CN106676491A - 圆柱面磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱面磁控溅射装置。它包括同轴心置于管状衬底(5)中的圆柱阴极靶(4)，连通管状衬底(5)的进气管(8)和排气管(6)，以及与管状衬底(5)和圆柱阴极靶(4)电连接的等离子体激发电源(11)，特别是管状衬底(5)经绝缘座(9)与端部法兰(1)固定连接，圆柱阴极靶(4)经卡套(2)与端部法兰(1)密封连接，圆柱阴极靶(4)的两端与励磁电源(13)电连接。它的结构简单、体积小、制造成本低，安装便捷、使用方便、适用性好，圆柱状沉积层的均匀度高，极易于广泛地应用于圆柱状狭小空间内的磁控溅射沉积层。

Description

圆柱面磁控溅射装置

技术领域

本发明涉及一种磁控溅射装置，尤其是一种圆柱面磁控溅射装置。

背景技术

磁控溅射技术可通过调节靶的组分、溅射参数以及设备的机械结构等方法来改善膜层的性质和不受基片性质的影响，其产品具有优良的膜层均匀性、膜层与基片结合牢固，已在科研及工业生产领域得到了最为广泛的应用。近期，人们为了解决平面靶存在着的靶材利用率低、使用周期短、换靶时间长等缺陷，研制了圆柱形磁控溅射器，如中国发明专利CN 101126152B于2010年4月21日公告的一种柱状磁控溅射器。该发明专利结合其中的图3和图4介绍了一种现有的圆柱磁控双面矩形磁控溅射器，该溅射器的磁场结构是由很多的长条形永磁体沿靶轴方向排列成几列；其工作方式主要有两种，一是靶芯带动磁极旋转、靶筒静止，形成四周溅射，二是靶芯固定，驱动装置带动靶材旋转，形成定向溅射。这种磁控溅射器虽可对圆柱面进行溅射，却也存在着不足之处，首先，采用永磁体提供工作磁场，其设备的结构较为复杂且体积庞大，在狭小的空间内无法使用；其次，基于溅射过程中，只有平行于靶材表面的磁场才会提高溅射的速率，故此种磁场的利用率较低；最后，在对圆柱状内壁进行溅射沉积时，由于多个长条形永磁体叠加后提供的工作磁场难以均匀，导致溅射沉积层的均匀度较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种体积小、安装便捷，使用方便的圆柱面磁控溅射装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：圆柱面磁控溅射装置包括同轴心置于管状衬底中的圆柱阴极靶，连通管状衬底的进气管和排气管，以及与管状衬底和圆柱阴极靶电连接的等离子体激发电源，特别是，

所述管状衬底经绝缘座与端部法兰固定连接；

所述圆柱阴极靶经卡套与端部法兰密封连接；

所述圆柱阴极靶的两端与励磁电源电连接。

作为圆柱面磁控溅射装置的进一步改进：

优选地，管状衬底与绝缘座间串接有过渡法兰；更便于维护和更换圆柱阴极靶，以及于圆柱阴极靶上安装不同组分的靶材。

优选地，管状衬底与过渡法兰经密封卡箍固定连接。

优选地，端部法兰经螺栓和绝缘座与过渡法兰固定连接。

优选地，管状衬底、过渡法兰、绝缘座和端部法兰间的连接处均置有密封圈。

优选地，端部法兰为磁流体部件，其与卡套动配合密封连接，两者间的连接处置有绝缘套；使圆柱阴极靶于旋转状时，仍能确保管状衬底中的真空度，利于进一步地提高溅射沉积层的均匀度。

优选地，卡套的另一端与电机轴同轴连接。

优选地，圆柱阴极靶和卡套的轴心为与水源连通的中空管；利于降低圆柱阴极靶的工作温度。

优选地，圆柱阴极靶的表面附有不同组分的靶材；便于复合膜层的溅射沉积。

优选地，等离子体激发电源为直流电源，或脉冲电源，或射频电源。

相对于现有技术的有益效果是：

采用这样的结构后，既由于使用圆柱阴极靶来同时提供工作磁场，避免了永磁体的使用，从而使其结构简单、体积小、制造成本低，可于狭小的空间内使用；又因圆柱阴极靶产生的柱面磁场平行于靶材表面，不仅极大地提高了磁场的均匀性和利用率，也大大地提高了圆柱状沉积层的均匀度；还由于直接利用管状衬底来实现真空密封，简化了装置的结构，使其安装便捷、使用方便，提高了装置的适用性；更因端部法兰可选择为与卡套动配合密封连接的磁流体部件，使圆柱阴极靶工作于旋转状态时仍可保证管状衬底内的真空度，进一步地提高了沉积层的均匀度；进而使本发明极易于广泛地应用于圆柱状狭小空间内的磁控溅射。

附图说明

图1是本发明的一种基本结构示意图。

图2是本发明的一种电气连接示意图。

图3是本发明中的其表面附有不同组分靶材的圆柱阴极靶的一种基本结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

参见图1、图2和图3，圆柱面磁控溅射装置的构成如下：

管状衬底5经过渡法兰3、绝缘座9与端部法兰1固定连接；其中，管状衬底5与过渡法兰3经密封卡箍7固定连接，端部法兰1经螺栓和绝缘座9与过渡法兰3固定连接，管状衬底5、过渡法兰3、绝缘座9和端部法兰1间的连接处均置有密封圈。

进气管8和排气管6分别置于管状衬底5两端的过渡法兰3上。

圆柱阴极靶4同轴心置于管状衬底5中，其两端均经卡套2与端部法兰1密封连接。端部法兰1可为磁流体部件，其与卡套2动配合密封连接，两者间的连接处置有绝缘套10。卡套2的另一端与电机轴同轴连接。圆柱阴极靶4和卡套2的轴心为与水源连通的中空管。圆柱阴极靶4的表面附有不同组分的靶材15。

圆柱阴极靶4的两端与励磁电源13电连接。等离子体激发电源11与管状衬底5和圆柱阴极靶4电连接；其中，等离子体激发电源11为直流电源(或脉冲电源，或射频电源)。

磁控溅射时，励磁电源13为圆柱阴极靶4提供轴向电流，产生平行于圆柱阴极靶4表面的柱面磁场14，等离子体激发电源11于管状衬底5和圆柱阴极靶4间形成的径向电场12，在管状衬底5内激发出等离子体，从而于管状衬底5的内壁溅射沉积出均匀的膜层。

为获得更高均匀度的沉积层，可启动电机，使圆柱阴极靶4旋转起来，此时作为端部法兰1的磁流体部件所提供的磁流体密封完全可保证管状衬底5中的真空度。

当选择的圆柱阴极靶4的电阻率较高时，为防止圆柱阴极靶4过热，可将轴心为中空的圆柱阴极靶4与水源连通。

若需溅射复合膜，则可将所需组分的靶材15附于圆柱阴极靶4上。

显然，本领域的技术人员可以对本发明的圆柱面磁控溅射装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种圆柱面磁控溅射装置，包括同轴心置于管状衬底(5)中的圆柱阴极靶(4)，连通管状衬底(5)的进气管(8)和排气管(6)，以及与管状衬底(5)和圆柱阴极靶(4)电连接的等离子体激发电源(11)，其特征在于：

所述管状衬底(5)经绝缘座(9)与端部法兰(1)固定连接；

所述圆柱阴极靶(4)经卡套(2)与端部法兰(1)密封连接；

所述圆柱阴极靶(4)的两端与励磁电源(13)电连接。

2.根据权利要求1所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是管状衬底(5)与绝缘座(9)间串接有过渡法兰(3)。

3.根据权利要求2所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是管状衬底(5)与过渡法兰(3)经密封卡箍(7)固定连接。

4.根据权利要求3所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是端部法兰(1)经螺栓和绝缘座(9)与过渡法兰(3)固定连接。

5.根据权利要求4所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是管状衬底(5)、过渡法兰(3)、绝缘座(9)和端部法兰(1)间的连接处均置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是端部法兰(1)为磁流体部件，其与卡套(2)动配合密封连接，两者间的连接处置有绝缘套(10)。

7.根据权利要求6所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是卡套(2)的另一端与电机轴同轴连接。

8.根据权利要求1所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是圆柱阴极靶(4)和卡套(2)的轴心为与水源连通的中空管。

9.根据权利要求1所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是圆柱阴极靶(4)的表面附有不同组分的靶材(15)。

10.根据权利要求1所述的圆柱面磁控溅射装置，其特征是等离子体激发电源(11)为直流电源，或脉冲电源，或射频电源。