专利名称：高真空离子束溅镀靶材利用率增强装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高真空溅镀设备，特别是一种改进的高真空离子東溅 镀靶材利用率增强装置。
背景技术：
在高真空环境下溅镀特殊功能的包覆型复合薄膜产品需要特定的溅镀手
段，如釆用离子束溅射技术可在低温(<200°C)下获得准确可控的离子/原子 到达比，易获得多种不同组分和结构的合成膜，对所有衬底有好的结合力，有 效地控制超微粒子的大小和分布。但离子東聚焦東斑由于能量密度较大，难以 准确控制镶嵌型靶材的离子/原子到达比，进而影响包覆型复合膜以及合成膜的 组分和结构控制；此外，离子東聚焦東斑对靶材固定部分的溅射，将缩短靶材
的使用寿命，降低靶材的利用率，特别对于贵重金属靶材以及难加工类靶材而 言，将大幅增加其包覆型复合薄膜产品的生产成本。目前公开的如专利号为 99243973.6的"溅射靶"，采用的溅射靶材横截面形状为曲线形，该曲线与靶材 的实际消耗曲线接近，可提高40~80%的靶材利用率，但随着靶材成分的变化， 靶材实际消耗曲线也会显著变化，使得曲线形溅射靶材加工工艺趋于复杂并增 大加工难度及成本。
目前，随着技术的进步，在某些领域，步进电机、PLC可编程控制器、精 密丝杆导轨等均得到成功应用，这些巿场供应的具有良好技术基础的成熟产品，
为改进高真空连续溅镀设备在增强离子束溅镀靶材的利用率提供了必要技术条 件。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改进的高真空连续溅镀设备的 高真空离子東溅镀靶材利用率增强装置，它能提高靶材特别是贵重金属和难加 工靶材的利用率，并能通过镶嵌型平面靶获得多组分质量优异的包覆型复合膜 和合成膜产品，大幅度降低产品加工和设备维护成本，提高真空室容积利用率， 并节省能源。
解决本实用新型的技术问题所釆用的方案是
靶位与由步进电机驱动的双向转动组件连接，实现靶位的精确双向转动； 该双向转动组件又与由另一步进电机驱动的轴向往复摆动组件连接，实现靶位 的精确轴向往复移动，两组步进电机与PLC可编程控制器的电脉冲信号输出端 电控连接。
本装置置于真空镀膜室侧部，即除了靶位外均设置于真空镀膜室外部。所 述的轴向往复摆动组件通过连接支撑装置装于真空镀膜室外壁，其步进电机的
传动减速装置连接于丝杆；双向转动组件装在靶位轴向往复摆动组件上，且靶
位轴向往复摆动组件带有与丝杆啮合的螺母并同时装于与丝杆轴向平行的导轨 上。
PLC可编程控制器根据写入的工艺参数(含靶位正逆双向转动的角度《正 和a逆以及频率/)输出电脉冲，控制步进电机，通过传动减速装置以及靶位双 向转动组件驱动靶轴组件和靶位，实现在设定转动角度a及频率/情况下，靶 位沿角向的正逆双向转动。PLC可编程控制器还根据写入的工艺参数(含乾 位轴向摆动的摆动距离丄正和丄逆以及速度v)输出电脉冲，控制另一步进电机，
通过传动减速装置驱动安装在连接支撑装置中的丝杆正逆双向转动，从而使带 有螺母与丝杆啮合的乾位轴向往复摆动组件在导轨上正逆双向移动，靶位轴向
往复摆动组件再控制靶轴组件和靶位，实现在设定摆动距离Z及速度v情况下，
乾位沿轴向的正逆双向摆动。关闭靶位双向转动组件和乾位轴向往复摆动组件
时，PLC可编程控制器输出复零电脉冲，控制步进电机归零复位，驱动靶位表
面与聚焦离子東中心线之间的夹角迅速恢复到原始设计角度(即复位于转向初
始位置)，也驱动靶位中心与离子東聚焦東斑中心迅速重合(即复位于轴向初始
位置)。
本实用新型的有益效果是
该装置釆用靶轴组件、连接支撑装置、传动减速装置、步进电机、靶位轴 向往复摆动组件、靶位双向转动组件、PLC可编程控制器等机电控制装置可精 确实现靶位的轴向正逆双向摆动和角向正逆双向转动。该装置除靶位外均置于 真空室外部，提高了现有高真空镀膜设备真空室容积利用率。原位于靶位中心 的离子束聚焦東斑在靶位表面实现曲线形状往复扫描运动模式，增大靶位受溅 镀的表面积，实现将靶材特别是贵重金属靶材以及难加工类靶材的利用率提高 60%~100%;提高靶位表面温度均匀性，将提高薄膜中超微粒子的尺度均匀性， 易获得质量优异的薄膜；增加镶嵌型靶材的镶嵌数量和种类以获得多组分包覆 型复合膜和合成膜。大幅度降低特殊功能镀膜产品的生产成本以及设备制造、 使用、维护等成本，并可节省能源。
图l为本实用新型的结构示意图。
图中各标号依次表示PLC可编程控制器1、连接支撑装置2、步进电机3 和3'、传动减速装置4和4'、靶位轴向往复摆动组件5、靶位双向转动组件6、 靶轴组件7、靶位8、法兰9、输出电脉冲10和10'、真空镀膜室壁11、丝杆12、
导轨13、真空镀膜室14。
具体实施方式
参照图1,本装置置于真空镀膜室(14)侧部，除靶位(8)外均设置于真 空镀膜室(14)外部。真空镀膜室(14)内部的靶位(8)通过靶轴组件(7) 与真空镀膜室(14)外部的靶位双向转动组件(6)驱动连接，靶位双向转动组 件(6)又与步进电机(3')及传动减速装置(4')驱动连接。靶位双向转动组 件(6)与靶位轴向往复摆动组件(5)固定连接，靶位轴向往复摆动组件(5) 上的螺母与连接支撑装置(2)的丝杆(12)啮合并安置于导轨(13)上，丝杆 (12)、导轨(13)与靶轴组件(7)同轴向，丝杆(12)与步进电机(3)及传 动减速装置(4)驱动连接。PLC可编程控制器(1)与步进电机(3和3')电 控连接。
PLC可编程控制器(1)根据写入的工艺参数(含靶位(8)正逆双向转 动的角度a正和ot逆以及频率/)输出电脉冲(IO'),控制步进电机(3')，通过传 动减速装置(4')以及靶位双向转动组件(6)驱动靶轴组件(7)和靶位(8), 实现在设定转动角度ot及频率/情况下，靶位(8)沿角向的正逆双向转动。
PLC可编程控制器(1)还根据写入的工艺参数(含靶位(8)轴向摆动 的摆动距离丄正和Z逆以及速度v)输出电脉冲(10)，控制步进电机(3)，通过 传动减速装置(4)驱动连接支撑装置(2)中的丝杆(12)正逆双向转动，驱 动设置于丝杆(12)上的靶位轴向往复摆动组件(5)在导轨(13)上正逆双向 摆动，靶位轴向往复摆动组件(5)再控制靶轴组件(7)和靶位(8),实现在 设定摆动距离丄及速度v情况下，靶位(8)沿轴向的正逆双向摆动。
关闭靶位轴向往复摆动组件(5)和靶位双向转动组件(6)时，PLC可编 程控制器(1)输出复零电脉冲，控制步进电机(3和3，)归零复位，驱动靶位 (8)中心与离子東聚焦束斑中心迅速重合(即复位于轴向初始位置)，也驱动 乾位(8)表面与聚焦离子東中心线之间的夹角迅速恢复到原始设计角度(即复 位于转向初始位置)。
权利要求1、一种高真空离子束溅镀靶材利用率增强装置，其特征是靶位与由步进电机驱动的双向转动组件连接，该双向转动组件又与由另一步进电机驱动的轴向往复摆动组件连接，两组步进电机与PLC可编程控制器的电脉冲信号输出端电控连接。
2、 按权利要求1所述的高真空离子束溅镀靶材利用率增强装置,其特征是: 靶位的双向转动组件和轴向往复摆动组件设置在真空镀膜室外；轴向往复摆动 组件通过连接支撑装置装于真空镀膜室外壁，其步进电机的传动减速装置连接 丝杆；双向转动组件装在靶位轴向往复摆动组件上，且靶位轴向往复摆动组件 带有与丝杆啮合的螺母并同时装于与丝杆轴向平行的导轨上。
专利摘要本实用新型涉及一种高真空离子束溅镀靶材利用率增强装置。本装置置于真空镀膜室侧部，除靶位外均设置于真空镀膜室外部，靶位与由步进电机驱动的双向转动组件连接，实现靶位的精确双向转动；该双向转动组件又与由另一步进电机驱动的轴向往复摆动组件连接，实现靶位的精确轴向往复移动，两组步进电机与PLC可编程控制器的电脉冲信号输出端电控连接。本装置可提高靶材利用率60％～100％，通过镶嵌型平面靶获得多组分质量优异的包覆型复合膜和合成膜产品，大幅度降低产品加工和设备维护成本，可提高真空室容积利用率，并节省能源。
文档编号C23C14/34GK201212056SQ20082008120
公开日2009年3月25日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者滨 杨 申请人:昆明理工大学