CN218470950U - 一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，包括平台、移动装置、U1轴旋转模组、U2轴旋转模组和检测装置，所述移动装置的两根X方向导轨通过螺丝平行固定在平台上，两根X方向导轨上方设置有X轴滑块和X轴驱动模块，所述U1轴旋转模组、U2轴旋转模组与X方向导轨平行设置，并通过螺丝分别安装在平台上，所述X轴滑块上固定连接与X方向导轨垂直的Z轴模组，所述Z轴模组上设置有Z轴滑块，所述Z轴滑块上固定连接与Z轴模组垂直的Y轴模组，所述Y轴模组上设置有Y轴滑块，所述检测装置与Y轴模组垂直且固定连接在Y轴滑块上。本实用新型满足检测磁棒和靶材两种需求，更全面检测出磁场强度和均匀性，更有效分析数据。

Description

一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射镀膜技术领域，尤其涉及一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置。

背景技术

磁控溅射镀膜硅片是利用真空磁控溅射原理在硅片表面涂镀一层或多层金属，以提升硅片的性能。磁控溅射镀膜生产线过程中，常常需要用到旋转靶材来对硅片进行镀膜，而靶材内磁棒的磁场应保持均匀，而且磁场强度应当合适，磁场不均匀就会产生不均匀的膜层，如果磁场强度过低，那么即使磁场强度一致也会导致膜层沉积速率低下；如果磁场强度过高，可能在开始的时候沉积速率会非常高，但是由于刻蚀区的关系，这个速率会迅速下降到一个非常低的水平。同样，这个刻蚀区也会造成靶的利用率比较低。在靶材安装前测量出磁场的均匀性和磁场强度，可提前对磁场的均匀性和强度进行调节，故而在磁控溅射镀膜生产前，测量磁棒的磁场强度的均匀性尤为重要。此前在调节磁棒的磁场强度和均匀性时，大多手持磁通量检测仪于磁条安装槽周围测量，但由于检测位置的偏差，很难做到准确检测并对其进行调节，进而给工作人员的调节作业造成极大的不便，使得效率低下，且难以保证产品的质量。

在现有技术中，参考中国发明专利申请(申请号：202110739539.9)所描述的“一种磁场强度检测与调节装置”，该发明公开了一种磁场强度检测与调节的装置，需将磁棒本体插入检测管内并对应孔位安装，靠人工推动检测仪测量并读取数据，根据数据手动调节磁场强度，该装置磁棒测量位置固定，无法转动磁棒角度或检测仪角度，虽然能实现对磁棒进行磁场强度的检测，但无法分析磁棒的磁场均匀性。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种更全面检测出磁场强度和均匀性，更有效分析数据便于调节磁场强度的磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，包括平台、移动装置、U1轴旋转模组、U2轴旋转模组和检测装置，所述移动装置的两根X方向导轨通过螺丝平行固定在平台上，两根X方向导轨上方设置有X轴滑块和X轴驱动模块，所述U1轴旋转模组、U2轴旋转模组与X方向导轨平行设置，并通过螺丝分别安装在平台上，所述X轴滑块上固定连接与X方向导轨垂直的Z轴模组，所述Z轴模组上设置有Z轴滑块，所述Z轴滑块上固定连接与Z轴模组垂直的Y轴模组，所述Y轴模组上设置有Y轴滑块，所述检测装置与Y轴模组垂直且固定连接在Y轴滑块上。

进一步的，所述平台包括底板、左限位块、右限位块、地脚板、万向轮、脚杯、铝型材支架，所述铝型材支架由多根铝型材及固定角件形成桌型支架，铝型材支架上端安装底板，底部通过地脚板连接安装四个脚杯及万向轮，左限位块和右限位块分别安装在底板左右两端。

进一步的，所述X轴驱动模块包括伺服电机、电机座、同步轮，伺服电机轴上的同步轮与X轴同步带连接并通过电机座将X轴驱动模块固定在X轴滑块连接板。

进一步的，所述Y轴模组上还设置Y轴模组驱动，Y轴模组驱动包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与Y轴模组传动轴用联轴器连接。

进一步的，所述Z轴模组上还设置Z轴模组驱动，Z轴模组驱动包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与Z轴模组传动轴用联轴器连接。

进一步的，所述U1轴旋转模组由U1轴驱动模块、一端活动的U1轴从动支撑机构和一端固定的U1轴主动支撑机构组成，所述U1轴旋转模组上安装磁棒，U1轴驱动模块包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与U1轴主动支撑机构的传动轴用联轴器连接。

进一步的，所述U2轴旋转模组由U2轴驱动模块、一端活动的U2轴从动支撑机构和一端固定的U2轴主动支撑机构组成，所述U2轴旋转模组上安装靶材，U2轴驱动模块包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与U2轴主动支撑机构的传动轴用联轴器连接。

由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、U1轴、U2轴两组旋转模组满足检测磁棒和靶材两种需求，磁棒和靶材可以根据设定角度进行自动旋转，便于检测磁场均匀性，磁棒与靶材分开检测，不仅适用于新的靶材跟磁棒也可以对使用中的靶材跟磁棒进行检测，提高靶材的使用效率。

2、使用XYZ三轴模组，便于针对不同检测材料的检测位置的变化调整检测传感器，检测传感器能保证在一条线上稳定检测各个点磁场强度。

3、使用伺服电机驱动模组能精确调整检测传感器检测高度和位置，稳定采集各个精确点的磁场强度，准确分析磁棒和靶材磁场均匀性，使用电气控制模块，便于各个模组参数设定，高效读取分析磁场强度数据，完整有效显示磁棒和靶材整体磁场均匀性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的移动装置结构示意图；

图3为本实用新型的U1轴旋转模组、U2轴旋转模组结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

参考图1-3，一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，包括平台1、移动装置2、U1轴旋转模组3、U2轴旋转模组4和检测装置5，所述移动装置2的两根X方向导轨21通过螺丝平行固定在平台1上，成为整套检测与调节装置的基准X轴，两根X方向导轨21上方设置有X轴滑块20和X轴驱动模块22，所述U1轴旋转模组3、U2轴旋转模组4与X方向导轨21平行设置，并通过螺丝分别安装在平台1上，所述X轴滑块20上固定连接与X方向导轨21垂直的Z轴模组28，Z轴模组28可以随X方向导轨21前后移动，所述Z轴模组28上设置有Z轴滑块27，所述Z轴滑块27上固定连接与Z轴模组28垂直的Y轴模组25，Y轴模组25可以随Z模组28上下移动，所述Y轴模组25上设置有Y轴滑块24，所述检测装置5与Y轴模组25垂直且固定连接在Y轴滑块24上，检测装置5可以随Y轴模组25左右移动。

所述平台1包括底板11、左限位块12、右限位块13、地脚板14、万向轮15、脚杯16、铝型材支架17，所述铝型材支架17由多根铝型材及固定角件形成桌型支架，铝型材支架17上端安装底板11，底部通过地脚板14连接安装四个脚杯16及万向轮15，左限位块12和右限位块13分别安装在底板11左右两端，防止X轴滑块20移动时超过限位。

所述X轴驱动模块22包括伺服电机、电机座、同步轮，伺服电机轴上的同步轮与X轴同步带23连接并通过电机座将X轴驱动模块22固定在X轴滑块20连接板。所述Y轴模组25上还设置Y轴模组驱动26，Y轴模组驱动26包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与Y轴模组传动轴用联轴器连接。所述Z轴模组28上还设置Z轴模组驱动29，Z轴模组驱动29包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与Z轴模组传动轴用联轴器连接。

所述U1轴旋转模组3由U1轴驱动模块33、一端活动的U1轴从动支撑机构31和一端固定的U1轴主动支撑机构32组成，所述U1轴旋转模组3上安装磁棒34，U1轴驱动模块33包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与U1轴主动支撑机构的传动轴用联轴器连接。所述U2轴旋转模组4由U2轴驱动模块43、一端活动的U2轴从动支撑机构41和一端固定的U2轴主动支撑机构42组成，所述U2轴旋转模组4上安装靶材44，U2轴驱动模块43包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与U2轴主动支撑机构的传动轴用联轴器连接。

磁棒检测检测前，将安装好的磁棒34一端固定在U1轴从动支撑机构31，另一端固定在U1轴主动支撑机构32上，通过操控界面使得移动装置2、U1轴旋转模组3、U2轴旋转模组4原点回零；检测时，在操控界面设定各项参数(如所需磁场强度、所需测量磁棒的位置和角度)设定完成后点击启动按钮，U1轴旋转模组3先自动旋转到设定的角度，然后移动装置2的Y轴模组25、Z轴模组28会根据设定的磁棒位置、长度等参数来自动调整位置，使得检测装置5靠近设定的位置，然后X轴驱动模块22开始启动使得X轴滑块20沿X方向导轨21运动到设定的位置；检测后，移动装置2、U1轴旋转模组3重新回到原点位置，计算机自动分析出该磁棒需要调节的地方和需要调整的量，并在屏幕上显示；操作员根据屏幕上的显示对磁棒34的各处调整螺栓进行调节；完成后按上述流程对磁棒34再进行次检测，确保磁场强度符合设计要求。

靶材检测检测前，先将调整好的磁棒34安装到靶材44内部，然后将靶材44一端固定在U2轴从动支撑机构41，另一端固定在U2轴主动支撑机构42上，通过操控界面使得移动装置2、U1轴旋转模组3、U2轴旋转模组4原点回零；检测时，在操控界面设定各项参数(如所需磁场强度、所需测量靶材的位置和角度)设定完成后点击启动按钮，U2轴旋转模组4先自动旋转到设定的角度，然后移动装置2的Y轴模组25、Z轴模组28会根据设定的靶材位置、长度等参数来自动调整位置，使得检测装置5靠近设定的位置，然后X轴驱动模块22开始启动使得X轴滑块20沿X方向导轨21运动到设定的位置；检测后，移动装置2、U2轴旋转模组4重新回到原点位置，计算机自动分析出该靶材各个位置的磁场强度及整根靶材的磁场均匀性，显示到屏幕上并保存相关数据，操作员根据显示的数据判断该套靶材是否符合设计要求。

本实用新型U1轴、U2轴两组旋转模组满足检测磁棒和靶材两种需求，磁棒和靶材可以根据设定角度进行自动旋转，便于检测磁场均匀性，磁棒与靶材分开检测，不仅适用于新的靶材跟磁棒也可以对使用中的靶材跟磁棒进行检测，提高靶材的使用效率；使用XYZ三轴模组，便于针对不同检测材料的检测位置的变化调整检测传感器，检测传感器能保证在一条线上稳定检测各个点磁场强度；使用伺服电机驱动模组能精确调整检测传感器检测高度和位置，稳定采集各个精确点的磁场强度，准确分析磁棒和靶材磁场均匀性，使用电气控制模块，便于各个模组参数设定，高效读取分析磁场强度数据，完整有效显示磁棒和靶材整体磁场均匀性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：包括平台(1)、移动装置(2)、U1轴旋转模组(3)、U2轴旋转模组(4)和检测装置(5)，所述移动装置(2)的两根X方向导轨(21)通过螺丝平行固定在平台(1)上，两根X方向导轨(21)上方设置有X轴滑块(20)和X轴驱动模块(22)，所述U1轴旋转模组(3)、U2轴旋转模组(4)与X方向导轨(21)平行设置，并通过螺丝分别安装在平台(1)上，所述X轴滑块(20)上固定连接与X方向导轨(21)垂直的Z轴模组(28)，所述Z轴模组(28)上设置有Z轴滑块(27)，所述Z轴滑块(27)上固定连接与Z轴模组(28)垂直的Y轴模组(25)，所述Y轴模组(25)上设置有Y轴滑块(24)，所述检测装置(5)与Y轴模组(25)垂直且固定连接在Y轴滑块(24)上。

2.根据权利要求1所述一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：所述平台(1)包括底板(11)、左限位块(12)、右限位块(13)、地脚板(14)、万向轮(15)、脚杯(16)、铝型材支架(17)，所述铝型材支架(17)由多根铝型材及固定角件形成桌型支架，铝型材支架(17)上端安装底板(11)，底部通过地脚板(14)连接安装四个脚杯(16)及万向轮(15)，左限位块(12)和右限位块(13)分别安装在底板(11)左右两端。

3.根据权利要求1所述一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：所述X轴驱动模块(22)包括伺服电机、电机座、同步轮，伺服电机轴上的同步轮与X轴同步带(23)连接并通过电机座将X轴驱动模块(22)固定在X轴滑块(20)连接板。

4.根据权利要求1所述一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：所述Y轴模组(25)上还设置Y轴模组驱动(26)，Y轴模组驱动(26)包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与Y轴模组传动轴用联轴器连接。

5.根据权利要求1所述一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：所述Z轴模组(28)上还设置Z轴模组驱动(29)，Z轴模组驱动(29)包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与Z轴模组传动轴用联轴器连接。

6.根据权利要求1所述一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：所述U1轴旋转模组(3)由U1轴驱动模块(33)、一端活动的U1轴从动支撑机构(31)和一端固定的U1轴主动支撑机构(32)组成，所述U1轴旋转模组(3)上安装磁棒(34)，U1轴驱动模块(33)包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与U1轴主动支撑机构的传动轴用联轴器连接。

7.根据权利要求1所述一种磁控溅射靶材的磁场强度检测与调节装置，其特征在于：所述U2轴旋转模组(4)由U2轴驱动模块(43)、一端活动的U2轴从动支撑机构(41)和一端固定的U2轴主动支撑机构(42)组成，所述U2轴旋转模组(4)上安装靶材(44)，U2轴驱动模块(43)包括伺服电机和联轴器，伺服电机轴与U2轴主动支撑机构的传动轴用联轴器连接。

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