结合固定或者旋转靶的阴极与移动磁体组件的组合及其应用制造技术

溅射阴极设备，其具有固定的或者可围绕其中心轴旋转的空心圆柱状溅射靶以及在溅射靶内轴向旋转的内部磁体组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结合固定或者旋转靶的阴极与移动磁体组件的组合及其应用背景1. 专利
本专利技术在物理气相沉积阴极领域内。2. 相关领域描述物理气相沉积可以以多种方法完成。基本地，方法在真空环境中进行， 可能引入特定的气体以从给定的一种或者多种源材料进行期望的沉积。源 材料可以被蒸发、等离子弧沉积、溅射涂层以及其它物理气相沉积领域熟 知的方法。在典型的蒸发应用中，待涂层的组件被加载到夹具上，该夹具 在真空室中把持该组件。该室是密闭的并且空气被抽空。源材料通过各种 方法典型地-陂加热到在真空室内蒸发的点，因此涂层该室和固定在该室中 的组件。为提高均匀性和其它性质，组件夹具可以处于围绕一个或者多个蒸发 源的运动中。在一些方法中，其它气体也被引入到室中以影响涂层性质。 在典型的賊射应用中，气体如氩气被引入到室中并且阴极组件被用于电离 该气体成为等离子体并将该等离子体置于紧靠源材料或靶的位置。这产生 可以将耙材料从源靶转移到真空室中期望涂层的物品上的有效的溅射方 法。阴极设计和室构造可以影响物品被涂层具有期望的膜性质、涂层均匀 性以及涂层组合物的速率。此外，可能将多种源和/或沉积方法结合到真空 室内的涂层方法。在蒸发应用中，可以期望具有多个蒸发源以促进位于大的室中零件的 涂层均匀性。这可以典型地增加维护和/或操作员交互作用以保持向该过程 供应蒸发材料。典型的蒸发源可以包括线圈，线圈上附着待蒸发的期望材 料的夹。这些夹必须被放置到线圈组的每圏上并限制持续加工的能力。此外，当期望以同时的或者顺序的涂层操作涂层一种以上材料时，控制涂层 组合物是困难的。存在很多不同物理气相沉积方法的相对差别和随后的益处，其取决于 待涂层的物品，相关的物理性质以及涂层后形成的性质。此外，经济、环 境考虑因素以及涂层性质/组合物也对给期望的应用匹配正确方法发挥作 用。存在许多蒸发式涂层系统并在目前在物理气相沉积工业中运行。此 外，许多真空室被制造具有各种大小和结构的溅射阴极。这些溅射系统典 型地使用具有平面靶材料的平面型阴极。 一些系统能够在真空室中同时或 者顺序使用多个蒸发源或者阴极以共沉积材料或者使它们在待涂层的物 品上形成层。在任何应用中，待涂层的物品的近处情况、其关联的夹具以 及其相对于源的可能的运动将影响涂层性质如涂层区域的均匀性。期望利用在真空室中具有高的材料利用和部件涂层长维护间隔的有 效的耙源。通过有效使用尽量多的靶材料达到利用，同时可以通过增加可 用于沉积的輩巴材料的量来延长维护间隔。也期望在它离开源表面并穿行经 过室中真空直到它最终涂层它最先碰到的任何物品时，能够控制涂层材料 的方向，所述物品可以是夹具、室壁、挡板或者期望的待涂层的零件。这 就是原因为什么在一些涂层应用中使用多个源发现具有行星风格运动的 精制的零件夹具。通过源位置和零件运动，可以基本上提高源材料的利用率。然而，蒸 发源、弧源或者阴极具有恒定的且除了通过改变加热和/或溅射能量控制沉 积速率外，在任何给定的方法中不容易改变的发射模式。期望的是能够集 中涂层以优选地在特定的方向涂层并且能够在过程中控制该方向。此外，平面型溅射耙利用率典型地在35 %到60%之间，取决于阴极和应用。期 望利用尽量多地源材料。另一益处是设置之间增加的过程时间。与改进靶 的利用率相比，这通常节约更多的资金。旋转靶和相关的阴极结构是玻璃和巻绕镀膜工业(web coating industry) 中熟知的。也开发用于其它类型的产品的应用。旋转阴极利用固定的-兹体 组件，同时圆柱状靶绕磁体组件旋转。磁体包的磁控管效应保证賊射发生在旋转靶限定的表面上并且靶材料从该靶表面区域喷出。在这种方法中， 当材料经过在材料的方向溅射的旋转靶时，待涂层的 一巻材料可以被在真空室外部或内部解开缠绕并被涂层。当玻璃传递板(passing sheets of glass) 经过阴极时，发生相同的情形。如果较大体积材料的较高利用(圆柱状对 平面耙)和作为整个柱的靶更换之间更长的时间可以被用于溅射过程，通 过围绕中心磁体棒旋转圓柱状靶，新的靶材料不断地从表面溅射。在这种 方法中，相比平面阴极方法，旋转靶可以获得明显的益处。在使用平面靶的溅射应用中，沉积分布典型地是高斯(Gaussian)分布，其可以通过磁控管设计和/或靶向涂层基底的距离而被改进。 也可能的是排列多个源以使它们的独立的沉积分布交迭并使它们相互重 叠。考虑在给定涂层组件上的厚度分布，利用这些方法中的任何一种或者 组合可以导致更均匀的或者设计的涂层。然而，存在这样的问题这些方 案典型地是使用固定的硬件设计的，该硬件——尤其在设备处理运行 中——不容易改装或者不是可改变的。期望具有即使在处理中也可以改变 其賊射沉积的主要方向以致可以改变涂层分布的溅射源。也期望在处理运 行中改变磁体的基本特征和/或磁体包组件。在所有的涂层运用中，期望控制沉积方法的初始启动直到达到稳态涂 层过程。这通常被称作"预烧(bum-in)"。在预烧过程中不希望沉积的源材 料涂层零件。通常实际的是使预烧过程的材料涂层室壁、挡板以及此时 暴露的传输组件因为最终要涂层的物品不存在。这导致提高的维持和清洁 需求。期望具有可以被预烧同时使产生的沉积集中在挡板或室壁上而不是 室内不希望被涂层的相关的组件上的源。专利技术概述本专利技术是阴极组件，其使用了固定的或者旋转的圓柱状靶和可以在圓 柱状耙内围绕圆柱状耙的轴的中心旋转的中心磁体装置。磁体装置在耙表 面产生磁控管效应，并可以成形以在沿着圆柱状靶长度的线性区域内溅射 靶材料，或者成形以在靶的多个位置溅射，该位置取决于一个或多个磁体 包组件的设计。多个;兹体棒可被组装并沿圓柱状靶的长度方向以偏置长度排列，或者位于靶的内部环境周围的不同径向位置。这使得对待溅射的靶区域的完全控制，并可以控制在其表面任何点的靶腐蚀(erosion),以最优 化工艺特征和靶材料的利用。在相关领域的典型的旋转阴极中，线性磁体装置被固定并沿着圓柱状 靶的长度排列。在磁体包周围，靶绕其中心轴旋转。沿着靶长度的线性溅 射区域不断地被靶的新的部分所代替，因此均匀地腐蚀靶的整个表面。在 由固定的磁体棒确定的点上，发射区域从圓柱体壁是单向性的。对于仅仅 经过靶圆柱体一侧的涂层物品如玻璃或者巻绕镀膜，这是好的设计。在许 多现有的应用中，如较早提到的，真空室和相关的零件夹具被设计并优化， 为了集中定位的发射源如torroidal平面靶或者蒸发式线圏组。在这些应用 中，仅仅自一侧賊射的旋转阴极不是有效的。通过绕靶的内部旋转一个或 者多个磁体组件并在耙周围达完全的360度内移动賊射区域和/或在賊射 发生的期望的方向移动溅射区域，本专利技术的阴极设计解决了这个问题。在 磁体棒不以完整的旋转连续旋转的应用中，也可以使華巴旋转以保证輩巴材料 完全的利用。参考下面的描述、附图以及权利要求，本专利技术的这些和其它 特征、方面以及优势将更好地被理解。附图附图说明图1A是根据本专利技术的阴极和靶组件的截面图，其示出室和工件。图1B是图1A专利技术的侧^见图。图2是驱动组件的正交视图。图3是本专利技术磁体组件的部件分解图。图4是靶结合器组件的部件分解图。图5是端盖组件的正交视图。图6-9表示非平衡》兹体棒的实例。描述本专利技术的主要实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溅射阴极设备，包括：固定的或者可围绕其中心轴旋转的空心圆柱状溅射靶；和可以在所述溅射靶内轴向旋转的内部磁体组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪安普莱斯特德，艾伦普莱斯特德，
申请(专利权)人：索莱拉斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]