提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，軸向往復運動連接件與凸輪系統(tǒng)運動機構固定連接，徑向旋轉運動連接件與伺服電機驅動機構固定連接，進水支撐管的左右端分別與軸向往復運動連接件和徑向旋轉運動連接件固定連接，磁鐵組件固定在進水支撐管上，磁鐵組件在空間三個自由度允許的范圍內做周期性軸向直線往復運動和徑向旋轉往復運動。本實用新型使靶材在軸向刻蝕均勻性大大提高，進而削弱靶材管端部過度刻蝕現象，避免靶材管端部徑向刻蝕凹槽的產生，延長靶材使用壽命，提高靶材利用率，提高濺射出的靶材粒子在靶管徑向特定角度內的空間分布均勻性，得到的沉積薄膜質量有很大提升，鍍層的厚度均勻性大幅度改善。
【專利說明】提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及真空磁控濺射鍍膜【技術領域】，尤其涉及一種提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置。
【背景技術】
[0002]磁控濺射鍍膜技術憑借其高速、低溫兩大優(yōu)點在真空鍍膜工業(yè)中應用日趨廣泛，成為工業(yè)鍍膜生產中最主要的技術之一。磁控濺射鍍膜技術，主要用在建筑材料用的Low-E膜、平板顯示用的ITO膜、太陽能電池的背板膜等的鍍膜生產中。
[0003]磁控濺射鍍膜設備的主要工作原理是利用氣體的輝光放電過程產生正離子(通常反應氣體為氬氣時為氬離子)，這些正離子在電場的加速作用下以很高的能量轟擊陰極靶材的表面，使靶材發(fā)生濺射，產生的濺射粒子(原子或分子)脫離陰極后往陽極基片上沉積，形成薄膜，從而完成鍍膜的工序。
[0004]旋轉陰極是磁控濺射鍍膜設備中的核心部件。旋轉陰極通常主要由驅動端塊、支撐端塊、柱狀的旋轉靶管和磁鐵組件組成，磁鐵組件位于靶管的中心，靶管圍繞固定的磁鐵組件進行旋轉。在工作過程中，磁鐵組件在面向鍍膜基片一側的某一特定位置被固定住，通過產生的磁場束縛真空腔室內電子的運動軌跡，使輝光放電產生的等離子體約束在靠近靶材表面的區(qū)域內。
[0005]當前的工業(yè)生產中，遇到了兩個亟待解決的問題是:
[0006](一)靶材的利用率目前還很低，一般在50-60%左右，因為在濺射陰極工作的過程中，靶材管的端部會形成很深的周向的刻蝕凹槽，導致工業(yè)生產中必須在端部靶材完全刻蝕完之前更換新的靶材。這是由于在靶材管軸向出現了刻蝕不均勻的情況，在靶材管軸向的靠近中段的位置，刻蝕情況基本保持一致，但是，在靶材管軸向的端部位置會由于磁場的相對集中而發(fā)生非常嚴重的刻蝕，這導致在需要更換靶材時，大部分靶材還沒有被刻蝕，陰極靶的有效使用壽命被嚴重縮減。
[0007]對靶材材料的整體利用會受到靶管端部的材料過度刻蝕的限制，迫使濺射靶的壽命過早終結，最終導致靶材材料的低效利用。因為靶材材料非常的昂貴，找到一種方法來提高靶的使用壽命和靶材利用率是非常必要的。
[0008]在已有的解決方案中，通常將靶材管加工成“狗骨型”，或是中國專利CN202369634U中公開了一種在靶材管兩端加裝“靶帽”的設計，都只是通過靶材兩端加厚或屏蔽的形狀變化來增加端部靶材的刻蝕時間，并不能從根本上解決靶材管在軸向刻蝕不均勻的根本狀況，可謂“治標不治本”。
[0009](二)鍍膜的鍍層均勻性目前不理想，在實際生產中會出現由于鍍層厚度不均勻導致的波浪形色帶。這是因為磁鐵組件在面向基板的某一位置被固定，與基板保持相對靜止的狀態(tài)，其產生的磁場區(qū)域會在靠近靶面的位置產生兩條高強度的等離子體的直線分布帶，這兩條直線分布帶與靶管的軸向平行。
[0010]被濺射出的靶材粒子(原子或分子)中的絕大多數會分布在這兩條等離子體的直線分布帶所對應的位置，并往基板上進行沉積。相對應地，基板上正處于這兩條等離子體直線分布帶下方的位置，會有更多的靶材粒子進行沉積，這必然導致了沉積薄膜的厚度均勻性受到很大影響，甚至不能滿足工業(yè)上對鍍層均勻性的工藝要求。找到一種方法來解決和提高鍍層的厚度均勻性的問題是非常必要的。
實用新型內容
[0011]本實用新型目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置。
[0012]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0013]一種提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，包括有凸輪系統(tǒng)運動機構、軸向往復運動連接件、進水支撐管、磁鐵組件、徑向旋轉運動連接件和伺服電機驅動機構，所述的軸向往復運動連接件與凸輪系統(tǒng)運動機構固定連接，徑向旋轉運動連接件與伺服電機驅動機構固定連接，所述的進水支撐管的左右端分別與軸向往復運動連接件和徑向旋轉運動連接件固定連接，所述的磁鐵組件固定在進水支撐管上。
[0014]所述的凸輪系統(tǒng)運動機構包括有靶端支撐管一，在靶端支撐管一內部設有左、右支撐端蓋，右支撐端蓋的下端向左折彎并通過螺釘與左支撐端蓋固定連接，在左、右支撐端蓋之間通過軸承固定有圓柱凸輪，圓柱凸輪的左端穿出左支撐端蓋，在圓柱凸輪的左端上安裝有偏心凸輪齒輪，在靶端支撐管一內壁對應偏心凸輪齒輪的位置處設有圓柱銷，圓柱銷與偏心凸輪齒輪的齒面嚙合，在所述的圓柱凸輪外表面開有周向性的環(huán)形凹槽，在左、右支撐端蓋之間位于圓柱凸輪下方設有凸輪從動件，凸輪從動件的右端穿出右支撐端蓋，在凸輪從動件上設有球狀定位銷，球狀定位銷與所述的環(huán)形凹槽接觸，凸輪從動件的右端固定連接所述的軸向往復運動連接件，軸向往復運動連接件的右端伸出靶端支撐管一，在靶端支撐管一與軸向往復運動連接件之間安裝有彈性擋圈和骨架型密封圈。
[0015]所述的伺服電機驅動機構包括有伺服電機，伺服電機固定安裝在電機支撐架上，電機支撐架固定安裝在驅動端套筒上，在伺服電機上安裝有一級帶齒輪，在驅動端套筒的右端內部設有旋轉進水支撐端，所述的旋轉進水支撐端的左端與所述的徑向旋轉運動連接件固定連接，旋轉進水支撐端的中心管路與徑向旋轉運動連接件的中心管路、進水支撐管的中心管路相連通，在旋轉進水支撐端的右端通過軸鍵固定安裝有二級帶齒輪，一級帶齒輪和二級帶齒輪通過同步帶連接，在旋轉進水支撐端的外側設有驅動端套筒端蓋，驅動端套筒端蓋與驅動端套筒固定連接，在驅動端套筒端蓋與旋轉進水支撐端之間設有深溝球軸承，在深溝球軸承的外側設有軸承端蓋，在旋轉進水支撐端的中心管路的右端安裝有進水立而頭。
[0016]所述的圓柱凸輪和偏心凸輪齒輪之間通過鍵進行緊固。
[0017]通過凸輪系統(tǒng)運動機構將靶端支撐管一的旋轉運動轉化為進水支撐管的軸向周期性的直線往復運動，進而轉化為磁鐵組件的軸向周期性的直線往復運動；通過伺服電機驅動機構將伺服電機的旋轉轉化為進水支撐管的徑向周期性的旋轉往復運動，進而轉化為磁鐵組件的徑向周期性的旋轉往復運動。
[0018]靶端支撐管一的轉動帶動圓柱銷旋轉，圓柱銷在一個周期內的特定時間內與偏心凸輪齒輪進行接觸嚙合，并帶動偏心凸輪齒輪和圓柱凸輪進行間歇性的旋轉，旋轉的一個周期的時間由靶管的旋轉周期和偏心凸輪齒輪的齒數共同控制，圓柱凸輪在進行旋轉時，球狀定位銷在環(huán)形凹槽內進行滑動，帶動凸輪從動件在軸向進行周期性直線往復運動，從而帶動軸向往復運動連接件進行軸向的周期性直線往復運動，進而帶動進水支撐管及其上的磁鐵組件在軸向進行周期性直線往復運動；給伺服電機輸入控制伺服電機的角位移和角速度的輸出，啟動伺服電機，伺服電機帶動一級帶齒輪、同步帶、二級帶齒輪、旋轉進水支撐端、徑向旋轉運動連接件、進水支撐管周期性旋轉，進而帶動磁鐵組件進行周期性旋轉，即磁鐵組件的運動可分解為在靶管軸向周期性的可控的直線往復運動和靶管徑向周期性的可控的旋轉往復運動。
[0019]位于陰極中心的磁鐵組件可在空間三個自由度允許的范圍內做周期性的空間往復“蛇形運動”，即在靶管的軸向進行周期性的可控的直線往復運動，與此同時，在靶管的徑向進行周期性的可控的旋轉往復運動，兩種運動耦合為一種空間的周期性的可控的往復蛇形運動。
[0020]磁鐵組件通過在靶管的軸向上做周期性的可控的直線往復運動，可以減少靶管軸向端部的各個位置被磁場束縛的等離子體覆蓋的時間，即減少了靶管軸向端部的各個位置發(fā)生靶材濺射的時間；并由于這種直線往復運動的周期性，可使靶管軸向端部的各個位置所經歷的刻蝕保持高度的統(tǒng)一性，可以避免在靶材管的端部位置發(fā)生非常嚴重的刻蝕，進而可以避免在靶材管的端部位置出現周向的刻蝕凹槽，從而可以解決因為靶管末端處的材料過度刻蝕所造成的靶壽命過早終結的問題，在很大程度上提高靶材的使用壽命和靶材利用率。
[0021]磁鐵組件通過在靶管的徑向做周期性的可控的旋轉往復運動，可以調整在靠近靶面的位置所產生兩條高強度的等離子體的直線分布帶的分布位置，可以使靶管靠近基板的一側，在靶材粒子(原子或分子)被濺射出來之后，能在空間分布上處于均勻的方位再向基板上沉積；并且由于這種旋轉往復運動的周期性，可以保證在靶管靠近基板的一側的某一特定角度內(由具體實施時磁鐵組件旋轉的角度決定)，上述兩條等離子體的直線分布帶掃過靶材在徑向上各個位置的時間保持高度的統(tǒng)一性，進而保證在該特定角度內，濺射出的靶材粒子能對應基板的沉積映射位置有很好的空間分布均勻性，從而在很大程度上提高了沉積薄膜的厚度均勻性。
[0022]本實用新型的優(yōu)點是:本實用新型使靶材在軸向刻蝕的均勻性大大提高，進而削弱靶材管端部過度刻蝕的現象,避免靶材管端部徑向的刻蝕凹槽的產生,延長靶材使用壽命，大大提高靶材利用率，提高濺射出的靶材粒子在靶管徑向特定角度內的空間分布均勻性，得到的沉積薄膜質量有很大提升，鍍層的厚度均勻性大幅度改善。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型磁鐵組件的空間運動軌跡示意圖(圖1a是磁鐵組件的空間運動軌跡示意圖；圖1b是磁鐵組件空間運動軌跡軸向分解圖；圖1c是磁鐵組件空間運動軌跡徑向分解圖)。
[0024]圖2是現有技術和本實用新型的靶管軸向的等離子體分布的對比示意圖(圖2a是現有技術的靶管軸向的等離子體分布圖；圖2b是本實用新型靶管軸向的等離子體分布圖)。[0025]圖3是現有技術和本實用新型的靶管端部的刻蝕后形貌的對比圖(圖3a是現有技術的靶管端部的刻蝕后形貌圖；圖3b是本實用新型的靶管端部的刻蝕后形貌圖)。
[0026]圖4是現有技術和本實用新型的濺射靶材粒子的空間分布的對比示意圖(圖4a是現有技術的濺射靶材粒子的空間分布圖；圖4b是本實用新型的濺射靶材粒子的空間分布圖)。
[0027]圖5是本實用新型的整體結構圖。
[0028]圖6是本實用新型中凸輪系統(tǒng)運動機構的剖視圖。
[0029]圖7是本實用新型凸輪系統(tǒng)運動機構的左視圖。
[0030]圖8是本實用新型中伺服電機驅動機構的剖視圖。
[0031]圖9是本實用新型應用實施裝置的旋轉磁控濺射陰極整體結構的剖視圖。
【具體實施方式】
[0032]如圖5所示，一種提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，包括有凸輪系統(tǒng)運動機構10、軸向往復運動連接件11、進水支撐管6、磁鐵組件7、徑向旋轉運動連接件12和伺服電機驅動機構20，所述的軸向往復運動連接件11與凸輪系統(tǒng)運動機構10固定連接，徑向旋轉運動連接件12與伺服電機驅動機構20固定連接，所述的進水支撐管6的左右端分別與軸向往復運動連接件11和徑向旋轉運動連接件12固定連接，所述的磁鐵組件7固定在進水支撐管6上。
[0033]如圖6、7所示，所述的凸輪系統(tǒng)運動機構10包括有靶端支撐管一 13，在靶端支撐管一 13內部設有左、右支撐端蓋103，右支撐端蓋110的下端向左折彎并通過螺釘109與左支撐端蓋103固定連接，在左、右支撐端蓋103、110之間通過軸承106固定有圓柱凸輪105，圓柱凸輪105的左端穿出左支撐端蓋103，在圓柱凸輪105的左端上安裝有偏心凸輪齒輪101，在靶端支撐管一 13內壁對應偏心凸輪齒輪101的位置處設有圓柱銷102，圓柱銷102與偏心凸輪齒輪101的齒面嚙合，在所述的圓柱凸輪105外表面開有周向性的環(huán)形凹槽111，在左、右支撐端蓋103、110之間位于圓柱凸輪105下方設有凸輪從動件107，凸輪從動件107的右端穿出右支撐端蓋110，在凸輪從動件107上設有球狀定位銷104，球狀定位銷104與所述的環(huán)形凹槽111接觸，凸輪從動件107的右端固定連接所述的軸向往復運動連接件11，軸向往復運動連接件11的右端伸出靶端支撐管一 13，在靶端支撐管一 13與軸向往復運動連接件11之間安裝有彈性擋圈14和骨架型密封圈15。
[0034]如圖8所示，所述的伺服電機驅動機構20包括有伺服電機213，伺服電機213固定安裝在電機支撐架211上，電機支撐架211固定安裝在驅動端套筒16上，在伺服電機213上安裝有一級帶齒輪212，在驅動端套筒16的右端內部設有旋轉進水支撐端202，所述的旋轉進水支撐端202的左端與所述的徑向旋轉運動連接件12固定連接，旋轉進水支撐端202的中心管路與徑向旋轉運動連接件12的中心管路、進水支撐管6的中心管路相連通，在旋轉進水支撐端202的右端通過軸鍵固定安裝有二級帶齒輪206，一級帶齒輪212和二級帶齒輪206通過同步帶205連接，在旋轉進水支撐端202的外側設有驅動端套筒端蓋204，驅動端套筒端蓋204與驅動端套筒16固定連接，在驅動端套筒端蓋204與旋轉進水支撐端202之間設有深溝球軸承208，在深溝球軸承208的外側設有軸承端蓋209，在旋轉進水支撐端202的中心管路的右端安裝有進水端頭207。[0035]所述的圓柱凸輪105和偏心凸輪齒輪101之間通過鍵108進行緊固。
[0036]通過凸輪系統(tǒng)運動機構10將靶端支撐管一 13的旋轉運動轉化為進水支撐管6的軸向周期性的直線往復運動，進而轉化為磁鐵組件7的軸向周期性的直線往復運動；通過伺服電機驅動機構20將伺服電機213的旋轉轉化為進水支撐管6的徑向周期性的旋轉往復運動，進而轉化為磁鐵組件7的徑向周期性的旋轉往復運動。
[0037]靶端支撐管一 13的轉動帶動圓柱銷102旋轉，圓柱銷102在一個周期內的特定時間內與偏心凸輪齒輪101進行接觸嚙合，并帶動偏心凸輪齒輪101和圓柱凸輪105進行間歇性的旋轉，旋轉的一個周期的時間由靶管4的旋轉周期和偏心凸輪齒輪101的齒數共同控制，圓柱凸輪105在進行旋轉時，球狀定位銷104在環(huán)形凹槽111內進行滑動，帶動凸輪從動件107在軸向進行周期性直線往復運動，從而帶動軸向往復運動連接件11進行軸向的周期性直線往復運動，進而帶動進水支撐管6及其上的磁鐵組件7在軸向進行周期性直線往復運動；給伺服電機213輸入控制伺服電機的角位移和角速度的輸出，啟動伺服電機213，伺服電機213帶動一級帶齒輪212、同步帶205、二級帶齒輪206、旋轉進水支撐端202、徑向旋轉運動連接件12、進水支撐管6周期性旋轉，進而帶動磁鐵組件7進行周期性旋轉，即磁鐵組件7的運動可分解為在靶管軸向周期性的可控的直線往復運動和靶管徑向周期性的可控的旋轉往復運動。
[0038]如圖9所示，本實用新型應用實施裝置的旋轉磁控濺射陰極整體結構的剖視圖，陰極支撐端I包括有圓形支撐座21，圓形支撐座21固定在真空室22的左側內壁上，圓形支撐座21的右側面中心設有向外突出的圓形凸臺；所述的靶端支撐管一 13的右端通過連接卡環(huán)一 2與靶管4固定連接，所述的進水支撐管6位于靶管4內部，進水支撐管6的左端與所述的軸向往復運動連接件11固定連接，進水支撐管6的右端固定連接有徑向旋轉運動連接件12，所述的磁鐵組件7固定在進水支撐管6上，所述的基板9設在靶管4的正下方，靶管4的右端通過連接卡環(huán)二 23連接有靶端支撐管二 24，靶端支撐管二 24伸出真空室22，所述的陰極驅動端5包括有齒輪減速電機18和驅動端套筒16，所述的驅動端套筒16套在靶端支撐管二 24的外側并通過螺釘固定在真空室22的外壁上，在真空室22外壁與驅動端套筒16之間固定有絕緣卡盤17，所述的齒輪減速電機18固定安裝在驅動端套筒16上，齒輪減速電機18通過皮帶帶動靶端支撐管二 24轉動；進水端頭207安裝在旋轉進水支撐端202上，冷卻水通過進水端頭207進入旋轉進水支撐端202的中心管路，再通過軸向往復運動連接件12進入上述進水支撐管6中，流經靶管4和磁鐵組件7的中間區(qū)域，最終從驅動端套筒16上的出水端頭流出。靶端支撐管一 13和支撐座21的中間裝有一個工程塑料軸承19，以實現靶端支撐管一 13伴隨靶管4的旋轉運動。
[0039]啟動齒輪減速電機18，齒輪減速電機18通過皮帶帶動靶端支撐管二 24轉動，從而帶動靶管4、靶端支撐管一 13轉動，靶端支撐管一 13轉動帶動圓柱銷102旋轉，圓柱銷102在一個周期內的特定時間內與偏心凸輪齒輪101進行接觸嚙合，并帶動偏心凸輪齒輪101和圓柱凸輪105進行間歇性的旋轉，旋轉的一個周期的時間由靶管4的旋轉周期和偏心凸輪齒輪101的齒數共同控制，圓柱凸輪105在進行旋轉時，球狀定位銷104在環(huán)形凹槽111內進行滑動，帶動凸輪從動件107在靶管4的軸向進行周期性直線往復運動，從而帶動軸向往復運動連接件11進行靶管軸向的周期性直線往復運動，進而帶動進水支撐管6及其上的磁鐵組件7在靶管軸向進行周期性直線往復運動；給伺服電機213輸入控制伺服電機213的角位移和角速度的輸出，啟動伺服電機213，伺服電機213帶動一級帶齒輪212、同步帶205、二級帶齒輪206、旋轉進水支撐端202、徑向旋轉運動連接件12、進水支撐管6周期性旋轉，進而帶動磁鐵組件7進行周期性旋轉，即磁鐵組件7的運動可分解為在靶管軸向周期性的可控的直線往復運動和靶管徑向周期性的可控的旋轉往復運動。
[0040]如圖1所示，給出了本實用新型所提出方法中磁鐵組件的空間運動軌跡示意圖。位于陰極中心的磁鐵組件可在空間三個自由度允許的范圍內做周期性的空間往復“蛇形運動”，可分解為在靶管的軸向進行周期性的可控的直線往復運動(運動距離為X)，與此同時，在靶管的徑向進行周期性的可控的旋轉往復運動(旋轉角度為Θ )，兩種運動耦合為一種空間的周期性的可控的往復蛇形運動。
[0041]結合圖2、圖3，將對磁鐵組件的軸向周期性直線往復運動能提高濺射陰極靶材利用率的原因進行具體說明。如圖2所示，對使用本實用新型方法前后的靶管軸向的等離子體分布進行了對比。圖中示出的部分主要包括陰極支撐端1、連接卡環(huán)一 2、等離子體3、靶管4和陰極驅動端5，陰極支撐端1、靶管4、陰極驅動端5在一條中心線上，靶管4通過連接卡環(huán)一 2被牢固的連接到陰極支撐端I和陰極驅動端5上，通過陰極驅動端5中的旋轉機構帶動靶管4的旋轉。圖2a為現有技術下等離子體的分布示意圖，從圖中可以看出，固定的磁鐵組件7所束縛的等離子體3的分布區(qū)域固定不變，端部磁場分布強的位置必然發(fā)生的濺射刻蝕較中間區(qū)域嚴重的多，因此陰極工作一段時間之后靶材端部會出現周向的刻蝕凹槽。
[0042]圖2b為使用本實用新型方法的等離子體的分布示意圖。陰極靶管中心的磁鐵組件7在靶管軸向進行周期性往復運動，產生的磁場控制著真空室內的電子的運動軌跡，進而使束縛在靠近靶材表面的等離子體3隨著磁場的運動在靶管4的軸向做周期性的直線往復運動(運動距離為X)，圖2b中還示出了等離子體的直線往復運動的開始位置和結束位置。這種直線往復運動，可以減少靶管軸向上端部的各個位置被等離子體3覆蓋的時間，即減少了靶管軸向上端部的各個位置發(fā)生靶材濺射的時間；并由于這種直線往復運動的周期性，可使靶管軸向上端部的各個位置所經歷的刻蝕保持高度的統(tǒng)一性，可以避免在靶材管的端部位置發(fā)生非常嚴重的刻蝕，進而可以避免在靶材管的端部位置出現周向的刻蝕凹槽。
[0043]如圖3所示，對使用本實用新型方法前后的靶管端部的刻蝕后形貌進行了對比。圖3a示出了現有技術下的靶材端部刻蝕后的形貌，從圖中可以看出，在現有技術下的靶材端部濺射后會出現很深的周向的刻蝕凹槽。圖3b示出了使用本實用新型方法的靶材端部刻蝕后的形貌。通過對比可以看出，在使用本實用新型方法后，靶材端部的刻蝕趨于均勻，基本與靶材管中部的刻蝕深度保持一致，消除了現有技術下出現的端部刻蝕凹槽，解決了由于靶管末端處的材料過度刻蝕所造成的靶壽命過早終結的問題，在很大程度上延長了靶材的使用壽命，大大提高了靶材的利用率。
[0044]結合圖4，將對磁鐵組件的徑向周期性旋轉往復運動能提高濺射陰極鍍層均勻性的原因進行具體說明。如圖4所示，在靶管的截面方向，對使用本實用新型前后的濺射靶材粒子的空間分布進行了對比。圖中示出的部分主要包括等離子體3、靶管4、進水支撐管6、磁鐵組件7、濺射的靶材粒子8、基板9，磁鐵組件7被固定在進水支撐管6上，其產生的磁場在靠近靶管表面的位置束縛了足夠多的等離子體3，等離子體3轟擊靶材表面濺射出靶材粒子向基板上沉積形成薄膜。圖4a示出了現有技術下的濺射靶材粒子的空間分布，從圖中可以看出，磁鐵組件7在徑向固定不動時，在靠近靶面的位置會產生兩條高強度的等離子體的直線分布帶(圖中為分布帶的截面)，這兩條直線分布帶與靶管的軸向平行；被濺射出的靶材粒子中的絕大多數會分布在這兩條等離子體分布帶所對應的位置，并垂直于基板往上進行沉積，得到的鍍層均勻性不夠理想。
[0045]圖4b示出了使用本實用新型方法的濺射靶材粒子的空間分布，從圖中可以看出，在磁鐵組件7徑向進行旋轉往復運動時，帶動其所束縛的等離子體3的直線分布帶和其同步地進行旋轉往復運動，這兩條直線分布帶掃過靶管的徑向各個位置的時間保持高度的統(tǒng)一性，進而保證在特定角度內，濺射出的靶材粒子能對應基板的沉積映射位置能達到很好的空間分布均勻性，從而在很大程度上提高了沉積薄膜的厚度均勻性。
【權利要求】
1.一種提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，其特征在于:包括有凸輪系統(tǒng)運動機構、軸向往復運動連接件、進水支撐管、磁鐵組件、徑向旋轉運動連接件和伺服電機驅動機構，所述的軸向往復運動連接件與凸輪系統(tǒng)運動機構固定連接，徑向旋轉運動連接件與伺服電機驅動機構固定連接，所述的進水支撐管的左右端分別與軸向往復運動連接件和徑向旋轉運動連接件固定連接，所述的磁鐵組件固定在進水支撐管上。
2.根據權利要求1所述的提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，其特征在于:所述的凸輪系統(tǒng)運動機構包括有靶端支撐管一，在靶端支撐管一內部設有左、右支撐端蓋，右支撐端蓋的下端向左折彎并通過螺釘與左支撐端蓋固定連接，在左、右支撐端蓋之間通過軸承固定有圓柱凸輪，圓柱凸輪的左端穿出左支撐端蓋，在圓柱凸輪的左端上安裝有偏心凸輪齒輪，在靶端支撐管一內壁對應偏心凸輪齒輪的位置處設有圓柱銷，圓柱銷與偏心凸輪齒輪的齒面嚙合，在所述的圓柱凸輪外表面開有周向性的環(huán)形凹槽，在左、右支撐端蓋之間位于圓柱凸輪下方設有凸輪從動件，凸輪從動件的右端穿出右支撐端蓋，在凸輪從動件上設有球狀定位銷，球狀定位銷與所述的環(huán)形凹槽接觸，凸輪從動件的右端固定連接所述的軸向往復運動連接件，軸向往復運動連接件的右端伸出靶端支撐管一，在靶端支撐管一與軸向往復運動連接件之間安裝有彈性擋圈和骨架型密封圈。
3.根據權利要求1所述的提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，其特征在于:所述的伺服電機驅動機構包括有伺服電機，伺服電機固定安裝在電機支撐架上，電機支撐架固定安裝在驅動端套筒上，在伺服電機上安裝有一級帶齒輪，在驅動端套筒的右端內部設有旋轉進水支撐端，所述的旋轉進水支撐端的左端與所述的徑向旋轉運動連接件固定連接，旋轉進水支撐端的中心管路與徑向旋轉運動連接件的中心管路、進水支撐管的中心管路相連通，在旋轉進水支撐端的右端通過軸鍵固定安裝有二級帶齒輪，一級帶齒輪和二級帶齒輪通過同步帶連接，在旋轉進水支撐端的外側設有驅動端套筒端蓋，驅動端套筒端蓋與驅動端套筒固定連接，在驅動端套筒端蓋與旋轉進水支撐端之間設有深溝球軸承，在深溝球軸承的外側設有軸承端蓋，在旋轉進水支撐端的中心管路的右端安裝有進水端頭。
4.根據權利要求2所述的提高濺射陰極靶材利用率和鍍層均勻性的裝置，其特征在于:所述的圓柱凸輪和偏心凸輪齒輪之間通過鍵進行緊固。
【文檔編號】C23C14/35GK203794978SQ201420176486
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月12日 優(yōu)先權日:2014年4月12日
【發(fā)明者】陳長琦, 閆清泉, 王國棟, 陳晨 申請人:合肥工業(yè)大學