CN109504946A - 一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，属于真空镀膜装备制造技术领域。在所述阴极侧面上方左右两侧的真空腔体壁上，通过安装座固连有两个旋转轴，两个电磁线圈本体在所述阴极正后方对称并列安装，每个旋转轴与一个电磁线圈本体后背部连接；所述阴极正后方的真空腔体顶部和底部上下对应设有旋转轨道的导轨座，电磁线圈本体顶部和底部设有与所述导轨座对应的导轨槽；所述导轨槽和导轨座位置配合形成上下两个导轨滑动连接，所述导轨的轨迹均以旋转轴为圆心；导轨槽内安装有定位锁死螺母。通过调节所述电磁线圈的角度可使靶面的水平方向的磁场保持均匀；也可同步调控纵向磁场，可实现不同功能要求的涂层性能调控。

Description

一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈
技术领域
本发明涉及一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，具体地说，主要涉及一种可精确控制旋转角度的电磁线圈，通过电磁线圈的旋转角度调整从而实现调控磁控溅射阴极中靶面的水平磁场和纵向磁场，属于真空镀膜装备制造技术领域。
背景技术
传统磁控溅射阴极虽然在设计过程中考虑了通过永磁体的特殊结构设计来提高靶面水平磁场的均匀性问题，对于溅射初期效果明显，但是随着刻蚀时间的增加，磁场变得不均匀，刻蚀区域也越来越小，因此，靶材利用率受限。并且，由于永磁体磁场强度随着距离的衰减很快，因此在基材区域的磁场强度基本为零，缺乏能量离子轰击基材，造成成膜质量差，尤其不易于制备高质量的硬质涂层。
现有技术中，平面矩形磁控溅射阴极通常安装于真空腔体侧壁法兰接口，靶材是平面矩形磁控溅射阴极的一部分，与腔体的相对位置是位于真空腔体内侧壁，从真空腔体一侧向外分别为屏蔽罩、靶材、水冷板、绝缘板以及永磁体等，永磁体部分暴露在真空腔体外侧。国内设备目前没有具备电磁线圈的平面矩形磁控溅射阴极产品，只有荷兰豪泽公司设计了安装在阴极后部(真空腔体外部)的电磁线圈，可参见其FLC-1200镀膜设备，该电磁线圈仅具备增强垂直于靶面磁场的作用，不能同时解决因刻蚀造成的水平磁场不均匀问题。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈；随着磁控溅射靶材刻蚀时间的增加，靶面的水平磁场变得不均匀，通过调节所述电磁线圈的角度，可进行补偿，使水平方向的磁场保持均匀；并且，通过电磁线圈角度的调控也可同步调控纵向磁场，可实现不同功能要求的涂层性能调控。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，所述电磁线圈包括电磁线圈本体、旋转轴和旋转导轨。
所述旋转导轨包括分别设在线圈本体底部和顶部的导轨槽，以及分别设在真空腔体顶部和底部的导轨座。
磁控溅射阴极通过真空腔体壁上的阴极安装接口固定安装在真空腔体壁上，在阴极侧面上方左右两侧的真空腔体壁上，分别通过安装座固定连接有左右两个旋转轴，左右两个电磁线圈本体在所述阴极正后方对称并列安装，每个旋转轴与一个电磁线圈本体的后背部连接；阴极正后方的真空腔体顶部和底部上下对应设有旋转导轨的导轨座，电磁线圈本体顶部和底部设有与所述导轨座对应的导轨槽；所述导轨槽和导轨座位置配合形成上下两个导轨滑动连接，所述旋转导轨的轨迹均以旋转轴为圆心；导轨槽内安装有定位锁死螺母，用来固定旋转角度。
优选在电磁线圈本体顶部刻有电磁线圈角度线，电磁线圈角度线上方设置刻有腔体轨道角度线的刻度盘，调节旋转角度时，通过旋转电磁线圈本体使其上的电磁线圈角度线与腔体轨道角度线的刻度值重合，以实现旋转角度的精确控制。
一种本发明所述的平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈的工作原理如下：
在平面矩形磁控溅射阴极上安装的靶材为新靶材时，靶面的水平磁场主要由永磁体提供，初始的水平磁场设计是均匀的，由永磁体产生的垂直于靶面的纵向磁场因为距离衰减的原因在工件转架区域较弱，此时电磁线圈本体不需要旋转，仅需要根据工艺需求施加电流，提供垂直于靶面的纵向磁场。随着镀膜炉次的增加，靶面逐渐被刻蚀，靶面的水平磁场也变得不均匀，因此，可旋转电磁线圈本体，随着电磁线圈本体旋转角度的增加，会产生两个方向的磁场分量，一个分量是垂直于靶面的磁场分量，另一个分量是平行于靶面的磁场分量，既可以补偿不均匀的靶面水平磁场，又可以同时增加垂直于靶面的纵向磁场。
有益效果
本发明提供了一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，所述电磁线圈一方面可以产生垂直于靶面的纵向磁场，使磁力线在镀膜腔体区域内闭合，增加工件台区域的离子流密度，可以通过能量离子轰击基材，提高成膜质量；另一方面，通过调节电磁线圈本体的角度，产生平行于靶面的水平磁场分量，可以优化靶面的水平磁场，改善靶面水平磁场随着靶材逐步刻蚀变得不均匀的问题。
附图说明
图1为实施例1中一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈未旋转时的仰视图。
图2为实施例1中一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈旋转一定角度时的俯视图。
其中，1—电磁线圈本体，2—旋转轴，3—导轨槽，4—导轨座，5—锁死螺母，6—电磁线圈角度线，7—腔体轨道角度线，8—真空腔体，9—安装接口，10—靶材，11—阴极
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
实施例1
一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，如图1和图2所示，所述电磁线圈包括电磁线圈本体1、旋转轴2和旋转导轨。
所述旋转导轨包括分别设在线圈本体底部和顶部的导轨槽3，以及分别设在真空腔体8的顶部和底部的导轨座4。
磁控溅射阴极11通过真空腔体8壁上的阴极安装接口9固定安装在真空腔体8壁上，在所述阴极11侧面上方左右两侧的真空腔体8壁上，分别通过安装座固定连接有左右两个旋转轴2，左右两个电磁线圈本体1在所述阴极11正后方对称并列安装，每个旋转轴2与一个电磁线圈本体1的后背部连接；所述阴极11正后方的真空腔体8顶部和底部上下对应设有旋转轨道的导轨座4，电磁线圈本体1顶部和底部设有与所述导轨座4对应的导轨槽3；所述导轨槽3和导轨座4相互配合形成上下两个导轨滑动连接，所述旋转导轨的轨迹均以旋转轴2为圆心；导轨槽3内安装有定位锁死螺母5，用来固定旋转角度。
在电磁线圈本体1顶部刻有电磁线圈角度线6，电磁线圈角度线6上方设置刻有腔体轨道角度线7的刻度盘，调节旋转角度时，通过旋转电磁线圈本体1使其的电磁线圈角度线6与腔体轨道角度线7的刻度值重合，以实现旋转角度的精确控制。
一种本实施例所述的平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈的工作原理如下：
在平面矩形磁控溅射阴极11上安装的靶材10为新靶材时，靶面的水平磁场主要由永磁体提供，初始的水平磁场设计是均匀的，由永磁体产生的垂直于靶面的纵向磁场因为距离衰减的原因在工件转架区域较弱，此时电磁线圈本体1不需要旋转，仅需要根据工艺需求施加电流，提供垂直于靶面的纵向磁场。随着镀膜炉次的增加，靶面逐渐被刻蚀，靶面的水平磁场也变得不均匀，因此，可旋转电磁线圈本体1，随着电磁线圈本体1旋转角度的增加，会产生两个方向的磁场分量，一个分量是垂直于靶面的磁场分量，另一个分量是平行于靶面的磁场分量，既可以补偿不均匀的靶面水平磁场，又可以同时增加垂直于靶面的纵向磁场。

Claims (2)

1.一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，其特征在于：所述电磁线圈包括电磁线圈本体(1)、旋转轴(2)和旋转导轨；
所述旋转导轨包括导轨槽(3)和导轨座(4)；
在阴极(11)侧面上方左右两侧的真空腔体(8)壁上，分别通过安装座固定连接有左右两个旋转轴(2)，左右两个电磁线圈本体(1)在所述阴极(11)正后方对称并列安装，每个旋转轴(2)与一个电磁线圈本体(1)的后背部连接；所述阴极(11)正后方的真空腔体(8)顶部和底部上下对应设有旋转轨道的导轨座(4)，电磁线圈本体(1)顶部和底部设有与所述导轨座(4)对应的导轨槽(3)；所述导轨槽(3)和导轨座(4)位置相互配合形成上下两个导轨滑动连接，所述旋转导轨的轨迹均以旋转轴(2)为圆心；导轨槽(3)内安装有定位锁死螺母(5)，用来固定旋转角度。
2.根据权利要求1所述的一种平面矩形磁控溅射阴极用角度可调型电磁线圈，其特征在于：在电磁线圈本体(1)顶部刻有电磁线圈角度线(6)，电磁线圈角度线(6)上方设置刻有腔体轨道角度线(7)的刻度盘，调节旋转角度时，通过旋转电磁线圈本体(1)使其的电磁线圈角度线(6)与腔体轨道角度线(7)的刻度值重合，以实现旋转角度的精确控制。
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