一种旋转溅射阴极装置的制作方法

1.本实用新型涉及薄膜制备技术领域，尤其涉及一种旋转溅射阴极装置。

背景技术：

2.对于传统的孪生磁控溅射旋转阴极装置，阴极内部结构和磁棒连接的部分一般是无法旋转的。靶材的溅射方向只会朝向一个方向，在设备装配成型后，成膜过程中很难实时改变靶材的溅射角度，以至于很难在非平面的工件上形成厚度均匀的薄膜。
3.因此，亟需一种旋转溅射阴极装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种旋转溅射阴极装置，能够调整靶材的溅射方向，适应工件的复杂成膜要求，能够适用于非平面成膜等场合。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种旋转溅射阴极装置，包括：
7.靶管；
8.靶管驱动组件，连接于所述靶管的一端，所述靶管驱动组件用于驱动所述靶管沿轴向转动；
9.磁棒，所述磁棒同轴间隔插设在所述靶管内部；
10.磁棒驱动组件，设置在所述靶管驱动组件的远离所述靶管的一端，所述磁棒驱动组件连接于所述磁棒，能够驱动所述磁棒沿轴向从初始位置转动任意角度。
11.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，还包括总壳体，所述总壳体内设置有容置腔，所述靶管驱动组件包括靶管连接转轴，所述靶管连接转轴可转动设置在所述容置腔内，所述靶管连接转轴的上端固定连接于所述靶管。
12.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述靶管驱动组件还包括靶管驱动件、靶管传动带以及靶管带轮，所述靶管传动带传动连接于所述靶管驱动件的输出端和所述靶管带轮，所述靶管带轮同轴套设于所述靶管连接转轴上，所述靶管带轮和部分所述靶管传动带设置在所述容置腔内。
13.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述磁棒驱动组件包括磁棒连接转轴，所述磁棒连接转轴部分同轴贯穿间隔插设在所述靶管连接转轴内，所述磁棒连接转轴的顶端固定连接于所述磁棒。
14.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述磁棒驱动组件还包括磁棒驱动件、磁棒传动带以及磁棒带轮，所述磁棒传动带传动连接于所述磁棒驱动件的输出端和所述磁棒带轮，所述磁棒带轮同轴套设于所述磁棒连接转轴上，所述磁棒带轮和部分所述磁棒传动带设置在所述容置腔内。
15.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，还包括第一导电组件和第二导电组件，所述总壳体包括阴极壳体，所述第一导电组件能够使所述靶管与所述磁棒连接转轴电连
接，所述第二导电组件能够使所述磁棒连接转轴与所述阴极壳体电连接。
16.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述第一导电组件包括滑动件、第一定位件、弹性件以及连接件，所述滑动件的一端可滑动抵接于所述靶管，所述滑动件的另一端可滑动抵接于所述第一定位件，所述第一定位件套设在所述磁棒连接转轴上，所述弹性件的一端抵接于所述第一定位件，另一端卡接于所述磁棒连接转轴，所述连接件的一端电连接于所述第一定位件，另一端电连接于所述磁棒连接转轴。
17.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述第二导电组件包括电连接的碳刷导电组件和导电环，所述导电环电连接于所述阴极壳体，所述碳刷导电组件电连接于所述磁棒连接转轴的底端。
18.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，还包括密封组件，所述密封组件包括第一密封件、第二密封件和第三密封件，所述第一密封件和所述第二密封件均套设在所述靶管连接转轴上，以将所述容置腔划分为真空腔、中间的第一大气腔以及冷却液腔，所述靶管连接转轴的内腔连通于所述冷却液腔，所述第三密封件套设在所述磁棒连接转轴上，以分隔所述冷却液腔与第二大气腔，所述第二导电组件位于所述第二大气腔。
19.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述第一密封件、所述第二密封件和所述第三密封件均包括密封外环和骨架油封，所述密封外环同轴套设在所述骨架油封的外侧。
20.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，还包括磁棒定位组件，所述磁棒定位组件用于确定所述磁棒转回所述初始位置。
21.作为一种旋转溅射阴极装置的优选方案，所述磁棒定位组件包括第二定位件和光电传感器，所述第二定位件固定套设在所述磁棒连接转轴上，所述第二定位件上开设有定位通孔，所述定位通孔的孔深方向平行于所述第二定位件的轴向，所述磁棒位于所述初始位置时，所述光电传感器发出的光线穿过所述定位通孔。
22.本实用新型的有益效果：
23.本实用新型提供了一种旋转溅射阴极装置，包括靶管、靶管驱动组件、磁棒、磁棒驱动组件以及磁棒定位组件。其中，靶管驱动组件连接于靶管的一端，靶管驱动组件用于驱动靶管沿轴向转动。磁棒同轴间隔插设在靶管内部，磁棒驱动组件设置在靶管驱动组件远离靶管的一端，且连接于磁棒，磁棒驱动组件能够驱动磁棒沿轴向从初始位置转动任意角度，从而改变磁场，以改变靶材的溅射角度，适应工件的复杂成膜要求，尤其适用于非平面成膜等场合。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例所提供的旋转溅射阴极装置的剖视图；
25.图2是本实用新型实施例所提供的碳刷导电组件的结构示意图；
26.图3是本实用新型实施例所提供的定位法兰的结构示意图；
27.图4是本实用新型实施例所提供的第一密封件的剖视图。
28.图中：
29.1、靶管；
30.2、靶管驱动组件；21、靶管连接转轴；22、靶管驱动件；23、靶管传动带；24、靶管带
轮；
31.3、磁棒；
32.4、磁棒驱动组件；41、磁棒连接转轴；42、磁棒驱动件；43、磁棒传动带；44、磁棒带轮；
33.5、磁棒定位组件；51、第二定位件；511、定位通孔；52、光电传感器；
34.6、阴极安装法兰；
35.7、阴极壳体；
36.8、第一导电组件；81、滑动件；82、第一定位件；83、弹性件；84、连接件；
37.9、第二导电组件；91、碳刷导电组件；92、导电环；
38.10、第一密封件；101、密封外环；102、骨架油封；
39.11、第二密封件；12、第三密封件；13、陶瓷轴承。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.本实施例提供了一种旋转溅射阴极装置，如图1-图4所示，该旋转溅射阴极装置包括靶管1、靶管驱动组件2、磁棒3、磁棒驱动组件4以及磁棒定位组件5。当旋转溅射阴极装置竖直放置时，靶管驱动组件2连接于靶管1的下方，靶管驱动组件2用于驱动靶管1沿轴向转动。磁棒3同轴间隔插设在靶管1内部，磁棒驱动组件4设置在靶管驱动组件2的下方，且连接于磁棒3的下方，能够驱动磁棒3沿轴向从初始位置转动任意角度，从而改变磁场，以改变靶材的溅射角度，适应工件的复杂成膜要求，尤其适用于非平面成膜等场合。磁棒定位组件5用于确定磁棒3转回初始位置，每次调整磁棒3的转动角度之前，可先调回初始位置再进行角度调节，这样的归零操作，有利于提高调节角度的精度。
44.优选地，该旋转溅射阴极装置还包括总壳体，总壳体包括阴极安装法兰6和阴极壳体7，阴极壳体7设置在阴极安装法兰6的一侧，阴极壳体7具有容置腔。
45.为了实现对靶管1沿自身轴向转动的驱动，优选地，靶管驱动组件2包括靶管连接转轴21，靶管连接转轴21可转动设置在容置腔内，靶管连接转轴21的上端固定连接于靶管
1。
46.优选地，靶管驱动组件2还包括靶管驱动件22、靶管传动带23以及靶管带轮24，靶管传动带23传动连接于靶管驱动件22的输出端和靶管带轮24，靶管带轮24同轴套设于靶管连接转轴21上，靶管带轮24和部分靶管传动带23设置在容置腔内。靶管传动带23其余的部分和靶管驱动件22设置在阴极安装法兰6未设置阴极壳体7的一侧即大气侧。靶管驱动件22的输出端通过靶管传动带23带动靶管带轮24转动，靶管带轮24带动同轴设置的靶管连接转轴21，从而带动靶管1转动。
47.为了固定靶管连接转轴21与阴极壳体7的内壁之间的距离，在靶管连接转轴21上套设有至少两个定位轴承，在本实施例中，两个定位轴承分别设置在靶管带轮24的上方和下方。
48.优选地，磁棒驱动组件4包括磁棒连接转轴41，磁棒连接转轴41部分同轴贯穿间隔插设在靶管连接转轴21内，磁棒连接转轴41的顶端固定连接于磁棒3，磁棒连接转轴41的底端伸出靶管连接转轴21，并连接于磁棒驱动组件4的其他组件。可知的是，磁棒连接转轴41与靶管连接转轴21间隔同轴套设，各自均沿自身轴向以各自的速度转动，相互之间不受影响。
49.优选地，磁棒驱动组件4还包括磁棒驱动件42、磁棒传动带43以及磁棒带轮44，磁棒传动带43传动连接于磁棒驱动件42的输出端和磁棒带轮44，磁棒带轮44同轴套设于磁棒连接转轴41上，磁棒带轮44和部分磁棒传动带43设置在容置腔内。磁棒传动带43其余的部分和磁棒驱动件42设置在阴极安装法兰6未设置阴极壳体7的一侧，即大气侧。磁棒驱动件42的输出端通过磁棒传动带43带动磁棒带轮44转动，磁棒带轮44带动同轴设置的磁棒连接转轴41，从而带动磁棒3转动。
50.为了固定磁棒连接转轴41与阴极壳体7的内壁之间的距离，在磁棒连接转轴41上同样套设有至少两个定位轴承，在本实施例中，两个定位轴承分别设置在磁棒带轮44的上方和下方。其中，设置在磁棒带轮44上方的定位轴承设置在冷却液内，所以此处使用陶瓷轴承13，可长期处于冷却液中。
51.靶管驱动组件2和磁棒驱动组件4的紧凑式的设置方式，有利于降低占用空间，减小旋转溅射阴极设备的整体尺寸。
52.为了将阴极壳体7的电流导流至靶管1上，优选地，该旋转溅射阴极设备还包括第一导电组件8和第二导电组件9，第一导电组件8能够使靶管与磁棒连接转轴电连接，第二导电组件9能够使磁棒连接转轴41与阴极壳体7电连接。
53.第一导电组件8包括滑动件81、第一定位件82、弹性件83以及连接件84，滑动件81、第一定位件82和弹性件83依次设置。滑动件81的顶面可滑动抵接于靶管1的底部，滑动件81的底面可滑动抵接于第一定位件82的顶面，滑动件81可为滑块，第一定位件82可为法兰。第一定位件82套设在磁棒连接转轴41上，弹性件83的一端抵接于第一定位件82的底面，另一端卡接于磁棒连接转轴41上，具体地，弹性件83的另一端抵接于磁棒连接转轴41的台阶面。即弹性件83会抵接第一定位件82，以使滑动件81抵接在靶管1的底部。弹性件83可为弹簧，弹簧套设在磁棒连接转轴41上。连接件84的一端电连接于第一定位件82，另一端电连接于磁棒连接转轴41。连接件84可为编制带导线。第一定位件82、弹性件83以及连接件84与磁棒连接转轴41同步转动，靶管1与靶管连接转轴21同步转动，滑动件81设置在相对转动状态下
的第一定位件82和靶管1之间。
54.优选地，该旋转溅射阴极设备还包括第二导电组件9，第二导电组件9包括电连接的碳刷导电组件91和导电环92，导电环92电连接于阴极壳体7，碳刷导电组件91电连接于磁棒连接转轴41的底端。优选地，为了保证电流的稳定传输，碳刷导电组件91布置有五块碳刷，碳刷导电组件91内部还设置有弹簧组来保证导电的稳定性。
55.为了对大气腔、真空腔和冷却液腔进行分隔，优选地，该旋转溅射阴极设备还包括密封组件，密封组件包括第一密封件10、第二密封件11和第三密封件12。第一密封件10和第二密封件11均套设在靶管连接转轴21上，以将容置腔划分为上方的真空腔、中间的第一大气腔以及下方的冷却液腔。靶管带轮24位于第一大气腔，靶管连接转轴21的内腔连通于冷却液腔，以使靶管连接转轴21的内部充满冷却液，磁棒连接转轴41的部分结构、弹性件83和连接件84均设置在冷却液腔内，实现局部降温。第三密封件12套设在磁棒连接转轴41上，以分隔冷却液腔与下方的第二大气腔，磁棒带轮44和第二导电组件9均位于第二大气腔。
56.如图4所示，优选地，第一密封件10、第二密封件11和第三密封件12均包括密封外环101和骨架油封102，密封外环101同轴套设在骨架油封102的外侧，以提高密封件的结构强度和密封性能。
57.优选地，磁棒定位组件5包括第二定位件51和光电传感器52，第二定位件51固定套设在磁棒连接转轴41上，第二定位件51可为法兰。如图3所述，第二定位件51上开设有定位通孔511，定位通孔511的孔深方向平行于第二定位件51的轴向，磁棒3位于初始位置时，光电传感器52发出的光线穿过定位通孔511。每次调整磁棒3的转动角度之前，可先调回初始位置，即调整至光电传感器52发出的光线能够穿过定位通孔511，再对磁棒3进行角度调节，这样的归零操作，有利于提高调节角度的精度。
58.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种旋转溅射阴极装置，其特征在于，包括：靶管(1)；靶管驱动组件(2)，连接于所述靶管(1)的一端，所述靶管驱动组件(2)用于驱动所述靶管(1)沿轴向转动；磁棒(3)，所述磁棒(3)同轴间隔插设在所述靶管(1)内部；磁棒驱动组件(4)，设置在所述靶管驱动组件(2)的远离所述靶管(1)的一端，所述磁棒驱动组件(4)连接于所述磁棒(3)，能够驱动所述磁棒(3)沿轴向从初始位置转动任意角度。2.根据权利要求1所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，还包括总壳体，所述总壳体内设置有容置腔，所述靶管驱动组件(2)包括靶管连接转轴(21)，所述靶管连接转轴(21)可转动设置在所述容置腔内，所述靶管连接转轴(21)的上端固定连接于所述靶管(1)。3.根据权利要求2所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述靶管驱动组件(2)还包括靶管驱动件(22)、靶管传动带(23)以及靶管带轮(24)，所述靶管传动带(23)传动连接于所述靶管驱动件(22)的输出端和所述靶管带轮(24)，所述靶管带轮(24)同轴套设于所述靶管连接转轴(21)上，所述靶管带轮(24)和部分所述靶管传动带(23)设置在所述容置腔内。4.根据权利要求2所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述磁棒驱动组件(4)包括磁棒连接转轴(41)，所述磁棒连接转轴(41)部分同轴贯穿间隔插设在所述靶管连接转轴(21)内，所述磁棒连接转轴(41)的顶端固定连接于所述磁棒(3)。5.根据权利要求4所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述磁棒驱动组件(4)还包括磁棒驱动件(42)、磁棒传动带(43)以及磁棒带轮(44)，所述磁棒传动带(43)传动连接于所述磁棒驱动件(42)的输出端和所述磁棒带轮(44)，所述磁棒带轮(44)同轴套设于所述磁棒连接转轴(41)上，所述磁棒带轮(44)和部分所述磁棒传动带(43)设置在所述容置腔内。6.根据权利要求4所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，还包括第一导电组件(8)和第二导电组件(9)，所述总壳体包括阴极壳体(7)，所述第一导电组件(8)能够使所述靶管(1)与所述磁棒连接转轴(41)电连接，所述第二导电组件(9)能够使所述磁棒连接转轴(41)与所述阴极壳体(7)电连接。7.根据权利要求6所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述第一导电组件(8)包括滑动件(81)、第一定位件(82)、弹性件(83)以及连接件(84)，所述滑动件(81)的一端可滑动抵接于所述靶管(1)，另一端可滑动抵接于所述第一定位件(82)，所述第一定位件(82)可套设在所述磁棒连接转轴(41)上，所述弹性件(83)的一端抵接于所述第一定位件(82)，另一端卡接于所述磁棒连接转轴(41)，所述连接件(84)的一端电连接于所述第一定位件(82)，另一端电连接于所述磁棒连接转轴(41)。8.根据权利要求6所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述第二导电组件(9)包括电连接的碳刷导电组件(91)和导电环(92)，所述导电环(92)电连接于所述阴极壳体(7)，所述碳刷导电组件(91)电连接于所述磁棒连接转轴(41)的底端。9.根据权利要求6所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，还包括密封组件，所述密封组件包括第一密封件(10)、第二密封件(11)和第三密封件(12)，所述第一密封件(10)和所述第二密封件(11)均套设在所述靶管连接转轴(21)上，以将所述容置腔划分为真空腔、中间的第一大气腔以及冷却液腔，所述靶管连接转轴(21)的内腔连通于所述冷却液腔，所述第三密封件(12)套设在所述磁棒连接转轴(41)上，以分隔所述冷却液腔与第二大气腔，所
述第二导电组件(9)位于所述第二大气腔。10.根据权利要求9所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述第一密封件(10)、所述第二密封件(11)和所述第三密封件(12)均包括密封外环(101)和骨架油封(102)，所述密封外环(101)同轴套设在所述骨架油封(102)的外侧。11.根据权利要求5所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，还包括磁棒定位组件(5)，所述磁棒定位组件(5)用于确定所述磁棒(3)转回所述初始位置。12.根据权利要求11所述的旋转溅射阴极装置，其特征在于，所述磁棒定位组件(5)包括第二定位件(51)和光电传感器(52)，所述第二定位件(51)固定套设在所述磁棒连接转轴(41)上，所述第二定位件(51)上开设有定位通孔(511)，所述定位通孔(511)的孔深方向平行于所述第二定位件(51)的轴向，所述磁棒(3)位于所述初始位置时，所述光电传感器(52)发出的光线穿过所述定位通孔(511)。

技术总结

本实用新型涉及薄膜制备技术领域，尤其涉及一种旋转溅射阴极装置，其包括靶管、靶管驱动组件、磁棒、磁棒驱动组件以及磁棒定位组件。其中，靶管驱动组件连接于靶管的一端，靶管驱动组件用于驱动靶管沿轴向转动。磁棒同轴间隔插设在靶管内部，磁棒驱动组件设置在靶管驱动组件远离靶管的一端，且连接于磁棒，磁棒驱动组件能够驱动磁棒沿轴向从初始位置转动任意角度，从而改变磁场，以改变靶材的溅射角度，适应工件的复杂成膜要求，尤其适用于非平面成膜等场合。等场合。等场合。