溅射装置的制造方法_2

文档序号:9308121阅读:来源:国知局
2]在一些阴极设计中,靶材组件的一端被附接到所有功能都通过的末端块,且靶材的另一端被盖住。这种类型的阴极被称为单端阴极。带盖的端可被轴承支撑或可不被轴承支撑。在这种类型的阴极设计中,上面提到的波纹管可为端盖设计的一部分。
[0033]另一种提供机械馈通的方法是磁性的。靶材结构内的磁组件可磁性耦合到靶材外部的组件。外部组件的运动将通过磁钢棒平移穿过固体壁。这样的布置可以很容易地被实现为单端阴极设计的端盖的一部分。
[0034]在其它实施方案中,调节可通过利用靶材相对于静态磁控管/水-管组件的旋转运动来驱动。这可以通过提供例如齿轮的机械结构来进行,以利用靶材的旋转运动来驱动用以进行调整的致动器。在另一实施方案中,例如当水流过中央挡水条时,调整可通过控制流过阴极的水来驱动,如借由涡轮或水轮机构。在如靶材旋转或水流驱动的实施方案的情况下,需要提供用于从镀敷器外部接合和脱离机构的结构,例如开关机构,其可使用先前讨论的机械馈通方法中的任何方法。
[0035]在进一步的实施方案中,调整可通过内部马达进行,所述马达例如靶材组件内包含的伺服马达或步进马达,其可为潜水式或被包含在水密外壳内。这些马达可直接施加扭矩到调整螺钉,或者可能存在中间结构。中间结构可为例如改变运动方向的蜗轮齿轮、锥齿轮,或齿条和小齿轮。所述结构也可充当齿轮减速以调整马达的输出扭矩和要被施加到调整螺钉的所需扭矩之间的相对扭矩。
[0036]在替代性方法中,压电马达可用于致动机构中。压电马达提供线性运动。这种运动可被转换为旋转运动,以通过向被固定到调整螺钉的齿轮施加切向力来驱动调整螺钉。其它线性运动选项包括电动螺线管,和气动或液压缸。
[0037]虽然内部马达的电力可由穿过挡水条组件的电线提供,但是使这些电线免受施加到阴极的电力的影响可能较困难,这是因为组装靶材时所需的额外连接。或者,电源可通过电刷触点来路由,特别是在单端阴极的带盖的端。
[0038]另一种驱动内部马达的方法是通过在靶材空腔内提供电池组。在这种方法中,电力可通过任何前面讨论的机构来打开和关闭。
[0039]通常,致动器的气动实施方案需要比机动实施方案更少的电力。
[0040]在另一实施方案中,电子内部控制模块可位于靶材组件内。操作者和内部控制模块之间的命令和反馈通信可通过不需要显著改变阴极的各种方法来完成。
[0041 ] 一种与内部控制模块远程通信的方法是通过电力线覆盖信号。在这种情况下,通信信号被传输通过与施加到靶材的电力相同的电导路径。然而,通信频率必须被选择为与溅射电源的任何电源频率大不相同。另外,可能必须发送冗余信号,以补偿溅射过程偶尔产生的电噪声。这种通信方法具有容易在大多数旋转阴极设计中实现而几乎不修改阴极结构的优点,且不需要特殊的馈通。
[0042]与控制模块通信的替代性方法包括:通过阴极或靶材组件中的窗口传输信号。所述窗口的最方便的地方是作为单端型阴极的端盖的中心。可通过这个窗口发送的示例性类型的信号包括无线电、W1-F1、蓝牙、光学、磁感应等。数字光通信具有不受溅射过程产生的电磁噪声干扰的优点,但通信路径需要合理蔽光。无线电和W1-Fi信号需要屏蔽电磁噪声。磁感应通信涉及两个靠近的电感线圈,其中第一线圈由电流激活,而第二线圈充当响应于第一线圈产生的磁场而产生电压信号的拾波线圈。所有这些方法可提供双向通信。磁感应方法的一种变化是用霍尔传感器替换线圈中的一个,但这将通信限制为单向。
[0043]另一种用于远程通信的替代性方法是通过使用一对超声波收发器。超声波通信具有的优点在于,收发器被安装的地点有更多的通用性,因为它们不需要视距或通过其传输的任何特殊窗口。另外,超声波收发器不受任何电磁噪声、光学噪声,或光学阻抗的影响。超声波通信的优点使其更易于改型各种制造商生产的阴极。
[0044]也提供一种感测磁铁组件相对于靶材工作表面的位置的方法。在一种方法中,使用模拟或数字线性运动指示器来进行直接测量。如果该运动由伺服马达或步进马达驱动,那么可从这些马达获得反馈信号。另一种感测位置的方法是测量气动元件内的气体压力。另一种方法是在装置中安装磁铁和霍尔探针,使得当进行调整时,它们相对于彼此移动。霍尔探针将取决于其与磁铁的距离而具有不同的电压输出。
[0045]本文所公开的各种技术可用于将整个磁铁组件设置为单个单元,或沿磁铁组件的长度独立设置多个点,以使得也能够调整过程的均匀性。
[0046]图1-3和图6示出了根据一个实施方案的用于可旋转靶筒的磁控管组件100的各种视图。通常,磁控管组件100包括刚性支撑结构102 (例如,冷却剂管);可移动地附接到支撑结构102的磁棒结构104 ;和耦接到支撑结构102的一个或多个致动机构108。致动机构108被配置以改变磁棒结构104与可旋转靶筒的表面的距离。
[0047]致动机构108由致动器外壳109覆盖。位置指示机构位于致动器外壳109中,并可操作以测量磁棒结构104相对于可旋转靶筒的表面的位置。磁棒结构104包括附接到磁轭112的基本平行的磁铁110的阵列,如图6示出。磁轭112包括例如钢的导磁材料,所述导磁材料帮助完成磁路。
[0048]控制外壳106部分围封支撑结构102并包含通信设备,所述通信设备被配置以从磁控管组件100的外部接收命令信号并将信息信号传输到磁控管组件100的外部。控制外壳106也围封与致动机构108可操作通信的电子控制器。通信设备可为可操作地耦接到电子控制器的收发器。收发器例如可为射频(RF)收发器、光收发器,或超声波收发器。如图I示出,控制外壳106限定位置反馈连接端口 114和一个或多个致动连接端口 116。
[0049]位置指示机构可被实施为每个致动机构108中的内置位置传感器。位置传感器可通过直接感测或通过间接度量来测量磁棒结构104的位置。例如,位置指示机构可用模拟传感器中的霍尔探针和磁铁来实施。或者,位置指示机构可用例如柱塞式数字指示器的数字指示器来实施,所述数字指示器直接传输数据到操作者而无需额外处理。
[0050]此外,可提供电源以激励致动器机构108和电子控制器。电源可为完全自包含在磁控管组件的体积内。例如,诸如电池组的电源可位于控制外壳106中。
[0051]致动机构108能以各种方式来实施。例如,致动机构108可包括弹簧加载的气动结构或弹簧加载的液压结构。或者,致动机构108可包括旋转缆线或推/拉缆线。
[0052]在一个实施方案中,每个致动机构108可包括弹簧加载的气动波纹管、囊,或筒。在这种方法中,调整点用沿相反方向推压的气动元件中的压力来弹簧加载。用于进行调整的储备能量可被存储在例如CO2气体盒的压缩气体供应装置中。调整可由调整阀进行,所述调整阀将压缩气体从CO2气体盒释放到气动元件,或将气体从气动元件释放到革E材内的冷却水。
[0053]图4和图5中描绘了具有内置位置感测的致动机构108的一个实施方案的更多细节。在这个实施方案中,致动机构108包括用于霍尔探针的传感器端口 120 ;被配置以接收压缩气体的气动致动端口 122 ;和波纹管124,例如与气动致动端口 122连通的焊接波纹管。控制轴130被耦接到波纹管124和磁棒结构104的磁轭112。回位弹簧128被耦接到控
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