[發(fā)明專利]一種矩形平面磁控濺射陰極

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810020139.7
• 申請(qǐng)日: 2008-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN101250687A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳長(zhǎng)琦;郭江濤;王君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及真空鍍膜設(shè)備，更具體地說(shuō)是一種矩形平面磁控濺射陰極。

背景技術(shù)

矩形平面磁控濺射陰極是目前大面積真空鍍膜的重要設(shè)備之一。發(fā)明專利《LINEAR?PLANAR-MAGNETRON?SPUTTERING?APPARATUS?WITH?RECIPROCATING?MAGNET-ARRAY》(發(fā)明人David?E.Stevenson，美國(guó)專利，專利號(hào)5328585)介紹了一種矩形平面磁控濺射陰極，該陰極具有目前工業(yè)中矩形平面磁控濺射陰極的典型結(jié)構(gòu)。其在陰極體的周圍設(shè)置屏蔽罩，屏蔽罩與電源正極以及接地線相連接，在陰極體與屏蔽罩之間保留有一定距離的縫隙。屏蔽罩的作用是截獲由非靶材零件發(fā)射的電子，使之不產(chǎn)生輝光放電，阻止非靶材零件的濺射，保證薄膜的純度。

《真空鍍膜技術(shù)與設(shè)備》(李云奇主編，沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社，1992，106-109頁(yè))提及：屏蔽罩設(shè)置的原則是使陰極體與屏蔽罩之間的縫隙距離δ≤r，即δ≤mE/B²＝3.37U^1/2/B(其中，U是磁控濺射的直流電壓，U＝Eδ)。目前，在設(shè)計(jì)磁控濺射陰極時(shí)，縫隙距離δ值一般均在1.5-2mm范圍內(nèi)。但是，通常縫隙之間不允許填充任何絕緣物質(zhì)，因?yàn)槿魏翁畛湮锒家妆晃廴荆鹁植糠烹姸鴮?dǎo)通短路；且在實(shí)際的加工和安裝中，要保證縫隙的均勻一致是非常困難的，特別是大型矩形平面磁控濺射陰極中，非均勻縫隙的存在很容易造成陰陽(yáng)極導(dǎo)通短路，縫隙距離值又不能大于此范圍，否則會(huì)發(fā)生濺射現(xiàn)象，損害陰極。

此外，現(xiàn)有矩形平面磁控濺射陰極還存在如下缺點(diǎn)：

1、靶材的非均勻剝蝕嚴(yán)重降低靶材的利用率，改變?yōu)R射過(guò)程中的參數(shù)，甚至?xí)斐善鸹』蚺芑。瑖?yán)重影響濺射過(guò)程的穩(wěn)定性；

2、由于靶材得不到充分的冷卻，靶材容易發(fā)生開裂、升華和溶化，且靶材熱變形會(huì)帶來(lái)拆裝困難、靶材膨脹切斷螺釘和真空密封性變差等故障的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種可有效提高濺射過(guò)程的穩(wěn)定性、提高靶材的利用率的矩形平面磁控濺射陰極。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明矩形平面磁控濺射陰極具有靶材、陰極組件和設(shè)置在陰極組件外圍的屏蔽罩，所述陰極組件中，磁路固定設(shè)置在靶座上并位于陰極體的內(nèi)部，靶材固定設(shè)置在靶座的下部。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在所述陰極組件的外周、位于屏蔽罩的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，整周設(shè)置導(dǎo)磁板。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

所述導(dǎo)磁板固定設(shè)置在陰極體的外側(cè)壁，或在屏蔽罩的內(nèi)側(cè)壁，或在屏蔽罩的外側(cè)壁上。

所述導(dǎo)磁板采用導(dǎo)磁的鐵磁性材料或軟磁材料制成。

圖2所示是在未安裝導(dǎo)磁板情況下的磁控陰極磁力線分布，此時(shí)，磁力線4在狹縫內(nèi)具有較大的平行于陰極體7的表面的分量；

圖3所示是在屏蔽罩的內(nèi)側(cè)壁安裝有導(dǎo)磁板23的磁控陰極磁力線分布，圖3中可見，導(dǎo)磁板23改變了縫隙內(nèi)磁場(chǎng)的分布，使縫隙內(nèi)磁力線變形為目的磁力線1，縫隙處平行于陰極體7表面的磁場(chǎng)分量會(huì)變得很小，磁力線逐漸變?yōu)榇怪庇陉帢O體表面方向。平行于陰極體表面的磁場(chǎng)分量可以減小到20Gs以下，即不在磁控放電的磁場(chǎng)范圍(100Gs-1000Gs)內(nèi)，因此縫隙內(nèi)就不會(huì)發(fā)生濺射現(xiàn)象，從而不需要控制縫隙的寬度在1.5-2mm內(nèi)。因此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)置可以使屏蔽罩2和陰極體7間縫隙的距離不限于1.5-2mm的范圍，可以根據(jù)陰極的尺寸適當(dāng)增加縫隙的寬度，這樣既解決了縫隙放電現(xiàn)象，又避免了陰陽(yáng)極間導(dǎo)通短路的發(fā)生。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明中導(dǎo)磁板的設(shè)置改變了陰極體和屏蔽罩縫隙處的磁場(chǎng)分布，增加了縫隙的寬度，有效地抑制了縫隙處的放電現(xiàn)象，避免了陰陽(yáng)極導(dǎo)通短路，濺射過(guò)程穩(wěn)定、可靠。

2、本發(fā)明通過(guò)磁路結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，可以有效地提高磁場(chǎng)分布的均勻性，提高靶材的利用率和濺射過(guò)程的穩(wěn)定性。

3、本發(fā)明可以在靶材和靶座之間設(shè)置導(dǎo)熱碳膜和銅背板，以增加熱接觸面積，使得靶材冷卻均勻充分，克服靶材因熱變形而帶來(lái)的拆裝困難、靶材燒損、靶材膨脹切斷螺釘和真空密封性變差等故障的發(fā)生。

4、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)置便于裝配和拆卸。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是未安裝導(dǎo)磁板的磁控陰極磁力線分布示意圖。

圖3為本發(fā)明在屏蔽罩的內(nèi)側(cè)壁安裝有導(dǎo)磁板的磁控陰極磁力線分布示意圖。

圖4為本發(fā)明磁軛和隔板結(jié)構(gòu)示意圖。