專利名稱：高真空離子束濺鍍靶材利用率增強(qiáng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高真空濺鍍?cè)O(shè)備，特別是一種改進(jìn)的高真空離子?xùn)|濺 鍍靶材利用率增強(qiáng)裝置。
背景技術(shù)：
在高真空環(huán)境下濺鍍特殊功能的包覆型復(fù)合薄膜產(chǎn)品需要特定的濺鍍手
段，如釆用離子束濺射技術(shù)可在低溫(<200°C)下獲得準(zhǔn)確可控的離子/原子 到達(dá)比，易獲得多種不同組分和結(jié)構(gòu)的合成膜，對(duì)所有襯底有好的結(jié)合力，有 效地控制超微粒子的大小和分布。但離子?xùn)|聚焦東斑由于能量密度較大，難以 準(zhǔn)確控制鑲嵌型靶材的離子/原子到達(dá)比，進(jìn)而影響包覆型復(fù)合膜以及合成膜的 組分和結(jié)構(gòu)控制；此外，離子?xùn)|聚焦東斑對(duì)靶材固定部分的濺射，將縮短靶材
的使用壽命，降低靶材的利用率，特別對(duì)于貴重金屬靶材以及難加工類靶材而 言，將大幅增加其包覆型復(fù)合薄膜產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。目前公開的如專利號(hào)為 99243973.6的"濺射靶"，采用的濺射靶材橫截面形狀為曲線形，該曲線與靶材 的實(shí)際消耗曲線接近，可提高40~80%的靶材利用率，但隨著靶材成分的變化， 靶材實(shí)際消耗曲線也會(huì)顯著變化，使得曲線形濺射靶材加工工藝趨于復(fù)雜并增 大加工難度及成本。
目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在某些領(lǐng)域，步進(jìn)電機(jī)、PLC可編程控制器、精 密絲桿導(dǎo)軌等均得到成功應(yīng)用，這些巿場(chǎng)供應(yīng)的具有良好技術(shù)基礎(chǔ)的成熟產(chǎn)品，
為改進(jìn)高真空連續(xù)濺鍍?cè)O(shè)備在增強(qiáng)離子束濺鍍靶材的利用率提供了必要技術(shù)條 件。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的高真空連續(xù)濺鍍?cè)O(shè)備的 高真空離子?xùn)|濺鍍靶材利用率增強(qiáng)裝置，它能提高靶材特別是貴重金屬和難加 工靶材的利用率，并能通過鑲嵌型平面靶獲得多組分質(zhì)量?jī)?yōu)異的包覆型復(fù)合膜 和合成膜產(chǎn)品，大幅度降低產(chǎn)品加工和設(shè)備維護(hù)成本，提高真空室容積利用率， 并節(jié)省能源。
解決本實(shí)用新型的技術(shù)問題所釆用的方案是
靶位與由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接，實(shí)現(xiàn)靶位的精確雙向轉(zhuǎn)動(dòng)； 該雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件又與由另一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸向往復(fù)擺動(dòng)組件連接，實(shí)現(xiàn)靶位 的精確軸向往復(fù)移動(dòng)，兩組步進(jìn)電機(jī)與PLC可編程控制器的電脈沖信號(hào)輸出端 電控連接。
本裝置置于真空鍍膜室側(cè)部，即除了靶位外均設(shè)置于真空鍍膜室外部。所 述的軸向往復(fù)擺動(dòng)組件通過連接支撐裝置裝于真空鍍膜室外壁，其步進(jìn)電機(jī)的
傳動(dòng)減速裝置連接于絲桿；雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件裝在靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件上，且靶
位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件帶有與絲桿嚙合的螺母并同時(shí)裝于與絲桿軸向平行的導(dǎo)軌 上。
PLC可編程控制器根據(jù)寫入的工藝參數(shù)(含靶位正逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度《正 和a逆以及頻率/)輸出電脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)，通過傳動(dòng)減速裝置以及靶位雙 向轉(zhuǎn)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)靶軸組件和靶位，實(shí)現(xiàn)在設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)角度a及頻率/情況下，靶 位沿角向的正逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。PLC可編程控制器還根據(jù)寫入的工藝參數(shù)(含乾 位軸向擺動(dòng)的擺動(dòng)距離丄正和丄逆以及速度v)輸出電脈沖，控制另一步進(jìn)電機(jī)，
通過傳動(dòng)減速裝置驅(qū)動(dòng)安裝在連接支撐裝置中的絲桿正逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使帶 有螺母與絲桿嚙合的乾位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件在導(dǎo)軌上正逆雙向移動(dòng)，靶位軸向
往復(fù)擺動(dòng)組件再控制靶軸組件和靶位，實(shí)現(xiàn)在設(shè)定擺動(dòng)距離Z及速度v情況下，
乾位沿軸向的正逆雙向擺動(dòng)。關(guān)閉靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件和乾位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件
時(shí)，PLC可編程控制器輸出復(fù)零電脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)歸零復(fù)位，驅(qū)動(dòng)靶位表
面與聚焦離子?xùn)|中心線之間的夾角迅速恢復(fù)到原始設(shè)計(jì)角度(即復(fù)位于轉(zhuǎn)向初
始位置)，也驅(qū)動(dòng)靶位中心與離子?xùn)|聚焦東斑中心迅速重合(即復(fù)位于軸向初始
位置)。
本實(shí)用新型的有益效果是
該裝置釆用靶軸組件、連接支撐裝置、傳動(dòng)減速裝置、步進(jìn)電機(jī)、靶位軸 向往復(fù)擺動(dòng)組件、靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件、PLC可編程控制器等機(jī)電控制裝置可精 確實(shí)現(xiàn)靶位的軸向正逆雙向擺動(dòng)和角向正逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置除靶位外均置于 真空室外部，提高了現(xiàn)有高真空鍍膜設(shè)備真空室容積利用率。原位于靶位中心 的離子束聚焦東斑在靶位表面實(shí)現(xiàn)曲線形狀往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)模式，增大靶位受濺 鍍的表面積，實(shí)現(xiàn)將靶材特別是貴重金屬靶材以及難加工類靶材的利用率提高 60%~100%;提高靶位表面溫度均勻性，將提高薄膜中超微粒子的尺度均勻性， 易獲得質(zhì)量?jī)?yōu)異的薄膜；增加鑲嵌型靶材的鑲嵌數(shù)量和種類以獲得多組分包覆 型復(fù)合膜和合成膜。大幅度降低特殊功能鍍膜產(chǎn)品的生產(chǎn)成本以及設(shè)備制造、 使用、維護(hù)等成本，并可節(jié)省能源。


圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各標(biāo)號(hào)依次表示PLC可編程控制器1、連接支撐裝置2、步進(jìn)電機(jī)3 和3'、傳動(dòng)減速裝置4和4'、靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件5、靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件6、 靶軸組件7、靶位8、法蘭9、輸出電脈沖10和10'、真空鍍膜室壁11、絲桿12、
導(dǎo)軌13、真空鍍膜室14。
具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1,本裝置置于真空鍍膜室(14)側(cè)部，除靶位(8)外均設(shè)置于真 空鍍膜室(14)外部。真空鍍膜室(14)內(nèi)部的靶位(8)通過靶軸組件(7) 與真空鍍膜室(14)外部的靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件(6)驅(qū)動(dòng)連接，靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組 件(6)又與步進(jìn)電機(jī)(3')及傳動(dòng)減速裝置(4')驅(qū)動(dòng)連接。靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組 件(6)與靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件(5)固定連接，靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件(5) 上的螺母與連接支撐裝置(2)的絲桿(12)嚙合并安置于導(dǎo)軌(13)上，絲桿 (12)、導(dǎo)軌(13)與靶軸組件(7)同軸向，絲桿(12)與步進(jìn)電機(jī)(3)及傳 動(dòng)減速裝置(4)驅(qū)動(dòng)連接。PLC可編程控制器(1)與步進(jìn)電機(jī)(3和3')電 控連接。
PLC可編程控制器(1)根據(jù)寫入的工藝參數(shù)(含靶位(8)正逆雙向轉(zhuǎn) 動(dòng)的角度a正和ot逆以及頻率/)輸出電脈沖(IO'),控制步進(jìn)電機(jī)(3')，通過傳 動(dòng)減速裝置(4')以及靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件(6)驅(qū)動(dòng)靶軸組件(7)和靶位(8), 實(shí)現(xiàn)在設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)角度ot及頻率/情況下，靶位(8)沿角向的正逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。
PLC可編程控制器(1)還根據(jù)寫入的工藝參數(shù)(含靶位(8)軸向擺動(dòng) 的擺動(dòng)距離丄正和Z逆以及速度v)輸出電脈沖(10)，控制步進(jìn)電機(jī)(3)，通過 傳動(dòng)減速裝置(4)驅(qū)動(dòng)連接支撐裝置(2)中的絲桿(12)正逆雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū) 動(dòng)設(shè)置于絲桿(12)上的靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件(5)在導(dǎo)軌(13)上正逆雙向 擺動(dòng)，靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件(5)再控制靶軸組件(7)和靶位(8),實(shí)現(xiàn)在 設(shè)定擺動(dòng)距離丄及速度v情況下，靶位(8)沿軸向的正逆雙向擺動(dòng)。
關(guān)閉靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件(5)和靶位雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件(6)時(shí)，PLC可編 程控制器(1)輸出復(fù)零電脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)(3和3，)歸零復(fù)位，驅(qū)動(dòng)靶位 (8)中心與離子?xùn)|聚焦束斑中心迅速重合(即復(fù)位于軸向初始位置)，也驅(qū)動(dòng) 乾位(8)表面與聚焦離子?xùn)|中心線之間的夾角迅速恢復(fù)到原始設(shè)計(jì)角度(即復(fù) 位于轉(zhuǎn)向初始位置)。
權(quán)利要求1、一種高真空離子束濺鍍靶材利用率增強(qiáng)裝置，其特征是靶位與由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接，該雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件又與由另一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸向往復(fù)擺動(dòng)組件連接，兩組步進(jìn)電機(jī)與PLC可編程控制器的電脈沖信號(hào)輸出端電控連接。
2、 按權(quán)利要求1所述的高真空離子束濺鍍靶材利用率增強(qiáng)裝置,其特征是: 靶位的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件和軸向往復(fù)擺動(dòng)組件設(shè)置在真空鍍膜室外；軸向往復(fù)擺動(dòng) 組件通過連接支撐裝置裝于真空鍍膜室外壁，其步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)減速裝置連接 絲桿；雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件裝在靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件上，且靶位軸向往復(fù)擺動(dòng)組件 帶有與絲桿嚙合的螺母并同時(shí)裝于與絲桿軸向平行的導(dǎo)軌上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高真空離子束濺鍍靶材利用率增強(qiáng)裝置。本裝置置于真空鍍膜室側(cè)部，除靶位外均設(shè)置于真空鍍膜室外部，靶位與由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接，實(shí)現(xiàn)靶位的精確雙向轉(zhuǎn)動(dòng)；該雙向轉(zhuǎn)動(dòng)組件又與由另一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸向往復(fù)擺動(dòng)組件連接，實(shí)現(xiàn)靶位的精確軸向往復(fù)移動(dòng)，兩組步進(jìn)電機(jī)與PLC可編程控制器的電脈沖信號(hào)輸出端電控連接。本裝置可提高靶材利用率60％～100％，通過鑲嵌型平面靶獲得多組分質(zhì)量?jī)?yōu)異的包覆型復(fù)合膜和合成膜產(chǎn)品，大幅度降低產(chǎn)品加工和設(shè)備維護(hù)成本，可提高真空室容積利用率，并節(jié)省能源。
文檔編號(hào)C23C14/34GK201212056SQ20082008120
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者濱 楊 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)