CN202181345U

CN202181345U - 真空磁控溅射的旋转靶装置

Info

Publication number: CN202181345U
Application number: CN2011202111621U
Authority: CN
Inventors: 廖荣新; 黄进高; 禤瑞彬
Original assignee: ZHAOQING QIANYAN VACUUM EQUIPMENT CO LTD
Current assignee: ZHAOQING QIANYAN VACUUM EQUIPMENT CO LTD
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2021-06-20

Abstract

一种真空磁控溅射的旋转靶装置，包括作为靶材的转动轴辊、轴辊内的磁铁外套管、磁铁外套管内的磁铁和导磁板、磁铁外套管与转动轴辊之间的冷却水道，一组同步传动机构带动联动轴两头的同步带轮，从而同步带动转动轴头转动，再而带动转动轴辊的靶材转动；并通过调整螺栓调整联动轴，进而调整同步皮带的松紧。冷却水道的进、出水管在轴辊两头的转动轴头处。在转动轴辊的靶材周围固定的阳极、经绝缘引线连接到电力装置上，阴、阳极引线亦经绝缘引出。本实用新型旋转靶，传动同步、稳妥，转动灵活，磁场稳定，镀膜质量好，适用于多种溅射的真空设备上。

Description

真空磁控溅射的旋转靶装置

技术领域

本实用新型涉及一种真空镀膜机的磁控溅射靶，特别是一种真空溅射旋转靶的装置。

背景技术

磁控溅射靶是真空镀膜机的重要组成部分，它牵涉到镀膜机的性能和镀膜质量，生产成本等一系列问题。针对镀膜机的改进，也大多集中于对溅射靶的研究开发上。现有的溅射靶，基本上是一种平面磁控溅射靶，申请号20072014143.4号名称为“可延长靶材寿命的平面磁控溅射靶”的实用新型专利，公开的是一种包括靶材、靶背板、靶阴极框架、阴极档板，磁铁和导磁极靴调整垫，可移动的磁铁和导磁调整垫的平面靶。虽然它使得等离子体刻蚀靶材的速率降低，从而提高靶材利用率。但作为一种平面靶，它的缺陷自然是刻蚀不均匀。为了提高靶材料利用率，降低生产成本，技术发展到采用旋转靶来取代平面靶。

申请号200910160063.2名称为“真空溅射设备的旋转靶装置”(申请日2009-07-20，公开日2011-01-26，公开号CN101956169A)的发明专利申请，公开了一种旋转靶装置，它是容置在该真空溅镀设备的一个腔体中，该旋转靶装置包含一个靶管座，一个容置在该靶管座中且可绕该靶管座的一个中心轴转动的磁铁座，以及一个分度盘座，该分度盘座是可转动地设置在该靶管座的一个端面处，并连结该磁铁座以带动其转动，利用分度盘能控制磁铁座摆动。它是通过分度盘在端面处带动磁铁座，调整磁铁相对于镀膜基板的角度位置、来调整溅射的均匀度。理论上，这无疑也是一种调整溅射均匀的方式，但实际操作起来，会加大操作难度；最简易的调整方法，当然是只有靶材转动而磁铁固定的方式。现有的旋转靶，也就是电机经传动链条，在一个端面处带动一个圆周表面是靶材的轴辊，在轴辊内固定一组磁铁条，由于只有作为靶材的轴辊转动而磁铁不转不动，调整操作方便容易多了。但随之问题也来了。由于是在轴辊的一端传动，力矩过大，容易造成扭“麻花”现象，并且靶材上有刻蚀坑，膜层不均匀，出现一种由于闪电而引起的“树根”样的膜面，镀膜的均匀性和质量仍然不够理想，亟须加以改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处，而提供一种操作方便，调整同步一致，电磁场稳定，镀膜质量好，靶材寿命长的真空磁控溅射的旋转靶装置。

本实用新型的目的可通过如下的措施来达到：

一种真空磁控溅射的旋转靶装置，是一个安装在镀膜真空室里的装置，包括盖板、电机、传动机构、作为靶材的转动轴辊、在转动轴辊内腔里设置的磁铁、与转动轴辊的靶材配对的电极、以及冷却水系统，其特征在于，所述的传动机构是一组可调的同步传动机构，它包括与电机转轴连接的主动链轮、链条和从动链轮，该从动链轮连接到一根水平安置的联动轴，在该联动轴的两头，分别装有主动同步带轮，以上的机件均安装在一个固定于盖板上的整体的槽钢支架上；上述的同步传动机构还包括，由上述的主动同步带轮、通过同步皮带，连接到从动同步带轮这样的一组同步调整机构，再由该从动同步带轮连接上述的转动轴辊两端的转动轴头而带动其转动，并通过调整螺栓调整联动轴，进而调整同步皮带的松紧；所述的磁铁及其导磁板，则设置在转动轴辊内的一条磁铁外套管的内壁上，该磁铁外套管通过两端冷却水系统的进水管和出水管而固定于转动轴辊的内腔里。

上述的磁铁外套管与所述的转动轴辊的圆筒之间形成有一条冷却水道，该水道的一头与在转动轴头处的进水管相连通；水道的另一头与在另一头的转动轴头处的出水管相连通。

上述的配对的电极、包括围绕在转动轴辊的靶材两侧并脱离该靶材的、与盖板及真空室室体绝缘的阳极，该阳极与靶材配对成一对阴、阳电极；一条与该阳极连接的阳极引线，以及一条通过碳刷、经转动轴头与靶材连接的阴极引线，被分别连接到电力装置上。

上述的真空室的室内组件，均通过支承座直接或间接地固定在真空室的盖板上。

上述的支承座包括有方法兰、弧形板、侧板和侧法兰，其中，弧形板的两侧各与一块侧板相连，侧板的外侧各连接有一个侧法兰，弧形板与两块侧板的上端口连接上一个方法兰。

本实用新型的溅射旋转靶、具有如下的优点：

1.传动同步、稳妥，转动灵活，避免了长轴传动容易产生的扭曲乃至“麻花”现象。本实用新型旋转靶的传动机构，通过一根以带座轴承而支承在槽钢支座上的联动轴，分别在该联动轴的两头传递转动扭矩，到作为靶材的转动轴辊的两头，避免了过长的力臂，并通过在联动轴两头的调整螺栓，调整两端上的同步传动机构。该机构由于是同步的，又是可调整的，确保了该转动轴辊转动的稳定性，传动阻力大大减少，靶材的转动十分顺利、稳当，而上部机件又是固定在一个稳定的整体的支架上，其稳定性良好，也易于调节同步皮带的松紧，保证了溅射的均匀性。

2.磁铁工况良好，寿命长，磁场稳定。确保镀膜质量。由于冷却水道是从磁铁的外套管与转动轴辊之间的空间中通过，避免了冷却水与磁铁的直接接触，冷却水从一头进、从另一头出；防止了水流的短路，使水流稳定，不易沉积水垢，不致干扰磁场的稳定，自然，镀膜也就均匀了。

3.稳定的阳极使电磁场稳定。一个经绝缘的独立的阳极，围绕在作为靶材的转动轴辊的两侧，其位置是固定的。避免了由于金属的机体所形成的多点“游离”的阳极出现。真空密封件也不带电，阳极的稳定，消除了由于电磁场不稳定所造成的膜层上的“树根”现象。

4.拆卸维修方便。由于真空室内的所有组件，均直接或间接地与真空室盖板固定，当拆下盖板即可将全部组件取出，腾空了真空室内腔。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的非限定性的叙述。

附图说明

图1是本实用新型旋转靶的结构示意图；

图2是上述图1的A-A剖视图；

图3是上述图1的B部放大图；

图4是上述旋转靶的支承座的结构示意图r；

图5是上述支承座的侧向局部剖视图；

图6是上述支承座的俯视示意图。

各图之中，1是电机，2是主动链轮，3是链条，4是从动链轮，5是联动轴，6，6’是同步调整螺栓，7是槽钢支架，8，8’是带座轴承，9，9’是主动同步带轮，10，10’是同步皮带，11是盖板，12，12’是绝缘座，13，13’是支承座，14是进水管，15是进水管绝缘和止动组件，16，16’是从动同步带轮，17，17’是转动轴头，18，18’是轴头绝缘套，19，19’是密封组件，20，20’是半圆压环，21，21’是压紧法兰，22是磁铁外套管，23是转动轴辊，24是磁铁，25是导磁板，26是水道，27是出水管，28是碳刷，29是骨架密封圈，30是阴极引线，31是阳极绝缘座，32是阳极引线，33是阳极，131是支承座的方法兰，132是其弧形板，133，133’是其侧板，134，134’是其侧法兰。

具体实施方式

用特定的靶材金属制成一根长的圆筒形的转动轴辊23，或以转动轴辊自身的金属材料作为靶材，该转动轴辊23的两头与两端的转动轴头17，17’ 是相连的，上述的转动是轴辊及与之连接的转动轴头与密封组件是绝缘的，支承座与盖板也是绝缘的，转动轴头有轴头绝缘套。在轴辊的内部装上一条同样是长的偏心筒形的磁铁外套管22，外套管22的外表面与轴辊23的内表面之间、形成一条环形的水道26；在外套管22的内壁上安装上3条用永磁材料制成的磁铁24，磁铁上装有导磁板25。

上述作为靶材的转动轴辊23，以及条形磁铁24，是以中线为纵轴而轴对称的，两头的结构对称地相同。转动轴辊23的两端通过压紧法兰21和两个半圆压环20分别与两端的转动轴头17，17’连接，以传递动力及避免漏水；而磁铁外套管的两端，分别与进、出水管连接。上述的转动轴辊以及其内腔里的磁铁，固定连接到真空室的上盖盖板，以便安置于一个真空室里。安置于盖板11的绝缘座和支承座、固定于支承座的是密封组件，在转动轴头17，17’伸出到真空室外的接触面处有轴头绝缘套18，以密封组件19进行密封；转动轴头17，17’分别被套在从动同步带轮16，16’的中心轴里，被该带轮16，16’所驱动。在两端的进水管14和出水管27与上述水道26相通，冷却水可以从一端进，流经磁铁外套管22的外表面，从另一端出水而构成回路，在进水管与室体连接处，装有进水管绝缘和止动组件15，以键槽定位。

在所述的盖板11上面固定一条槽钢支架7，在支架上安装电机1和带座轴承8，8’，将一根长的联动轴5的两头，支承在带座轴承8，8’上，在联动轴的两边安装上调整螺栓，6，6’，用以调整同步皮带的传动松紧程度。再将联动轴与电机联动起来，即是将电机1上的主动链轮2与联动轴上的从动链轮4，通过链条3连接起来。

上述的同步传动机构，通过盖板11、绝缘座12，支承座13，安装到真空室的上面。真空室里的转动轴辊23的两侧，通过阳极绝缘座31，安装上阳极33，从阳极33引出的阳极引线32，以及从转动轴辊23的靶材引出、经转动轴头和碳刷28的阴极引线30，绝缘引出到电力装置上。在转动轴头穿过真空室的密封部位，还装有骨架密封圈29。操作时，先调好调整螺栓，真空室内抽真空，，开通冷却水，启动电机和电极电源，转动轴辊上的靶材开始均匀转动，在电极和磁场的作用和控制下，靶材上的金属离子溅射到位于真空室内的基板上，形成镀层。本实用新型适用于多种溅射的真空镀膜设备上。

Claims

1.一种真空磁控溅射的旋转靶装置，是一个安装在镀膜真空室里的装置，包括盖板(11)、电机(1)、传动机构、作为靶材的转动轴辊(23)、在转动轴辊(23)内腔里设置的磁铁(24)、与转动轴辊(23)的靶材配对的电极、以及冷却水系统，其特征在于，所述的传动机构是一组可调的同步传动机构，它包括与电机(1)转轴连接的主动链轮(2)、链条(3)和从动链轮(4)，该从动链轮(4)连接到一根水平安置的联动轴(5)，在该联动轴(5)的两头，分别装有主动同步带轮(9，9’)，以上的机件均安装在一个固定于盖板(11)上的整体的槽钢支架(7)上，上述的同步传动机构，通过盖板(11)、绝缘座(12，12’)、支承座(13，13’)，安装到真空室的上面；上述的同步传动机构还包括，由上述的主动同步带轮(9，9’)、通过同步皮带(10，10’)，连接到从动同步带轮(16，16’)这样的一组同步调整机构，再由该从动同步带轮(16，16’)连接上述的转动轴辊(23)两端的转动轴头(17，17’)而带动其转动，并通过调整螺栓(6，6’)调整联动轴，进而调整同步皮带(10，10’)的松紧；所述的磁铁(24)及其导磁板(25)，则设置在转动轴辊(23)内的一条磁铁外套管(22)的内壁上，该磁铁外套管(22)通过两端冷却水系统的进水管和出水管而固定于转动轴辊的内腔里。

2.根据权利要求1所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的磁铁外套管(22)与所述的转动轴辊(23)的圆筒之间形成有一条冷却水道(26)，该水道(26)的一头与在转动轴头(17)处的进水管(14)相连通；水道的另一头与在另一头的转动轴头(17’)处的出水管(27)相连通。

3.根据权利要求1或2所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的配对的电极、包括围绕在转动轴辊(23)的靶材两侧并脱离该靶材的、与盖板(11)及真空室室体绝缘的阳极(33)，该阳极(33)与靶材配对成一对阴、阳电极；一条与该阳极(33)连接的阳极引线(32)，以及一条通过碳刷(28)、经转动轴头与靶材连接的阴极引线(30)，被分别连接到电力装置上。

4.根据权利要求1或2所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的真空室的室内组件，均通过支承座(13，13’)直接或间接地固定在真空室的盖板(11)上。

5.根据权利要求3所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的真空室的室内组件，均通过支承座(13，13’)直接或间接地固定在真空室的盖板(11)上。

6.根据权利要求1或2所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的支承座(13，13’)包括有方法兰(131)、弧形板(132)、两块侧板(133，133’)和两个侧法兰(134，134’)，其中，弧形板(132)的两侧各与一块侧板(133，133’)相连，侧板(133，133’)的外侧各连接有一个侧法兰(134，134’)，弧形板与两块侧板的上端口连接上一个方法兰(131)。

7.根据权利要求3所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的支承座(13，13’)包括有方法兰(131)、弧形板(132)、两块侧板(133，133’)和两个侧法兰(134，134’)，其中，弧形板(132)的两侧各与一块侧板(133，133’)相连，侧板(133，133’)的外侧各连接有一个侧法兰(134，134’)，弧形板与两块侧板的上端口连接上一个方法兰(131)。

8.根据权利要求4所述的真空磁控溅射的旋转靶装置，其特征在于，所述的支承座(13，13’)包括有方法兰(131)、弧形板(132)、两块侧板(133，133’)和两个侧法兰(134，134’)，其中，弧形板(132)的两侧各与一块侧板(133，133’)相连，侧板(133，133’)的外侧各连接有一个侧法兰(134，134’)，弧形板与两块侧板的上端口连接上一个方法兰(131)。