射角度时，可以先松开锁紧件2024，通过调节出光玻璃窗口2021的角度和位置，柔性连接件2022随之移动，并调节反射镜2023的角度和位置，达到所需要求后，紧固锁紧件2024即可。

本领域技术人员可以根据需求选择所述柔性连接件2022的具体结构，只要能实现既能支撑反射镜2023维持角度和位置又能促进激光尽可能多的进入出光玻璃窗口2021即可。所述柔性连接件2022的具体结构例如可以为柔性波纹管，其为本领域的常规结构或材质。

本发明中，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还可以包括其他沉积所需的常规结构和/或装置安装所需的常规部件。在一些具体实施方式中，如图1所示，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：

安装架6，其用于固定所述靶材安装机构1、激光发射机构2和镀膜基底机构3，所述靶材安装机构1位于所述安装架6的一端，所述激光发射机构2和镀膜基底机构3位于所述安装架6的另一端；

屏蔽罩7，其整体密封性设置且安装在所述安装架6上，其内设置沉积区，所述靶材安装机构1的靶材103设置部分、激光发射机构2的出光部分和镀膜基底机构3的镀膜基底303部分均设置在所述沉积区内；

冷却腔室，其位于所述屏蔽罩7内且靠近所述沉积区设置，用于对沉积区进行冷却。该优选方案下，各部件结合紧凑，占用空间小，布局合理。

应当理解的是，所述屏蔽罩7上还设置有可抽气的零部件以提供沉积所需真空环境等条件，其为本领域常规结构，在此不再赘述。

本发明所述冷却腔室优选采用双层结构，保证沉积工艺所需低温环境。冷却腔室的材质和密封法兰，本领域技术人员可以根据需求选择，只要能够保证高真空环境即可；例如可以采用SUS304材质，其端部可以采用CF系列刀口法兰。

本发明的PLD镀膜装置能大大提升膜厚均匀性，还能提升靶材103装载率。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种专用于半导体器件的PLD镀膜装置，包括靶材安装机构、激光发射机构和镀膜基底机构，所述靶材安装机构包括：具有若干开孔的靶材基座，驱动靶材基座公转的第一驱动机构，用于安装靶材的若干靶材安装座，驱动靶材安装座自转的第二驱动机构，若干靶材安装座分别对应安装在若干开孔处，其特征在于，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：膜厚仪，其检测端靠近所述镀膜基底机构的镀膜基底设置；且所述靶材安装机构还包括：

若干靶材角度调节器，其与若干靶材安装座一一对应，且其第一端转动连接在对应的靶材安装座上，其第二端铰接在所述靶材基座上；

若干柔性连接器，其与若干靶材安装座一一对应，且其一端连接在所述靶材安装座上，另一端连接在所述第二驱动机构上。

2.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述靶材角度调节器包括：

调节板，其中部开设转动孔，所述靶材安装座通过轴承转动套接在所述转动孔内；

铰接轴，其具有第一端轴和第二端轴，第一端轴和第二端轴分别位于所述调节板的两侧且分别与调节板固接，第一端轴和第二端轴分别直接铰接在所述靶材基座上或分别通过耳板铰接在所述靶材基座上。

3.根据权利要求2所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，

所述靶材角度调节器控制靶材溅射角度在60-80°；

和/或，所述耳板为若干且沿靶材基座的圆周方向均匀排布时，所述铰接轴垂直于所述靶材基座的圆周直径。

4.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述柔性连接器包括：

第一连板，其上设置有沿其长度方向延伸的调节槽，并在调节槽的侧面开设有沿其长度方向间隔设置的若干柱塞孔；且第一连板的一端固定连接在所述第二驱动机构上；

第二连板，其一端沿其长度方向由外到内依次开设有螺纹孔和销孔，另一端开设有连接孔，该连接孔的一端固定连接在所述靶材安装座上；

调节螺钉，其依次穿过第一连板的调节槽、第二连板的螺纹孔，将第一连板和第二连板进行螺旋紧固；

柱塞销，其依次穿过第二连板的销孔、第一连板的一个柱塞孔进行销固定。

5.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述靶材安装机构还包括：

安装基板，其内设置升降孔和导向孔、支撑孔，所述支撑孔与所述导向孔沿其中心对称设置在升降孔的外侧面；

升降导向杆，其具有第一端和第二端，其第一端转动套接在所述导向孔内且其向外延伸，该延伸端的圆周方向设置有导向槽；

升降基座，其顶端与所述靶材基座连接且平行设置，其中部侧面转动套接在所述升降孔内，且其顶端的侧面沿顶端向外延伸且该延伸端卡接在所述导向槽内；

支撑杆，其穿设在所述支撑孔内且支撑在所述靶材基座的一侧面，且其外套设导向套；

升降电机，其升降轴与所述升降导向杆的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括：

卫星齿轮，其固定轴连接在所述升降基座上；

主驱动齿轮，其位于所述卫星齿轮的侧面，且其驱动轴的一端转动套接在所述升降基座上并向外延伸，其驱动轴的另一端与相应的柔性连接器的另一端固接，以控制靶材安装座自转；

若干从动齿轮，其与所述主驱动齿轮一起沿所述卫星齿轮的圆周方向间隔分布且分别与所述卫星齿轮啮合，且其转轴与相应的柔性连接器的另一端固接，其固定轴连接在所述升降基座上；

自转电机，其驱动端与所述主驱动齿轮向外延伸的端部连接，用于驱动主驱动齿轮通过卫星齿轮带动若干从动齿轮同步转动。

7.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述镀膜基底机构包括：

基盘，其上设置有中孔；

基盘架，其具有第一端和第二端，且其中部转动套设在所述基盘的中孔内；

镀膜基底，其套装在所述基盘架的第一端外，且其靠近若干靶材安装座设置，用于与靶材对应以沉积膜层；

旋转驱动组件，其与所述基盘架的第二端连接，用于驱动基盘架带动镀膜基底旋转，以沉积不同面积或不同厚度的膜层。

8.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：光学观察器，其靠近所述镀膜基底机构的镀膜基底设置，用于观察镀膜基底上的膜层的成膜情况。

9.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述激光发射机构包括：

激光器；

反射组件，其反射出口对准靶材；

反射腔室，其具有进光端与出光端，所述进光端与所述激光器连接，其出光端与所述反射组件连接，使得将激光器发出的激光通过反射组件反射聚焦在靶材上；

其中，所述反射组件包括：

出光玻璃窗口；

柔性连接件，其一端连接在所述反射腔室的出光端上，另一端与所述出光玻璃窗口连接；

反射镜，其安装在所述柔性连接件上，用于将来自于所述出光端的激光反射入出光玻璃窗口内，进而聚焦在靶材上；

锁紧件，其具有相互铰接的第一杆和第二杆，第一杆的外端转动连接在所述反射腔室的出光端上，第二杆的外端转动连接在所述出光玻璃窗口上，所述第一杆和第二杆的铰接端通过弹性柱塞销钉进行锁紧。

10.根据权利要求1所述的专用于半导体器件的PLD镀膜装置，其特征在于，所述专用于半导体器件的PLD镀膜装置还包括：

安装架，其用于固定所述靶材安装机构、激光发射机构和镀膜基底机构，所述靶材安装机构位于所述安装架的一端，所述激光发射机构和镀膜基底机构位于所述安装架的另一端；

屏蔽罩，其整体密封性设置且安装在所述安装架上，其内设置沉积区，所述靶材安装机构的靶材设置部分、激光发射机构的出光部分和镀膜基底机构的镀膜基底部分均设置在所述沉积区内；

冷却腔室，其位于所述屏蔽罩内且靠近所述沉积区设置，用于对沉积区进行冷却。

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