CN204779789U - 旋转式圆柱形磁控靶 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种旋转式圆柱形磁控靶，具有圆柱形靶材和空心双轴磁流体，圆柱形靶材一端安装在空心双轴磁流体的外轴上，圆柱形靶材另一端设有封盖；圆柱形靶材内部设有极靴及磁铁、冷却水和电极接线组件，极靴及磁铁、冷却水和电极接线组件一端安装在空心双轴磁流体的内轴上，另一端固定在封盖上，空心双轴磁流体的外轴与电机通过传动装置转动连接；空心双轴磁流体的内轴固定在设备工作台的台板上。本实用新型具有膜厚均匀、性能稳定和靶材利用率高(可达到75％以上)等特点，体积小，适合实验室使用、适合单人操作，提高了沉积薄膜的均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁控溅射镀膜设备，具体的说是一种旋转式圆柱形磁控靶。
背景技术
在磁控溅射镀膜工艺中，磁控溅射靶是整套设备中所必须的重要部件。通常磁控溅射靶有两种：一种为圆形的平面靶材，底部为圆环磁铁内部套圆柱形磁铁的结构；另一种是矩形平面靶材，底部数条直跑道式长条形磁铁的磁场结构。前一种圆形平面磁控靶，在溅射区域内，由于磁场的分布不均，会影响沉积薄膜的膜厚均匀度，且靶材利用率也只达到大约30％左右；而后一种矩形磁控靶，虽然沉积的膜厚比较均匀，但其靶材利用率也只有50％左右，同样不是很理想。
综上所述，现有磁控溅射靶的主要问题就是沉积薄膜的不均匀和靶材利用率低。
实用新型内容
针对现有技术中磁控溅射靶存在沉积薄膜不均匀和靶材利用率低等不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种膜厚均匀、性能稳定、靶材利用率高的旋转式圆柱形磁控靶。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型旋转式圆柱形磁控靶具有圆柱形靶材和空心双轴磁流体，圆柱形靶材一端安装在空心双轴磁流体的外轴上，圆柱形靶材另一端设有封盖；圆柱形靶材内部设有极靴及磁铁、冷却水和电极接线组件，极靴及磁铁、冷却水和电极接线组件一端安装在空心双轴磁流体的内轴上，另一端固定在封盖上，空心双轴磁流体的外轴与电机通过传动装置转动连接；空心双轴磁流体的内轴固定在设备工作台的台板上。
圆柱形靶材为两层，内层为衬底圆管，外层为圆筒形半导体材料，两层材料的内、外径连接在一起。
封盖内设有轴承，极靴及磁铁的另一端固定在轴承上。
极靴上磁铁采用长条形分布，即磁铁为三块，两端为长磁铁块，中间为短磁铁块，各磁铁的外围均固定纯铁片。
冷却水具有进、出水冷却水管3，其中进水冷却水管水平接入，出水冷却水管在圆柱形靶材1的靶腔内部向上90°折弯。
圆柱形靶材两侧采用氟橡胶圈静密封。
本实用新型具有以下有益效果及优点：
1.本实用新型具有膜厚均匀、性能稳定和靶材利用率高(可达到75％以上)等特点。
2.本实用新型具有体积小，适合实验室使用、适合单人操作。
3.本实用新型中极靴上磁铁是长条形分布，类似于矩形磁场的排布，提高了沉积薄膜的均匀性。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
其中，1为圆柱形靶材，2为极靴及磁铁，3为进、出水冷却水管，4为空心双轴磁流体，5为电机转动连接带轮，6为靶内电极连接插头。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本实用新型旋转式圆柱形磁控靶具有圆柱形靶材1和空心双轴磁流体4，圆柱形靶材1一端安装在空心双轴磁流体4的外轴上，圆柱形靶材1另一端设有封盖；圆柱形靶材1内部设有极靴及磁铁2、冷却水和电极接线组件，极靴及磁铁2、冷却水和电极接线组件一端安装在空心双轴磁流体4的内轴上，另一端固定在封盖上，空心双轴磁流体4的外轴与电机通过传动装置转动连接；空心双轴磁流体4的内轴固定在设备工作台的台板上。
本实施例中，圆柱形靶材1分两层设计，内层为不锈钢衬底圆管，尺寸为Φ125mm/外径Φ133mm，长度200mm；外层为圆筒形半导体材料(具体靶材材质实验者自行选择)，内径Φ133mm/外径Φ153m，长150mm；两层材料通过特殊工艺连接在一起。内层不锈钢圆管主要是整体靶材的安装及转动密封的基体。
真空漏率：1×10-7Pal/s；安装法兰：CF150(或DN150)；圆柱形靶材1的旋转速度：0～50转/分；圆柱形靶材1转动：真空外调速电机+减速器+双轴空心磁流体，皮带轮传动，实现靶材旋转；密封方式：整套靶采用双轴空心磁流体和氟橡胶圈密封；冷却方式：冷却水冷却，靶体设置进、出冷却水接头及水管.
左端安装在空心双轴磁流体4的外轴上；右端则安装一个圆形封盖。圆柱形靶材1两侧的密封形式均为氟橡胶圈静密封。
极靴及磁铁2、冷却水和电极接线组件部分的左端与空心双轴磁流体4的内轴安装；右端则固定在右侧圆形封盖内的不锈钢轴承上。该部分零件轴向的加工精度一定要高，主要是防止实验转动时，圆柱形靶材1和极靴及磁铁2发生偏转碰撞。所以，极靴及磁铁2在右侧由轴承固定，主要也是为了保证极靴及磁铁2部分空心双轴磁流体4的同轴度。
圆柱形靶材1和极靴及磁铁2两者之间有一个是旋转的，一个为静止不动的。本实用新型选择圆柱形靶材1旋转，原因有两点：一是圆柱形靶材1零部件少，安装简单，在转动时不易松动、变形；二是极靴及磁铁2要安装为进、出水冷却水管3和电极接线，如果旋转，会产生水管及电极接线绕线的问题。
极靴及磁铁2中磁铁块共3块，两端为长磁铁块(S-N)，中间为短磁铁块(N-S)。尺寸为外径内径角度10°的长条块。同时，为了解决漏磁现象，在磁铁的外围均固定纯铁片。
本实用新型按水平方式安装，所以进水管是水平通入，而出水管在靶腔内部向上是90°弯角。目的就是让靶腔内部充满水后再出水，使得整套靶材可以充分冷却。所以，在安装时要注意使得出水管是在中心最高点。
实验时，将空心双轴磁流体4固定在真空腔室后，通冷却水，电机转动开启，带动电机转动连接带轮5、空心双轴磁流体4的外轴旋转，使得圆柱形靶材1靶材也同步进行旋转。而极靴及磁铁2及空心双轴磁流体4的内轴，则是固定在台板上的，不可旋转。这样，在靶材转动过程中，内部极靴及磁场不动，但是靶材在磁铁排布的长条形磁场区域，始终是在做溅射镀膜反应。那么，在靶材旋转一周后，整个靶材在磁场区域的长度上，都有同样的消耗，极大的提高了靶材利用率。同时，由于极靴上磁铁是长条形分布，类似于矩形磁场的排布，所以这套磁控靶沉积薄膜的均匀性也是很好。
Claims (6)
1.一种旋转式圆柱形磁控靶，其特征在于：具有圆柱形靶材和空心双轴磁流体，圆柱形靶材一端安装在空心双轴磁流体的外轴上，圆柱形靶材另一端设有封盖；圆柱形靶材内部设有极靴及磁铁、冷却水和电极接线组件，极靴及磁铁、冷却水和电极接线组件一端安装在空心双轴磁流体的内轴上，另一端固定在封盖上，空心双轴磁流体的外轴与电机通过传动装置转动连接；空心双轴磁流体的内轴固定在设备工作台的台板上。
2.按权利要求1所述的旋转式圆柱形磁控靶，其特征在于：圆柱形靶材为两层，内层为衬底圆管，外层为圆筒形半导体材料，两层材料的内、外径连接在一起。
3.按权利要求1所述的旋转式圆柱形磁控靶，其特征在于：封盖内设有轴承，极靴及磁铁的另一端固定在轴承上。
4.按权利要求1所述的旋转式圆柱形磁控靶，其特征在于：极靴上磁铁采用长条形分布，即磁铁为三块，两端为长磁铁块，中间为短磁铁块，各磁铁的外围均固定纯铁片。
5.按权利要求1所述的旋转式圆柱形磁控靶，其特征在于：冷却水具有进、出水冷却水管3，其中进水冷却水管水平接入，出水冷却水管在圆柱形靶材1的靶腔内部向上90°折弯。
6.按权利要求1所述的旋转式圆柱形磁控靶，其特征在于：圆柱形靶材两侧采用氟橡胶圈静密封。
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| CN114293163A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 丹阳市宝来利真空机电有限公司 | 一种三跑道全刻蚀平面靶 |
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2015
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