一种可调节磁场的旋转阴极磁棒和磁控溅射设备的制作方法

1.本发明涉及磁控溅射技术领域，尤其涉及一种可调节磁场的旋转阴极磁棒和磁控溅射设备。


背景技术：

2.磁控溅射旋转阴极用于真空镀膜设备上，其工作特点是在工作过程中靶材处于旋转的状态，可实现大面积高均匀性的薄膜沉积。
3.近些年来，镀膜行业对膜层的均匀性要求越来越高，且对长期稳定性，磁场调节的重复性精度要求越来越高。制约薄膜沉积均匀性的最关键因素是磁棒磁场的均匀性，但同时也受到镀膜设备的工艺气体的均匀性、电场的均匀性等因素影响。因此，旋转阴极磁棒不仅仅要求在使用的初始状态磁场均匀性非常好，同时磁棒的长度方向上要实现多点可调节磁场强度，调节精度高，调节幅度大，重复精度高等特点。
4.现有的旋转阴极磁棒产品中，通过在磁棒的长度上，设置多个调节点，调节每个调节点磁棒离靶材之间的距离，实现靶材表面的磁场强度变化。有的采用在圆形支撑梁上设计调节螺丝，调节螺丝和磁棒的磁轭连为一体，通过旋转螺纹结构，实现在调节点位置磁轭离靶材表面距离的变化，达到调节靶面磁场强度的目的。但是存在受到圆形支撑梁旋转中心位置的空间限制，不能实现大幅度磁场调节；刚性不好，容易变形，大尺寸直线度较差等缺陷。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种可调节磁场的旋转阴极磁棒和磁控溅射设备。
6.本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒，包括：偏心支撑梁、磁场组件和多个调节组件；磁场组件位于偏心支撑梁靠近轴线一侧且沿偏心支撑梁延伸，偏心支撑梁上设有多个向远离磁场组件反向延伸的安装孔，多个所述安装孔沿偏心支撑梁延伸方向依次布置；调节组件包括磁棒连接件、调节件和调节垫片，磁棒连接件一端与磁场组件连接且另一端伸入一个所述安装孔内，调节垫片位于所述安装孔内且位于磁棒连接件远离磁场组件一侧，调节件一端从远离磁场组件的方向伸入所述安装孔内且与磁棒连接件固定连接。
7.优选地，偏心支撑梁具有矩形截面。
8.优选地，偏心支撑梁采用矩形管体，且偏心支撑梁两端分别安装有端块；优选地，偏心支撑梁采用不锈钢材料制成，端块采用非金属材料制成。
9.优选地，端块上设有磁棒接头；优选地，磁棒接头位于偏心支撑梁的轴线上。
10.优选地，调节组件还包括密封套，密封套密封安装在所述安装孔内，密封套套设在磁棒连接件外部。
11.优选地，端块外周设有多个支撑部，所述支撑部上设有与靶材内壁配合的弧面。
12.优选地，调节组件还包括调节盖板，调节盖板固定在偏心支撑梁远离磁场组件一侧，调节盖板上设有与所述安装孔对应的通孔，调节垫片位于调节盖板与磁棒连接之间，调节件采用调节螺杆，磁棒连接件远离磁场组件一端具有与调节螺杆配合的螺孔，调节螺杆一端穿过调节盖板上的通孔与所述螺孔螺纹配合。
13.优选地，磁场组件包括基座板和安装在基座板上的多个磁体，基座板沿偏心支撑梁方向延伸，多个磁体位于基座板远离偏心支撑梁一侧且沿偏心支撑梁方向依次分布。
14.本发明中，所提出的可调节磁场的旋转阴极磁棒，磁场组件位于偏心支撑梁靠近轴线一侧且沿偏心支撑梁延伸，偏心支撑梁上设有多个向远离磁场组件反向延伸的安装孔，磁棒连接件一端与磁场组件连接且另一端伸入一个所述安装孔内，调节垫片位于所述安装孔内，调节件一端从远离磁场组件的方向伸入所述安装孔内且与磁棒连接件固定连接。偏心支撑梁相比同心的圆形梁结构，其截面尺寸大，惯性矩大，刚性大，反复多次调节后，不容易变形；同时，偏心结构为磁场组件提供更大的物理空间，从而具备更大的调节幅度，并且使用垫片配合，重复调节精度高。
15.本发明还提出一种磁控溅射设备，包括上述的可调节磁场的旋转阴极磁棒。
16.优选地，还包括环形靶材，环形靶材套设在所述旋转阴极磁棒内，且与所述旋转阴极磁棒的轴线同轴布置。
17.本发明中，所提出的磁控溅射设备，其技术效果与上述可调节磁场的旋转阴极磁棒类似，因此不再赘述。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒的一种实施方式的结构示意图。
19.图2为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒与靶材配合的一种实施方式的结构示意图。
20.图3为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒的一种实施方式的截面示意图。
21.图4为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒的一种实施方式中调节组件的局部安装结构示意图。
具体实施方式
22.如图1至4所示，图1为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒的一种实施方式的结构示意图，图2为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒与靶材配合的一种实施方式的结构示意图，图3为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒的一种实施方式的截面示意图，图4为本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒的一种实施方式中调节组件的局部安装结构示意图。
23.参照图1，本发明提出的一种可调节磁场的旋转阴极磁棒，包括：偏心支撑梁14、磁
场组件13和多个调节组件；磁场组件13位于偏心支撑梁14靠近轴线一侧且沿偏心支撑梁14延伸，偏心支撑梁14上设有多个向远离磁场组件13反向延伸的安装孔，多个所述安装孔沿偏心支撑梁14延伸方向依次布置；调节组件包括磁棒连接件5、调节件7和调节垫片9，磁棒连接件5一端与磁场组件13连接且另一端伸入一个所述安装孔内，调节垫片9位于所述安装孔内且位于磁棒连接件5远离磁场组件13一侧，调节件7一端从远离磁场组件13的方向伸入所述安装孔内且与磁棒连接件5固定连接。
24.为了详细说明本实施例的可调节磁场的旋转阴极磁棒的具体工作方式，参照图2，本实施例还提出了一种磁控溅射设备，包括上述的可调节磁场的旋转阴极磁棒。具体地，本实施例的磁控溅射设备还包括：环形靶材16，环形靶材16套设在所述旋转阴极磁棒内，且与所述旋转阴极磁棒的轴线同轴布置。
25.本实施例的旋转阴极磁棒在工作时，通过磁场组件在靶材上产生磁场，使得靶材从远离磁场组件一侧向外溅射。通过调节件调节与磁棒连接件的案子位置，调节磁场组件的轴向位置，控制磁场组件与靶材内壁之间的距离，进而调节靶材位置的磁场强度，从而便于根据溅射工艺的要求进行调节。在调节件与磁棒连接件之间增加调节垫片，保证二者之间安装的可靠性。实际使用时，可选择适当厚度的垫片，也可以增加多个垫片，以适配调节件和磁棒连接件之间的间隙。
26.具体地，参照图3，当需要增加靶材外表面的磁场强度时，通过增加调节垫片的数量和厚度，使得磁场组件在相应的调节组件位置发生朝向靶材内壁方向的变形，从而增强该位置区域靶材外表面的磁场强度。当需要减弱靶材外表面的磁场强度时，通过减小调整垫片环9的数量和厚度，使得磁场组件13在相应的调节磁棒螺钉 5位置发生远离靶材内壁方向的变形，从而减弱该位置区域靶材外表面的磁场强度。
27.在偏心支撑梁的具体设计方式中，为了保证支撑强度，偏心支撑梁14具有矩形截面。具体地，偏心支撑梁14采用矩形管体，且偏心支撑梁14两端分别安装有端块3。在材料选择中，矩形管体采用不锈钢材料制成，端块3采用非金属材料制成。钢材材质的矩形管体，保证支撑强度。同时两端加装非金属材料的端块，便于支撑梁整体安装。进一步地，端块3外周设有多个支撑部31，所述支撑部31上设有与靶材内壁配合的弧面，通过端块与靶材配合，避免支撑梁对靶材造成损伤。
28.在实际使用中，可在端块3上设置磁棒接头10，通过接头对矩形管体内通入冷却液体。由于工作时，旋转阴极磁棒和环形靶材之间进行相对转动，因此，磁棒接头10设置在偏心支撑梁14的轴线上。相应地，调节组件还包括密封套4，密封套4密封安装在所述安装孔内，密封套4套设在磁棒连接件5外部。
29.参照图4，在其他具体实施方式中，调节组件还包括调节盖板6，调节盖板6固定在偏心支撑梁14远离磁场组件13一侧，调节盖板6上设有与所述安装孔对应的通孔，调节垫片9位于调节盖板6与磁棒连接之间，调节件7采用调节螺杆，磁棒连接件5远离磁场组件13一端具有与调节螺杆配合的螺孔，调节螺杆一端穿过调节盖板6上的通孔与所述螺孔螺纹配合。
30.同样地，在实际设计时，也可以在调节件上设计螺孔，在磁棒连接件上设计与其配
合的螺纹。
31.在磁场组件的具体设计方式中，磁场组件13包括基座板17和安装在基座板17上的多个磁体18，基座板17沿偏心支撑梁14方向延伸，多个磁体18位于基座板17远离偏心支撑梁14一侧且沿偏心支撑梁14方向依次分布。
32.在磁棒连接件与磁场组件的具体连接方式中，磁棒连接件可通过螺纹安装在磁场组件上，可以通过螺纹紧固胶的方式锁紧固定，也可以通过焊接的方式固定。
33.在本实施例中，所提出的可调节磁场的旋转阴极磁棒和磁控溅射设备，所提出的可调节磁场的旋转阴极磁棒，磁场组件位于偏心支撑梁靠近轴线一侧且沿偏心支撑梁延伸，偏心支撑梁上设有多个向远离磁场组件反向延伸的安装孔，磁棒连接件一端与磁场组件连接且另一端伸入一个所述安装孔内，调节垫片位于所述安装孔内，调节件一端从远离磁场组件的方向伸入所述安装孔内且与磁棒连接件固定连接。偏心支撑梁相比同心的圆形梁结构，其截面尺寸大，惯性矩大，刚性大，反复多次调节后，不容易变形；同时，偏心结构为磁场组件提供更大的物理空间，从而具备更大的调节幅度，并且使用垫片配合，重复调节精度高。
34.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。