一种圆形平面靶磁控溅射基片运动装置的制作方法

文档序号:11366456阅读:260来源:国知局

本实用新型涉及磁控溅射镀膜设备技术领域,具体为一种圆形平面靶磁控溅射基片运动装置。



背景技术:

磁控溅射的工作原理是被离化的 Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射,在溅射粒子中,中性的靶原子或离子沉积在基片上形成薄膜。

如今,磁控溅射技术作为一种十分有效的播磨沉积方法,被普遍和成功的地应用于许多方面,特别是在微电子、光学薄膜和材料表面处理领域中,用于薄膜沉积和表面覆盖层的制备。尤其在工业生产中,薄膜均匀性、靶材利用率、沉积速率以及溅射过程稳定性等都是人们普遍关心的问题。然而,现有的磁控溅射镀膜设备中,由于磁场的作用,通常会造成靶上局部位置的溅射刻蚀速率极大,其结果是在较短时间内靶上就会产生显著的不均匀刻蚀,从而造成平面靶的靶材利用率不超过30%,实际应用中,人们为了消除靶面的不均匀刻蚀造成的影响,而获得均匀性更好的膜层,通常会通过增加溅射靶的尺寸来保证薄膜的均匀性,然而此方法太过于保守,不仅造成靶材的大量浪费,尤其对于一些贵重靶材材料,并且效率得不到保证。



技术实现要素:

本实用新型目的在于提供一种在基片的较大面积范围内能得到均匀膜层的圆形平面靶磁控溅射基片运动装置。

为实现本实用新型目的,本实用新型采用以下技术方案:一种圆形平面靶磁控溅射基片运动装置,其包括真空室,所述真空室内上部设置有一行星基片架,真空室侧壁底部设置有一抽气孔和一充气孔,所述行星基片架包括自转电机、公转电机、减速装置、公转轴、中齿轮一、中齿轮二、连接轴、小齿轮、若干自转齿轮、若干自转轴、公转盘以及若干工件夹,公转电机和减速装置固定在真空室顶壁上方,公转电机输出端外接减速装置,减速装置的输出端与公转轴连接,该公转轴进入真空室后自上而下依次穿过中齿轮一、中齿轮二并与两中齿轮均通过轴承固定,所述公转盘螺栓连接于公转轴端部,该公转盘沿其周向均匀设置有若干圆通孔,其中一个圆通孔下方安装有一个加热器一,所述若干自转轴均穿过圆通孔并通过轴承与公转盘固定,每个自转轴下端与工件夹固定、上端与自转齿轮固定,所述自转齿轮与中齿轮二啮合传动,所述自转电机垂直固定于真空室顶壁,其输出端与连接轴连接,所述小齿轮套固于连接轴端部,所述小齿轮与中齿轮一啮合传动,真空室内底部上还安装有加热器二和磁控溅射靶,该加热器二位于工件夹正下方,磁控溅射靶位于工件夹边缘的下方。

进一步地,所述中齿轮一与中齿轮二通过一套设于公转轴外侧且位于中齿轮一与中齿轮二之间的套筒焊接固定为一体,以保证传动的同步性。

进一步地,所述公转轴中心设置为空心结构,使得公转盘上的加热器一的电线能从公转轴的内部引出,避免电线在公转过程中发生缠绕。

本实用新型结构简单,安装方便,通过使用自转基片与溅射靶的偏心布置有效的增大膜层的面积,采用基片的自转加公转的复合运动形式大大的提高了膜厚的均匀性,并且可通过自行设计合适的公自转转速比,从而改变基片上的运动轨迹,以达到在基片的较大面积范围内能得到均匀膜层的目的,有效的提高了镀膜效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型较佳实施例做详细描述。

如图1所示,一种圆形平面靶磁控溅射基片运动装置,其包括真空室1,所述真空室1内上部设置有一行星基片架2,真空室1侧壁底部设置有一抽气孔11和一充气孔12,所述行星基片架2包括自转电机21、公转电机22、减速装置23、公转轴24、中齿轮一25、中齿轮二26、连接轴27、小齿轮28、若干自转齿轮29、若干自转轴20、公转盘3以及若干工件夹4,公转电机22和减速装置23固定在真空室1顶壁上方,公转电机22输出端外接减速装置23,减速装置23的输出端与公转轴24连接,该公转轴24进入真空室1后自上而下依次穿过中齿轮一25、中齿轮二26并与两中齿轮均通过轴承固定,所述公转盘3螺栓连接于公转轴24端部,该公转盘3沿其周向均匀设置有若干圆通孔30,其中一个圆通孔30下方安装有一个加热器一5,所述若干自转轴20均穿过圆通孔30并通过轴承与公转盘3固定,每个自转轴20下端与工件夹4固定、上端与自转齿轮29固定,所述自转齿轮29与中齿轮二26啮合传动,所述自转电机21垂直固定于真空室1顶壁,其输出端与连接轴27连接,所述小齿轮28套固于连接轴27端部,所述小齿轮28与中齿轮一25啮合传动,真空室1内底部上还安装有加热器二6和磁控溅射靶7,该加热器二6位于工件夹4正下方,磁控溅射靶7位于工件夹4边缘的下方;

所述中齿轮一25与中齿轮二26通过一套设于公转轴24外侧且位于中齿轮一25与中齿轮二26之间的套筒240焊接固定为一体;所述公转轴24中心设置为空心结构。

本实用新型的工作原理如下:

公转运动:公转电机22通过减速装置23变换传动方向后,将转动通过公转轴24传递给公转盘3,工件夹4通过自转轴20穿过公转盘3的通孔30并用轴承固定,从而使公转盘3带动工件夹4转动,完成公转过程。

自转运动:自转电机1的输出端通过连接轴27将转动传递给小齿轮28,小齿轮28与中齿轮一25啮合,由于中齿轮一25与中齿轮二26焊接在一起,因此中齿轮一25和中齿轮二26同步转动,中齿轮二26带动与之啮合的自转齿轮29转动,自转齿轮29通过自转轴20将转动传递给工件夹4,从而完成基片的自转。

工作时,当对得到的膜层均匀性要求高时,首先通过控制公转电机将所镀基片旋转到溅射靶上方附近适当位置,实现靶位调整,然后公转电机停止工作;开始镀膜时,控制自转电机带动基片自转,可获得大面积均匀性良好的膜层。若需要批量镀膜而对均匀性要求不是很高的情况下,镀膜时公转电机、自转电机同时工作,基片在行星基片架的带动下做复合运动,通过调节公自转转速比,可以批量获得均匀性比较良好的薄膜。本装置还设有两个加热器,当镀膜过程中要求对基片加热时,可以通过自转运动和公自转复合运动对不同需求的基片进行加热。

由图1与上诉工作原理可知,本装置的公转运动与自转运动互不干涉,公转电机和自转电机的速度独立且可调节,并且可通过自行设计合适的公自转转速比,从而改变基片上的运动轨迹,以达到改善膜厚分布的目的。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

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