旋转阴极组件和涂覆系统技术方案

本申请提供了一种旋转阴极组件和包括旋转阴极组件的涂覆系统。该旋转阴极组件包含：阴极，所述阴极具有管状形状并且限定了中空中心部；包围所述阴极的屏蔽件，所述屏蔽件限定了暴露所述阴极的一部分的进入开口；以及旋转磁体子组件，所述旋转磁体子组件布置在所述阴极的中空中心部内。所述旋转磁体子组件包含具有第一磁场强度的第一磁性部件以及具有第二磁场强度的第二磁性部件。所述第一磁场强度大于所述第二磁场强度。特征在于，所述第一磁体部件和所述第二磁性部件能够在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置，所述第一磁性部件面向所述进入开口，在所述第二位置，所述第二磁性部件面向所述进入开口。述第二磁性部件面向所述进入开口。述第二磁性部件面向所述进入开口。

【技术实现步骤摘要】
旋转阴极组件和涂覆系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2020年3月16日提交的美国临时申请序列号62/989,960的权益，该临时申请的公开内容在此通过援引以其全部内容并入本文。


[0002]在至少一个方面，提供了一种阴极组件，该阴极组件可以用于阴极电弧涂覆系统和磁控溅射涂覆系统二者。本申请的至少一个方面涉及用于旋转阴极的可转换磁性元件。

技术介绍

[0003]比如磁控溅射系统、电弧沉积系统、化学气相沉积系统等真空涂覆系统是作为单独的系统出售的。这种涂覆系统是昂贵的并且经常未充分使用。
[0004]因此，需要提供一种新颖的设计以扩大涂覆系统的应用，以便使相关成本最小化。

技术实现思路

[0005]在至少一个方面，提供了一种旋转阴极组件。旋转阴极组件包括：阴极，所述阴极具有管状形状并且限定了中空中心部；包围所述阴极的屏蔽件，所述屏蔽件限定了暴露所述阴极的一部分的进入开口；以及旋转磁体子组件，所述旋转磁体子组布置在所述阴极的中空中心部内。所述旋转磁体子组件包括具有第一磁场强度的第一磁体部件以及具有第二磁场强度的第二磁性部件。所述第一磁场强度大于所述第二磁场强度。特征在于，所述第一磁体部件和所述第二磁性部件能够在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置，所述第一磁性部件面向所述进入开口，在所述第二位置，所述第二磁性部件面向所述进入开口。
[0006]在另一方面，提供了可以在磁控溅射模式或阴极电弧沉积模式下操作的涂覆系统。涂覆系统包括涂覆腔室以及本文所述的旋转阴极组件。
附图说明
[0007]为了进一步理解本披露内容的本质、目的和优点，应当参考以下详细描述，结合以下附图阅读，其中，相同的附图标记表示相同的元件，在附图中：
[0008]图1A是包括可以用于阴极电弧涂覆和溅射涂覆的旋转阴极组件的圆形涂覆系统的截面视图。
[0009]图1B是包括可以用于阴极电弧涂覆和溅射涂覆的旋转阴极组件的矩形涂覆系统的截面视图。
[0010]图1C是包括可以用于阴极电弧涂覆和溅射涂覆的旋转阴极组件的涂覆系统的与图1A的视图垂直的截面视图。
[0011]图2是示出了图1A和图1B的涂覆系统中的旋转阴极组件的重新定位的截面视图。
具体实施方式
[0012]现在将详细参考本专利技术目前优选的实施例和方法，它们构成了本专利技术人目前已知的实施本专利技术的最佳模式。附图不一定按比例绘制。然而，应理解，所披露的实施例仅仅是本专利技术的示例，本专利技术可以以多种不同的替代性形式实施。因此，本文披露的具体细节不应解释为限制性的，而仅仅作为本专利技术任何方面的代表性基础和/或作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。
[0013]还应理解，本专利技术不限于以下描述的具体实施例和方法，因为具体的部件和/或条件当然可以变化。此外，本文使用的术语仅出于描述本专利技术的特定实施例的目的，而不旨在以任何方式限制。
[0014]还必须注意，如本说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个/一种(a、an)”和“该”包括复数指代物。例如，以单数形式对组分的引用旨在包括多个组分。
[0015]术语“包括”与“包含”、“具有”、“含有”、或“特征为”同义。这些术语具有包容性和开放性，并且不排除另外的、未列举的要素或方法步骤。
[0016]短语“由
……
组成”排除权利要求书中未指定的任何要素、步骤或成分。当此短语出现在权利要求的主体的条款中，而不是立即跟在前序之后时，它只限制该条款中列出的要素；其他要素作为整体未被排除在该权利要求之外。
[0017]短语“基本上由
……
组成”将权利要求的范围限制于指定的材料或步骤，以及本质上不影响所要求保护主题的基础和一个或多个新颖特征的那些材料或步骤。
[0018]关于术语“包含”、“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”，在本文使用这三个术语之一的情况下，本专利技术披露和要求保护的主题可包括使用其他两个术语中的任一个。
[0019]还应该理解，整数范围明确地包括所有中间整数。例如，整数范围1到10明确包括1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。类似地，范围1到100包括1、2、3、4....97、98、99、100。类似地，当需要任何范围时，介于中间的数字(其是上限与下限之间的差除以10的增量)可以被认为是可替代的上限或下限。例如，如果范围是1.1到在2.1，可以选择以下数字1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9和2.0作为下限或上限。
[0020]对于本文所述的任何装置，线性尺寸和角度可以由四舍五入为示例中提供的值或截断为该值的两个有效数字的所示值加减50％构成。在一种改进方案中，线性尺寸和角度可以由四舍五入为示例中提供的值或截断为该值的两个有效数字的所示值加减30％构成。在另一改进方案中，线性尺寸和角度可以由四舍五入为示例中提供的值或截断为该值的两个有效数字的所示值加减10％构成。
[0021]在整个本申请中，在引用公开案的情况下，这些公开案的披露内容在此通过援引以其全部内容并入本申请，以更全面地描述本专利技术所属领域的状态。
[0022]参考图1A和图1B，提供了可以用于溅射涂覆和阴极电弧沉积涂覆的涂覆系统的示意图。涂覆系统10包括可以用于阴极电弧涂覆和溅射涂覆的旋转阴极组件12。旋转阴极组件12包括旋转磁体子组件14和阴极16。阴极16具有管状形状，并且以中心轴线a1为中心。通常，阴极16具有圆形截面。屏蔽件20布置在旋转阴极组件12周围。在一种改进方案中，屏蔽件20是电浮屏蔽件。屏蔽件20限定了进入开口24。阴极组件12安装在涂覆腔室26中。尽管本专利技术不受涂覆腔室类型的限制，但是图1A描绘了具有圆形截面的腔室，并且图1B描绘了具
有矩形截面的腔室。在操作期间，基板28在进入开口24的前方经过，以在涂覆沉积期间提供从阴极16的表面的一部分到基板的视线路径。基板载体30如沿方向d1指示的移动基板。在图1A中，方向d1是圆形轨迹，而在图1B中，方向d1是线性轨迹。在另一个变体方案中，该轨迹也可以是行星式三轴轨迹。在图1A和图1B中还描绘了电弧撞针31。尽管本专利技术不受涂覆腔室和其中的部件的尺寸的限制，但是阴极16的直径通常为至少100mm，并且通常小于约1m。涂覆腔室26将具有足以容纳阴极和附加结构的尺寸。因此，涂覆腔室可以具有至少200mm的宽度(或直径)。通常，涂覆腔室26的高度为0.5至3米。
[0023]仍然参考图1A和图1B，旋转磁体子组件14包括具有第一磁场强度的第一磁性部件32以及具有第二磁场强度的第二磁性部件34。特征在于，第一磁场强度大于第二磁场强度。第一磁性部件32的较高的磁场强度适合于磁控溅射，而较低的磁场强度更适合于阴极电弧沉积。在一种改进方案中，第一磁性部件32的磁场强度为约50至500高斯，而第二磁性部件22的磁场强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转阴极组件，包括：阴极，所述阴极具有管状形状并且限定了中空中心部；包围所述阴极的屏蔽件，所述屏蔽件限定进入开口，所述进入开口暴露所述阴极的一部分；以及旋转磁体子组件，所述旋转磁体子组件布置在所述阴极的中空中心部内，所述旋转磁体子组件包含具有第一磁场强度的第一磁性部件以及具有第二磁场强度的第二磁性部件，所述第一磁场强度大于所述第二磁场强度，其中，所述第一磁性部件和所述第二磁性部件能够在第一位置与第二位置之间旋转，在所述第一位置，所述第一磁性部件面向所述进入开口，在所述第二位置，所述第二磁性部件面向所述进入开口。2.如权利要求1所述的旋转阴极组件，其中，所述屏蔽件是电浮的。3.如权利要求1所述的旋转阴极组件，其中，所述第一磁场强度为50至500高斯。4.如权利要求3所述的旋转阴极组件，其中，所述第二磁场强度为约10至100高斯。5.如权利要求1所述的旋转阴极组件，其中，要涂覆的基板定位在所述进入开口的前方。6.如权利要求5所述的旋转阴极组件，其中，所述基板遵循线性轨迹。7.如权利要求5所述的旋转阴极组件，其中，所述基板遵循圆形轨迹或行星式三轴轨迹。8.如权利要求1所述的旋转阴极组件，其中，所述第一磁性部件和所述第二磁性部件安装在通过电动马达旋转的支撑构件上。9.如权利要求1所述的旋转阴极组件，其中，所述阴极具有圆形截面。10.如权利要求1所述的旋转阴极组件，其中，所述阴极由电力系统供电，所述电力系统输出用于阴极电弧的第一电压范围内的第一电压以及用于阴极电弧沉积的第一电流范围内的第一电流，所述电力系统还输出第二电压范围内的第二电压和第二电流范围内的第二电流以用于磁控溅射。11.如权利要求10所述的旋转阴极组件，其中，所述第一电压范围是20至40伏，并且所述第一电流范围是100至600A，并且其中，所述第二电压范围是300至1600伏，并且第二电流范围是10至100A。12.一种涂覆系统，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：蒸汽技术公司，
类型：发明
国别省市：