CN114293163A - 一种三跑道全刻蚀平面靶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三跑道全刻蚀平面靶,本发明由真空底板和靶底座等组成,所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:靶旋转机构,设在真空底板上,用于控制平面靶旋转,所述靶旋转机构包括贯通固定在真空底板上的真空密封旋转装置,所述真空密封旋转装置包括外壁固定贯通在真空底板上的轴套,轴套内部中心转动连接中心转轴,中心转轴远离靶底座的一端延出到轴套外部设置驱动模块,用于驱动中心转轴转动;以及组靶机构,设在靶底座上。通过本发明设计的一种三跑道全刻蚀平面靶,能够真正实现了靶面全刻蚀,沉积速率高,靶材利用率可达80%,运行费用低,减少换靶频次,同时均匀度也大幅提高,并且散热高效,有效延长平面靶的使用时间,为平面靶应用技术拓展更广阔的领域。

Description

一种三跑道全刻蚀平面靶
技术领域
本发明涉及平面靶应用技术领域,具体为一种三跑道全刻蚀平面靶。
背景技术
溅射靶材根据形状可分为平面靶材,多弧靶材,旋转靶材,平面靶材主要是指具有一定厚度的圆形靶材及矩形靶材,例如:直径100*厚度40mm的铜靶材,平面靶材通过螺纹等方式与溅射设备相连接,在真空条件下溅射成膜层附着于基片上,再通过各种手段对薄膜加工,以满足不同需要。现有平面阴极靴沉积速率低,靶材只有30-50%利用率,特别是电子行业靶材贵,运行成本高,并且平面靶的散热性能也不够优越,容易产生高热损坏。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题,本发明的目的在于提供一种三跑道全刻蚀平面靶。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:包括真空底板和靶底座,所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:
靶旋转机构,设在真空底板上,用于控制平面靶旋转,所述靶旋转机构包括贯通固定在真空底板上的真空密封旋转装置,所述真空密封旋转装置包括外壁固定贯通在真空底板上的轴套,轴套内部中心转动连接中心转轴,中心转轴远离靶底座的一端延出到轴套外部设置驱动模块,用于驱动中心转轴转动;以及
组靶机构,设在靶底座上,用于组成平面靶的靶面,所述组靶机构包括固定连接在中心转轴靠近靶底座一端上的连接盘,连接盘顶部固定设置极靴,极靴顶部固定连接若干磁铁,磁铁设置为一块长磁铁棒和两块短磁铁棒且两块短磁铁棒对称垂直分布在长磁铁棒的中部,所述若干磁铁顶部设置铝靶。
作为本发明优选的,所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:
冷却机构,设在靶旋转机构和组靶机构内,用于进行水循环对平面靶进行散热。
作为本发明优选的,所述冷却机构包括开设在轴套壳壁上的出水口和进水口,还包括固定设在中心转轴中心位置的进水管,进水管和中心转轴的壳壁之间留有回液间隙,回液间隙远离靶底座的一端延伸到出水口位置,进水管远离靶底座的一端延伸到进水口位置,出水口离靶底座的距离小与进水口离靶底座的距离,所述进水管靠近靶底座的一端延伸到连接盘内,所述连接盘靠近极靴的一侧中心设有蓄水间隙,所述极靴上开设有两种导流孔,一种导流孔位于蓄水间隙的范围内,另一中导流孔位于蓄水间隙的范围外,所述极靴外围设置水槽保护装置,水槽保护装置为环状塑料套,水槽保护装置底部固定连接靶底座,水槽保护装置顶部固定连接铝靶,所述中心转轴位于连接盘和靶底座之间的一段开设有若干回液孔。
作为本发明优选的,所述驱动模块包括固定连接在中心转轴端部的第一连接齿轮,所述真空密封旋转装置边侧还设有驱动件,驱动件为步进电机,驱动件的输出端固定连接第二连接齿轮,第一连接齿轮啮合连接第二连接齿轮。
作为本发明优选的,所述靶底座边缘均匀设置若干立柱,立柱对应固定连接在真空底板上,立柱和靶底座的连接位置固定设置有绝缘垫。
作为本发明优选的,所述铝靶和水槽保护装置的接触面之间设有第一密封环,所述连接盘和极靴的接触面之间设有第二密封环,所述水槽保护装置和靶底座的接触面之间设有第三密封环。
作为本发明优选的,所述水槽保护装置外围设置有防污装置,防污装置底部固定连接在靶底座上,防污装置顶部开设通口,防污装置为环状金属套。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明通过设置靶旋转机构,可以实现平面靶的旋转,有效增加磁射面积,保证靶面的全刻蚀,进一步提升沉积效率,设置组靶机构,采用长磁铁棒和短磁铁棒垂直分布的方式有效增加磁场量,保证全刻蚀的均匀性。
2、本发明通过设置冷却机构,可以通过冷却水在靶内循环的方式,对平面靶进行高效散热,保证平面靶的正常工作。
3、本发明通过设置绝缘垫,可以降低平面靶内部的转动振动影响。
4、本发明通过设置第一密封环、第二密封环和第三密封环,可以保证循环水的密封流动,避免循环水外泄。
5、本发明通过设置防污装置,可以对靶面进行保护,避免外物损伤平面靶。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明的顶视结构示意图;
图中:1、真空密封旋转装置;2、步进电机;3、真空底板;4、立柱;4a、绝缘垫、5、靶底座;6、水槽保护装置;7、防污装置;8、第一密封环;9、铝靶;10、导流孔;11、极靴;12、进水管;13、第二密封环;14、磁铁;15、第三密封环;16、连接盘;17、回水孔;18、回液间隙;19、轴套、19a、出水口;19b、进水口;20、中心转轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示,包括真空底板3和靶底座5等组成,所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:
靶旋转机构,设在真空底板3上,用于控制平面靶旋转,所述靶旋转机构包括贯通固定在真空底板3上的真空密封旋转装置1,所述真空密封旋转装置1包括外壁固定贯通在真空底板3上的轴套19,轴套19内部中心转动连接中心转轴20,中心转轴20远离靶底座5的一端延出到轴套19外部设置驱动模块,用于驱动中心转轴20转动;以及
组靶机构,设在靶底座5上,用于组成平面靶的靶面,所述组靶机构包括固定连接在中心转轴20靠近靶底座5一端上的连接盘16,连接盘16顶部固定设置极靴11,极靴11顶部固定连接若干磁铁14,磁铁14设置为一块长磁铁棒和两块短磁铁棒且两块短磁铁棒对称垂直分布在长磁铁棒的中部,所述若干磁铁14顶部设置铝靶9。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置靶旋转机构,可以实现平面靶的旋转,有效增加磁射面积,保证靶面的全刻蚀,进一步提升沉积效率,设置组靶机构,采用长磁铁棒和短磁铁棒垂直分布的方式有效增加磁场量,保证全刻蚀的均匀性,在速率对比方面,全刻蚀靶可达到50A/S以上,同等条件传统平面靶45A/S左右,沉积效率可提升10%以上,且沉积速率随着磁场转速提高而升高,在靶材利用率方面,12MM厚的靶刻蚀深度可达到8MM,且沉积面成平锅底装,沟道平整,传统平面靶刻蚀成V型沟槽,利用率低,对比利用率可提高利用达30%以上,在均匀性方面,在12英寸的玻璃镀2000A厚度的铝膜,测试结果上中下2%的误差,传统平面靶的厚度控制3%已经非常不错了。
参考图1,所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:
冷却机构,设在靶旋转机构和组靶机构内,用于进行水循环对平面靶进行散热。
参考图1,冷却机构包括开设在轴套19壳壁上的出水口19a和进水口19b,还包括固定设在中心转轴20中心位置的进水管12,进水管12和中心转轴20的壳壁之间留有回液间隙18,回液间隙18远离靶底座5的一端延伸到出水口19a位置,进水管12远离靶底座5的一端延伸到进水口19b位置,出水口19a离靶底座5的距离小与进水口19b离靶底座5的距离,所述进水管12靠近靶底座5的一端延伸到连接盘16内,所述连接盘16靠近极靴11的一侧中心设有蓄水间隙,所述极靴11上开设有两种导流孔10,一种导流孔10位于蓄水间隙的范围内,另一中导流孔10位于蓄水间隙的范围外,所述极靴11外围设置水槽保护装置6,水槽保护装置6为环状塑料套,水槽保护装置6底部固定连接靶底座5,水槽保护装置6顶部固定连接铝靶9,所述中心转轴20位于连接盘16和靶底座5之间的一段开设有若干回水孔17。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置冷却机构,可以通过冷却水在靶内循环的方式,对平面靶进行高效散热,保证平面靶的正常工作。
参考图1,驱动模块包括固定连接在中心转轴20端部的第一连接齿轮,所述真空密封旋转装置1边侧还设有步进电机2,步进电机2的输出端固定连接第二连接齿轮,第一连接齿轮啮合连接第二连接齿轮。
参考图1,所述靶底座5边缘均匀设置若干立柱4,立柱4对应固定连接在真空底板3上,立柱4和靶底座5的连接位置固定设置有绝缘垫4a。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置绝缘垫垫4a,可以降低平面靶内部的转动振动影响。
参考图1,铝靶9和水槽保护装置6的接触面之间设有第一密封环8,所述连接盘16和极靴11的接触面之间设有第二密封环13,所述水槽保护装置6和靶底座5的接触面之间设有第三密封环15。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置第一密封环8、第二密封环13和第三密封环15,可以保证循环水的密封流动,避免循环水外泄。
参考图1,水槽保护装置6外围设置有防污装置7,防污装置7底部固定连接在靶底座5上,防污装置7顶部开设通口,防污装置7为环状金属套。
作为本发明的一种技术优化方案,通过设置防污装置7,可以对靶面进行保护,避免外物损伤平面靶。
本发明的工作原理及使用流程:在使用本三跑道全刻蚀平面靶时,该设备配置成都2X-70真空泵,北京THY-4200分子泵,直经800*860真空箱体,宝来利12寸的三跑道全刻蚀旋转平面靶和美国INFICON 310晶控测量厚度沉积速率,本底真空抽到0.002Pa,充Ar到工作真空0.2Pa,珠海盛普30KW直流电源起辉工作,电流10A,电压530V,首先通过驱动件2运行控制中心转轴20转动,然后中心转轴20会带动连接盘16转动控制极靴11旋转带动极靴11上的磁铁14在平面靶内改变磁场分布进行刻蚀,在使用阶段,通过进水口19b注入冷却水,冷却水由进水口19b进入到进水管12内,再流入到连接盘16的蓄水间隙内,然后在水压作用下,冷却水通过蓄水间隙范围内的导流孔10注入到极靴11的顶面上对平面靶进行工作冷却,同时携带热量的冷却水会通过蓄水间隙外围的导流孔10注入到连接盘16和靶底座5之间,然后冷却水通过回液孔17流入到中心转轴20的回液间隙18内,再通过出水口19a排出冷却水,从而完成本三跑道全刻蚀平面靶的使用过程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种三跑道全刻蚀平面靶,包括真空底板(3)和靶底座(5),其特征在于:所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:
靶旋转机构,设在真空底板(3)上,用于控制平面靶旋转,所述靶旋转机构包括贯通固定在真空底板(3)上的真空密封旋转装置(1),所述真空密封旋转装置(1)包括外壁固定贯通在真空底板(3)上的轴套(19),轴套(19)内部中心转动连接中心转轴(20),中心转轴(20)远离靶底座(5)的一端延出到轴套(19)外部设置驱动模块,用于驱动中心转轴(20)转动;以及
组靶机构,设在靶底座(5)上,用于组成平面靶的靶面,所述组靶机构包括固定连接在中心转轴(20)靠近靶底座(5)一端上的连接盘(16),连接盘(16)顶部固定设置极靴(11),极靴(11)顶部固定连接若干磁铁(14),磁铁(14)设置为一块长磁铁棒和两块短磁铁棒且两块短磁铁棒对称垂直分布在长磁铁棒的中部,所述若干磁铁(14)顶部设置铝靶(9)。
2.根据权利要求1所述的一种三跑道全刻蚀平面靶,其特征在于:所述所述三跑道全刻蚀平面靶还包括:
冷却机构,设在靶旋转机构和组靶机构内,用于进行水循环对平面靶进行散热。
3.根据权利要求2所述的一种三跑道全刻蚀平面靶,其特征在于:所述冷却机构包括开设在轴套(19)壳壁上的出水口(19a)和进水口(19b),还包括固定设在中心转轴(20)中心位置的进水管(12),进水管(12)和中心转轴(20)的壳壁之间留有回液间隙(18),回液间隙(18)远离靶底座(5)的一端延伸到出水口(19a)位置,进水管(12)远离靶底座(5)的一端延伸到进水口(19b)位置,出水口(19a)离靶底座(5)的距离小与进水口(19b)离靶底座(5)的距离,所述进水管(12)靠近靶底座(5)的一端延伸到连接盘(16)内,所述连接盘(16)靠近极靴(11)的一侧中心设有蓄水间隙,所述极靴(11)上开设有两种导流孔(10),一种导流孔(10)位于蓄水间隙的范围内,另一中导流孔(10)位于蓄水间隙的范围外,所述极靴(11)外围设置水槽保护装置(6),水槽保护装置(6)为环状塑料套,水槽保护装置(6)底部固定连接靶底座(5),水槽保护装置(6)顶部固定连接铝靶(9),所述中心转轴(20)位于连接盘(16)和靶底座(5)之间的一段开设有若干回液孔(17)。
4.根据权利要求3所述的一种三跑道全刻蚀平面靶,其特征在于:所述驱动模块包括固定连接在中心转轴(20)端部的第一连接齿轮,所述真空密封旋转装置(1)边侧还设有步进电机(2),步进电机(2)的输出端固定连接第二连接齿轮,第一连接齿轮啮合连接第二连接齿轮。
5.根据权利要求1或2所述的一种三跑道全刻蚀平面靶,其特征在于:所述靶底座(5)边缘均匀设置若干立柱(4),立柱(4)对应固定连接在真空底板(3)上,立柱(4)和靶底座(5)的连接位置固定设置有绝缘垫(4a)。
6.根据权利要求5所述的一种三跑道全刻蚀平面靶,其特征在于:所述铝靶(9)和水槽保护装置(6)的接触面之间设有第一密封环(8),所述连接盘(16)和极靴(11)的接触面之间设有第二密封环(13),所述水槽保护装置(6)和靶底座(5)的接触面之间设有第三密封环(15)。
7.根据权利要求6所述的一种三跑道全刻蚀平面靶,其特征在于:所述水槽保护装置(6)外围设置有防污装置(7),防污装置(7)底部固定连接在靶底座(5)上,防污装置(7)顶部开设通口,防污装置(7)为环状金属套。
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