一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极

1.本实用新型涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极。


背景技术：

2.磁控溅射属于物理气相沉积(pvd)的一种，广泛应用于材料镀膜领域。磁控溅射的关键核心技术之一是磁控溅射阴极的的设计和制造，基本原理是利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。磁控溅射阴极其中的靶材需要更换时，传统方式是将主真空腔放气后，取出磁控溅射阴极进行靶材更换。更换完毕后将磁控溅射阴极放回，需再次将主真空腔抽至极限真空后才能正常工作。这样操作繁琐费时，且容易导致主真空腔被污染。


技术实现要素：

3.本实用新型提出的一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，可至少解决上述背景技术中提出的技术问题之一。
4.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
5.一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，包括靶材、靶材安装座及磁轭冷却组件，靶材安装在靶材安装座上，
6.还包括烟囱弹顶装置和阴极屏蔽罩；
7.靶材安装座位于烟囱弹顶装置和磁轭冷却组件之间，烟囱弹顶装置安装在阴极屏蔽罩上，阴极屏蔽罩固定在磁轭冷却组件上；
8.其中，
9.所述烟囱弹顶装置具有弹性压紧和定位靶材安装座的作用；
10.所述靶材安装座具有支耳和限位槽口；
11.阴极屏蔽罩侧边设有开口。
12.进一步的，所述烟囱弹顶装置包括烟囱、弹顶销、压力弹簧及螺塞；
13.所述弹顶销过孔具有导向作用；
14.所述烟囱包括导向限位孔，且底部带有螺纹，弹顶销、压力弹簧及螺塞依次安装在烟囱的导向限位孔中；
15.所述螺塞本身带有螺纹，且与烟囱的导向限位孔底部螺纹相同，此时螺塞挤压压力弹簧，压力弹簧挤压弹顶销，烟囱的导向限位孔起到固定导向的作用。
16.进一步的，所述弹顶销、压力弹簧及螺塞配套使用。
17.进一步的，所述靶材安装座包括底部传热座、靶材压环；
18.所述靶材压环用于固定靶材于底部传热座正上方，通过螺钉连接。
19.进一步的，弹顶销端部设有弧度，靶材压环上部设有倒角斜度面。
20.进一步的，所述靶材压环包含支耳和限位槽口。
21.进一步的，所述磁轭冷却组件包括磁体、磁轭、磁箍；
22.所述磁轭位于磁箍正下方，通过螺钉固定，磁体安装在磁箍上安装孔内，所述磁轭为导磁材料。
23.进一步的，所述磁体为永磁体或者电磁体。
24.进一步的，弹顶销采用陶瓷材质。
25.另一方面，本实用新型的一种磁控溅射阴极的靶材更换方法，基于上述的具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，包括以下步骤，
26.磁控溅射阴极需更换靶材时，利用磁控溅射设备自带的传样系统抓取靶材安装座边上的支耳，从阴极屏蔽罩侧边开口取出靶材安装座及其中的靶材后送至传样系统的腔室内；之后，再利用传样系统将腔室内的新靶材安装座及其中的靶材送到原阴极屏蔽罩侧边开口，利用烟囱弹顶装置压紧靶材安装座的槽口，并且定位靶材安装座，使得靶材安装座位于磁轭冷却组件正上方。
27.由上述技术方案可知，本实用新型的一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，包括烟囱弹顶装置、靶材、靶材安装座、磁轭冷却组件、阴极屏蔽罩。磁控溅射阴极需更换靶材时，利用磁控溅射设备自带的传样系统抓取靶材安装座边上的支耳，从阴极屏蔽罩侧边开口取出靶材安装座及其中的靶材后送至传样系统的腔室内。备用靶材储存在传样系统中的腔室内，用于随时更换。再利用传样系统将腔室内的新靶材安装座及其中的靶材穿过原阴极屏蔽罩侧边开口送到磁控溅射阴极上。利用烟囱弹顶装置压紧靶材安装座的槽口，并且定位靶材安装座，使得靶材安装座位于磁轭冷却组件正上方。
28.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
29.靶材通过靶材压环固定在靶材安装座上，通过靶材安装座边上的支耳实现靶材安装座和靶材的整个更换。同时通过烟囱弹顶装置对更换后的靶材安装座进行定位固定。该实用新型在不破坏主真空腔真空环境的情况下，实现快速换靶，大幅降低更换靶材的时间，同时也减少了主真空腔的污染。
附图说明
30.图1为本实用新型的剖面结构示意图；
31.图2为本实用新型的磁轭冷却组件剖面结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例中烟囱弹顶装置示意图；
33.图4为本实用新型实施例中靶材安装座示意图；
34.图中：1-烟囱弹顶装置，2-靶材，3-靶材安装座，4-磁轭冷却组件，5-阴极屏蔽罩，11-烟囱，12-弹顶销，13-压力弹簧，14-螺塞，31-底部传热座，32-靶材压环，41-磁体，42-磁轭，43-磁箍。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
36.如图1所示，本实施例所述具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，包括烟囱弹顶装
置1、靶材2、靶材安装座3、磁轭冷却组件4、阴极屏蔽罩5。其中，靶材2安装在靶材安装座3上，靶材安装座3位于烟囱弹顶装置1和磁轭冷却组件4之间，烟囱弹顶装置1安装在阴极屏蔽罩5上，阴极屏蔽罩5通过螺钉固定在磁轭冷却组件4上。
37.其中，所述烟囱弹顶装置1具有弹性压紧和定位靶材安装座3的作用；所述靶材安装座3具有支耳和限位槽口；阴极屏蔽罩5侧边设有开口。
38.所述烟囱弹顶装置1包括烟囱11、弹顶销12、压力弹簧13及螺塞14；所述烟囱11包括导向限位孔，且底部带有螺纹，弹顶销12、压力弹簧及螺塞14依次安装在烟囱11的导向限位孔中；所述螺塞14本身带有螺纹，且与烟囱11的导向限位孔底部螺纹相同，此时螺塞14挤压压力弹簧13，压力弹簧13挤压弹顶销12，烟囱11的导向限位孔起到固定导向的作用；
39.其中，所述弹顶销12、压力弹簧13及螺塞14配套使用，套数不固定，只需保证压紧和定位靶材安装座3即可。所述弹顶销12过孔具有导向作用。
40.所述靶材安装座3包括底部传热座31、靶材压环32；所述靶材压环32用于固定靶材2于底部传热座31正上方，通过螺钉连接；
41.所述靶材压环32包含支耳和限位槽口。
42.所述磁轭冷却组件4包括磁体41、磁轭42、磁箍43；所述磁轭42位于磁箍43正下方，通过螺钉固定，磁体41安装在磁箍43上安装孔内，所述磁轭42为导磁材料。
43.所述磁体41为永磁体或者电磁体。
44.具体的说，本实施例的一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，包括阴极屏蔽罩5侧边设有开口，磁控溅射阴极需更换靶材时，利用磁控溅射设备自带的传样系统抓取靶材安装座3边上的支耳给予侧向拉力。弹顶销12端部设有弧度，同时靶材安装座3的靶材压环32上部设有倒角斜度面，当靶材安装座3受侧向拉力时，弹顶销12会因斜度面挤压进行收缩，从而靶材安装座3及靶材2可以穿过阴极屏蔽罩5侧边开口被磁控溅射设备自带的传样系统取出，然后送至传样系统的腔室内。备用靶材安装座3及其中的靶材2储存在传样系统的腔室内，用于随时更换。更换时，抓取传样系统腔室内的备用靶材安装座3边上的支耳送到阴极屏蔽罩5侧边开口附近；传样系统给予靶材安装座3边上的支耳侧向推力，穿过原阴极屏蔽罩5侧边开口后，靶材安装座3斜度面挤压弹顶销12，弹顶销12因斜度面挤压进行收缩，当弹顶销12到板材压环32上凹槽处进行回弹定位。靶材安装座3在弹顶销12的挤压下，紧贴磁轭冷却组件4上表面。
45.其中，本实施例的弹顶销12采用陶瓷材质，避免靶材与阴极外壳发生导电的情况。
46.综上所述，本实用新型实施例公开了一种具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，包括烟囱弹顶装置、靶材、靶材安装座、磁轭冷却组件、阴极屏蔽罩。其中，靶材安装座及靶材位于烟囱弹顶装置和磁轭冷却组件之间，烟囱弹顶装置安装在阴极屏蔽罩上，阴极屏蔽罩通过螺钉固定在磁轭冷却组件上。磁控溅射阴极需更换靶材时，利用磁控溅射设备自带的传样系统抓取靶材安装座边上的支耳，从阴极屏蔽罩侧边开口取出靶材安装座及其中的靶材后送至传样系统的腔室内；之后，再利用传样系统将腔室内的新靶材安装座及其中的靶材送到原阴极屏蔽罩侧边开口，利用烟囱弹顶装置压紧靶材安装座的槽口，并且定位靶材安装座，使靶材安装座位于磁轭冷却组件正上方。该实用新型在不破坏主真空腔真空环境的情况下，实现快速换靶，大幅降低更换靶材的时间，同时也减少了主真空腔的污染。
47.本实用新型实施例具有可快速更换靶材的磁控溅射阴极，靶材通过靶材压环固定
在靶材安装座上，通过靶材安装座边上的支耳实现靶材安装座和靶材的整个更换。同时通过烟囱弹顶装置对更换后的靶材安装座进行定位固定。该实用新型在不破坏主真空腔真空环境的情况下，实现快速换靶，大幅降低更换靶材的时间，同时也减少了主真空腔的污染。
48.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。