專利名稱：平面磁控濺射源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種平面磁控濺射源。
現(xiàn)常用的大面積薄膜的平面磁控濺射源多采用的結(jié)構(gòu)為設(shè)有磁體跑道的陰極體，用于濺射屏蔽的陰極屏蔽罩；電極引入裝置，陰極和屏蔽罩邊框的水冷通道，以及附屬的陽極懸掛板的組合結(jié)構(gòu)。
其中水冷陰極用陶瓷絕緣塊支撐懸掛在屏蔽罩邊框上；電極引入用異型瓷管密封和絕緣，絕緣管內(nèi)設(shè)有屏蔽套管，并用薄型絕緣層與電極引入管絕緣，陽極板是用雙柱型絕緣件懸掛支撐，固定靶材的螺紋銅套用粘接方法鑲嵌在輕質(zhì)金屬加工孔內(nèi)等等。
這些結(jié)構(gòu)有許多不足之外。
其一、水冷陰極用絕緣瓷件懸掛無定位措施，其位置精度不能保證，特別是在陽極體受熱后會出現(xiàn)位移現(xiàn)象，這將影響陰極與兩側(cè)陽極的均衡位置，于穩(wěn)定濺射不利，另外因整個陰極體重量都承受在幾個瓷塊上，由于受力的不均衡和受熱等多種原因會引起瓷塊的破裂、爆皮、繼而影響陰極體的平衡位置，會帶來陰極體晃動或發(fā)生與屏蔽罩間的電弧放電，甚至短路等不利現(xiàn)象。
其二，電極引入裝置的屏蔽套管，由于結(jié)構(gòu)和位置的原因極易與電極引入管之間產(chǎn)生高壓放電、燒壞內(nèi)層薄型絕緣層，從而引起短路、燒毀電極。絕緣密封瓷管也易在裝配拆卸中破裂，而且空間位置極不易定位，電極引入管稍有變形，就無法裝配和拆卸，或許發(fā)生微小裂痕，不能起到真空密封作用。
其三，固定靶材的螺紋銅套定位不牢，會發(fā)生兩方面的問題，一是靶材與導(dǎo)熱板接合不好，會影響散熱，甚至發(fā)生電弧放電現(xiàn)象。二是由于銅套移位會產(chǎn)生水冷密封不好，引起漏水和漏氣，直接破壞真空環(huán)境，致使無法正常工作。
本發(fā)明的目的是為了提供一種產(chǎn)生大功率穩(wěn)定濺射的有完全的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、具有良好的散熱和真空密封性及其在高電壓下有良好的安全可靠性的用于大面積薄膜沉積的平面磁控濺射源。
本實(shí)用新型中有吊掛組件，含主板、側(cè)板、水冷通道(9)的陰極屏蔽罩，置于陰極屏散罩中的陰極體，含水冷通道(30)和陰極電源引入組件的電極引入組件，含陽極主板的懸掛式陽極組件，陰極體中有含環(huán)式軌道槽的基體，置于環(huán)式軌道槽中的可產(chǎn)生濺射源的磁體，置于磁體上的導(dǎo)磁組件，位于磁體軌道槽開口處的復(fù)蓋陰極基體面的金屬密封板，位于金屬密封板上的與金屬密封板連接的濺謝工作體，基體軌道槽和金屬密封板間形成的陰極水冷通道(25)，吊掛組件中有置于真空濺射室開口上的吊掛板，位于吊掛板上部的加強(qiáng)筋，與加強(qiáng)筋連接的頂蓋板，吊掛板下部有由數(shù)個密封連接件和數(shù)塊組合件組成的將陰極屏蔽罩和陰極體連接且連接在吊掛板上的吊掛機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)筋和頂蓋板間形成了水冷、電極引入空間(參見


圖1)。
上述的陰極體通過數(shù)個連接件連接在屏蔽罩主板上，在連接件上位于屏蔽罩主板和陰極基體上有將陰極體定位且固定在屏蔽罩主板上的絕緣定位塊(11)(參見
圖1)。
上述的陰極基體位于連接件處有螺紋銅套，置于螺紋銅套和連接件上的螺紋銅套定位件(參見
圖1、圖5)，保證了濺射工作體與陰極基體的可靠連接，銅套定位件保證了銅套與基體的牢固連接，不產(chǎn)生位移。
上述的陰極基體上部有數(shù)個凹槽，數(shù)個連接件分別穿過濺射工作體和陰極基體將濺射工作體緊裝在陰極體上(參見
圖1)。
上述的陰極基體與屏蔽罩側(cè)板間設(shè)有可保證陰極基體的空間位置確定和保證與屏蔽罩各處位置確定不變的絕緣側(cè)板定位塊(12)(參見
圖1)。
上述的絕緣側(cè)板定位塊(12)上有防止飛濺的沉積在側(cè)板定位塊上而引起電弧放電的穩(wěn)蔽槽(參見
圖1)。
上述的陰極基體可通過分別放在陰極基體和屏蔽罩側(cè)板上的有機(jī)絕緣支撐塊(14)與屏蔽罩側(cè)板連接，側(cè)板上有可防止位移的頂緊構(gòu)件(參見
圖1、圖2)。
上述的屏蔽罩中的水冷通道(9)置于側(cè)板上，通過銅管串接從吊掛板上引出，連接處用C型密封圈密封，陰極體中的水冷通道(25)的密封由軌道外圈的條型真空密封條密封和數(shù)個位于連接桿處的C型真空密封圈密封，引入電極的水冷通道(30)是用電極引入管內(nèi)的空間為通道，該通道一直延伸到磁體進(jìn)、出水口處用O型密封圈密封其上部通過密封水帽與進(jìn)、出水管連接(參見
圖1)。
上述的陰極電源引入組件中有位于電源引入空間的金屬管，金屬管一端穿過吊掛板、屏蔽罩而延伸到陰極基體上通過法蘭與陰極基體連接，在金屬管上有有機(jī)絕緣密封件，金屬管外有屏蔽套管，屏蔽罩主板上有定位凹槽，屏蔽套管一端伸入定位凹槽中而套管上端用絕緣密封件(42)卡住(參見1、圖8)，從而保證了屏蔽套管與電極引入管間的空間位置均勻、固定，提供了一種良好的屏蔽和保證了電極引入組件的安全可靠性。
上述的懸掛式陽極組件中有將陽極主板連接在真空箱體的隔板上的T型件和絕緣塊和支撐件，在絕緣塊上有定位槽(參見
圖1、圖7)，絕緣塊設(shè)計成單槽兩點(diǎn)定位，可防止陽極板位移和保證陽極板的水平度。
將濺射源陰極主體吊掛在真空濺射室內(nèi)，距室底部的輸送輥和水冷底擋板有一定空間距離。在規(guī)定的真空環(huán)境下，向真空濺射室內(nèi)通入惰性氣體或反應(yīng)氣體，并向本裝置的陰極體和陽極板間施以電壓，達(dá)到一定閥值后，氣體分子將被電離、產(chǎn)生等離子體，形成輝光放電。正離子在陰極負(fù)電場的吸引下將向陰極體飛去，在空間被加速的離子，達(dá)到靶面時已具有相當(dāng)?shù)膭幽埽瑥亩纬呻x子流沖擊靶面，將濺射工作體上的粒子和原子轟擊出來，這就是濺射發(fā)生。這些被轟擊出來的粒子穿過輝光區(qū)直接沉積在室底部輸送輥上正在被移動的基板上(如玻璃板)，從而在基板上形成一層均勻、牢固的與濺射工作體和氣體有關(guān)的金屬膜或反應(yīng)膜。濺射工作體背后的磁體所產(chǎn)生的磁場可起到加強(qiáng)離子化程度和降低真空內(nèi)氣體壓力，也就是說，用磁控濺射方法既可提高濺射產(chǎn)額，又可改善膜層的附著質(zhì)量。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.陰極體和陽極板的懸掛結(jié)構(gòu)合理，與周邊組件的空間位置固定，不會在使用中因位置變化造成不能穩(wěn)定工作的現(xiàn)象。
2.陰極體，特別是濺射工作體的散熱性能和陰極體的密封性能得到充分改善，從而避免了不正常的電弧放電現(xiàn)象，為實(shí)現(xiàn)大功率穩(wěn)定濺射提供了可靠保證。
3.提高了濺射源在高電壓下的安全可靠性，可進(jìn)行大面積薄膜沉積。
4.裝配和拆卸方便、克服了因熱變形而帶來的拆、裝困難和真空密封性變差的現(xiàn)象。
5.定位結(jié)構(gòu)的采用減少和杜絕了陰極與屏蔽罩間的電弧放電現(xiàn)象，從而保證了本實(shí)用新型在使用中的穩(wěn)定、可靠。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施例
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為屏蔽罩與陰極基體另一連接示意圖。
圖3為陰極基體上軌道槽的位置圖。
圖4為濺射工作體底面示意圖。
圖5為銅套定位構(gòu)件位置圖。
圖6為法蘭與陰極基體位置圖。
圖7為絕緣塊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為屏蔽套管與屏蔽罩主板相互位置關(guān)系示意圖。
三、發(fā)明的內(nèi)容本實(shí)用新型中有吊掛組件44，陰極屏蔽罩45，陰極體46，電極引入組件47，懸掛式陽極組件48 。
吊掛組件44由一吊掛板1為依托，置于真空濺射室開口上，吊掛板周邊一定范圍內(nèi)平整、光滑，以保證真空密封性，吊掛板上部有加強(qiáng)筋，2并由加強(qiáng)筋和頂蓋板3組成的水冷、電極引入空間4。吊掛板下部通過多個密封連接桿5裝有由多塊組合件組成的吊掛機(jī)構(gòu)6，其作用是將下面的陰極屏蔽罩和水冷陰極連接，吊掛在吊掛板上。吊掛機(jī)構(gòu)6下連接著陰極屏蔽罩45，屏蔽罩由非導(dǎo)磁性金屬制成，屏蔽罩由具有一定厚度的主板7和多塊周邊側(cè)板8組成，側(cè)板內(nèi)設(shè)置有水冷通道9，屏蔽罩的組合形狀為開口盒形。
直連式水冷陰極體47通過多個連接桿10，用一種具有一定強(qiáng)度的絕緣定位塊11定位，固定在屏蔽罩主板上，水冷陰極與屏蔽罩側(cè)板間也多處設(shè)有絕緣定位塊12，以保證陰極體的空間位置確定和保證與屏蔽罩各處間隔確定不變。為了防止飛濺物沉積在側(cè)板定位塊上而引起電弧放電，該定位塊上設(shè)計有隱蔽槽13。懸掛式水冷陰極體51采用具有一定硬度的有機(jī)絕緣塊支撐14，在屏蔽罩側(cè)板上為了防止位移側(cè)板上特別設(shè)計有頂緊構(gòu)件15。
水冷陰極由非導(dǎo)磁金屬材料為基體50，基體上開有單環(huán)或雙環(huán)式軌道槽16，軌道槽中裝置有若干一定形狀的磁體17，以產(chǎn)生濺射磁場。磁體用連接桿固定在基體上，磁體連接所形成的磁體軌道槽中設(shè)置有條形或異型均磁、導(dǎo)磁組件18，以提供一種均勻性環(huán)形磁路跑道和寬幅性環(huán)形磁路跑道。
磁體軌道槽開口面設(shè)有一塊復(fù)蓋整個陰極基體面的金屬密封板19，該板起到密封陰極水冷通道和傳熱作用。在金屬密封板的非密封面上排列有由多塊一定厚度的濺射靶材組裝成的濺射工作體20，采用多塊組裝主要是避免熱膨脹帶來的不利因素。濺射工作體用連接桿21或通過壓條再用連接桿，穿過金屬板直接固定在陰極基體上。具體采用何種方式連接要視靶材的材質(zhì)和大小形狀而定。
為了保證濺射工作體與陰極基體的可靠連接，并與金屬板接觸良好，便于散熱，基板上相嵌有若干螺紋銅套22。同時為了保證相嵌銅套與基板的牢固連接，不發(fā)生位移，在銅套和連接件上裝有銅套定位件23。在水冷陰極上部設(shè)置數(shù)個凹槽24，數(shù)個連接件分別穿過濺射工作體和陰極基體將濺射工作體與陰極基體連接。
陰極體的水冷通道是由磁體軌道槽和金屬密封板所形成的水冷通道25和進(jìn)、出水口組成，該系統(tǒng)的密封由軌道外圈的條形真空密封條密封26和由若干O型真空密封圈27的連接桿孔的密封。
屏蔽罩側(cè)板的水冷是直接在側(cè)板內(nèi)開水冷通道孔28，用銅管29在側(cè)板外串接、最后由吊掛板上引出，連接處的密封用O型真空密封圈密封。
引入電極的水冷通道是利用電極引入管的內(nèi)空間為通道30，該引入管一直延伸到磁體進(jìn)、出水口處用O型密封圈密封，引入管上部通過專用密封水帽31與進(jìn)水、出水管連接。
電源引入組件47中的陰極電源引入組件49是由吊掛板上的電極引入空間開始，由一根或兩根金屬管32和多組有機(jī)絕緣密封件33組成，該組件穿越吊掛板，內(nèi)層空間、屏蔽罩等部位，一直伸展到陰極基體上，用一圓形法蘭34與陰極基體可靠連接。
金屬管外套有屏蔽套管35，該套管下端與陰極屏蔽罩相連并伸入屏蔽罩主板上的凹槽41中定位，該套管上端由絕緣密封件42卡住，從而保證了屏蔽套管與電極引入管之間的空間位置均勻固定，該發(fā)明的此種結(jié)構(gòu)提供了一種良好的屏蔽和電極引入組件的安全可靠性。
懸掛式陽極組件48中的陽極主板43分別設(shè)置在陰極體的兩側(cè)，距陰極屏蔽罩側(cè)板有一定距離，陽極主板43用倒T型金屬件36。通過絕緣塊37和支撐38掛在真空箱體的隔板39上。為了防止陽極主板位移和為了保護(hù)陽極主板的水平度，絕緣塊上設(shè)有定位凹槽40，實(shí)現(xiàn)單槽兩點(diǎn)定位。
采用本新型所設(shè)計的新型結(jié)構(gòu)的絕緣密封件同時也解決了原有裝配拆卸電極引入組件的困難和解決了由于裝配不當(dāng)和受熱變形而帶來的真空密封性不良的弊病。
權(quán)利要求1.平面磁控濺射源，其特征在于所述的濺射源中有吊掛組件，含主板、側(cè)板、水冷通道(9)的陰極屏蔽罩，置于陰極屏蔽罩中的陰極體，含水冷通道(30)和陰極電源引入組件的電極引入組件，含陽極主板的懸掛式陽極組件，陰極體中有含環(huán)式軌道槽的基體，置于環(huán)式軌道槽中的可產(chǎn)生濺射磁場的磁體，置于磁體上的導(dǎo)磁組件，位于磁體軌道槽開口面處的復(fù)蓋陰極基體面的金屬密封板，位于金屬密封板非密封面上的與金屬密封板連接的濺射工作體，基體軌道槽和金屬密封板間形成的陰極水冷通道(25)，吊掛組件中有置于真空濺射室開口處上的吊掛板，位于吊掛板上部的加強(qiáng)筋，與加強(qiáng)筋連接的頂蓋板，吊掛板下部有由數(shù)個密封聯(lián)接件和數(shù)塊組合件組成的將陰極屏蔽罩和陰極體連接且連接在吊掛板上的吊掛機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)筋和頂蓋板間形成了水冷、電極引入空間。
2.如權(quán)利要求1所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的陰極體通過數(shù)個連接件連接在屏蔽罩主板上，在連接件上位于屏蔽罩主板和陰極基體上有將陰極體定位且固定在屏蔽罩主板上的絕緣定位塊(11)。
3.如權(quán)利要求2所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的陰極基體上位于連接件處有螺紋銅套，置于螺紋銅套和連接件上的螺紋銅套定位件。
4.如權(quán)利要求2所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的陰極基體上部有數(shù)個凹槽，數(shù)個連接件分別穿過濺射工作體和陰極基體將濺射工作體緊裝在陰極基體上。
5.如權(quán)利要求1所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的陰極基體與屏蔽罩側(cè)板間設(shè)有可保證陰極基體的空間位置確定和保證與屏蔽罩各處位置確定不變的絕緣側(cè)板定位塊(12)。
6.如權(quán)利要求5所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的絕緣側(cè)板定位塊(12)上有防止飛濺的沉積在絕緣側(cè)板定位塊上而引起電弧放電的隱蔽槽。
7.如權(quán)利要求1所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的陰極基體可通過分別裝在陰極基體和屏蔽罩側(cè)板上的有機(jī)絕緣支撐塊與屏蔽罩側(cè)板連接，側(cè)板上有可防止位移的頂緊構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求1所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的屏蔽罩中的水冷通道(9)置于側(cè)板上，通過銅管串接從吊掛板上引出，連接處用O型真空密封圈密封、陰極體中的水冷通道(25)的密封由軌道外圈的條型真空密封條密封和數(shù)個位于連接件處的O型真空密封圈密封，引入電極的水冷通道(30)是用電極引入管內(nèi)的空間為通道，該通道一直延伸到磁體進(jìn)、水出口處用O型密封圈密封其上部通過密封水帽與進(jìn)、出水管連接。
9.如權(quán)利要求1所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的陰極電源引入組件中有位于電極引入空間的金屬管，金屬管一端穿過吊掛板、屏蔽罩而延伸到陰極基體上，通過法蘭與陰極基體連接，在金屬管上有有機(jī)絕緣密封件，金屬管外有屏蔽套管，屏蔽罩主板上有定位凹槽，屏蔽套管一端伸入定位凹槽中而套管上端用絕緣密封件(42)卡住。
10.如權(quán)利要求1所述的平面磁控濺射源，其特征在于所述的懸掛式陽極組件中有將陽極主板連接在真空箱體的隔板上的T型件及絕塊和支撐件，在絕緣塊上有定位槽。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種平面磁控濺射源。有吊掛組件，陰極屏蔽罩，置于陰極屏蔽罩中的陰極體，電極引入組件，懸掛式陽極組件。結(jié)構(gòu)合理，散熱性和密封性能好，穩(wěn)定性好，在高電壓下有良好的安全可靠性。
文檔編號C23C14/35GK2241698SQ96206868
公開日1996年12月4日 申請日期1996年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月8日
發(fā)明者韓進(jìn)才, 余明心, 甘國工, 徐予明 申請人:甘國工