靶材利用率改善型溅射源及气相沉积设备的制作方法

本实用新型涉及气相沉积领域，尤其是靶材利用率改善型溅射源及气相沉积设备。

背景技术：

磁控溅射是物理气相沉积的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。

常规溅射源使靶材固定，通过磁控管的转动从而在靶材区域内进行高速移动扫描，以实现对靶材各个区域的溅射、提高靶材的利用率。

通常磁控管的运行轨迹范围无法覆盖整个靶材区域，而且既使在磁控管轨迹所覆盖的区域内磁控管的扫描轨迹的密度也不均匀，具体表现为，靠近靶材中心的轨迹较密，而靠近靶材边缘的轨迹密度则较小。基于上述原因，势必将造成靶材的消耗速率的差异，当消耗速率较快的靶材区域被用尽之后，整个靶材即要作废，而靶材上未被消耗及未被用尽的区域无法被继续使用，从而造成靶材的严重浪费。由于靶材价格非常昂贵，如果不能达到较高的靶材利用率将给企业造成巨大的成本负担。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种靶材利用率改善型溅射源及气相沉积设备。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

靶材利用率改善型溅射源，包括支柱，所述支柱上共轴设置有磁体座，所述磁体座上设置有磁体，所述支柱的外周共轴且间隙设置有可相对其自转的旋转套，所述旋转套上共轴设置有套装在磁体座外周且与磁体座保持间隙的靶材固定套，所述靶材固定套上设置有靶材。

优选的，所述的靶材利用率改善型溅射源中，所述支柱与所述磁体座相对的一端插接，且它们相对的连接盘通过锁定件锁定。

优选的，所述的靶材利用率改善型溅射源中，所述锁定件包括两个组合成环状的c形构件，两个所述构件的内壁形成有位置对应的两道半圆形的凸条，一个凸条可嵌入到所述支柱顶部的卡槽中，另一条凸条可嵌入所述磁体座底部的卡接槽中。

优选的，所述的靶材利用率改善型溅射源中，所述旋转套通过两个间隙设置的轴承连接所述支柱，且所述旋转套和所述支柱之间还设置有至少一限位环。

优选的，所述的靶材利用率改善型溅射源中，所述旋转套的顶部具有对接盘，所述对接盘与一卡环对接，它们配合形成一锥台状凸缘，且所述卡环的内孔为沉孔，其靠近对接盘的一端的直径大于相对的另一端的直径，且所述卡环及对接盘通过限位圈锁定；所述靶材固定套的侧壁靠近底部的区域形成有卡槽，其底部延伸到所述对接盘与卡环的衔接面处，所述旋转套、对接盘及靶材固定套围合形成一空间，所述空间处设置有限位条。

优选的，所述的靶材利用率改善型溅射源中，所述磁体座和靶材固定套之间的间隙在2-3mm之间。

优选的，所述的靶材利用率改善型溅射源中，所述支柱与磁体座上设置有连通的冷却通道。

气相沉积设备，包括上述任一的靶材利用率改善型溅射源，所述靶材利用率改善型溅射源的旋转套连接驱动其自转的动力机构。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，采用使靶材转动，磁体不转动的方式来代替现有的靶材固定，磁体转动的方式，改变了惯用思维方式，可以使靶材的各区域能够被均匀的轰击，从而有效的提高靶材的利用率，避免靶材的浪费，降低生产成本；同时适用于圆环形的靶材的使用，能够有效的提高工作效率。

支柱与磁体座及旋转套与靶材固定套的连接均采用卡接与锁止盘的结构，方便连接组装，并且结合限位盘等结构及间隙的设置，可以有效的保证支柱、磁体座、旋转套与靶材固定套之间的同轴度，保证靶材转动的稳定性。

支柱与磁体座上设置有冷却通道，从而便于与外部的冷却结构进行连接实现靶材利用率改善型溅射源内部的降温，避免高温的影响，保证靶材利用率改善型溅射源的可靠使用。

附图说明

图1是本实用新型的溅射源的剖视图；

图2是图1中a区域的放大图；

图3是图1中b区域的放大图；

图4是本实用新型的溅射源的磁体座的剖视图；

图5是本实用新型的溅射源的锁定件的一个构件的立体图；

图6是图1中c区域的放大图；

图7是本实用新型的溅射源的限位圈的一个构件的立体图；

图8是图1中d区域的放大图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本实用新型揭示的靶材利用率改善型溅射源进行阐述，如附图1所示，其包括支柱1，所述支柱1上共轴设置有磁体座2，所述磁体座2上设置有磁体3，所述支柱1的外周共轴且间隙设置有可相对其自转的旋转套4，所述旋转套4上共轴设置有套装在磁体座2外周且与磁体座2保持间隙的靶材固定套5，所述靶材固定套5上设置有靶材6。

其中，如附图2所示，所述支柱1包括共轴的第一圆柱部分12及第二圆柱部分13，所述第一圆柱部分12的直径大于所述第二圆柱部分13的直径，如附图3所示，所述第二圆柱部分13的圆周面上靠近其顶端的位置形成有卡接槽11，并且其顶部形成有一正六边形的定位槽14。

如附图3、附图4所示，所述磁体座2包括底座22，所述底座22的圆盘221底部共轴形成有连接盘222，所述连接盘222上圆周面上形成有卡接槽21，所述连接盘222的底部共轴设置有连接螺母223，所述底座22的顶部设置有矩形柱23，所述矩形柱23的侧壁设置有磁铁安装槽24，所述磁铁安装槽24中安装有磁体，所述磁铁安装槽24和矩形柱23的顶部设置有顶连接座25，所述顶连接座25上形成有连接头251，所述连接螺母223插接在所述定位槽14中，所述连接盘222的底面与所述第二圆柱部分13的顶面贴合，所述磁体座2和支柱1通过锁定件7锁定。

如附图5所示，所述锁定件7包括两个组合成环状的c形构件71，每个所述构件71上形成有两个轴线平行的连接孔73，两个所述构件的连接孔一一相对，从而可以通过螺栓穿过两个构件的连接孔并购通过螺母连接，两个所述构件71的内壁形成有位置对应的两道半圆形的凸条72，如附图3所示，一个凸条可嵌入到所述支柱1顶部的卡槽11中，另一条凸条可嵌入所述磁体座2底部的卡接槽21中，两个所述构件71组合在一起后即可将支柱1和磁体座2固定。

如附图2所示，所述旋转套4通过两个间隙设置的轴承8连接所述支柱1的外壁，所述旋转套4的底部连接一限位盘140，所述限位盘的圆台部位于所述旋转套4的内孔中，且与下位的轴承8的外圈抵靠，所述旋转套4的内孔具有多个台阶部，在所述旋转套4和第一圆柱部分的顶面之间设置有一限位环9，所述限位环9的上方还设置有两个限位圈。

如附图1、附图2所示，所述旋转套4的外周设置有外部连接盘50及法兰盘60，所述外部连接部50可以连接动力机构，如电机或旋转气缸作为动力源的结构，此处为已知技术，不作赘述；所述法兰盘60用于连接沉积设备的其他结构，如真空腔的外壁，其上形成有密封圈固定槽，所述法兰盘60通过螺接在所述旋转套4外周的连接套110固定在所述旋转套4上，所述连接套110与旋转套4的间隙之间设置有支撑环120且所述连接套110及法兰盘60通过连接盘130及螺栓（图中未示出）连接。

如附图6所示，所述旋转套4的顶部具有对接盘41，所述对接盘41与一卡环10对接，它们配合形成一锥台状凸缘20，所述卡环10的内孔为沉孔，其靠近对接盘41的一端的直径大于相对的另一端的直径，所述卡环10及对接盘41通过限位圈70锁定，如附图7所示，所述限位圈70包括两个半圆形构件701，所述构件701的内壁具有锥台状的槽702，所述构件701的两端形成有连接板703。

如附图6所示，所述靶材固定套5的侧壁靠近底部的区域形成有卡槽51，其底部延伸到所述对接盘41与卡环10的衔接面处，所述旋转套4、对接盘41及靶材固定套5围合形成一空间30，所述空间30处设置有限位条。

如附图8所示，所述靶材固定套5的圆周面上套设有靠近其顶部的位置形成有一卡槽52及套设有限位圈90，所述卡槽52中套装一密封圈80，所述限位圈90遮盖在所述密封圈80外部，所述旋转套4的顶部设置有端盖100，所述端盖100的底部具有与所述连接头251共轴且可使所述连接头251嵌入的圆槽1001。

所述磁体座2和靶材固定套5之间的间隙在2-3mm之间，从而可以有效的避免靶材固定套5转动时与磁体座2。并且，由于靶材利用率改善型溅射源使用时处于高温状态下，如附图3所示，在所述支柱1与磁体座2上设置有连通的冷却通道40，所述支柱1上的冷却通道40是其上开设与其轴线共轴的通孔，所述磁体座2的冷却通道40是使所述矩形柱23为中空柱，从而可以外接冷却管路及冷却源，通过水冷或气冷进行冷却。

工作时，外部连接盘连接的动力机构驱动所述旋转套转动，从而带动靶材固定座转动，进而带动靶材相对磁铁转动。

本方案进一步揭示了一种气相沉积设备，包括所述的靶材利用率改善型溅射源，所述靶材利用率改善型溅射源的旋转套4连接驱动其自转的动力机构。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。