CN103938171B - 提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置及方法，轴向往复运动连接件与凸轮系统运动机构固定连接，径向旋转运动连接件与伺服电机驱动机构固定连接，进水支撑管的左右端分别与轴向往复运动连接件和径向旋转运动连接件固定连接，磁铁组件固定在进水支撑管上,磁铁组件在空间三个自由度允许的范围内做周期性轴向直线往复运动和径向旋转往复运动。本发明使靶材在轴向刻蚀的均匀性大大提高，进而削弱靶材管端部过度刻蚀的现象，避免靶材管端部径向的刻蚀凹槽的产生，延长靶材使用寿命，大大提高靶材利用率，提高溅射出的靶材粒子在靶管径向特定角度内的空间分布均匀性，得到的沉积薄膜质量有很大提升，镀层的厚度均匀性大幅度改善。

Description

提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置及方法

技术领域

本发明涉及真空磁控溅射镀膜技术领域，尤其涉及一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置及方法。

背景技术

磁控溅射镀膜技术凭借其高速、低温两大优点在真空镀膜工业中应用日趋广泛，成为工业镀膜生产中最主要的技术之一。磁控溅射镀膜技术，主要用在建筑材料用的Low-E膜、平板显示用的ITO膜、太阳能电池的背板膜等的镀膜生产中。

磁控溅射镀膜设备的主要工作原理是利用气体的辉光放电过程产生正离子（通常反应气体为氩气时为氩离子），这些正离子在电场的加速作用下以很高的能量轰击阴极靶材的表面，使靶材发生溅射，产生的溅射粒子（原子或分子）脱离阴极后往阳极基片上沉积，形成薄膜，从而完成镀膜的工序。

旋转阴极是磁控溅射镀膜设备中的核心部件。旋转阴极通常主要由驱动端块、支撑端块、柱状的旋转靶管和磁铁组件组成，磁铁组件位于靶管的中心，靶管围绕固定的磁铁组件进行旋转。在工作过程中，磁铁组件在面向镀膜基片一侧的某一特定位置被固定住，通过产生的磁场束缚真空腔室内电子的运动轨迹，使辉光放电产生的等离子体约束在靠近靶材表面的区域内。

当前的工业生产中，遇到了两个亟待解决的问题是：

（一）靶材的利用率目前还很低，一般在50-60%左右，因为在溅射阴极工作的过程中，靶材管的端部会形成很深的周向的刻蚀凹槽，导致工业生产中必须在端部靶材完全刻蚀完之前更换新的靶材。这是由于在靶材管轴向出现了刻蚀不均匀的情况，在靶材管轴向的靠近中段的位置，刻蚀情况基本保持一致，但是，在靶材管轴向的端部位置会由于磁场的相对集中而发生非常严重的刻蚀，这导致在需要更换靶材时，大部分靶材还没有被刻蚀，阴极靶的有效使用寿命被严重缩减。

对靶材材料的整体利用会受到靶管端部的材料过度刻蚀的限制，迫使溅射靶的寿命过早终结，最终导致靶材材料的低效利用。因为靶材材料非常的昂贵，找到一种方法来提高靶的使用寿命和靶材利用率是非常必要的。

在已有的解决方案中，通常将靶材管加工成“狗骨型”，或是中国专利CN202369634U中公开了一种在靶材管两端加装“靶帽”的设计，都只是通过靶材两端加厚或屏蔽的形状变化来增加端部靶材的刻蚀时间，并不能从根本上解决靶材管在轴向刻蚀不均匀的根本状况，可谓“治标不治本”。

（二）镀膜的镀层均匀性目前不理想，在实际生产中会出现由于镀层厚度不均匀导致的波浪形色带。这是因为磁铁组件在面向基板的某一位置被固定，与基板保持相对静止的状态，其产生的磁场区域会在靠近靶面的位置产生两条高强度的等离子体的直线分布带，这两条直线分布带与靶管的轴向平行。

被溅射出的靶材粒子（原子或分子）中的绝大多数会分布在这两条等离子体的直线分布带所对应的位置，并往基板上进行沉积。相对应地，基板上正处于这两条等离子体直线分布带下方的位置，会有更多的靶材粒子进行沉积，这必然导致了沉积薄膜的厚度均匀性受到很大影响，甚至不能满足工业上对镀层均匀性的工艺要求。找到一种方法来解决和提高镀层的厚度均匀性的问题是非常必要的。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置，包括有凸轮系统运动机构、轴向往复运动连接件、进水支撑管、磁铁组件、径向旋转运动连接件和伺服电机驱动机构，所述的轴向往复运动连接件与凸轮系统运动机构固定连接，径向旋转运动连接件与伺服电机驱动机构固定连接，所述的进水支撑管的左右端分别与轴向往复运动连接件和径向旋转运动连接件固定连接，所述的磁铁组件固定在进水支撑管上。

所述的凸轮系统运动机构包括有靶端支撑管一，在靶端支撑管一内部设有左、右支撑端盖，右支撑端盖的下端向左折弯并通过螺钉与左支撑端盖固定连接，在左、右支撑端盖之间通过轴承固定有圆柱凸轮，圆柱凸轮的左端穿出左支撑端盖，在圆柱凸轮的左端上安装有偏心凸轮齿轮，在靶端支撑管一内壁对应偏心凸轮齿轮的位置处设有圆柱销，圆柱销与偏心凸轮齿轮的齿面啮合，在所述的圆柱凸轮外表面开有周向性的环形凹槽，在左、右支撑端盖之间位于圆柱凸轮下方设有凸轮从动件，凸轮从动件的右端穿出右支撑端盖，在凸轮从动件上设有球状定位销，球状定位销与所述的环形凹槽接触，凸轮从动件的右端固定连接所述的轴向往复运动连接件，轴向往复运动连接件的右端伸出靶端支撑管一，在靶端支撑管一与轴向往复运动连接件之间安装有弹性挡圈和骨架型密封圈。

所述的伺服电机驱动机构包括有伺服电机，伺服电机固定安装在电机支撑架上，电机支撑架固定安装在驱动端套筒上，在伺服电机上安装有一级带齿轮，在驱动端套筒的右端内部设有旋转进水支撑端，所述的旋转进水支撑端的左端与所述的径向旋转运动连接件固定连接，旋转进水支撑端的中心管路与径向旋转运动连接件的中心管路、进水支撑管的中心管路相连通，在旋转进水支撑端的右端通过轴键固定安装有二级带齿轮，一级带齿轮和二级带齿轮通过同步带连接，在旋转进水支撑端的外侧设有驱动端套筒端盖，驱动端套筒端盖与驱动端套筒固定连接，在驱动端套筒端盖与旋转进水支撑端之间设有深沟球轴承，在深沟球轴承的外侧设有轴承端盖，在旋转进水支撑端的中心管路的右端安装有进水端头。

所述的圆柱凸轮和偏心凸轮齿轮之间通过键进行紧固。

一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的方法，通过凸轮系统运动机构将靶端支撑管一的旋转运动转化为进水支撑管的轴向周期性的直线往复运动，进而转化为磁铁组件的轴向周期性的直线往复运动；通过伺服电机驱动机构将伺服电机的旋转转化为进水支撑管的径向周期性的旋转往复运动，进而转化为磁铁组件的径向周期性的旋转往复运动。

靶端支撑管一的转动带动圆柱销旋转，圆柱销在一个周期内的特定时间内与偏心凸轮齿轮进行接触啮合，并带动偏心凸轮齿轮和圆柱凸轮进行间歇性的旋转，旋转的一个周期的时间由靶管的旋转周期和偏心凸轮齿轮的齿数共同控制，圆柱凸轮在进行旋转时，球状定位销在环形凹槽内进行滑动，带动凸轮从动件在轴向进行周期性直线往复运动，从而带动轴向往复运动连接件进行轴向的周期性直线往复运动，进而带动进水支撑管及其上的磁铁组件在轴向进行周期性直线往复运动；给伺服电机输入控制伺服电机的角位移和角速度的输出，启动伺服电机，伺服电机带动一级带齿轮、同步带、二级带齿轮、旋转进水支撑端、径向旋转运动连接件、进水支撑管周期性旋转，进而带动磁铁组件进行周期性旋转，即磁铁组件的运动可分解为在靶管轴向周期性的可控的直线往复运动和靶管径向周期性的可控的旋转往复运动。

位于阴极中心的磁铁组件可在空间三个自由度允许的范围内做周期性的空间往复“蛇形运动”，即在靶管的轴向进行周期性的可控的直线往复运动，与此同时，在靶管的径向进行周期性的可控的旋转往复运动，两种运动耦合为一种空间的周期性的可控的往复蛇形运动。

磁铁组件通过在靶管的轴向上做周期性的可控的直线往复运动，可以减少靶管轴向端部的各个位置被磁场束缚的等离子体覆盖的时间，即减少了靶管轴向端部的各个位置发生靶材溅射的时间；并由于这种直线往复运动的周期性，可使靶管轴向端部的各个位置所经历的刻蚀保持高度的统一性，可以避免在靶材管的端部位置发生非常严重的刻蚀，进而可以避免在靶材管的端部位置出现周向的刻蚀凹槽，从而可以解决因为靶管末端处的材料过度刻蚀所造成的靶寿命过早终结的问题，在很大程度上提高靶材的使用寿命和靶材利用率。

磁铁组件通过在靶管的径向做周期性的可控的旋转往复运动，可以调整在靠近靶面的位置所产生两条高强度的等离子体的直线分布带的分布位置，可以使靶管靠近基板的一侧，在靶材粒子（原子或分子）被溅射出来之后，能在空间分布上处于均匀的方位再向基板上沉积；并且由于这种旋转往复运动的周期性，可以保证在靶管靠近基板的一侧的某一特定角度内（由具体实施时磁铁组件旋转的角度决定），上述两条等离子体的直线分布带扫过靶材在径向上各个位置的时间保持高度的统一性，进而保证在该特定角度内，溅射出的靶材粒子能对应基板的沉积映射位置有很好的空间分布均匀性，从而在很大程度上提高了沉积薄膜的厚度均匀性。

本发明的优点是：本发明使靶材在轴向刻蚀的均匀性大大提高，进而削弱靶材管端部过度刻蚀的现象，避免靶材管端部径向的刻蚀凹槽的产生，延长靶材使用寿命，大大提高靶材利用率，提高溅射出的靶材粒子在靶管径向特定角度内的空间分布均匀性，得到的沉积薄膜质量有很大提升，镀层的厚度均匀性大幅度改善。

附图说明

图1是本发明磁铁组件的空间运动轨迹示意图（图1a是磁铁组件的空间运动轨迹示意图；图1b是磁铁组件空间运动轨迹轴向分解图；图1c是磁铁组件空间运动轨迹径向分解图）。

图2是现有技术和本发明的靶管轴向的等离子体分布的对比示意图（图2a是现有技术的靶管轴向的等离子体分布图；图2b是本发明靶管轴向的等离子体分布图）。

图3是现有技术和本发明的靶管端部的刻蚀后形貌的对比图（图3a是现有技术的靶管端部的刻蚀后形貌图；图3b是本发明的靶管端部的刻蚀后形貌图）。

图4是现有技术和本发明的溅射靶材粒子的空间分布的对比示意图（图4a是现有技术的溅射靶材粒子的空间分布图；图4b是本发明的溅射靶材粒子的空间分布图）。

图5是本发明的整体结构图。

图6是本发明中凸轮系统运动机构的剖视图。

图7是本发明凸轮系统运动机构的左视图。

图8是本发明中伺服电机驱动机构的剖视图。

图9是本发明应用实施装置的旋转磁控溅射阴极整体结构的剖视图。

具体实施方式

如图5所示，一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置，包括有凸轮系统运动机构10、轴向往复运动连接件11、进水支撑管6、磁铁组件7、径向旋转运动连接件12和伺服电机驱动机构20，所述的轴向往复运动连接件11与凸轮系统运动机构10固定连接，径向旋转运动连接件12与伺服电机驱动机构20固定连接，所述的进水支撑管6的左右端分别与轴向往复运动连接件11和径向旋转运动连接件12固定连接，所述的磁铁组件7固定在进水支撑管6上。

如图6、7所示，所述的凸轮系统运动机构10包括有靶端支撑管一13，在靶端支撑管一13内部设有左、右支撑端盖103，右支撑端盖110的下端向左折弯并通过螺钉109与左支撑端盖103固定连接，在左、右支撑端盖103、110之间通过轴承106固定有圆柱凸轮105，圆柱凸轮105的左端穿出左支撑端盖103，在圆柱凸轮105的左端上安装有偏心凸轮齿轮101，在靶端支撑管一13内壁对应偏心凸轮齿轮101的位置处设有圆柱销102，圆柱销102与偏心凸轮齿轮101的齿面啮合，在所述的圆柱凸轮105外表面开有周向性的环形凹槽111，在左、右支撑端盖103、110之间位于圆柱凸轮105下方设有凸轮从动件107，凸轮从动件107的右端穿出右支撑端盖110，在凸轮从动件107上设有球状定位销104，球状定位销104与所述的环形凹槽111接触，凸轮从动件107的右端固定连接所述的轴向往复运动连接件11，轴向往复运动连接件11的右端伸出靶端支撑管一13，在靶端支撑管一13与轴向往复运动连接件11之间安装有弹性挡圈14和骨架型密封圈15。

如图8所示，所述的伺服电机驱动机构20包括有伺服电机213，伺服电机213固定安装在电机支撑架211上，电机支撑架211固定安装在驱动端套筒16上，在伺服电机213上安装有一级带齿轮212，在驱动端套筒16的右端内部设有旋转进水支撑端202，所述的旋转进水支撑端202的左端与所述的径向旋转运动连接件12固定连接，旋转进水支撑端202的中心管路与径向旋转运动连接件12的中心管路、进水支撑管6的中心管路相连通，在旋转进水支撑端202的右端通过轴键固定安装有二级带齿轮206，一级带齿轮212和二级带齿轮206通过同步带205连接，在旋转进水支撑端202的外侧设有驱动端套筒端盖204，驱动端套筒端盖204与驱动端套筒16固定连接，在驱动端套筒端盖204与旋转进水支撑端202之间设有深沟球轴承208，在深沟球轴承208的外侧设有轴承端盖209，在旋转进水支撑端202的中心管路的右端安装有进水端头207。

所述的圆柱凸轮105和偏心凸轮齿轮101之间通过键108进行紧固。

一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的方法，通过凸轮系统运动机构10将靶端支撑管一13的旋转运动转化为进水支撑管6的轴向周期性的直线往复运动，进而转化为磁铁组件7的轴向周期性的直线往复运动；通过伺服电机驱动机构20将伺服电机213的旋转转化为进水支撑管6的径向周期性的旋转往复运动，进而转化为磁铁组件7的径向周期性的旋转往复运动。

靶端支撑管一13的转动带动圆柱销102旋转，圆柱销102在一个周期内的特定时间内与偏心凸轮齿轮101进行接触啮合，并带动偏心凸轮齿轮101和圆柱凸轮105进行间歇性的旋转，旋转的一个周期的时间由靶管4的旋转周期和偏心凸轮齿轮101的齿数共同控制，圆柱凸轮105在进行旋转时，球状定位销104在环形凹槽111内进行滑动，带动凸轮从动件107在轴向进行周期性直线往复运动，从而带动轴向往复运动连接件11进行轴向的周期性直线往复运动，进而带动进水支撑管6及其上的磁铁组件7在轴向进行周期性直线往复运动；给伺服电机213输入控制伺服电机的角位移和角速度的输出，启动伺服电机213，伺服电机213带动一级带齿轮212、同步带205、二级带齿轮206、旋转进水支撑端202、径向旋转运动连接件12、进水支撑管6周期性旋转，进而带动磁铁组件7进行周期性旋转，即磁铁组件7的运动可分解为在靶管轴向周期性的可控的直线往复运动和靶管径向周期性的可控的旋转往复运动。

如图9所示，本发明应用实施装置的旋转磁控溅射阴极整体结构的剖视图，阴极支撑端1包括有圆形支撑座21，圆形支撑座21固定在真空室22的左侧内壁上，圆形支撑座21的右侧面中心设有向外突出的圆形凸台；所述的靶端支撑管一13的右端通过连接卡环一2与靶管4固定连接，所述的进水支撑管6位于靶管4内部，进水支撑管6的左端与所述的轴向往复运动连接件11固定连接，进水支撑管6的右端固定连接有径向旋转运动连接件12，所述的磁铁组件7固定在进水支撑管6上，所述的基板9设在靶管4的正下方，靶管4的右端通过连接卡环二23连接有靶端支撑管二24，靶端支撑管二24伸出真空室22，所述的阴极驱动端5包括有齿轮减速电机18和驱动端套筒16，所述的驱动端套筒16套在靶端支撑管二24的外侧并通过螺钉固定在真空室22的外壁上，在真空室22外壁与驱动端套筒16之间固定有绝缘卡盘17，所述的齿轮减速电机18固定安装在驱动端套筒16上，齿轮减速电机18通过皮带带动靶端支撑管二24转动；进水端头207安装在旋转进水支撑端202上，冷却水通过进水端头207进入旋转进水支撑端202的中心管路，再通过轴向往复运动连接件12进入上述进水支撑管6中，流经靶管4和磁铁组件7的中间区域，最终从驱动端套筒16上的出水端头流出。靶端支撑管一13和支撑座21的中间装有一个工程塑料轴承19，以实现靶端支撑管一13伴随靶管4的旋转运动。

启动齿轮减速电机18，齿轮减速电机18通过皮带带动靶端支撑管二24转动，从而带动靶管4、靶端支撑管一13转动，靶端支撑管一13转动带动圆柱销102旋转，圆柱销102在一个周期内的特定时间内与偏心凸轮齿轮101进行接触啮合，并带动偏心凸轮齿轮101和圆柱凸轮105进行间歇性的旋转，旋转的一个周期的时间由靶管4的旋转周期和偏心凸轮齿轮101的齿数共同控制，圆柱凸轮105在进行旋转时，球状定位销104在环形凹槽111内进行滑动，带动凸轮从动件107在靶管4的轴向进行周期性直线往复运动，从而带动轴向往复运动连接件11进行靶管轴向的周期性直线往复运动，进而带动进水支撑管6及其上的磁铁组件7在靶管轴向进行周期性直线往复运动；给伺服电机213输入控制伺服电机213的角位移和角速度的输出，启动伺服电机213，伺服电机213带动一级带齿轮212、同步带205、二级带齿轮206、旋转进水支撑端202、径向旋转运动连接件12、进水支撑管6周期性旋转，进而带动磁铁组件7进行周期性旋转，即磁铁组件7的运动可分解为在靶管轴向周期性的可控的直线往复运动和靶管径向周期性的可控的旋转往复运动。

如图1所示，给出了本发明所提出方法中磁铁组件的空间运动轨迹示意图。位于阴极中心的磁铁组件可在空间三个自由度允许的范围内做周期性的空间往复“蛇形运动”，可分解为在靶管的轴向进行周期性的可控的直线往复运动（运动距离为x），与此同时，在靶管的径向进行周期性的可控的旋转往复运动（旋转角度为θ），两种运动耦合为一种空间的周期性的可控的往复蛇形运动。

结合图2、图3，将对磁铁组件的轴向周期性直线往复运动能提高溅射阴极靶材利用率的原因进行具体说明。如图2所示，对使用本发明方法前后的靶管轴向的等离子体分布进行了对比。图中示出的部分主要包括阴极支撑端1、连接卡环一2、等离子体3、靶管4和阴极驱动端5，阴极支撑端1、靶管4、阴极驱动端5在一条中心线上，靶管4通过连接卡环一2被牢固的连接到阴极支撑端1和阴极驱动端5上，通过阴极驱动端5中的旋转机构带动靶管4的旋转。图2a为现有技术下等离子体的分布示意图，从图中可以看出，固定的磁铁组件7所束缚的等离子体3的分布区域固定不变，端部磁场分布强的位置必然发生的溅射刻蚀较中间区域严重的多，因此阴极工作一段时间之后靶材端部会出现周向的刻蚀凹槽。

图2b为使用本发明方法的等离子体的分布示意图。阴极靶管中心的磁铁组件7在靶管轴向进行周期性往复运动，产生的磁场控制着真空室内的电子的运动轨迹，进而使束缚在靠近靶材表面的等离子体3随着磁场的运动在靶管4的轴向做周期性的直线往复运动（运动距离为x），图2b中还示出了等离子体的直线往复运动的开始位置和结束位置。这种直线往复运动，可以减少靶管轴向上端部的各个位置被等离子体3覆盖的时间，即减少了靶管轴向上端部的各个位置发生靶材溅射的时间；并由于这种直线往复运动的周期性，可使靶管轴向上端部的各个位置所经历的刻蚀保持高度的统一性，可以避免在靶材管的端部位置发生非常严重的刻蚀，进而可以避免在靶材管的端部位置出现周向的刻蚀凹槽。

如图3所示，对使用本发明方法前后的靶管端部的刻蚀后形貌进行了对比。图3a示出了现有技术下的靶材端部刻蚀后的形貌，从图中可以看出，在现有技术下的靶材端部溅射后会出现很深的周向的刻蚀凹槽。图3b示出了使用本发明方法的靶材端部刻蚀后的形貌。通过对比可以看出，在使用本发明方法后，靶材端部的刻蚀趋于均匀，基本与靶材管中部的刻蚀深度保持一致，消除了现有技术下出现的端部刻蚀凹槽，解决了由于靶管末端处的材料过度刻蚀所造成的靶寿命过早终结的问题，在很大程度上延长了靶材的使用寿命，大大提高了靶材的利用率。

结合图4，将对磁铁组件的径向周期性旋转往复运动能提高溅射阴极镀层均匀性的原因进行具体说明。如图4所示，在靶管的截面方向，对使用本发明前后的溅射靶材粒子的空间分布进行了对比。图中示出的部分主要包括等离子体3、靶管4、进水支撑管6、磁铁组件7、溅射的靶材粒子8、基板9，磁铁组件7被固定在进水支撑管6上，其产生的磁场在靠近靶管表面的位置束缚了足够多的等离子体3，等离子体3轰击靶材表面溅射出靶材粒子向基板上沉积形成薄膜。图4a示出了现有技术下的溅射靶材粒子的空间分布，从图中可以看出，磁铁组件7在径向固定不动时，在靠近靶面的位置会产生两条高强度的等离子体的直线分布带（图中为分布带的截面），这两条直线分布带与靶管的轴向平行；被溅射出的靶材粒子中的绝大多数会分布在这两条等离子体分布带所对应的位置，并垂直于基板往上进行沉积，得到的镀层均匀性不够理想。

图4b示出了使用本发明方法的溅射靶材粒子的空间分布，从图中可以看出，在磁铁组件7径向进行旋转往复运动时，带动其所束缚的等离子体3的直线分布带和其同步地进行旋转往复运动，这两条直线分布带扫过靶管的径向各个位置的时间保持高度的统一性，进而保证在特定角度内，溅射出的靶材粒子能对应基板的沉积映射位置能达到很好的空间分布均匀性，从而在很大程度上提高了沉积薄膜的厚度均匀性。

Claims (4)

1.一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置，其特征在于：包括有凸轮系统运动机构、轴向往复运动连接件、进水支撑管、磁铁组件、径向旋转运动连接件和伺服电机驱动机构，所述的轴向往复运动连接件与凸轮系统运动机构固定连接，径向旋转运动连接件与伺服电机驱动机构固定连接，所述的进水支撑管的左右端分别与轴向往复运动连接件和径向旋转运动连接件固定连接，所述的磁铁组件固定在进水支撑管上；

所述的伺服电机驱动机构包括有伺服电机，伺服电机固定安装在电机支撑架上，电机支撑架固定安装在驱动端套筒上，在伺服电机上安装有一级带齿轮，在驱动端套筒的右端内部设有旋转进水支撑端，所述的旋转进水支撑端的左端与所述的径向旋转运动连接件固定连接，旋转进水支撑端的中心管路与径向旋转运动连接件的中心管路、进水支撑管的中心管路相连通，在旋转进水支撑端的右端通过轴键固定安装有二级带齿轮，一级带齿轮和二级带齿轮通过同步带连接，在旋转进水支撑端的外侧设有驱动端套筒端盖，驱动端套筒端盖与驱动端套筒固定连接，在驱动端套筒端盖与旋转进水支撑端之间设有深沟球轴承，在深沟球轴承的外侧设有轴承端盖，在旋转进水支撑端的中心管路的右端安装有进水端头。

2.根据权利要求1所述的提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置，其特征在于：所述的凸轮系统运动机构包括有靶端支撑管一，在靶端支撑管一内部设有左、右支撑端盖，右支撑端盖的下端向左折弯并通过螺钉与左支撑端盖固定连接，在左、右支撑端盖之间通过轴承固定有圆柱凸轮，圆柱凸轮的左端穿出左支撑端盖，在圆柱凸轮的左端上安装有偏心凸轮齿轮，在靶端支撑管一内壁对应偏心凸轮齿轮的位置处设有圆柱销，圆柱销与偏心凸轮齿轮的齿面啮合，在所述的圆柱凸轮外表面开有周向性的环形凹槽，在左、右支撑端盖之间位于圆柱凸轮下方设有凸轮从动件，凸轮从动件的右端穿出右支撑端盖，在凸轮从动件上设有球状定位销，球状定位销与所述的环形凹槽接触，凸轮从动件的右端固定连接所述的轴向往复运动连接件，轴向往复运动连接件的右端伸出靶端支撑管一，在靶端支撑管一与轴向往复运动连接件之间安装有弹性挡圈和骨架型密封圈。

3.根据权利要求2所述的提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的装置，其特征在于：所述的圆柱凸轮和偏心凸轮齿轮之间通过键进行紧固。

4.一种提高溅射阴极靶材利用率和镀层均匀性的方法，其特征在于：通过凸轮系统运动机构将靶端支撑管一的旋转运动转化为进水支撑管的轴向周期性的直线往复运动，进而转化为磁铁组件的轴向周期性的直线往复运动；通过伺服电机驱动机构将伺服电机的旋转转化为进水支撑管的径向周期性的旋转往复运动，进而转化为磁铁组件的径向周期性的旋转往复运动；

靶端支撑管一的转动带动圆柱销旋转，圆柱销在一个周期内的特定时间内与偏心凸轮齿轮进行接触啮合，并带动偏心凸轮齿轮和圆柱凸轮进行间歇性的旋转，圆柱凸轮在进行旋转时，球状定位销在环形凹槽内进行滑动，带动凸轮从动件在轴向进行周期性直线往复运动，从而带动轴向往复运动连接件进行轴向的周期性直线往复运动，进而带动进水支撑管及其上的磁铁组件在轴向进行周期性直线往复运动；给伺服电机输入控制伺服电机的角位移和角速度的输出，启动伺服电机，伺服电机带动一级带齿轮、同步带、二级带齿轮、旋转进水支撑端、径向旋转运动连接件、进水支撑管周期性旋转，进而带动磁铁组件进行周期性旋转，即磁铁组件的运动可分解为在轴向周期性的可控的直线往复运动和径向周期性的可控的旋转往复运动。