專(zhuān)利名稱(chēng)：濺射磁控管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空濺射鍍膜領(lǐng)域，特別是涉及一種可調(diào)磁場(chǎng)分布的濺射磁控管裝置。
背景技術(shù)：
磁控濺射裝置按照目標(biāo)體的類(lèi)型分成為平面磁控濺射裝置和圓柱形磁控濺射裝 置，其中平面型的磁控濺射裝置由于提供磁場(chǎng)的磁體[包括永磁體和電磁體]相對(duì)于目標(biāo) 體通常為靜止的，這樣磁場(chǎng)在目標(biāo)體表面的分布相對(duì)位置不變。我們知道磁場(chǎng)的分布就決 定了電子的濃度分布，進(jìn)一步的影響到等離子體濃度的分布，我們通常認(rèn)為等離子體濃度 就直接的影響到目標(biāo)體表面的刻蝕強(qiáng)度。這樣，我們就容易得到目標(biāo)體表面某處的磁感應(yīng) 強(qiáng)度越強(qiáng)某處濺射就會(huì)越強(qiáng)烈造成刻蝕軌跡深度越深。這樣的結(jié)果使得目標(biāo)體表面形成刻 蝕溝槽造成目標(biāo)體過(guò)快的被刻蝕穿透。當(dāng)然，我們必須在原目標(biāo)體被刻蝕穿透之前更換為 新的目標(biāo)體，這會(huì)使得生產(chǎn)的成本增加和效率大大下降。行業(yè)內(nèi)，對(duì)于這種形式的平面濺射 裝置，目標(biāo)體的利用率[被濺射刻蝕掉的目標(biāo)體質(zhì)量與未進(jìn)行刻蝕前目標(biāo)體質(zhì)量的比值] 在25%左右。當(dāng)然，有相應(yīng)的技術(shù)資料和專(zhuān)利例如EP082088A2以及US0173455A1有交待 過(guò)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體相對(duì)于目標(biāo)體作往復(fù)的移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到提高目標(biāo)體利用率的 目的。還有CN1861836A的專(zhuān)利中公開(kāi)了一種采用第一磁體和第二磁體的有效組合和移動(dòng) 方式來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體大范圍的刻蝕。專(zhuān)利號(hào)為US005458759A的專(zhuān)利公開(kāi)了采用多組磁體組 合在目標(biāo)體表面形成多個(gè)刻蝕回路的方式以達(dá)到目標(biāo)體的大面積濺射。以上所介紹的技術(shù)和方法可以在一定的程度上提高目標(biāo)體的利用率。但這對(duì)于我 們大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)上來(lái)說(shuō)還是不夠的，并且為了實(shí)現(xiàn)上述的方案往往使得結(jié)構(gòu)變得過(guò)于復(fù) 雜。對(duì)于上述的一些問(wèn)題采用圓柱形的磁控濺射裝置可以得到較好的解決。我們熟知，圓柱形磁控濺射裝置由于磁體構(gòu)件與目標(biāo)體不是相對(duì)靜止的，在目標(biāo) 體上的濺射區(qū)域隨著磁體構(gòu)件與目標(biāo)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而連續(xù)的改變，由此不會(huì)形成平面 磁控濺射裝置那樣的刻蝕溝道，整個(gè)的目標(biāo)體表面很光滑，有利于保證襯底上膜層的質(zhì)量。 對(duì)于圓柱形磁控濺射裝置我們通常分成為磁體構(gòu)件旋轉(zhuǎn)目標(biāo)體靜止和目標(biāo)體旋轉(zhuǎn)磁體構(gòu) 件靜止兩種方式。對(duì)于CN1938813A中公開(kāi)的設(shè)計(jì)是通過(guò)在兩個(gè)極性方向相反[一個(gè)N極向外一個(gè) S極向外]的磁體排之間引入兩個(gè)同樣極性相反的輔助磁體排，并且與以前的兩個(gè)磁體排 在目標(biāo)體長(zhǎng)度方向上平行。這樣就形成了 “遠(yuǎn)磁場(chǎng)”和“近磁場(chǎng)”，其中“遠(yuǎn)磁場(chǎng)”延伸到襯 底附近實(shí)現(xiàn)“非平衡”磁場(chǎng)的目的，“近磁場(chǎng)”用于約束目標(biāo)體附近的電子形成穩(wěn)定的等離子體。我們知道，圓柱形磁控濺射裝置相對(duì)于平面磁控濺射裝置而言其目標(biāo)體的利用率 有很大的提高，通?？梢赃_(dá)到70%以上。然而就圓柱形磁控濺射裝置而言其端部較快的刻 蝕是影響它目標(biāo)體利用率進(jìn)一步提高的關(guān)鍵。我們的解釋是由于電子在端部區(qū)域較磁場(chǎng)的 直線段有較慢的漂移速度，造成該區(qū)域電子濃度較直線段高，從而就會(huì)有相對(duì)較高的等離子體濃度，出現(xiàn)端部較強(qiáng)的刻蝕。最終我們看到的結(jié)果是在兩個(gè)端部會(huì)形成凹下的環(huán)形。關(guān) 于上述的不良結(jié)果，相關(guān)的科研技術(shù)人員也提出了很多的改進(jìn)方法。其中最簡(jiǎn)單的方式就 是增加目標(biāo)體端部的厚度使得直線段被刻蝕穿透時(shí)端部還沒(méi)有被刻蝕穿透。還有就是在端 部換成刻蝕濺射速率低的目標(biāo)體，這樣就會(huì)減弱端部的刻蝕。但最優(yōu)化的是從問(wèn)題的根源 出發(fā)尋求解決的辦法，也就是從優(yōu)化端部的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)來(lái)改善端部的刻蝕。在W09954911A1中透露了通過(guò)在端部形成勺狀或者橢圓形狀的刻蝕跑道可以減 弱目標(biāo)體端部刻蝕的程度，以使得目標(biāo)體的利用率提高，襯底膜層的均勻性也得到提升。在 US005364518中透露了通過(guò)增加端部刻蝕面積從而降低目標(biāo)體端部等離子體濃度來(lái)達(dá)到減 弱端部刻蝕程度的目的。在W09621750中透露了通過(guò)優(yōu)化端部磁場(chǎng)將端部的刻蝕軌跡寬度 減少并成三角形或者橢圓形等形狀，這樣在相同等離子濃度情況下由于刻蝕的面積減少使 得目標(biāo)體端部刻蝕減弱。在CN1537318A中透露了一種通過(guò)調(diào)節(jié)磁體構(gòu)件與目標(biāo)體表面相對(duì)位置高度來(lái)調(diào) 節(jié)目標(biāo)體表面磁場(chǎng)分布，從而改變圓柱形磁控濺射器的工作狀態(tài)。但該專(zhuān)利公開(kāi)的調(diào)節(jié)位 置高度的方式顯得有些復(fù)雜。它具有兩個(gè)相互嚙合的斜面，使其中一個(gè)錐面前后移動(dòng)來(lái)達(dá) 到另一個(gè)錐面上升或者下降的目的。對(duì)于圓柱形磁控濺射裝置，磁場(chǎng)對(duì)于濺射沉積工藝過(guò)程而言是至關(guān)重要的，磁場(chǎng) 的分布影響到目標(biāo)體的濺射速率，影響到濺射電源的工作電壓最終影響涉及到襯底上沉積 膜層的質(zhì)量。由于我們?cè)谟弥鶢畲趴貫R射裝置進(jìn)行鍍膜工藝前，對(duì)于磁場(chǎng)分布的確切要求 是不明確的，即使可以提前得到所需磁場(chǎng)的分布，但實(shí)際裝配完成一套圓柱形磁控濺射裝 置后其磁場(chǎng)的分布與我們的預(yù)期狀態(tài)是有一定差異的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可調(diào)磁場(chǎng)分布的濺射磁控管裝 置，該裝置能夠根據(jù)濺射工藝需求目標(biāo)體表面磁場(chǎng)分布的實(shí)施方式，并且使得調(diào)整磁場(chǎng)分 布的過(guò)程變得簡(jiǎn)單有效。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種濺射磁控管裝置，所述的濺射磁控管包括定位基座、導(dǎo)磁體、固定 軸和磁體組件，該磁體組件通過(guò)磁力設(shè)置于導(dǎo)磁體上，該導(dǎo)磁體通過(guò)固定軸固定于定位基 座上，其中所述的磁體組件包括端部磁體陣列、延目標(biāo)體軸向平行設(shè)置的中間磁體陣列和 兩側(cè)磁體陣列，所述的導(dǎo)磁體包括中間導(dǎo)磁體和端部導(dǎo)磁體，所述的中間磁體陣列和兩側(cè) 磁體陣列與導(dǎo)磁體之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)或沿中間導(dǎo)磁體滑動(dòng)的導(dǎo)磁片，所述的端部磁體陣列 設(shè)置于端部導(dǎo)磁體上并與中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列形成封閉磁場(chǎng)。本發(fā)明所述的定位基座上還設(shè)置有調(diào)節(jié)導(dǎo)磁體上下移動(dòng)的調(diào)節(jié)定位裝置，該調(diào)節(jié) 定位裝置與導(dǎo)磁體相抵制。所述的導(dǎo)磁體與定位基座之間還設(shè)置有支座，該支座的底面與調(diào)節(jié)裝置相抵制， 該支座與導(dǎo)磁體的側(cè)面通過(guò)緊固螺釘結(jié)合所述的中間磁體陣列、兩側(cè)磁體陣列和端部磁體陣列中單個(gè)磁體的磁極方向一 致，兩側(cè)磁體陣列和端部磁體陣列的磁極方向與中間磁體整列的磁極方向相反。所述的端部磁體陣列中的磁體少于中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列，該端部磁體陣列呈不規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)排列。所述的端部磁體陣列的導(dǎo)磁體與中部導(dǎo)磁體分別開(kāi)設(shè)有位置相對(duì)應(yīng)的通孔和螺 紋孔，并采用連接件通過(guò)所述的孔相互連接在一起所述的調(diào)節(jié)定位裝置是在定位基座上開(kāi)設(shè)螺紋孔，并通過(guò)螺釘穿過(guò)螺紋孔來(lái)調(diào)節(jié) 導(dǎo)磁體的位移和定位。所述的導(dǎo)磁體的表面是平面、棱柱面或圓弧面，導(dǎo)磁片與導(dǎo)磁體相貼合的面與導(dǎo) 磁體的形狀相一致。所述的磁體組件采用釹鐵硼或釤_鈷材料制成，所述的磁體組件表面鍍有導(dǎo)磁材 料。所述的固定軸上還設(shè)置有定位銷(xiāo)或緊固套。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種濺射磁控管裝置，該裝置通過(guò)在中間磁體陣列 和兩側(cè)磁體陣列與導(dǎo)磁體之間設(shè)置可旋轉(zhuǎn)或沿導(dǎo)磁體滑動(dòng)的導(dǎo)磁片，通過(guò)導(dǎo)磁片來(lái)調(diào)節(jié)兩 側(cè)磁體陣列與中間磁體陣列相隔的間距以及夾角，可有效改善目標(biāo)體表面的磁場(chǎng)分布，即 能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)濺射工藝需求目標(biāo)體表面磁場(chǎng)分布的實(shí)施方式，并且使得調(diào)整磁場(chǎng)分布的過(guò) 程變得簡(jiǎn)單有效。本發(fā)明進(jìn)一步取得的技術(shù)效果是本發(fā)明提供的濺射磁控管裝置，其可在所述的 定位基座上還設(shè)置有調(diào)節(jié)導(dǎo)磁體上下移動(dòng)的調(diào)節(jié)定位裝置，通過(guò)該調(diào)節(jié)裝置來(lái)調(diào)整導(dǎo)磁體 與目標(biāo)體表面的距離，增強(qiáng)或者減弱目標(biāo)體表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例垂直于目標(biāo)體軸線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例調(diào)整夾角后垂直于目標(biāo)體軸線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的濺射磁控管的立體拆分示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的濺射磁控管立體拆分圖的局部放大圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例導(dǎo)磁體一端開(kāi)設(shè)有與端部導(dǎo)磁體對(duì)應(yīng)孔的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例導(dǎo)磁片的端部具有小凸臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例端部導(dǎo)磁體開(kāi)設(shè)有孔的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例濺射磁控管中磁體組件未進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的磁場(chǎng)分布模擬示意 圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)磁體組件中的兩側(cè)磁體陣列與中間磁體陣列的夾角減小 后的磁場(chǎng)分布模擬示意圖；圖10是本發(fā)明的實(shí)施磁體組件在沒(méi)有調(diào)整時(shí)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明的實(shí)施磁體組件在將導(dǎo)磁體的高度調(diào)整h后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明的實(shí)施磁體組件在將導(dǎo)磁體的高度調(diào)整h后垂直于目標(biāo)體軸線的 剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是本發(fā)明實(shí)施例的中間磁體陣列與兩側(cè)磁體陣列的夾角調(diào)整到a后的立體 結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明的實(shí)施磁體組件在將導(dǎo)磁體的高度調(diào)整h和中間磁體陣列與兩側(cè) 磁體陣列的夾角調(diào)整到a后立體結(jié)構(gòu)示意5
圖15是本發(fā)明的實(shí)施磁體組件在將導(dǎo)磁體的高度調(diào)整h和中間磁體陣列與兩側(cè) 磁體陣列的夾角調(diào)整到a后垂直于目標(biāo)體軸線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例的固定軸上具有定位銷(xiāo)的立體結(jié)構(gòu)局部放大示意圖；圖17和圖18是本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于中頻磁控濺射裝置時(shí)兩個(gè)磁體組件所成角度 與襯底關(guān)系示意圖；圖19是本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)磁體為平面磁體時(shí)的排列和調(diào)整結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供一種濺射磁控管裝置，圖1中1為目標(biāo)體，2為目標(biāo)體背 筒，目標(biāo)體1通過(guò)業(yè)內(nèi)所熟知的噴涂、靜壓、熱壓或者粘接等方式與目標(biāo)體背筒2進(jìn)行可靠 緊固結(jié)合，本發(fā)明所述的濺射磁控管包括定位基座3、中部導(dǎo)磁體6和端部導(dǎo)磁體534、固定 軸4和磁體組件5，該磁體組件5通過(guò)磁力設(shè)置于中部導(dǎo)磁體6和端部導(dǎo)磁體534上，該中 部導(dǎo)磁體6通過(guò)固定軸4固定于定位基座3上，濺射磁控管在工作過(guò)程中被剛性固定，而目 標(biāo)體1可以跟隨目標(biāo)體背筒2而旋轉(zhuǎn)，濺射磁控管置于目標(biāo)體背筒2之內(nèi)，固定軸4與目標(biāo) 體背筒2同心，其中所述的磁體組件5包括端部磁體陣列53、延目標(biāo)體軸向平行設(shè)置的中 間磁體陣列52和兩側(cè)磁體陣列51，所述的中間磁體陣列52和兩側(cè)磁體陣列51與中部導(dǎo)磁 體6之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)或沿導(dǎo)磁體滑動(dòng)的導(dǎo)磁片7，所述的端部磁體陣列53設(shè)置于端部導(dǎo) 磁體534與中間磁體陣列52和兩側(cè)磁體陣列51形成封閉磁場(chǎng)。如圖2所示，其為本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁片7來(lái)調(diào)整兩側(cè)磁體陣列51 與中間磁體陣列52之間的夾角后的結(jié)構(gòu)示意圖，導(dǎo)磁片7經(jīng)過(guò)在中部導(dǎo)磁體6外表面上滑 動(dòng)后使得兩側(cè)磁體陣列51與中間磁體陣列52所形成的夾角減少到a。其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程大致 是先將端部磁體組件53與兩側(cè)磁體陣列51、中間磁體陣列52與中部導(dǎo)磁體6脫離，即可 以實(shí)現(xiàn)將導(dǎo)磁片7在中部導(dǎo)磁體6上滑動(dòng)。所要求的角度具體大小可以通過(guò)刻度標(biāo)示等辦 法來(lái)具體的標(biāo)定，當(dāng)調(diào)節(jié)完兩側(cè)磁體陣列51與中間磁體陣列52的角度以后需要對(duì)端部磁 部陣列53的磁體531、532、533進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)來(lái)使得整個(gè)的磁場(chǎng)形成封回路。本發(fā)明實(shí) 施例在兩側(cè)磁體陣列51與中間磁體陣列52相隔的間距以及夾角的調(diào)整通過(guò)引入的導(dǎo)磁片 7來(lái)進(jìn)行。將兩側(cè)和中間的磁體陣列安置在各自的導(dǎo)磁片7上，這樣在需要進(jìn)行距離或角度 調(diào)整的時(shí)候只有移動(dòng)或者在圓弧面上旋轉(zhuǎn)帶有磁體陣列的導(dǎo)磁片7即可，使得整個(gè)過(guò)程變 得簡(jiǎn)單。引入的導(dǎo)磁片7需要具有一定的強(qiáng)度，其寬度應(yīng)基本與各自磁體的寬度相當(dāng)，厚度 推薦在5(mm)左右為優(yōu)。導(dǎo)磁片7底部的形狀應(yīng)該與其配合的中部導(dǎo)磁體6表面相一致， 并且具有相應(yīng)的與中部導(dǎo)磁體6相固定用的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了中間磁體陣列 52與兩側(cè)磁體陣列51之間的夾角的調(diào)整，可有效改善目標(biāo)體1表面的磁場(chǎng)分布，即能夠?qū)?現(xiàn)根據(jù)濺射工藝需求目標(biāo)體表面磁場(chǎng)分布的實(shí)施方式，并且使得調(diào)整磁場(chǎng)分布的過(guò)程變得 簡(jiǎn)單有效。如圖1-3所示，本發(fā)明所述的定位基座3上還設(shè)置有調(diào)節(jié)中部導(dǎo)磁體6上下移動(dòng) 的調(diào)節(jié)定位裝置9，10，該調(diào)節(jié)定位裝置9，10與中部導(dǎo)磁體6相抵制。本發(fā)明所述的中部導(dǎo) 磁體6與定位基座3之間還設(shè)置有支座8，該支座8的底面與調(diào)節(jié)裝置9，10相抵制，該支 座8與中部導(dǎo)磁體6的側(cè)面通過(guò)緊固件結(jié)合。本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)定位裝置9，10是在定位基座3上開(kāi)設(shè)螺紋孔，并通過(guò)螺釘穿過(guò)螺紋孔旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)中部導(dǎo)磁體6的位移。請(qǐng)參閱圖 3所示，從該圖中我們可以從整體上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的濺射磁控管結(jié)構(gòu)加以了解，所述的支 座8與磁體組件5中及中部導(dǎo)磁體6的側(cè)面配合，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9所述的螺釘?shù)种浦?座8的底部，即可調(diào)節(jié)中部導(dǎo)磁體6的高度。如圖3和圖4所示，本發(fā)明所述的磁控管裝置其所述的端部磁體陣列53中的磁體 少于中間磁體陣列52和兩側(cè)磁體陣列51，該端部磁體陣列53呈不規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)排列。 在本發(fā)明實(shí)施例中，由于端部磁體陣列呈不很規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)排列，并且端部磁體的數(shù)量 上遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于中部磁體的數(shù)量，所以本發(fā)明在端部取消了導(dǎo)磁片7結(jié)構(gòu)，而將磁體的某個(gè)極 面做成與端部導(dǎo)磁體534面相配合的形面。例如，在平面型的端部導(dǎo)磁體534上的端部磁 體也應(yīng)該是平面的，在圓弧面型的端部導(dǎo)磁體534上的端部磁體應(yīng)該是和該曲面具有相同 弧度的曲面。同時(shí)端部的磁體的形狀通常不是完全一致的，需要借助相應(yīng)的軟件來(lái)分析，例 如我們所普遍應(yīng)用的商用軟件ANSYS以及ANS0FT等。如圖4-7所示本實(shí)施例中濺射磁控管立體拆分圖的局部放大圖，主要體現(xiàn)出中 部尤其端部磁體的排列方式，另一端的磁體排列方式與圖中所示端相同。本發(fā)明所述的中 間磁體陣列52、兩側(cè)磁體陣列51和端部磁體陣列53中單個(gè)磁體的磁極方向一致，兩側(cè)磁 體陣列和端部磁體陣列的磁極方向與中間磁體整列的磁極方向相反。中間磁體陣列52是 由中部磁體沿目標(biāo)體1長(zhǎng)度方向排列組成。同理，兩側(cè)磁體陣列51是由側(cè)部磁體沿目標(biāo)體 1方向排列組成。中間磁體陣列52和兩側(cè)磁體陣列51靠吸引力與其底部的導(dǎo)磁片7相接 合，而導(dǎo)磁片7的表面與中部導(dǎo)磁體6的外表面貼合。如圖6所示，導(dǎo)磁片7的端部帶有小 凸臺(tái)71，在小凸臺(tái)71上開(kāi)有弧形凹槽711，進(jìn)一步的參考圖7所示的端部導(dǎo)磁體535，在端 部導(dǎo)磁體535上開(kāi)有沿同一圓周分布的沉頭孔5351，并且沉頭孔5351與中部導(dǎo)磁體6端部 開(kāi)的螺紋孔61分布一致，進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，如圖5所示。所述的導(dǎo)磁片7以及端部導(dǎo)磁體535 就可以通過(guò)緊固螺釘534與中部導(dǎo)磁體6進(jìn)行連接從而形成一個(gè)整體。本發(fā)明所述的端部 磁體陣列53中的磁體少于中間磁體陣列52和兩側(cè)磁體陣列51，該端部磁體陣列53在端部 導(dǎo)磁體531上排布三層排列，第一層為磁體531，第二層為磁體532，第三層為磁體533。其 中，每端需要磁體531為2個(gè)，磁體532為2個(gè)，磁體533為1個(gè)為最佳方案。如圖4和圖11所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的定位基座3設(shè)有凹槽，該凹槽用于和軸4 的外表面貼合，基座開(kāi)設(shè)有螺紋孔111，通過(guò)螺釘11和緊定螺釘12將軸4和定位基座3進(jìn) 行固定，支座8與中部導(dǎo)磁體6的側(cè)面是牢固接合的，調(diào)節(jié)裝置9的螺釘與支座8底面相接 觸，從而可以通過(guò)調(diào)節(jié)裝置螺釘9的旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)中部導(dǎo)磁體6的高度，這樣也就實(shí)現(xiàn)整個(gè)磁 體構(gòu)件在高度上位置的改變。而定位螺釘10是將調(diào)整好高度的磁體構(gòu)件進(jìn)行固定，即螺釘 10與支座8上開(kāi)設(shè)的螺紋孔81配合擰緊。如圖8和圖9所示，圖8為濺射磁控管中磁體組件未進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的磁場(chǎng)分布模擬 示意圖，圖9為對(duì)磁體組件中的兩側(cè)磁體陣列與中間磁體陣列的夾角減小后的磁場(chǎng)分布模 擬示意圖。本發(fā)明實(shí)施例的中在延目標(biāo)體長(zhǎng)度方向上平行的排布的三組磁體整列，每組磁 體陣列中單個(gè)磁體的磁極方向一致，即N極和S極所指方向一致，且中間磁體陣列52的磁 極性方向與兩側(cè)的磁體陣列51的不同，例如，中間磁體陣列52的S極指向外側(cè)，背離目標(biāo) 體中心，那么兩側(cè)磁體陣列51的N極指向外側(cè)，這樣，兩側(cè)的磁體陣列51與中間磁體 列 52以及中部導(dǎo)磁體6就組成了兩組磁回路，在目標(biāo)體1的表面就會(huì)有相應(yīng)的磁場(chǎng)分布。對(duì)于磁場(chǎng)的調(diào)整有時(shí)往往會(huì)是很微妙的過(guò)程，為了進(jìn)一步的說(shuō)明通過(guò)磁體組件5的調(diào)整對(duì)磁 場(chǎng)分布的顯著影響，可以借助相應(yīng)的磁場(chǎng)模擬軟件來(lái)進(jìn)行預(yù)知，如圖9所示。如圖10和圖1所示，其分別為磁體組件未調(diào)節(jié)時(shí)的局部結(jié)構(gòu)示意圖和立體剖面結(jié) 構(gòu)示意圖，從圖中可以看出中部導(dǎo)磁體6的內(nèi)表面以及端部導(dǎo)磁體53的內(nèi)表面與固定軸4 的外表面是貼合的。且此時(shí)兩側(cè)磁體陣列51與中間磁體陣列52形成較大的夾角。如圖11和圖12所示，其圖11表達(dá)了通過(guò)調(diào)節(jié)裝置螺釘9將磁體組件5調(diào)高h(yuǎn)后 的立體圖。參閱圖12所示，其通過(guò)調(diào)節(jié)裝置螺釘9的旋轉(zhuǎn)，其頂部抵制到支座8，該支座8 配合固定軸4即可調(diào)節(jié)中部導(dǎo)磁體6的高度，從而調(diào)節(jié)了磁體組件5與目標(biāo)體1的距離，實(shí) 現(xiàn)增強(qiáng)或減弱目標(biāo)體1表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可根據(jù)濺射工藝的需求進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明在進(jìn) 行磁體組件5與目標(biāo)體1表面相對(duì)位置高度調(diào)整的時(shí)候不需要移動(dòng)中部和端部的磁體陣列 51和52，而是整個(gè)的磁體組件5 —起在上升或者下降，對(duì)后通過(guò)定位螺釘10進(jìn)行位置的固 定。如圖2和圖13所示，圖13為導(dǎo)磁片7經(jīng)過(guò)在中部導(dǎo)磁體6外表面上滑動(dòng)后使得 兩側(cè)磁體陣列51與中間磁體陣列52所形成的夾角減少到a的立體圖。其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是 先從端部導(dǎo)磁體535所述的孔5351中將螺釘534擰出，這樣端部磁體構(gòu)件53和兩側(cè)磁體 陣列51以及中間磁體陣列52就與中部導(dǎo)磁體6可以脫離，將導(dǎo)磁片7在中部導(dǎo)磁體6上 滑動(dòng)，角度的具體大小可以通過(guò)刻度標(biāo)示等辦法來(lái)具體的標(biāo)定，當(dāng)調(diào)整好需要的角度以后， 再?gòu)目?351中擰緊螺釘534，當(dāng)調(diào)節(jié)完兩側(cè)磁體陣列51與中間磁體陣列52的角度以后需 要對(duì)端部的磁體531、532、533進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)來(lái)使得整個(gè)的磁場(chǎng)形成封回路，如圖2所示， 其為的濺射磁控管調(diào)整角度后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖14和圖15所示，圖14為磁體組件5不但有高度的調(diào)節(jié)，同時(shí)調(diào)節(jié)兩側(cè)磁體 陣列51與中間磁體陣列52的夾角減小到a。該實(shí)施例為磁體狀態(tài)的獲得其實(shí)是圖2和 圖12實(shí)施方案的配合使用的結(jié)果，最后如圖15所示。本發(fā)明實(shí)施例在進(jìn)行距離或者角度 調(diào)整的時(shí)候這時(shí)端部的磁體陣列就需要跟隨中部的磁體陣列52作相應(yīng)的調(diào)整，端部的磁 體陣列53總體上是各自錯(cuò)位相接而行成了封閉的磁場(chǎng)。在本明實(shí)施例中，對(duì)于磁體陣列的固定最直接的做法就是用磁體與導(dǎo)磁體之間的 吸引力實(shí)現(xiàn)。中部的磁體陣列52是靠吸引力與導(dǎo)磁片7結(jié)合，然后導(dǎo)磁片7再與中部導(dǎo)磁 體6用相應(yīng)的方式進(jìn)行固結(jié)，本發(fā)明實(shí)施例中采用的是螺釘緊固的方式，但不排除其它有 效的緊固方式。端部的磁體陣列53是直接靠吸引力與端部導(dǎo)磁體534相接合的，在需要將 端部磁體移動(dòng)的時(shí)候只需要用橡皮錘等工具輕敲即可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可采用螺釘緊固的方式 來(lái)實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)磁體的結(jié)合，所述的端部磁體陣列53與相結(jié)合的中部導(dǎo)磁體6是獨(dú)立結(jié)構(gòu)，可 以從與中部磁體相連的導(dǎo)磁體上分離開(kāi)來(lái)。本發(fā)明根據(jù)濺射工藝決定的工作電源的選擇，引入了直流磁控濺射與交流磁控濺 射，也稱(chēng)中頻磁控濺射。業(yè)內(nèi)所熟知的形式是直流磁控濺射只有一個(gè)目標(biāo)體，而交流磁控 濺射電源的正負(fù)極接點(diǎn)交替供應(yīng)兩個(gè)目標(biāo)體受轟擊的電壓，因此，就需要有兩個(gè)磁體構(gòu)件， 特別是圓柱形交流磁控濺射裝置，其中涉及到兩個(gè)濺射磁控管。對(duì)于，交流磁控濺射的應(yīng)用 需求以及特點(diǎn)在這里不再作近一步的說(shuō)明，對(duì)于業(yè)內(nèi)的人員來(lái)說(shuō)為熟知的內(nèi)容。請(qǐng)參閱圖 16-圖18所示，其是對(duì)圓柱形交流磁控濺射裝置的應(yīng)用加以說(shuō)明，在圓柱形交流磁控濺射 裝置進(jìn)行濺射沉積時(shí)，兩個(gè)濺射磁控管A和B中的磁體構(gòu)件5A和5B是可以在各自的目標(biāo)體背筒2內(nèi)進(jìn)行角度旋轉(zhuǎn)的，將磁體構(gòu)件5A和5B的中間磁體陣列52中心線的夾角定義為 3，在圖17中夾角為3 1時(shí)，該夾角在目標(biāo)體1表面上截得的距離為dl。同理在圖18中夾 角為0 2時(shí)，該夾角在目標(biāo)體1表面上截得的距離為d2。dl和d2的長(zhǎng)度對(duì)于濺射工藝影 響是很大的，本發(fā)明實(shí)施例可通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁體組件對(duì)該角度進(jìn)行調(diào)整。如圖3和圖16所示，其是固定軸4的局部放大示意圖，其中定位銷(xiāo)41為用于磁體 組件5的定位，在本發(fā)明的實(shí)施例中采用了 3個(gè)成一定角度分布的該定位銷(xiāo)41，選擇不同的 定位銷(xiāo)41位置來(lái)使得兩個(gè)磁體裝置所形成的夾角有變化。同時(shí)也可以采用緊固套(圖中 未標(biāo)出)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)任何角度的定位。本發(fā)明實(shí)施例中，所述的導(dǎo)磁體6的表面是平面、棱柱面或圓弧面，導(dǎo)磁片7與中 部導(dǎo)磁體6相貼合的面與中部導(dǎo)磁體6的形狀相一致。以上的實(shí)施例是以圓柱形磁控濺射 裝置為例，事實(shí)上，本發(fā)明的實(shí)施例在平面或棱柱面磁控濺射裝置上也能實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)參照?qǐng)D19 所示，以平面的導(dǎo)磁體6為例，該平面磁控濺射裝置的磁體組件主要由側(cè)部磁體191、端部 過(guò)渡磁體192、端部磁體193、中間磁體194所組成。當(dāng)側(cè)部磁體的內(nèi)表面距離為A時(shí)，側(cè)部 磁體191、端部過(guò)渡磁體192、端部磁體193、中間磁體194形成了一個(gè)封閉的磁場(chǎng)。當(dāng)我們 需要對(duì)磁場(chǎng)作適當(dāng)調(diào)節(jié)的時(shí)候，比如要調(diào)到圖示中的側(cè)部磁體的內(nèi)表面距離為B處，這是 只要將側(cè)部磁體191連同端部過(guò)渡磁體192同時(shí)整體的內(nèi)移一定距離即可滿足，而端部磁 體193不用進(jìn)行移動(dòng)即可形成封閉磁場(chǎng)，我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得出由A到B我們所需 移動(dòng)的距離為(A-B)/2。所述的磁體組件5采用釹鐵硼或釤_鈷材料制成，所述的磁體組件5表面鍍有導(dǎo) 磁材料。對(duì)于磁體材料的選擇對(duì)于濺射磁控管的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是很重要的。我們通常的永磁體 材料用釹鐵硼[Nd-Fe-B]或釤-鈷，其中釹鐵硼永磁材料與大多的永磁材料相比具有高剩 磁、高矯頑力、高磁能積，因而在真空工程中得到廣泛應(yīng)用。釤-鈷永磁體材料除了具有上 述的一些特點(diǎn)以外還具有較強(qiáng)的高溫蠕變性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，但是價(jià)格相對(duì)較高。通常的將 濺射磁控管放置于目標(biāo)體背筒內(nèi)，在濺射的過(guò)程中目標(biāo)體受到高能正離子的不斷轟擊會(huì)產(chǎn) 生大量的熱量，為了保證目標(biāo)體不被熔掉和正常工作需要對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行冷卻。在目標(biāo)體背 筒內(nèi)會(huì)充滿從進(jìn)水口流進(jìn)的冷卻液[通常為冷卻水]，所以整個(gè)的磁體構(gòu)件如果沒(méi)有被封 閉起來(lái)的情況下就會(huì)直接與冷卻液接觸。不好的是，磁體與冷卻水接觸后容易被氫化而嚴(yán) 重推磁。但為了方便的調(diào)整磁體的位置我們不希望有密封裝置的情況下，在磁體的所有表 面電鍍上一層導(dǎo)磁材料，例如我們所熟知的鎳。這樣就對(duì)磁體進(jìn)行了有效的保護(hù)，并且磁體 本身的特性也得到保證。本發(fā)明實(shí)施例中的所述的緊固件和連接件是螺釘，當(dāng)然也可以采用其他的方式進(jìn) 行緊固或連接。
權(quán)利要求
一種濺射磁控管裝置，所述的濺射磁控管包括定位基座、導(dǎo)磁體、固定軸和磁體組件，該磁體組件通過(guò)磁力設(shè)置于導(dǎo)磁體上，該導(dǎo)磁體通過(guò)固定軸固定于定位基座上，其特征在于所述的磁體組件包括端部磁體陣列、延目標(biāo)體軸向平行設(shè)置的中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列，所述的導(dǎo)磁體包括中間導(dǎo)磁體和端部導(dǎo)磁體，所述的中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列與導(dǎo)磁體之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)或沿中間導(dǎo)磁體滑動(dòng)的導(dǎo)磁片，所述的端部磁體陣列設(shè)置于端部導(dǎo)磁體上并與中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列形成封閉磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的定位基座上還設(shè)置有 調(diào)節(jié)導(dǎo)磁體上下移動(dòng)的調(diào)節(jié)定位裝置，該調(diào)節(jié)定位裝置與導(dǎo)磁體相抵制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的導(dǎo)磁體與定位基座之 間還設(shè)置有支座，該支座的底面與調(diào)節(jié)裝置相抵制，該支座與導(dǎo)磁體的側(cè)面通過(guò)緊固螺釘纟口口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濺射磁控裝置，其特征在于所述的中間磁體陣列、兩側(cè)磁體 陣列和端部磁體陣列中單個(gè)磁體的磁極方向一致，所述的兩側(cè)磁體陣列和端部磁體陣列的 磁極方向與中間磁體整列的磁極方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的端部磁體陣列 中的磁體少于中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列，該端部磁體陣列呈不規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的端部導(dǎo)磁體與中部導(dǎo) 磁體分別開(kāi)設(shè)有位置相對(duì)應(yīng)的通孔和螺紋孔，并采用連接螺釘通過(guò)所述的孔相互連接在一 起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的調(diào)節(jié)定位裝置是在定 位基座上開(kāi)設(shè)螺紋孔，并通過(guò)螺釘穿過(guò)螺紋孔來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)磁體的位移和定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的導(dǎo)磁體的表面是平面、 棱柱面或圓弧面，導(dǎo)磁片與導(dǎo)磁體相貼合的面與導(dǎo)磁體的形狀相一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的磁體組件采用釹鐵硼 或釤一鈷材料制成，磁體組件表面鍍有導(dǎo)磁材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濺射磁控管裝置，其特征在于所述的固定軸上還設(shè)置有定 位銷(xiāo)或緊固套。
全文摘要
本發(fā)明提供一種濺射磁控管裝置，其包括定位基座、導(dǎo)磁體、固定軸和磁體組件，其中所述的磁體組件包括端部磁體陣列、延目標(biāo)體軸向平行設(shè)置的中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列，所述的導(dǎo)磁體包括中間導(dǎo)磁體和端部導(dǎo)磁體，所述的中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列與導(dǎo)磁體之間設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)或沿中間導(dǎo)磁體滑動(dòng)的導(dǎo)磁片，所述的端部磁體陣列設(shè)置于端部導(dǎo)磁體上并與中間磁體陣列和兩側(cè)磁體陣列形成封閉磁場(chǎng)；該裝置通過(guò)導(dǎo)磁片來(lái)調(diào)節(jié)兩側(cè)磁體陣列與中間磁體陣列相隔的間距以及夾角，可有效改善目標(biāo)體表面的磁場(chǎng)分布，即能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)濺射工藝需求目標(biāo)體表面磁場(chǎng)分布的實(shí)施方式，并且使得調(diào)整磁場(chǎng)分布的過(guò)程變得簡(jiǎn)單有效。
文檔編號(hào)H01J37/34GK101877300SQ200910107049
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者莊炳河, 徐升東, 許生, 郭杏元 申請(qǐng)人:深圳市豪威薄膜技術(shù)有限公司