[發(fā)明專利]一種多磁場(chǎng)的磁控濺射陰極

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210065265.0
• 申請(qǐng)日: 2012-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN102586749A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王正安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王正安
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

[技術(shù)領(lǐng)域]

本發(fā)明涉及磁控濺射陰極，具體地說是一種高靶材利用率的多磁場(chǎng)分布的磁控濺射陰極

[背景技術(shù)]

磁控濺射是一種利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的真空鍍膜技術(shù)，在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)電子受到洛侖茲力作用，在電場(chǎng)力和洛倫茲力的共同作用下，電子就會(huì)產(chǎn)生螺旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，增加了與工作氣體分子碰撞的次數(shù)，使等離子體密度增大，從而磁控濺射速率得到很大的提高，在較低的濺射電壓和氣壓下工作，降低薄膜污染的傾向；另一方面提高了入射到襯底表面的原子的能量，在很大程度上改善薄膜的質(zhì)量。同時(shí)，經(jīng)過多次碰撞而喪失能量的電子到達(dá)陽極時(shí)，已變成低能電子，從而不會(huì)使基片過熱。因此磁控濺射法具有“高速”、“低溫”的優(yōu)點(diǎn)。

磁控濺射真空鍍膜技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了近百年的發(fā)展。然而在國(guó)內(nèi)，真空鍍膜設(shè)備制造的研究投入?yún)s是相當(dāng)缺乏，技術(shù)落后，目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上廣泛使用高成本的進(jìn)口機(jī)器和原料或是使用落后于西方發(fā)達(dá)企業(yè)10-15年的工藝設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，造成了巨大的資源浪費(fèi)。

在傳統(tǒng)的矩形磁控濺射陰極中，磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的單一環(huán)形結(jié)構(gòu)，中心的柱形磁鐵和周圍的一套環(huán)形磁鐵構(gòu)成簡(jiǎn)單的磁路。這種設(shè)計(jì)方案下的磁場(chǎng)一方面均勻范圍較小，直接導(dǎo)致靶材的轟擊區(qū)域集中，利用率低下；另一方面，磁場(chǎng)環(huán)沿矩形陰極的長(zhǎng)度方向分布，為了取得較好的鍍膜均勻性，基板的運(yùn)動(dòng)方向沿陰極的寬度方向，這就極大限制了單矩形陰極磁控濺射鍍膜的有效濺射長(zhǎng)度和濺射時(shí)間，進(jìn)而限制了單陰極濺射系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明公布了一種新型的磁路設(shè)計(jì)方案以解決上述難題，在不改變陰極尺寸的前提下，一方面提高了靶材利用率和鍍膜均勻性，另一方面極大的提高了磁控濺射過程中的有效濺射長(zhǎng)度和濺射時(shí)間。使單陰極磁控濺射系統(tǒng)有更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種多磁場(chǎng)的磁控濺射陰極，其特征在于：由陰極底板、同軸電纜、絕緣體、軛鐵、磁鐵矩陣、陰極主體、冷卻單元、靶材和陽極罩組成。絕緣體固定于陰極底板之上；陰極主體內(nèi)部開有進(jìn)水槽和出水槽，組成冷卻單元；磁鐵矩陣直接排列在軛鐵上，二者組合體被置于陰極主體后端，陰極主體前端則直接和濺射靶材接觸；陰極主體整體置于絕緣體上，通過絕緣體與陰極底板絕緣；陽極罩則直接固定于陰極底板之上。

所述的陰極底板使用316不銹鋼材料加工制成，對(duì)陰極整體起一個(gè)支撐作用的同時(shí)也組成陽極。

所述的同軸電纜采用RG393型射頻同軸電纜，該款電纜采用鍍銀銅芯作為內(nèi)導(dǎo)體，雙層鍍銀銅網(wǎng)作為外導(dǎo)體(屏蔽層)，內(nèi)外導(dǎo)體之間使用厚度為7.21mm的聚四氟乙烯作為絕緣層，電纜外層使用9.91mm后的FEP材料。

所述的絕緣體由聚四氟乙烯材料加工而成，厚度為70mm。

所述的軛鐵使用高質(zhì)量的工業(yè)軟鐵DT4加工而成，材料純度達(dá)99.9％，含碳量不超過0.04％，有高的感磁性的低的抗磁性。加工成型后做電鍍Ni-Cu-Ni保護(hù)層。

所述的磁鐵矩陣是由若干組同一方向上不同極性的磁鐵排列組合而成。

所述的組成磁鐵矩陣的磁鐵使用高純度的釹鐵硼金屬間化合物經(jīng)過金屬粉末冶金法制成，材料的只要成分是Nd2Fe14B，材料按照設(shè)計(jì)要求加工成型后，表面進(jìn)行電鍍Ni-Cu-Ni層保護(hù)并按設(shè)計(jì)方向充磁至飽和。

所述的陰極主體由高純度的高真空無氧銅材料加工制成，該材料純度為99.97％，氧含量小于0.003％，雜志總含量小于0.03％，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能

所述的陽極罩有硬質(zhì)鋁材加工而成。

本發(fā)明同現(xiàn)有的技術(shù)相比，多磁鐵單元按照一定規(guī)則排列組臺(tái)成一個(gè)磁鐵矩陣，使用磁鐵矩陣產(chǎn)生的磁場(chǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單一磁場(chǎng)，提高了靶材利用率和改善鍍膜的均勻性；另外，本發(fā)明涉及的磁控濺射陰極，由于獨(dú)特的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)，鍍膜方向則沿著矩形靶材的長(zhǎng)度方向，增加了濺射鍍膜的有效鍍膜距離和鍍膜時(shí)間，使得單矩形平面陰極濺射系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中有著更加廣闊的應(yīng)用。

[附圖說明]

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中磁場(chǎng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

參見圖1和圖2，1為陽極罩；2為靶材；3為進(jìn)水槽；4為陰極主體；5為出水槽；6為磁鐵；7為軛鐵；8為絕緣體；9為陰極底板；10為同軸電纜。

[具體實(shí)施方式]

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述