CN208604202U - 一种磁控溅射装置和磁控溅射设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁控溅射装置，包括真空室、自转电机、中齿轮、减速箱、公转电机、靶基距调控箱和磁控溅射靶，自转电机输出端进入真空室内与中齿轮啮合的小齿轮连接，中齿轮上固定安装一个齿轮组，齿轮组两边啮合连接自转齿轮，自转齿轮上安装自转轴，自转轴头端安装工件架；公转电机输出端与安装在真空室外顶部中间的减速箱连接，减速箱与公转轴连接，真空室底部安装有抽气孔、磁控溅射靶、充气孔及加热器，磁控溅射靶上安装靶基距调控箱。可实现工件的自转与公转，且靶基距、偏心距及转速比均可调节，装置整体结构简单、设计合理新颖、功能全面，为小靶材大基片多工位磁控溅射镀膜膜厚均匀性的研究与分析奠定基础。

Description

一种磁控溅射装置和磁控溅射设备

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射技术领域，具体的涉及一种磁控溅射装置和磁控溅射设备。

背景技术

近年来国内外许多学者对磁控溅射薄膜厚度分布进行了广泛的研究，关于磁控溅射薄膜的厚度分布模型已有较多的文献进行了讨论，为了制备均匀性良好的薄膜，人们采用很多方法,主要分两大类：第一，通过改变靶的结构、形状、磁场的分布来控制镀料的沉积区域，因为靶材的刻蚀与磁控靶的磁场分布有关，研究靶的刻蚀实际：是研究溅射过程，从而保证镀膜的均匀性；第二，通过调整工件与靶的相对位置，以及采用工件的不同运动来获得良好的镀膜效果。

目前，磁控溅射领域还没有文章具休地阐述关于小靶大基片膜厚均匀性的问题，没有全面地关于工件-靶材不同相对位置以及工件不同运动形式与膜厚均匀性关系的论述，也没有一款较为完整的能够实现多工位镀膜装置的提出。因此，研究小靶材对应大基片镀膜薄膜均匀性，需要设计一款新型的可实现靶基距、偏心距精确调节且能实现基片自转公转可控的磁控溅射装置。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种磁控溅射装置，可实现工件的自转与公转，且靶基距、偏心距及转速比均可调节，装置整体结构简单、设计合理新颖、功能全面，为小靶材大基片多工位磁控溅射镀膜膜厚均匀性的研究与分析奠定基础。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种磁控溅射装置，包括真空室、自转电机、中齿轮、减速箱、公转电机、靶基距调控箱和磁控溅射靶；真空室外顶部的左右侧分别垂直安装自转电机和公转电机；

所述自转电机输出端进入真空室内与中齿轮啮合的小齿轮连接，中齿轮上固定安装一个齿轮组，齿轮组通过轴承与真空室内的公转轴上套的套筒连接，齿轮组两边啮合连接自转齿轮，自转齿轮上安装自转轴，自转轴头端安装工件架；所述公转电机输出端与安装在真空室外顶部中间的减速箱连接，减速箱与公转轴连接，公转轴下端安装偏心距调动块，末端安装公转盘，减速箱上端安装偏心距调动箱，偏心距调动箱连接公转轴上的套筒，

公转盘上设计4个滑槽滑块机构，滑块上安装轴承与偏心距调动块上安装的触手固定，公转盘径向的滑块外侧开设螺纹孔并装有弹簧，螺纹孔通过螺栓封孔并顶住弹簧的一侧；

公转盘上均布有4个圆形孔用于固定自转轴，真空室底部安装有抽气孔、磁控溅射靶、充气孔及加热器，磁控溅射靶上安装靶基距调控箱。

优选的，所述公转电机输出端外接涡轮蜗杆变向后与安装在真空室外顶部中间的减速箱连接，减速箱的输出轴通过齿轮与公转轴连接。

优选的，所述公转盘上设计4个滑槽滑块机构为公转盘径向开设4个滑槽，滑槽上安装4个滑块，滑块上安装轴承与偏心距调动块上安装的触手固定，同时滑块与自转齿轮上的自转轴连接；所述偏心距调动块为锥形调动块。

优选的，所述齿轮组有半径大小不同的多个齿轮组成，并与自转齿轮相配合，带动自转轴转动从而带动工件架自转，偏心距调动箱可使套筒向上或向下运动。

优选的，所述磁控溅射靶上安装靶基距调控箱，通过旋转靶基距调控箱直接调整磁控溅射靶的纵向位置。

本实用新型的另一目的在于提供一种磁控溅射设备，即运用上述磁控溅射装置进行镀膜的设备。

本实用新型的工作原理为：将基片放置在工件架上，公转电机输出端外接涡轮蜗杆变向后与安装在真空室外顶部中间的减速箱连接，减速箱的输出轴通过齿轮与公转轴连接，公转盘连接在公转轴上，从而实现公转盘的转动；自转电机输出端进入真空室内与中齿轮啮合的小齿轮连接，中齿轮上固定安装一个齿轮组，可实现同步转动，齿轮组通过轴承与真空室内的公转轴上套的套筒连接，齿轮组两边啮合连接自转齿轮，自转齿轮上安装自转轴，自转轴头端安装工件架，从而带动工件架和基片自转；偏心距的调整：公转盘上设计4个滑槽，滑槽上安装4个滑块，滑块上安装轴承与偏心距调动块上安装的触手固定，公转盘径向的滑块外侧开设螺纹孔并装有弹簧，螺纹孔通过螺栓封孔并顶住弹簧的一侧；弹簧可驱动滑块向公转盘中心运动，滑块与接触手固接在一起，具有同样的运动趋势，齿轮组有半径大小不同的多个齿轮组成，并与自转齿轮相配合，偏心距调动箱可使套筒向上或向下运动，通过连接使偏心距调动块具有上下运动，偏心距调动块与接触手接触，接触点处具有水平方向的分力，与滑块传递给接触手径向指向圆心的力相平衡；磁控溅射靶上安装靶基距调控箱，通过旋转靶基距调控箱直接调整磁控溅射靶的纵向位置。

本实用新型的有益效果：可实现工件架上的工件自转与公转，且靶基距、偏心距及转速比均可调节，装置整体结构简单、设计合理新颖、功能全面；偏心距调动块与滑块嵌入公转盘滑道机构实现了偏心距的多级调整；同时还能实现基片公转与自转的独立运动，从而到达不同自转-公转角速度比的要求；建立多工位磁控溅射基片运动装置的膜厚分布模型，选取相对膜厚比和膜厚均值相对偏差作为膜厚均匀性的衡量标准，为下一步小靶材大基片多工位磁控溅射镀膜膜厚均匀性的研究与分析奠定基础。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述磁控溅射装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述磁控溅射装置的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-真空室，2-自转电机，3-中齿轮，4-减速箱，5-偏心距调动箱，6-公转电机，7-齿轮组，8-抽气孔，9-自转齿轮，10-螺栓，11-弹簧，12-靶基距调控箱，13-磁控溅射靶，14-自转轴，15-滑槽滑块机构，16-公转轴，17-偏心距调动块，18-充气孔，19-加热器，20-工件架，21-公转盘，22-触手，23-套筒，24-小齿轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1-2所示，一种磁控溅射装置，包括真空室1、自转电机2、中齿轮3、减速箱4、公转电机6、靶基距调控箱12和磁控溅射靶13；真空室1外顶部的左右侧分别垂直安装自转电机2和公转电机6；

自转电机2输出端进入真空室1内与中齿轮3啮合的小齿轮24连接，中齿轮3上固定安装一个齿轮组7，齿轮组7通过轴承与真空室1内的公转轴16上套的套筒23连接，齿轮组7两边啮合连接自转齿轮9，自转齿轮9上安装自转轴14，自转轴14头端安装工件架20；

公转电机6输出端与安装在真空室1外顶部中间的减速箱4连接，减速箱4与公转轴16连接，公转轴16下端安装偏心距调动块17，末端安装公转盘21，减速箱4上端安装偏心距调动箱5，偏心距调动箱5连接公转轴16上的套筒23；

公转盘21上设计4个滑槽滑块机构15，滑块上安装轴承与偏心距调动块17上安装的触手22固定，公转盘21径向的滑块外侧开设螺纹孔并装有弹簧11，螺纹孔通过螺栓10封孔并顶住弹簧11的一侧；

公转盘21上均布有4个圆形孔用于固定自转轴16，真空室1底部安装有抽气孔8、磁控溅射靶13、充气孔18及加热器19，磁控溅射靶13上安装靶基距调控箱5；

公转电机6输出端外接涡轮蜗杆变向后与安装在真空室1外顶部中间的减速箱4连接，减速箱4的输出轴通过齿轮与公转轴16连接。

公转盘21上设计4个滑槽滑块机构15为公转盘21径向开设4个滑槽，滑槽上安装4个滑块，滑块上安装轴承与偏心距调动块17上安装的触手22固定，同时滑块与自转齿轮9上的自转轴14连接；所述偏心距调动块17为锥形调动块。

齿轮组7有半径大小不同的多个齿轮组成，并与自转齿轮9相配合，带动自转轴14转动从而带动工件架20自转，偏心距调动箱5可使套筒23向上或向下运动。

磁控溅射靶13上安装靶基距调控箱12，通过旋转靶基距调控箱12直接调整磁控溅射靶13的纵向位置。

一种磁控溅射设备，即运用上述磁控溅射装置进行镀膜的设备。

操作时，将基片放置在工件架20上，公转电机6输出端外接涡轮蜗杆变向后与安装在真空室1外顶部中间的减速箱4连接，减速箱4的输出轴通过齿轮与公转轴16连接，公转盘21连接在公转轴16上，从而实现公转盘21的转动；自转电机2输出端进入真空室1内与中齿轮3啮合的小齿轮24连接，中齿轮3上固定安装一个齿轮组7，可实现同步转动，齿轮组7通过轴承与真空室1内的公转轴16上套的套筒23连接，齿轮组7两边啮合连接自转齿轮9，自转齿轮9上安装自转轴14，自转轴14头端安装工件架20，从而带动工件架20和基片自转；

偏心距的调整：公转盘21上设计4个滑槽，滑槽上安装4个滑块，滑块上安装轴承与偏心距调动块17上安装的触手22固定，公转盘21径向的滑块外侧开设螺纹孔并装有弹簧11，螺纹孔通过螺栓10封孔并顶住弹簧11的一侧；弹簧11可驱动滑块向公转盘21中心运动，滑块与接触手22固接在一起，具有同样的运动趋势，齿轮组7有半径大小不同的多个齿轮组成，并与自转齿轮9相配合，偏心距调动箱5可使套筒23向上或向下运动，通过连接使偏心距调动块17具有上下运动，偏心距调动块17与触手22接触，接触点处具有水平方向的分力，与滑块传递给触手22径向指向圆心的力相平衡；

磁控溅射靶13上安装靶基距调控箱12，通过旋转靶基距调控箱12直接调整磁控溅射靶13的纵向位置；

转速比的调整：此结构的公转运动与自转运动互不干涉，公转电机6和自转电机2的速度独立可调，可根据实际需要自行设定自转与公转的转速比，从而改变工件架20上基片的点的运动轨迹，已达到改善膜厚度的目的；

加热器19为了满足为了满足镀膜过程中对于温度的要求，抽气孔8和充气孔18则为了满足真空室1内的真空要求。

本实用新型可实现工件架上的工件自转与公转，且靶基距、偏心距及转速比均可调节，装置整体结构简单、设计合理新颖、功能全面；偏心距调动块17与滑块嵌入公转盘滑道机构实现了偏心距的多级调整；同时还能实现基片公转与自转的独立运动，从而到达不同自转-公转角速度比的要求；建立多工位磁控溅射基片运动装置的膜厚分布模型，选取相对膜厚比和膜厚均值相对偏差作为膜厚均匀性的衡量标准，为下一步小靶材大基片多工位磁控溅射镀膜膜厚均匀性的研究与分析奠定基础。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种磁控溅射装置，包括真空室、自转电机、中齿轮、减速箱、公转电机、靶基距调控箱和磁控溅射靶，其特征在于：真空室外顶部的左右侧分别垂直安装自转电机和公转电机；

所述自转电机输出端进入真空室内与中齿轮啮合的小齿轮连接，中齿轮上固定安装一个齿轮组，齿轮组通过轴承与真空室内的公转轴上套的套筒连接，齿轮组两边啮合连接自转齿轮，自转齿轮上安装自转轴，自转轴头端安装工件架；所述公转电机输出端与安装在真空室外顶部中间的减速箱连接，减速箱与公转轴连接，公转轴下端安装偏心距调动块，末端安装公转盘，减速箱上端安装偏心距调动箱，偏心距调动箱连接公转轴上的套筒，

公转盘上设计4个滑槽滑块机构，滑块上安装轴承与偏心距调动块上安装的触手固定，公转盘径向的滑块外侧开设螺纹孔并装有弹簧，螺纹孔通过螺栓封孔并顶住弹簧的一侧；

公转盘上均布有4个圆形孔用于固定自转轴，真空室底部安装有抽气孔、磁控溅射靶、充气孔及加热器，磁控溅射靶上安装靶基距调控箱。

2.如权利要求1所述的一种磁控溅射装置，其特征在于：所述公转电机输出端外接涡轮蜗杆变向后与安装在真空室外顶部中间的减速箱连接，减速箱的输出轴通过齿轮与公转轴连接。

3.如权利要求1所述的一种磁控溅射装置，其特征在于：所述公转盘上设计4个滑槽滑块机构为公转盘径向开设4个滑槽，滑槽上安装4个滑块，滑块上安装轴承与偏心距调动块上安装的触手固定，同时滑块与自转齿轮上的自转轴连接；所述偏心距调动块为锥形调动块。

4.如权利要求1所述的一种磁控溅射装置，其特征在于：所述齿轮组有半径大小不同的多个齿轮组成，并与自转齿轮相配合，带动自转轴转动从而带动工件架自转，偏心距调动箱可使套筒向上或向下运动。

5.如权利要求1所述的一种磁控溅射装置，其特征在于：所述磁控溅射靶上安装靶基距调控箱，通过旋转靶基距调控箱直接调整磁控溅射靶的纵向位置。

6.一种磁控溅射设备，其特征在于：运用权利要求1-5任意一项所述的磁控溅射装置进行镀膜的设备。