[實用新型]一種磁控濺射陰極的磁源結構

有效

• 申請號: 201922313233.8
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN211112196U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 韓相華;徐君;孫永陽
• 申請（專利權）人: 橫店集團東磁股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/34
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本實用新型提供了一種磁控濺射陰極的磁源結構，所述磁源結構包括陰極靶和磁體組件，所述磁體組件設置于陰極靶下方；所述磁體組件包括橫向磁體和縱向磁體，所述橫向磁體和縱向磁體交替排列，相鄰的縱向磁體的磁極相反，相鄰的縱向磁體和橫向磁體的磁極相同。本實用新型所述磁源結構通過在常規磁體的基礎上增加橫向磁體，并通過橫向磁體和縱向磁體的排列方式，有效增強陰極靶表面附近的磁場強度；所述磁源結構中橫向磁體位置的可調節性，可有效改變靶材表面磁場的分布情況，增強磁場分布的均勻性和一致性，使磁控濺射進行時靶材能夠均勻消耗，提高鍍膜質量。

技術領域

本實用新型屬于磁控濺射鍍膜技術領域，涉及一種磁控濺射陰極的磁源結構。

背景技術

磁控濺射是物理氣相沉積(PVD)法中的一種，一般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多種材料，且具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優點。上世紀70年代發展起來的磁控濺射法更是實現了高速、低溫、低損傷。由于是在低氣壓條件下進行高速濺射，必須有效地提高氣體的離化率，而磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁控濺射技術發展至今，在半導體、磁記錄硬盤介質、射頻MEMS、平板顯示器等領域有廣泛的應用。

在現有的磁控濺射系統中，鍍膜基片位于靶材的上方，靶材下方設有永磁體產生磁場，磁體下方則為極板，電子運動過程中與氬原子發生碰撞，使氬氣電離產生Ar離子和電子，Ar離子飛向陰極靶，以高能量轟擊靶材，使靶材發生濺射，在濺射過程中，中性的靶原子或分子沉積在基片形成薄膜。在此過程中，磁力線將電子約束在靶材表面附近，延長電子在等離子體中的運動軌跡，提高了電子與氬氣分子碰撞和電離過程的幾率，從而提高薄膜生長的效率。然而，目前所用的磁體多為條形磁體，條形磁體兩端的表面磁通強度往往大于中間的表面磁通強度，磁場強度的分布不均勻性導致了陰極靶不同位置的刻蝕速度不均勻，降低了靶材的使用壽命，增加了工藝及原料成本。

CN 103046009A公開了一種平面磁控濺射陰極，其包括靶材、磁體裝置、磁靴，所述磁體裝置裝設于靶材的背面，所述磁體裝置包括平行且間隔設置的三個第一磁體，分別設置于靶材的兩側和中間，該磁體裝置還包括四個第二磁體，兩兩一組設置于相鄰的兩個第一磁體之間，且該磁體裝置中相鄰的第一磁體與第二磁體的極性排布相反，相鄰的兩個第二磁體的極性排布相反。此種方式雖然能夠在一定程度上使磁場強度分布更加均勻，但所有磁體仍是豎直設置，磁場強度分布的均勻性仍無法達到要求，且磁場分布無法發生變化。

CN 107083537A公開了一種平面磁控濺射陰極，該平面磁控濺射陰極包括靶材、背板、磁體裝置以及導磁板，靶材設置在背板的一側，導磁板設置在背板的另一側，磁體裝置設置在背板和導磁板之間；其中，磁體裝置包括中間磁體和環繞該中間磁體的外圈磁體，中間磁體包括至少兩個電磁鐵，外圈磁體和中間磁體朝向靶材的磁極其二者極性相反；該磁體裝置中的磁體仍是采用豎直設置，其磁場變化是依靠通電與否來改變，調節較為困難，對磁控濺射中的電場帶來干擾，且對磁體的種類有所要求。

綜上所述，對于磁控濺射陰極中磁體的設置結構，還需要能夠在使得磁場強度分布更加均勻的同時，還可根據濺射過程的進行及時調節，以維持磁場均勻分布。

實用新型內容

針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種磁控濺射陰極的磁源結構，所述磁源結構通過在常規磁體的基礎上增加橫向磁體，有效增強陰極靶表面附近的磁場強度，而且可以通過橫向磁體位置的調節，改變靶材表面磁場的分布情況，增強磁場分布的均勻性，從而提高磁控濺射鍍膜的速率和質量。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

本實用新型提供了一種磁控濺射陰極的磁源結構，所述磁源結構包括陰極靶和磁體組件，所述磁體組件設置于陰極靶下方；

所述磁體組件包括橫向磁體和縱向磁體，所述橫向磁體和縱向磁體交替排列，相鄰的縱向磁體的磁極相反，相鄰的縱向磁體和橫向磁體的磁極相同。