用于具有磁性靶材的溅射源的磁力释放制造技术

一种用于旋转靶阴极的磁棒组件包括支撑结构、可移动地附接到所述支撑结构并且包含多个磁体的磁棒结构以及可操作地耦接到所述支撑结构和所述磁棒结构的定位机构。所述定位机构被配置为当在磁性靶材筒内时，在缩回位置和展开位置之间移动所述磁棒结构。当所述磁棒组件插入靶筒或从所述靶筒移除时，所述缩回位置显著减小所述磁体和所述靶筒的磁性靶材之间的磁力。当所述磁棒组件处于所述靶筒中时，所述展开位置显著增加所述磁体和所述磁性靶材之间的磁力，并且允许来自所述磁棒结构的磁场穿透所述磁性靶材。

Magnetic release of sputtering source with magnetic target

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有磁性靶材的溅射源的磁力释放
技术介绍
溅射装置通常包含靶管和插入靶管中的磁棒，靶管包含磁性靶材。磁性靶材的磁性在靶材和磁棒之间产生吸引力。这种吸引力足够大，以在靶管的内表面和磁棒之间产生相当大的力，这使得磁棒难以插入靶管和从靶管移除。
技术实现思路
一种用于旋转靶阴极的磁棒组件包括支撑结构、可移动地附接到支撑结构并且包含多个磁体的磁棒结构以及可操作地耦接到支撑结构和磁棒结构的定位机构。定位机构被配置为在缩回位置和展开位置之间移动磁棒结构。当磁棒组件插入靶筒或从靶筒移除时，磁棒结构的缩回位置显著减小磁体和靶筒的磁性靶材之间的磁力。当磁棒组件在靶筒中时，磁棒结构的展开位置显著增加磁体和磁性靶材之间的磁力，并且允许来自磁棒结构的磁场穿透磁性靶材。附图说明图1A是根据一个实施例的用于旋转靶阴极的磁棒组件的透视图；图1B是处于缩回位置的图1A的磁棒组件的横截面侧透视图；图1C是处于展开位置的图1A的磁棒组件的横截面侧透视图；图1D是沿着图1A的线1E-1E截取的处于缩回位置的图1A的磁棒组件的横截面端部透视图；图1E是沿着图1A的线1E-1E截取的处于展开位置的图1A的磁棒组件的横截面端部透视图；图2A是根据另一实施例的用于旋转靶阴极的磁棒组件的透视图；图2B是处于缩回位置的图2A的磁棒组件的横截面侧透视图；图2C是处于展开位置的图2A的磁棒组件的横截面侧透视图；图2D是沿着图2A的线2E-2E截取的处于缩回位置的图2A的磁棒组件的横截面端部透视图；图2E是沿着图2A的线2E-2E截取的处于展开位置的图2A的磁棒组件的横截面端部透视图；图3A是根据另一实施例的用于可旋转靶阴极的磁棒组件的透视图；图3B是处于缩回位置的图3A的磁棒组件的横截面侧透视图；图3C是处于展开位置的图3A的磁棒组件的横截面侧透视图；图3D是沿着图3A的线3E-3E截取的处于缩回位置的图3A的磁棒组件的横截面端部透视图；以及图3E是沿着图3A的线3E-3E截取的处于展开位置的图3A的磁棒组件的横截面端部透视图。具体实施方式本文公开并且描述了为具有磁性靶材的溅射源提供磁力释放的各种装置和方法。本技术提供了用于将磁棒的磁体从磁性靶材缩回的机构，允许将磁棒容易地插入旋转靶阴极的靶筒中和从旋转靶阴极的靶筒移除。提供可替代的定位机构来相对于磁性靶材移动磁棒，使得当磁棒处于缩回位置时，这减小了磁棒和磁性靶材之间的磁力，使得磁棒能够容易地插入靶筒和从靶筒移除。定位机构还可操作以在展开位置移动磁棒更靠近靶筒，使得磁场能够穿透靶材，用于在靶筒的外表面上发生溅射过程。本技术提供了各种优点和益处。例如，不需要外部磁棒插入或移除工具来从靶管安装或移除固定磁棒。此外，不需要昂贵的遥控设备，因为当靶筒被卸载到端块时，磁棒被机械地展开或缩回。本技术可以在用于旋转靶阴极的磁棒组件中实现，磁棒组件包含可移动地附接到支撑结构的磁棒结构，以及可操作地耦接到支撑结构和磁棒结构的定位机构。定位机构被配置为在缩回位置和展开位置之间移动磁棒结构。当磁棒组件插入靶筒或从靶筒移除时，磁棒结构的缩回位置显著减小了磁棒结构和靶筒的磁性靶材之间的磁力。减小的磁力显著减小了磁棒组件和靶筒内表面之间的摩擦力，允许操作者更容易地插入和移除。在一些实施例中，当磁棒结构处于展开位置时，在磁棒结构和靶筒之间存在约1mm至约3mm的间隙。当磁棒结构从展开位置移动到缩回位置时，磁棒结构和靶筒之间的间隙增加约10mm至约20mm。磁棒组件的支撑结构可以基本上是刚性的，以便在处于展开位置时精确地限制磁棒结构和靶筒之间的距离。还可以提供冷却剂路径，以允许冷却剂供应并返回而仅位于靶筒的一侧。当磁棒组件在靶筒中时，磁棒结构的展开位置显著增加磁体和磁性靶材之间的磁力，以允许来自磁棒结构的磁场穿透磁性靶材。当磁棒结构处于展开位置时，在磁性靶材的表面上产生的磁场需要足够强以磁性限制等离子体并且实现标准磁性限制溅射过程。为了用足够的磁场使磁性靶材饱和以在靶表面上产生磁限制，需要将磁棒结构的强磁体保持在靶表面附近，这在磁体和磁性靶材之间产生相当大的吸引力。为了减小磁棒结构和磁性靶材之间的磁力，可以实现定位机构的替代实施例，其允许磁棒结构从靶筒内表面缩回以用于插入和移除。一旦磁棒在靶筒内处于正确位置，定位机构就被用来将磁棒结构移动到展开位置。磁棒结构的定位可以在磁棒组件位于靶筒内部时进行，然后将靶筒安装到旋转靶阴极的端块上。磁棒结构到展开位置的定位也可以在靶筒已经安装到旋转靶阴极的端块之后进行。定位可以通过机械、电、气动、液压或磁力的任意组合来实现。定位机构被配置为提供磁棒结构的完全展开或完全缩回位置。除了定位机构之外，还可以提供一个或多个调节机构，用于当磁棒结构在靶筒外部时的磁场微调。例如，当磁棒组件在靶筒外部时，调节机构可以沿着支撑结构的长度提供独立调节，以提供对靶筒表面上磁场均匀性的调节。在一个实施例中，定位机构由机械联动组件提供。在另一个实施例中，定位机构由橡胶弹簧和可膨胀气囊组件提供。在另一实施例中，定位机构由没有弹簧的可膨胀气囊提供。在替代实施例中，用于旋转靶阴极的磁棒组件包括支撑结构、附接到支撑结构的磁棒结构以及磁力应变消除组件。应变消除组件包含在第一端耦接到支撑结构的应变消除端块连接件，以及在与第一端相对的第二端耦接到支撑结构的应变消除端帽连接件。应变消除组件防止磁棒组件和磁性靶筒之间的磁力传递到端块连接件和端帽连接件。下面参照附图描述各种示例性实施例。图1A-1E示出了根据一个实施例的用于旋转靶阴极的磁棒组件100的各种视图。通常地，磁棒组件100包含刚性细长支撑结构102和可移动地附接到支撑结构102的磁棒结构104。磁棒结构104包含附接到磁轭108的基本平行的磁体行106的阵列。使用定位机构，磁棒结构104可在缩回位置(图1B和1D)和展开位置(图1C和1E)之间移动，这将在下文中描述。定位机构被配置为相对于可旋转靶筒的内表面移动磁棒结构104，使得磁棒结构104可在缩回位置和展开位置之间移动。支撑结构102包含一对相对的侧板110、112和耦接在侧板110、112之间的顶板114，诸如通过一组螺栓116。一对相对的端板118、120各自可移动地耦接到顶板114，诸如通过一组螺栓122。多个辊124可移动地连接到侧板110、112。辊124被配置为在旋转靶阴极的操作期间保持磁棒结构104远离靶筒的内表面。行程限制导向销126位于侧板110的狭槽128中，并且可操作以保持磁棒结构104正确定位。一对刚性冷却剂管130、132各自连接在端板110、112之间和顶板114上方。应变消除端块连接件134耦接到端板118，以及应变消除端帽连接件138耦接到端板120。如图1B和1C所示，冷却剂管130、132穿过端板118中的通道136与端块连接件134连通。此外，冷却剂管130、132穿过端板120本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于旋转靶阴极的磁棒组件，所述磁棒组件包括：/n支撑结构；/n磁棒结构，其可移动地附接到所述支撑结构，所述磁棒结构包含多个磁体；以及/n定位机构，其可操作地耦接到所述支撑结构和所述磁棒结构，所述定位机构被配置为在缩回位置和展开位置之间移动所述磁棒结构；/n其中当所述磁棒组件插入靶筒或从所述靶筒移除时，所述磁棒结构的所述缩回位置显著减小所述磁体和所述靶筒的磁性靶材之间的磁力；/n其中当所述磁棒组件处于所述靶筒中时，所述磁棒结构的所述展开位置显著增加所述磁体和所述磁性靶材之间的磁力，并且允许来自所述磁棒结构的磁场穿透所述磁性靶材。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170816 US 15/6789621.一种用于旋转靶阴极的磁棒组件，所述磁棒组件包括：
支撑结构；
磁棒结构，其可移动地附接到所述支撑结构，所述磁棒结构包含多个磁体；以及
定位机构，其可操作地耦接到所述支撑结构和所述磁棒结构，所述定位机构被配置为在缩回位置和展开位置之间移动所述磁棒结构；
其中当所述磁棒组件插入靶筒或从所述靶筒移除时，所述磁棒结构的所述缩回位置显著减小所述磁体和所述靶筒的磁性靶材之间的磁力；
其中当所述磁棒组件处于所述靶筒中时，所述磁棒结构的所述展开位置显著增加所述磁体和所述磁性靶材之间的磁力，并且允许来自所述磁棒结构的磁场穿透所述磁性靶材。


2.根据权利要求1所述的磁棒组件，其进一步包括可移动地连接到所述支撑结构的多个辊，所述辊被配置为保持所述磁棒结构远离所述靶筒的内表面。


3.根据权利要求1所述的磁棒组件，其进一步包括磁力应变消除组件。


4.根据权利要求3所述的磁棒组件，其中所述磁力应变消除组件包括：
应变消除端块连接件，其在第一端处耦接到所述支撑结构；以及
应变消除端帽连接件，其在与所述第一端相对的第二端处耦接到所述支撑结构；
其中所述应变消除组件防止所述磁棒组件和磁性靶筒之间的磁力传递到所述端块连接件和所述端帽连接件。


5.根据权利要求1所述的磁棒组件，其中所述支撑结构基本上是刚性的，以当处于所述展开位置时精确地限制所述磁棒结构和所述靶筒之间的距离。


6.根据权利要求1所述的磁棒组件，其进一步包括冷却剂路径，以允许冷却剂供应并返回而仅位于所述靶筒的一侧。


7.根据权利要求1所述的磁棒组件，其进一步包括一个或多个调节机构，所述调节机构被配置为当所述磁棒组件在所述靶筒外部时，沿所述支撑结构的长度提供独立调节，以提供对所述靶筒的表面上的磁场均匀性的调节。


8.根据权利要求1所述的磁棒组件，其中所述定位机构使用机械、电、气动、液压或磁力机构中的一种或多种来致动。


9.根据权利要求1所述的磁棒组件，其中所述定位机构包括耦接到所述支撑结构和所述磁棒结构的机械联动组件。


10.根据权利要求9所述的磁棒组件，其进一步包括可移动地耦接到所述机械联动组件的定位螺钉，以在所述缩回位置和所述展开位置之间改变所述磁棒结构的位置。


11.根据权利要求1所述的磁棒组件，其中所述定位机构包括耦接到所述支撑结构和所述磁棒结构的弹簧和可膨胀气囊组件。


12.根据权利要求11所述的磁棒组件，其中所述弹簧和可膨胀气囊组件包括：
一组压缩弹簧，所述压缩弹簧耦接到所述支撑结构和磁棒结构；
一组致动螺栓，所述致动螺栓耦接到所述磁棒结构，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：PL摩斯，DT克罗利，
申请(专利权)人：零件喷涂公司，
类型：发明
国别省市：美国;US