一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，包括：冷卻池、磁組件及矩形靶，矩形靶密封安裝于冷卻池的開口端，磁組件設(shè)置于冷卻池內(nèi)并且能夠沿矩形靶所在平面方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；冷卻池在遠(yuǎn)離開口端的底端設(shè)有：陰極電極、冷卻水進(jìn)水管及冷卻水出水管。有益之處在于：磁組件在冷卻池內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使橫向磁場在靶平面上均勻分布；采用全新的磁鋼排列設(shè)計(jì)，使得均勻磁場的范圍得以擴(kuò)展至磁組件最大橫移位置的外側(cè)，從而增大了均勻?yàn)R射面積，提高了對靶材的有效利用。另外，本實(shí)用新型的冷卻水直接與靶材接觸，冷卻更為直接，從而提高了靶材的導(dǎo)熱效率，使靶材功率可以進(jìn)一步的提高，實(shí)現(xiàn)了大面積均勻快速沉積薄膜。
【專利說明】一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種矩形平面靶，具體涉及一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，屬于磁控濺射鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射裝置具有鍍膜速率快、低溫沉積、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種電子、裝飾等鍍膜領(lǐng)域。在各類靶材中，矩形平面靶由于靶材制作較為容易而被廣泛地應(yīng)用。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的矩形平面靶存在兩個(gè)重大的缺陷，一是靶材與磁組件之間固定不動(dòng)，導(dǎo)致磁場在矩形靶靶面無法均勻分布，濺射蝕刻時(shí)容易出現(xiàn)V形蝕刻槽，從而使靶材利用率較低；二是靶材的冷卻都通過間接的方式，即在靶材和冷卻水之間有一層用于導(dǎo)電和導(dǎo)熱的金屬層，而且為了金屬層與靶材之間的緊密接觸還需要涂覆一層導(dǎo)熱硅脂等材料，從而影響靶材的冷卻，繼而影響施加在靶材上的濺射電源功率的提高。上述缺陷影響了靶材的有效利用面積和靶材功率，因此亟需改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，能夠改善和增強(qiáng)現(xiàn)有矩形平面靶的磁場分布和冷卻系統(tǒng)，進(jìn)而一方面提高靶材利用率和濺射速率，實(shí)現(xiàn)大面積均勻快速鍍膜，另一方面能夠改善靶材的冷卻效果從而提高靶材功率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，包括:冷卻池、磁組件及矩形靶，所述矩形靶密封安裝于冷卻池的開口端，磁組件設(shè)置于冷卻池內(nèi)并且能夠沿矩形靶所在平面方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述冷卻池在遠(yuǎn)離開口端的底端設(shè)有:陰極電極、冷卻水進(jìn)水管及冷卻水出水管，所述冷卻池在垂直于開口端的側(cè)壁上形成有一圈安裝凸臺(tái)。
[0006]優(yōu)選地，前述冷卻池由金屬銅或銅合金制成，所述橫移桿由不銹鋼材料、金屬銅或銅合金制成。
[0007]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的矩形平面靶結(jié)構(gòu)還包括:用于驅(qū)動(dòng)矩形靶往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；前述冷卻池的側(cè)壁上形成一通孔，與驅(qū)動(dòng)裝置連接的橫移桿經(jīng)通孔伸入冷卻池內(nèi)并與磁組件固定連接，所述橫移桿與冷卻池的連接處設(shè)有軸封。
[0008]進(jìn)一步地，前述矩形靶的上邊緣壓裝一導(dǎo)電金屬壓環(huán)，通過若干導(dǎo)電非磁性螺釘將導(dǎo)電金屬壓環(huán)與冷卻池固定連接，并且矩形靶與冷卻池之間設(shè)有耐高溫橡膠密封圈。
[0009]優(yōu)選地，前述導(dǎo)電金屬壓環(huán)由金屬鋁、鋁合金、金屬銅或銅合金制成。
[0010]更進(jìn)一步地，前述安裝凸臺(tái)上方設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)與真空腔體密封連接的絕緣安裝法蘭，所述絕緣安裝法蘭由聚四氟乙烯制成。
[0011]再進(jìn)一步地，前述磁組件包括:不銹鋼矩形腔體、密封于矩形腔體內(nèi)的磁軛和容置于磁軛內(nèi)的多個(gè)磁鋼，所述磁軛內(nèi)形成有若干條平行設(shè)置的凹槽用于放置和限位磁鋼。
[0012]優(yōu)選地，前述同一凹槽內(nèi)的磁鋼的極性排布方式一致，即全部S極朝上或全部N極朝上。
[0013]更優(yōu)選地，前述磁軛采用鐵磁性材料制成。
[0014]本實(shí)用新型的有益之處在于:磁組件在冷卻池內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向平行于矩形靶所在平面，從而使橫向磁場在靶平面上均勻分布；采用全新的磁鋼排列設(shè)計(jì)，即同一凹槽中的磁鋼的極性排布方式全部一致，使得均勻磁場的范圍得以擴(kuò)展至磁組件最大橫移位置的外側(cè)，從而增大了均勻?yàn)R射面積，提高了對靶材的有效利用；而且，當(dāng)靶材面積不大時(shí)，可以僅采用單列磁鋼的形式以降低磁組件成本。另外，本實(shí)用新型的冷卻水直接與靶材接觸，冷卻更為直接，從而提高了靶材的導(dǎo)熱效率，使靶材功率可以進(jìn)一步的提高?？偟膩碚f，本實(shí)用新型的靶結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)矩形平面靶相比，擴(kuò)大了靶的均勻?yàn)R射面積，提高了靶材利用率、濺射速率和濺射功率，實(shí)現(xiàn)了大面積均勻快速沉積薄膜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1所示實(shí)施例中磁組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、冷卻池，2、磁組件，3、橫移桿，4、絕緣安裝法蘭，5、矩形靶，6、導(dǎo)電金屬壓環(huán)，7、導(dǎo)電非磁性螺釘，8、耐高溫橡膠密封圈，11、陰極電極，12、冷卻水進(jìn)水管，13、冷卻水出水管，14、軸封，15、安裝凸臺(tái)，21、矩形腔體，22、磁軛，23、磁鋼，24、凹槽。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0019]參見圖1，本實(shí)用新型的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，總體來說，包括:冷卻池1、磁組件2及矩形靶5三大構(gòu)件。
[0020]其中，冷卻池I是用于容納冷卻水的，優(yōu)選由金屬銅或銅合金制成，在遠(yuǎn)離開口端的底端設(shè)有:陰極電極11、冷卻水進(jìn)水管12及冷卻水出水管13，一般來說，陰極電極11設(shè)置在冷卻水進(jìn)水管12和冷卻水出水管13的中間，可采用螺釘?shù)确绞焦潭ㄓ诶鋮s池I上。當(dāng)然，冷卻水進(jìn)水管12和冷卻水出水管13的位置安裝位置不限于此，只要能夠?qū)崿F(xiàn)順利進(jìn)水和出水，同時(shí)結(jié)合冷卻效率合理設(shè)置兩者位置即可，一般都是對稱設(shè)置的，除了設(shè)置于圖1所示的底端，還可以設(shè)置在側(cè)壁上。
[0021]為了將冷卻池I與真空濺射腔體連接，在垂直于開口端的側(cè)壁上形成有一圈安裝凸臺(tái)15，在安裝凸臺(tái)15上方設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)與真空腔體密封連接的絕緣安裝法蘭4，絕緣安裝法蘭4由聚四氟乙烯制成，并且在絕緣安裝法蘭4的安裝面上嵌套有耐高溫橡膠密封圈8。
[0022]矩形靶5密封安裝于冷卻池I的開口端，這樣的話，冷卻池I內(nèi)的冷卻水就能夠與矩形靶5直接接觸實(shí)現(xiàn)冷卻，從而提高冷卻效率，進(jìn)而提高濺射功率。具體地，如圖1所示，矩形靶5的上邊緣壓裝一導(dǎo)電金屬壓環(huán)6，通過若干導(dǎo)電非磁性螺釘7將導(dǎo)電金屬壓環(huán)6與冷卻池I固定連接，并且矩形靶5與冷卻池I之間設(shè)有耐高溫橡膠密封圈8，從而實(shí)現(xiàn)矩形靶5和冷卻池I的密封導(dǎo)電連接。作為一種優(yōu)選，導(dǎo)電金屬壓環(huán)6由金屬鋁、鋁合金、金屬銅或銅合金制成。
[0023]磁組件2設(shè)置于冷卻池I內(nèi)并且能夠沿矩形靶5所在平面方向(即圖1中箭頭所示方向)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。具體地，如圖2所示，磁組件2包括:不銹鋼矩形腔體21、密封于矩形腔體21內(nèi)的磁軛22和容置于磁軛22內(nèi)的多個(gè)磁鋼23,磁軛22內(nèi)形成有若干條平行設(shè)置的凹槽24用于放置和限位磁鋼23。其中，磁軛22優(yōu)選采用鐵磁性材料(如純鐵)制成。凹槽24彼此之間的間距必然大于磁鋼23的寬度，凹槽24的數(shù)量根據(jù)矩形靶5的靶材面積來設(shè)置，如果靶材面積不大，可以僅采用單列磁鋼23的形式以降低磁組件2成本，圖2中設(shè)置了三條凹槽24，這在實(shí)際使用過程中都是可以靈活應(yīng)變的。
[0024]為了方便可靠地實(shí)現(xiàn)磁組件2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，本實(shí)用新型的矩形平面靶結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置(如氣缸，圖中未示出)，在冷卻池I的側(cè)壁上形成一通孔，與驅(qū)動(dòng)裝置連接的橫移桿3經(jīng)通孔伸入冷卻池I內(nèi)并與磁組件2固定連接(焊接或螺栓連接等)，從而通過橫移桿3帶動(dòng)磁組件2運(yùn)動(dòng)，在橫移桿3與冷卻池I的連接處設(shè)有軸封14以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)密封。具體地，驅(qū)動(dòng)裝置可選擇氣缸，橫移桿3可由不銹鋼材料、金屬銅或銅合金制成，橫移桿3與驅(qū)動(dòng)裝置的連接須采用電絕緣形式。
[0025]需要特別說明的是，本實(shí)用新型中同一凹槽24中的多個(gè)磁鋼23的極性排布方式一致，即全部S極朝上或全部N極朝上，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)中的SNS或NSN結(jié)構(gòu)排列，這樣一來，單條凹槽24和磁鋼23組成一個(gè)獨(dú)立的環(huán)形橫向磁場，所以最大蝕刻速率區(qū)域在外側(cè)磁鋼23的外側(cè)(單條時(shí)為磁鋼23的兩側(cè))，從而使得均勻蝕刻區(qū)域增大，不會(huì)因刻蝕不均而在矩形靶5上產(chǎn)生V形蝕刻槽，提高了靶材的利用率，減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)大面積快速均勻鍍膜。
[0026]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:冷卻池、磁組件及矩形靶，所述矩形靶密封安裝于冷卻池的開口端，磁組件設(shè)置于冷卻池內(nèi)并且能夠沿矩形靶所在平面方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述冷卻池在遠(yuǎn)離開口端的底端設(shè)有:陰極電極、冷卻水進(jìn)水管及冷卻水出水管，所述冷卻池在垂直于開口端的側(cè)壁上形成有一圈安裝凸臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻池由金屬銅或銅合金制成，所述橫移桿由不銹鋼材料、金屬銅或銅合金制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)矩形靶往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；所述冷卻池的側(cè)壁上形成一通孔，與驅(qū)動(dòng)裝置連接的橫移桿經(jīng)通孔伸入冷卻池內(nèi)并與磁組件固定連接，所述橫移桿與冷卻池的連接處設(shè)有軸封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述矩形靶的上邊緣壓裝一導(dǎo)電金屬壓環(huán)，通過若干導(dǎo)電非磁性螺釘將導(dǎo)電金屬壓環(huán)與冷卻池固定連接，并且矩形靶與冷卻池之間設(shè)有耐高溫橡膠密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬壓環(huán)由金屬鋁、鋁合金、金屬銅或銅合金制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述安裝凸臺(tái)上方設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)與真空腔體密封連接的絕緣安裝法蘭，所述絕緣安裝法蘭由聚四氟乙烯制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁組件包括:不銹鋼矩形腔體、密封于矩形腔體內(nèi)的磁軛和容置于磁軛內(nèi)的多個(gè)磁鋼，所述磁軛內(nèi)形成有若干條平行設(shè)置的凹槽用于放置和限位磁鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述同一凹槽內(nèi)的磁鋼的極性排布方式一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種直接水冷的矩形平面靶結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁軛采用鐵磁性材料制成。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK204174270SQ201420596921
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】馮斌, 金浩, 王德苗, 李東濱 申請人:蘇州求是真空電子有限公司