CN102888590A - 扫描式磁控溅射阴极及扫描式磁控溅射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扫描式磁控溅射阴极，设于真空腔体上并对真空腔体内的靶材进行磁控扫描，其中，本发明的扫描式磁控溅射阴极包括位于真空腔体外的磁性部件及驱动器，磁性部件与靶材相对应，驱动器驱使磁性部件在真空腔体外做平面的活动而对靶材进行平面的磁性扫描。本发明的扫描式磁控溅射阴极能提高靶材刻蚀区域的面积以提高靶材的利用率而降低镀膜成本。另，本发明还公开一种扫描式磁控溅射装置。

Description

扫描式磁控溅射阴极及扫描式磁控溅射装置
技术领域
本发明涉及一种真空镀膜领域，尤其涉及一种用于太阳能电池板及OLED中的基板镀膜用的磁控溅射阴极及磁控溅射装置。
背景技术
随着经济的不断发展、科学技术的不断提高及自然资源的日益紧缺，促使企业加大投资研发力度以便能开发出新的节能产品，而薄膜太阳能电池就是诸多节能产品中的一种。其中，在薄膜太阳能电池生产过程中，会涉及到成千上万道工序，而薄膜太阳能电池板的镀膜就是诸多工序中的一种。
目前，对薄膜太阳能电池板进行镀膜的常用方法为磁控溅射镀膜，它是利用电子在电场的作用下，使电子在飞向待镀膜的薄膜太阳能电池板过程中与真空腔体内的氩原子发生碰撞，使氩原子电离产生出氩正离子和新的电子；新电子在电场的作用下飞向待镀膜的薄膜太阳能电池板，氩离子在电场作用下加速飞向阴极靶材处，并以高能量轰击靶材的表面，使靶材发生溅射，产生溅射粒子；而在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在待镀膜的薄膜太阳能电池板上形成薄膜出来，从而完成薄膜太阳能电池板的镀膜过程，因此，磁控溅射镀膜是薄膜太阳能电池板的重要组成部分。
但是，现有的应用于磁控溅射镀膜的磁控溅射装置对靶材刻蚀的区域面积小，从而使得靶材的利用率低，相应地增加了靶材的使用数量及靶材的更换次数，从而增加了磁控溅射镀膜的成本。
同样，在其它行业中，比如OLED（英文全称为：Organic Light-EmittingDiode，中文名称为：有机发光二极管文）及液晶电视的制造中所涉及到的都是类似的。
因此，急需要一种提高靶材刻蚀区域面积以提高靶材的利用率而降低镀膜成本的扫描式磁控溅射阴极及扫描式磁控溅射装置来克服上述的缺陷。
发明内容
本发明之一目的在于提供一种能提高靶材刻蚀区域的面积以提高靶材的利用率而降低镀膜成本的扫描式磁控溅射阴极。
本发明之另一目的在于提供一种能提高靶材刻蚀区域的面积以提高靶材的利用率而降低镀膜成本的扫描式磁控溅射装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种扫描式磁控溅射阴极，设于真空腔体上并对真空腔体内的靶材进行磁控扫描，其中，本发明的扫描式磁控溅射阴极包括位于真空腔体外的磁性部件及驱动器，磁性部件与靶材相对应，驱动器驱使磁性部件在真空腔体外做平面的活动而对靶材进行平面的磁性扫描。
较佳地，本发明的扫描式磁控溅射阴极还包括连接于磁性部件及驱动器之间的中间传动组件，中间传动组件包括与驱动器的输出端相平行并枢接于真空腔体外的丝杆、套于丝杆上并与丝杆啮合传动的丝母及连接于丝杆和驱动器之输出端的中间传送部件，丝母固定于磁性部件上。
较佳地，中间传送部件为安装在驱动器的输出端上的主动轮、安装在丝杆上的从动轮及套于主动轮及从动轮上的传送件；或者中间传送部件为安装在驱动器的输出端上的主动齿轮及安装在丝杆上并与主动齿轮啮合传动的从动齿轮。
较佳地，本发明的扫描式磁控溅射阴极还包括相互配合的导向杆及导向套，导向杆安装在真空腔体外并与丝杆相平行，导向套安装在磁性部件上并套于导向杆上。
较佳地，真空腔体具有与外界冷却系统相连通的循环通道，循环通道位于磁性部件与靶材之间，且循环通道与靶材相对应。
较佳地，真空腔体内设置有一密封金属板，且真空腔体开设有贯穿该真空腔体面对靶材的一侧的循环通槽，密封金属板密封循环通槽面对靶材的一侧并形成出循环通道，靶材紧贴密封金属板。
较佳地，靶材面对磁性部件的磁力集中区处对应地设置有一凸台。
本发明的扫描式磁控溅射装置适用对基板进行真空溅射镀膜，包括真空腔体、控制器及扫描式磁控溅射阴极。控制器设置于真空腔体外，真空腔体内设置有靶材；扫描式磁控溅射阴极包含位于真空腔体外的磁性部件及驱动器，磁性部件与靶材相对应，驱动器与控制器电性连接，驱动器驱使磁性部件在真空腔体外做平面的活动而对靶材进行平面的磁性扫描。
较佳地，扫描式磁控溅射阴极还包括连接于磁性部件及驱动器之间的中间传动组件，中间传动组件包括与驱动器的输出端相平行并枢接于真空腔体外的丝杆、套于丝杆上并与丝杆啮合的丝母及连接于丝杆和驱动器之输出端的中间传送部件，丝母固定于磁性部件上。
较佳地，中间传送部件为安装在驱动器的输出端上的主动轮、安装在丝杆上的从动轮及套于主动轮及从动轮上的传送件；或者中间传送部件为安装在驱动器的输出端上的主动齿轮及安装在丝杆上并与主动齿轮啮合传动的从动齿轮。
较佳地，扫描式磁控溅射阴极还包括相互配合的导向杆及导向套，导向杆安装在真空腔体外并与丝杆相平行，导向套安装在磁性部件上并套于导向杆上。
较佳地，真空腔体具有与外界冷却系统相连通的循环通道，循环通道位于磁性部件与靶材之间，且循环通道与靶材相对应。
较佳地，真空腔体内设置有一密封金属板，且真空腔体开设有贯穿该真空腔体面对靶材的一侧的循环通槽，密封金属板密封循环通槽面对靶材的一侧并形成出循环通道，靶材紧贴密封金属板。
较佳地，靶材面对磁性部件的磁力集中区处对应地设置有一凸台。
与现有技术相比，由于本发明的驱动器驱使磁性部件在真空腔体外做平面的活动而对靶材进行平面的磁性扫描，一方面增加了靶材的磁性扫描区域的面积，另一方面使得靶材各处的磁场强度因磁性部件的移动而呈周期性的变化过程，因而使得靶材的刻蚀更均匀且增加靶材刻蚀区域的面积，从而提高了靶材的利用率以减少靶材的更换次数和使用数量而降低镀膜成本。同时，由于本发明的驱动器及磁性部件是位于真空腔体外的，一方面便于驱动器及磁性部件的检修维护，另一方面能防止磁控溅射镀膜过程中离子轰击靶材所产生的热量导致磁性部件因高温而消磁，从而使得磁性部件能更可靠地工作。由于本发明的扫描式磁控溅射装置具有本发明扫描式磁控溅射阴极，故本发明的扫描式磁控溅射装置能提高靶材刻蚀区域的面积以提高靶材的利用率而降低镀膜成本。
附图说明
图1是本发明扫描式磁控溅射装置的立体结构图。
图2是图1中A部分的放大图。
图3及图4是本发明扫描式磁控溅射装置的工作原理图。
图5是本发明扫描式磁控溅射装置中靶材的一局部平面图。
图6是本发明扫描式磁控溅射装置中靶材的另一局部平面图。
图7是靶材被现有的磁控溅射装置所刻蚀后的状态示意图。
图8是被本发明的扫描式磁控溅射装置所刻蚀后的状态示意图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1及图2，本发明的扫描式磁控溅射装置100用于对基板200（见图3）进行真空溅射镀膜，其包括真空腔体10、控制器20及扫描式磁控溅射阴极30。控制器20设置于真空腔体10外，具体地，在本实施例中，真空腔体10是向外延伸出两相对应的侧板15，两侧板15较优是呈相互平行的设置以便于外界物件的安装布局，而控制器20是安装在两侧板15的顶部上，以便于控制器20的安装及布局，且控制器20为电气控制类的控制器。同时，真空腔体10内设置有靶材11，较优地，靶材11是呈板状结构，且靶材11设置有一凸台111（见图5及图6），该凸台111是面对下述提到的磁性部件31的磁力集中区，以确保靶材11各处最终刻蚀的厚度接近一致以进一步地提高靶材11的利用率。而扫描式磁控溅射阴极30包含位于真空腔体10外的磁性部件31及驱动器32，磁性部件31与靶材11相对应，具体地，在本实施例中，驱动器32是安装在上述提到的两侧板15上以便于驱动器32的安装及布局，而磁性部件31是位于两侧板15之间以便于磁性部件31的移动扫描；且驱动器32与控制器20电性连接，与控制器20电性连接的驱动器32驱使磁性部件31在真空腔体10外做平面的活动而对靶材11进行平面的磁性扫描，较优是，在本实施例中，驱动器32是驱使磁性部件31在真空腔体10外做平面的移动而实现对靶材11的磁性扫描，以减少对空间的占有量，当然，在其它实施例中，驱动器32可以去驱使磁性部件31做平面的旋转而实现对靶材11的磁性扫描的目的，而磁性部件31的磁性排列方式较优是中间为N极，两侧为S极以满足工艺要求，N极被夹于两S极之间，状态如图3及图4所示。
其中，为了使靶材11的冷却效果更好，并能避免受电子轰击靶材11久后不断发热导致磁性部件31的消磁而影响镀膜工艺的稳定性，故真空腔体10具有与外界冷却系统相连通的循环通道12，循环通道12位于磁性部件31与靶材11之间，且循环通道12与靶材11相对应；具体地，真空腔体10内设置有一密封金属板13，密封金属板13较优为铜板以获得更好的导热性及稳定性，且真空腔体10开设有贯穿该真空腔体10面对靶材11的一侧的循环通槽14，密封金属板13密封循环通槽14面对靶材11的一侧并形成出上面提及的循环通道12，靶材11紧贴密封金属板13，以更好地将靶材11的热量导走的同时，还便于循环通道12的加工及制造；为了便于基板200在真空腔体10内传输，故真空腔体10内还设置有用于传输基板200的传动轮16。更具体地，如下：
较优者，扫描式磁控溅射阴极30还包括连接于磁性部件31及驱动器32之间的中间传动组件33，中间传动组件33包括与驱动器32的输出端相平行并枢接于真空腔体10外的丝杆331（具体是丝杆331枢接于两侧板15上）、套于丝杆331上并与丝杆331啮合的丝母332及连接于丝杆331和驱动器32之输出端的中间传送部件333，丝母332固定于磁性部件31上；较优是，驱动器32为一电机以简化驱动器32的结构，并使得驱动器32通过中间传动组件33能更精准及更可靠地驱使磁性部件31在真空腔体10外（具体是两侧板15之间）做往复的磁性扫描以增加靶材11的刻蚀区域（即是图6中双点划线所围成的区域）。具体地，中间传送部件333为安装在驱动器32的输出端上的主动轮333a、安装在丝杆331上的从动轮333b及套于主动轮333a及从动轮333b上的传送件333c，以将驱动器32的转动转化为磁性部件31的往复移动；较优是，主动轮333a及从动轮333b均为带轮，对应地，传送件333c为传动带，以使得中间传送部件333的传动更平稳；更优是，主动轮333a及从动轮333b均为同步带轮，对应地，传送件333c为同步带，以使得中间传送部件333传送更平稳和精准；当然，在其它实施例中，主动轮333a及从动轮333b均为链轮，对应地，传送件333c为一链条，以使中间传送部件333能适应于比较恶劣的场合中。或者，中间传送部件333还可以为安装在驱动器32的输出端上的主动齿轮及安装在丝杆331上并与主动齿轮啮合传动的从动齿轮，以适应于近距离的传送场合中。其中，为使得磁性部件31在真空腔体10外的移动更平稳可靠，故扫描式磁控溅射阴极30还包括相互配合的导向杆34及导向套35，导向杆34安装在真空腔体10外（具体是安装在上述提及的两侧板15上）并与丝杆331相平行，导向套35安装在磁性部件31上并套于导向杆34上；具体地，导向杆34是位于丝杆331的两侧，以使得导向杆34为磁性部件31提供的导向更精准可靠。
结合附图，对本发明的扫描式磁控溅射装置的工作原理进行说明：工作时，控制器20控制磁性部件31在真空腔体10外做往复的移动，如图3和图4中磁性部件31处箭头所指的方向移动，往复移动的磁性部件31控制真空腔体10内电场中的电子运动轨迹在靶材11表面的宽度方向左右横向扫描，被束缚在靠近靶材11表面的等离子体在磁性部件11的磁场的作用下随此扫描轨迹围绕靶材11表面作圆周运动，电子在电场的作用下飞向基板200的过程中与真空腔体10内的氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和新的电子，新的电子飞向基板200过程中不断和氩原子碰撞，产生更多的氩离子和新的电子，而氩离子在电场的作用下加速轰击靶材11，溅射出大量的靶材11原子，使呈中性的靶原子（或分子）沉积在基板200上淀积成膜，实现基板200的镀膜；而被磁性部件31扫描部分的靶材11的表面则会均匀的被刻蚀出如图8所示的状态。其中，在基板200的溅射镀膜过程中，氩离子和电子的作动方向如图3和图4所示；并由图7和图8可得知，被现有的磁控溅射装置所刻蚀出来的靶材11的中间部分是浪费掉的，而被本发明扫描式磁控溅射装置100所刻蚀出的靶材11的中间部分基本不存在着浪费的，故被本发明扫描式磁控溅射装置100所刻蚀出的靶材11要比现有的磁控溅射装置所刻蚀出来的靶材11更均匀，利用率更好，并是现有的磁控溅射装置对靶材11利用率的二倍以上。
与现有技术相比，由于本发明的驱动器32驱使磁性部件31在真空腔体10外做平面的活动而对靶材11进行平面的磁性扫描，一方面增加了靶材11的磁性扫描区域的面积，另一方面使得靶材11各处的磁场强度因磁性部件31的移动而呈周期性的变化过程，因而使得靶材11的刻蚀更均匀且增加靶材11刻蚀区域的面积，从而提高了靶材11的利用率以减少靶材11的更换次数和使用数量而降低镀膜成本。同时，由于本发明的驱动器32及磁性部件31是位于真空腔体10外的，一方面便于驱动器32及磁性部件31的检修维护，另一方面能防止磁控溅射镀膜过程中离子轰击靶材11所产生的热量导致磁性部件31因高温而消磁，从而使得磁性部件31能更可靠地工作。由于本发明的扫描式磁控溅射装置100具有本发明扫描式磁控溅射阴极30，故本发明的扫描式磁控溅射装置100能提高靶材11刻蚀区域的面积以提高靶材11的利用率而降低镀膜成本。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (14)

1.一种扫描式磁控溅射阴极，设于真空腔体上并对真空腔体内的靶材进行磁控扫描，其特征在于，所述扫描式磁控溅射阴极包括位于所述真空腔体外的磁性部件及驱动器，所述磁性部件与所述靶材相对应，所述驱动器驱使所述磁性部件在所述真空腔体外做平面的活动而对所述靶材进行平面的磁性扫描。
2.如权利要求1所述的扫描式磁控溅射阴极，其特征在于，还包括连接于所述磁性部件及驱动器之间的中间传动组件，所述中间传动组件包括与所述驱动器的输出端相平行并枢接于所述真空腔体外的丝杆、套于所述丝杆上并与所述丝杆啮合传动的丝母及连接于所述丝杆和所述驱动器之输出端的中间传送部件，所述丝母固定于所述磁性部件上。
3.如权利要求2所述的扫描式磁控溅射阴极，其特征在于，所述中间传送部件为安装在所述驱动器的输出端上的主动轮、安装在所述丝杆上的从动轮及套于所述主动轮及从动轮上的传送件；或者所述中间传送部件为安装在所述驱动器的输出端上的主动齿轮及安装在所述丝杆上并与所述主动齿轮啮合传动的从动齿轮。
4.如权利要求2所述的扫描式磁控溅射阴极，其特征在于，还包括相互配合的导向杆及导向套，所述导向杆安装在所述真空腔体外并与所述丝杆相平行，所述导向套安装在所述磁性部件上并套于所述导向杆上。
5.如权利要求1所述的扫描式磁控溅射阴极，其特征在于，所述真空腔体具有与外界冷却系统相连通的循环通道，所述循环通道位于所述磁性部件与所述靶材之间，且所述循环通道与所述靶材相对应。
6.如权利要求5所述的扫描式磁控溅射阴极，其特征在于，所述真空腔体内设置有一密封金属板，且所述真空腔体开设有贯穿该真空腔体面对所述靶材的一侧的循环通槽，所述密封金属板密封所述循环通槽面对所述靶材的一侧并形成出所述循环通道，所述靶材紧贴所述密封金属板。
7.如权利要求1所述的扫描式磁控溅射阴极，其特征在于，所述靶材面对所述磁性部件的磁力集中区处对应地设置有一凸台。
8.一种扫描式磁控溅射装置，适用对基板进行真空溅射镀膜，其特征在于，所述扫描式磁控溅射装置包括真空腔体、控制器及扫描式磁控溅射阴极，所述控制器设置于所述真空腔体外，所述真空腔体内设置有靶材，所述扫描式磁控溅射阴极包含位于所述真空腔体外的磁性部件及驱动器，所述磁性部件与所述靶材相对应，所述驱动器与所述控制器电性连接，所述驱动器驱使所述磁性部件在所述真空腔体外做平面的活动而对所述靶材进行平面的磁性扫描。
9.如权利要求8所述的扫描式磁控溅射装置，其特征在于，所述扫描式磁控溅射阴极还包括连接于所述磁性部件及驱动器之间的中间传动组件，所述中间传动组件包括与所述驱动器的输出端相平行并枢接于所述真空腔体外的丝杆、套于所述丝杆上并与所述丝杆啮合传动的丝母及连接于所述丝杆和所述驱动器之输出端的中间传送部件，所述丝母固定于所述磁性部件上。
10.如权利要求9所述的扫描式磁控溅射装置，其特征在于，所述中间传送部件为安装在所述驱动器的输出端上的主动轮、安装在所述丝杆上的从动轮及套于所述主动轮及从动轮上的传送件；或者所述中间传送部件为安装在所述驱动器的输出端上的主动齿轮及安装在所述丝杆上并与所述主动齿轮啮合传动的从动齿轮。
11.如权利要求9所述的扫描式磁控溅射装置，其特征在于，所述扫描式磁控溅射阴极还包括相互配合的导向杆及导向套，所述导向杆安装在所述真空腔体外并与所述丝杆相平行，所述导向套安装在所述磁性部件上并套于所述导向杆上。
12.如权利要求8所述的扫描式磁控溅射装置，其特征在于，所述真空腔体具有与外界冷却系统相连通的循环通道，所述循环通道位于所述磁性部件与所述靶材之间，且所述循环通道与所述靶材相对应。
13.如权利要求12所述的扫描式磁控溅射装置，其特征在于，所述真空腔体内设置有一密封金属板，且所述真空腔体开设有贯穿该真空腔体面对所述靶材的一侧的循环通槽，所述密封金属板密封所述循环通槽面对所述靶材的一侧并形成出所述循环通道，所述靶材紧贴所述密封金属板。
14.如权利要求8所述的扫描式磁控溅射装置，其特征在于，所述靶材面对所述磁性部件的磁力集中区处对应地设置有一凸台。
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