CN201545907U - 一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,包括靶头部分和靶体部分;所述靶头部分包括:空心轴、靶头导水管、套接于空心转轴前端的分水器;所述靶体部分包括:与空心轴螺接的管状靶材,与靶头导水管挂接的磁轴;其特征是:所述空心轴是阶梯状空心的轴,所述大齿轮与空心轴通过螺钉固定在一起,所述磁轴包括导水管、导水管外圈套装的导磁体和磁铁;此装置采用管状靶材,中间通水冷却,并进行旋转。管内安装钕铁硼磁轴。磁铁的排布方式为导磁体的两端要和外圈磁场联接起来,形成封闭的磁场。本装置密封水,密封真空,不漏水,可以抗磁和防止生锈,靶材利用率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,尤其是用于真空磁控溅射镀膜机上,是利用磁控溅射原理进行工作的圆柱靶。
背景技术
现有的靶管转圆柱靶溅射速率低,靶材利用率不高,水冷效果差,消磁快,结构复杂,制造成本高,装配不便,中国实用新型专利CN201209166Y公开了一种改良的磁控溅射圆柱靶,其在导水管槽外壁设置有条形磁铁,并放置在预定区域内,实现了靶材的定向溅射;但是这种改良的磁控溅射圆柱靶的水冷效果差,会经常性的漏水或者漏真空,可导致设备无法工作。
实用新型内容
为解决上述问题,本实用新型解决的问题是提供一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,通过感应式电动机带动空心轴转动,带动管状靶材旋转。
本实用新型提供的一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,包括靶头部分和靶体部分;所述靶头部分包括:空心轴42、靶头导水管6、上座板17、下座板58、套接于空心转轴前端的分水器9,盖在分水器9前端的分水器压盖2、固定于上座板17一侧与分水器并排的感应式电动机1、固定连接感应式电动机转轴上的小齿轮,与小齿轮啮合的大齿轮;所述靶体部分包括:与空心轴螺接的管状靶材、管状靶材内部与靶头导水管连接的磁轴;其特征是:所述空心轴是阶梯状空心的轴,所述大齿轮与空心轴通过螺钉固定在一起,所述磁轴包括导水管、导水管外圈套装的导磁体和磁铁;
所述空心轴外径大的一端与靶管状靶材连接,外径小的一端与分水器对接。
所述靶头导水管通入靶的底部,靶头导水管外部和空心轴内部之间形成圆柱形空间,空心轴外径大的一端与靶头导水管之间套接有分水块。
所述磁轴挂接在靶头导水管的底部。
所述磁铁放置在导磁体外周上,导磁体中间位置放置三路矩形磁铁,导磁体两端分别放置两块梯形磁铁,三路矩形磁铁中的中间一路与外侧两路磁铁的磁极方向相反排列,磁场方向都垂直于圆周的切线方向,导磁体两端两块梯形磁铁的磁极方向与三路矩形磁铁中外侧的两路矩形磁铁的磁极方向相同。
所述矩形磁铁和梯形磁铁分布在磁体的周向但没有布满周向位置。
本发明应用于真空磁控溅射镀膜机上,是利用磁控溅射原理进行工作的。它是在靶材表面产生辉光放电,氩离子将靶材原子溅射下来沉积在工件表面上的一种装置。在靶材后面放置磁钢,在与靶阴极电场垂直的方向上加一横向磁场。靶面前的电子受电磁场洛伦兹力的作用,束缚和延长了电子的运动路径,在靶面附近作螺旋线运动,增加碰撞几率,使得靶材溅射速率高,电子轰击使基片温度上升低。
此装置采用管状靶材,中间通水冷却,并进行旋转。管内安装钕铁硼磁轴。磁铁的排布方式为导磁体的两端要和外圈磁场联接起来,形成封闭的磁场。利用平行管状靶材周向的磁场分量和垂直管状靶材表面的电场分量,在靶管表面产生正交电场。接通电源后,管状靶材表面产生辉光放电,辉光呈现长条形圈。由于在N-S、S-N之间的磁场强度最大,条形辉光圈在靶材表面磁场最强处形成。辉光对靶管表面沿长度方向各点的刻蚀条件接近,旋转靶管,形成了对靶管360°的均匀刻蚀,因而靶材利用率高。由于磁轴圆周上未装满磁铁,因此只在有磁铁的磁回路位置产生溅射,即可实现定向溅射。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细的说明:
图1为本实用新型总装配图。
图2为本实用新型的空心轴示图。
图3为本实用新型的图2空心轴沿A-A’的截面图。
图4为本实用新型的靶头导水管示图。
图5为本实用新型的磁轴长导磁体截面图。
图6为本实用新型的磁轴短导磁体截面图。
具体实施方式
如图1,一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,包括靶头部分和靶体部分;所述靶头部分包括:空心轴42、靶头导水管6、上座板17、下座板58、套接于空心轴42前端的分水器9,盖在分水器9前端的分水器压盖2、固定于上座板17一侧与分水器并排的感应式电动机1、通过垫有护套59的螺钉57固定连接感应式电动机1转轴上的小齿轮56,与小齿轮56啮合的大齿轮20;分水器9在与分水器压盖2接触面上设置有放置O型密封圈3的凹槽,靶头导水管外圈与分水器压盖2的接触面同样设置有放置O型密封圈7的凹槽,分水器压盖2与分水器9采用螺钉8螺紧固定,分水器压盖2前端垫有平垫圈4,由螺母5螺紧固定。分水器9与靶头导水管6之间垫有调整绝缘块10和骨架胶封11,分水器绝缘套13与分水器9之间采用螺钉14固定,分水器绝缘套13通过螺钉12固定在上座板17上,大齿轮20通过螺钉固定在空心轴上,上座板20和下座板58通过支撑板18用螺钉16、24固定,轴套50通过两个深沟球轴承48固定于空心轴42外侧,轴套50外侧套接有隔套45,隔套45在靠近大齿轮一侧垫有垫环22并通过螺母21螺紧固定,垫环22和深沟球轴承48之间有弹性挡圈54,隔套45、空心轴42、屏蔽罩绝缘套28之间有骨架胶封44,隔套45外圈中间位置套接有绝缘隔环49,隔套45外侧、绝缘隔环49两侧分别套接有绝缘压环46,大齿轮20一侧的绝缘压环46外侧通过垫片53有接线螺母55,由螺钉23固定,隔套45凸出部分外侧套接有屏蔽罩绝缘套28,屏蔽罩绝缘套28外侧套有压板29,屏蔽罩绝缘套28和压板29通过套有螺栓绝缘套30的内六角圆柱头螺钉31固定在隔套45上,空心轴42与导水管41连接端外侧套接有屏蔽罩32,导水管41外空心轴42上螺接有管状靶材35,由滚花螺母33固紧。空心轴42与靶头导水管6之间套接有分水块34;
所述靶体部分包括与空心轴42螺接的管状靶材35、管状靶材35内部与靶头导水管6挂接的磁轴;磁轴包括:靶头导水管6前端挂接有导水管41,导水管外套接有短导磁体63和长导磁体61,导磁体外圈轴向分别嵌接有矩形磁铁60和梯形磁铁62,在梯形磁铁62和矩形磁铁60排列的两端分别贴有挡片36并通过螺母37螺紧,管状靶材35端部盖接有靶端盖39,靶端盖39与导水管41之间垫接有绝缘套40,管状靶材与靶端盖39之间垫有O型密封圈38。
如图1、图2、图3所示,空心轴42是对本装置基本性能起决定性作用的零件,它传递电机扭矩,带动管状靶材35旋转,密封水,密封真空,采用1Cr18Ni9Ti材质,可以抗磁和防止生锈。空心轴42是阶梯状空心的轴。外径大的一端与管状靶材连接,外径小的一端与分水器对接,中间部分装配深沟球轴承48和骨架胶封44。
如图4所示,靶头导水管6包括管头60、靶头水管61、销子62,靶头导水管6不仅是圆柱靶水冷的重要零件,而且也是圆柱靶使用时调节溅射方向关键零件。靶头导水管6是将冷却水送入靶的底部,由靶头导水管6外部和空心轴42组成的空间回水。组装后底部挂磁轴,使整个悬空,因而管状靶材35才能在大齿轮20的带动下转动起来。同时整个装置组装好后,要求调节圆柱靶的溅射方向,旋转靶头导水管6一端的四方头,可以在360°的任意方向定向。
磁轴是由导水管41、导磁体和磁铁组成。导磁体套装在导水管上,二者用铝铆钉铆接在一起。磁铁放置在六边形导磁体上,如图5、图6所示,短导磁体69分别套接于导水管41的两端,短导磁体69外侧放置两块梯形磁铁(67、68),长导磁体64套接于导水管41的中间位置,三路条矩形磁铁(63、65、66)置于六边形长导磁体64的外侧,三路矩形磁铁(63、65、66)中的中间一路矩形磁铁65与外边两路矩形磁铁(63、66)的磁极方向相反排列,磁场方向都垂直于圆周切线方向,导磁体两端两块梯形磁铁(67、68)的磁极方向与三路矩形磁铁(63、65、66)中外侧的两路矩形磁铁(63、66)的磁极方向相同。三路矩形磁铁(63、65、66)与两块梯形磁铁(67、68)形成两路封闭磁环,靶工作时,三路矩形磁铁(63、65、66)的放置位置方向即为靶溅射方向。
采用导磁体套装在导水管上的这种结构,导磁体可做成标准件,根据不同长度的靶,套装不同个数的导磁体。单个的导磁体可以做成200mm左右长,普通的机加设备就可满足加工。国内有些厂家采用导磁体和导水管一体化设计,加工难度大,成本高。
本装置采用合理的结构设计,可以制作成靶材长度为3000m的特长装置。水冷效果显著,可以加载大电流,靶材的溅射速率高。磁铁采用独特的镀环氧树脂涂层,解决了磁铁生锈问题。导磁体套装在导水管这种结构,可以使导磁体分段加工,降低了导磁体的加工难度,节约了成本。
Claims (6)
1.一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,包括靶头部分和靶体部分;所述靶头部分包括:空心轴、靶头导水管、上座板、下座板、套接于空心转轴前端的分水器,盖在分水器前端的分水器压盖、固定于上座板一侧与分水器并排的感应式电动机、固定连接感应式电动机转轴上的小齿轮,与小齿轮啮合的大齿轮;所述靶体部分包括:与空心轴螺接的靶材、靶材内部与靶头导水管螺接的磁轴;其特征是:所述空心轴是阶梯状空心的轴,所述大齿轮与空心轴通过螺钉固定在一起,所述磁轴包括导水管、导水管外圈套装的导磁体和磁铁。
2.根据权利要求1所述的一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,其特征是:所述空心轴外径大的一端与靶管联接,外径小的一端与分水器对接。
3.根据权利要求1所述的一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,其特征是:所述靶头导水管通入靶的底部,靶头导水管外部和空心轴内部之间形成圆柱形空间,空心轴外径大的一端与靶头导水管之间套接有分水块。
4.根据权利要求1所述的一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,其特征是:所述磁轴挂接在靶头导水管的底部。
5.根据权利要求1所述的一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,其特征是:所述磁铁放置在导磁体外周上,导磁体中间位置放置三路矩形磁铁,导磁体两端分别放置两块梯形磁铁。
6.根据权利要求1所述的一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶,其特征是:所述矩形磁铁和梯形磁铁分布在磁体的周向但没有布满周向位置。
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