一种扫描磁场磁控溅射阴极制造技术

本发明专利技术提供了一种扫描磁场磁控溅射阴极。该扫描磁场磁控溅射阴极包括靶座、第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设置在所述靶座四周的内侧壁上、靶座顶部平面的下方，所述第二磁体活动设置在所述靶座的内部中间、靶座顶部平面的下方；所述第二磁体围绕所述靶座的纵向中心对称轴做规则运动。本发明专利技术的扫描磁场磁控溅射阴极还包括由靶材和靶座的侧壁形成的冷却水道。本发明专利技术的扫描磁场磁控溅射阴极，采用运动变化的磁场，能够扩大刻蚀区域，使得靶材被均匀刻蚀，而非集中在一个区域，提高了靶材的利用率；能够减少工艺过程中靶的打弧频次，改善膜层质量；采用靶材直接水冷，能够提高冷却效果，减少停工冷却，使得膜层品质稳定。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种扫描磁场磁控溅射阴极。该扫描磁场磁控溅射阴极包括靶座、第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设置在所述靶座四周的内侧壁上、靶座顶部平面的下方，所述第二磁体活动设置在所述靶座的内部中间、靶座顶部平面的下方；所述第二磁体围绕所述靶座的纵向中心对称轴做规则运动。本专利技术的扫描磁场磁控溅射阴极还包括由靶材和靶座的侧壁形成的冷却水道。本专利技术的扫描磁场磁控溅射阴极，采用运动变化的磁场，能够扩大刻蚀区域，使得靶材被均匀刻蚀，而非集中在一个区域，提高了靶材的利用率；能够减少工艺过程中靶的打弧频次，改善膜层质量；采用靶材直接水冷，能够提高冷却效果，减少停工冷却，使得膜层品质稳定。【专利说明】一种扫描磁场磁控溅射阴极
本专利技术涉及一种扫描磁场磁控溅射阴极，属于真空镀膜
。
技术介绍
磁控溅射是一种重要的PVD涂层技术和方法，工艺过程和产品质量受阴极影响明 显。传统的磁控溅射阴极采用永磁铁结构，且位置固定不变。 传统的磁控溅射阴极结构如图la所示，靶材1安装在带有背板的靶座2上，靶材 1设置在背板的平面上，背板和靶座形成用于冷却的冷却水道5,永磁铁3-A固定设置在靶 材四周边缘的下方、靶座的内部,永磁铁3-B固定设置在靶材轴心的下方、靶座的内部，磁 力线4分布固定。 这种固定磁体构造的阴极使用结果如图lb所示：靶材只在一个固定的区域刻蚀， 即图lb中的靶材刻蚀区域6,对于这样的一个固定的区域，随着刻蚀的增加，会造成靶面磁 场变化、工艺的稳定性变差、功率密度变化，且由于刻蚀只发生在一个相对较小且固定的区 域，靶材的刻蚀消耗集中，且越来越快，造成靶材过早报废。另外，由于实际应用的需要，靶 材往往要在高功率密度下长时间工作，这时由于靶材间接冷却（通过背板冷却），不得不 采用间歇式工作，即工作一段时间必须停止工作，冷却靶材一段时间，这样导致生产效率降 低，薄膜生长被迫中断，往往会产生涂层分层等质量事故。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是一种扫描磁场磁控溅射阴极，能 够扩大刻蚀区域，使得靶材被均匀刻蚀，而非集中在一个区域，能够降低打弧频次。 本专利技术的目的还在于通过提供本专利技术的扫描磁场磁控溅射阴极，同时能够提高扫 描磁场磁控溅射阴极的冷却效果，而减少停工冷却。 本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现： -种扫描磁场磁控溉射阴极，该扫描磁场磁控溉射阴极包括祀座、第一磁体和第 二磁体，所述第一磁体设置在所述靶座四周的内侧壁上、靶座顶部平面的下方，所述第二磁 体活动设置在所述靶座的内部中间、靶座顶部平面的下方；所述第二磁体围绕所述靶座的 纵向中心对称轴做规则运动。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，优选的，所述第二磁体根据靶座的形状设置为 端点形磁体或长条形磁体，所述端点形磁体的外形包括圆形、正多边形或不规则多边形，但 不限于此。 上述的端点形磁体不会形成明显的长短轴。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，优选的，当靶座形状为矩形时，所述第二磁体为 单一长条形磁体，其对称中心相对靶座的纵向中心对称轴做环绕圆周运动。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，优选的，当靶座形状为矩形时，所述第二磁体为 由至少两个的单一磁体单元组合形成的长条形磁体，所述磁体单元在与靶座顶部平面平行 的平面上做半径相同的圆周运动，所有圆周运动的圆心集合与靶座的一条与第二磁体平行 的对称轴线重合。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，优选的，当靶座形状为圆形或正多边形时，所述 第二磁体为端点形磁体，所述第二磁体相对靶座的纵向中心对称轴做环绕圆周运动，其圆 周运动的轴心与自身几何轴心不重合。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，由于中间的第二磁体做动态重复运动，周围磁 体固定不动，等离子体对靶材的刻蚀溅射发生动态往复扫描，最终表现在整个工作面面积 上靶材的均匀消耗。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，优选的，该扫描磁场磁控溅射阴极还包括转动 机构，所述转动机构在所述靶座的内部与所述第二磁体相连接，在外部动力的驱动下带动 第二磁体运动。 上述的转动机构可以设置在靶座的纵向中心对称轴的位置，带动第二磁体运动。 上述的扫描磁场磁控溉射阴极中，优选的，所述第一磁体和第二磁体包括永磁体 或电磁体，但不限于此；更优选的，所述第一磁体和第二磁体为永磁体。 上述的第一磁体和第二磁体的磁极是相对应的，是本领域的常规设置。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，优选的，所述靶座为顶部开口结构，所述扫描磁 场磁控溅射阴极还包括靶材，所述靶材设置在所述靶座顶部，其边缘与所述靶座的侧壁相 连接；所述靶材与所述靶座的侧壁形成冷却水道。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，靶座和靶材是相对应的，例如靶材的形状为平 面矩形，那么靶座的形状也是矩形的，即俯视状态下靶座的形状为矩形。 上述的扫描磁场磁控溅射阴极中，形成的水冷通道可以直接对靶材进行水冷冷 却，增加了靶材的冷却能力，能够延长靶材一次工作的时间，减少停工冷却，提高了生产效 率、靶材的稳定性和涂层的质量。 本专利技术采用动态变化磁场及靶材直接冷却设计，运动变化的磁场造成刻蚀区域宽 化、刻蚀区域不再集中在一个区域，而发生在整个靶材表面，大大增加了靶材利用率，而且 由于祀材表面均勻刻蚀，祀材表面的电磁场分布形态始终保持稳定，工艺质量稳定，进而减 少工艺过程中靶的打弧频次。同时，靶材采用直接冷却设计，靶可以长时间工作，不仅提高 生产效率而且涂层质量也得到保证。 本专利技术的突出效果为： 本专利技术的扫描磁场磁控溅射阴极，采用运动变化的磁场，能够扩大刻蚀区域，使得 靶材被均匀刻蚀，而非集中在一个区域，提高了靶材的利用率；能够减少工艺过程中靶的打 弧频次，改善膜层质量；采用靶材直接水冷，能够提高冷却效果，减少停工冷却，使得膜层品 质稳定。 【专利附图】【附图说明】 图la是传统的扫描磁场磁控溅射阴极结构示意图； 图lb是传统的扫描磁场磁控溅射阴极工作效果示意图； 图2a是实施例1的扫描磁场磁控溅射阴极结构示意图； 图2b是实施例1的扫描磁场磁控溅射阴极工作效果图； 图2c是实施例1的扫描磁场磁控溅射阴极的磁体分布图； 图2d是实施例1的扫描磁场磁控溅射阴极的第二永磁铁13-B初始运动位置图； 图2e是实施例1的扫描磁场磁控溅射阴极的第二永磁铁13-B运动1/4周期位置 图； 图2f是实施例1的扫描磁场磁控溅射阴极的第二永磁铁13-B运动1/2周期位置 图； 图3a是实施例2的扫描磁场磁控溅射阴极结构示意图； 图3b是实施例2的扫描磁场磁控溅射阴极工作效果图； 图3c是实施例2的扫描磁场磁控溅射阴极的磁体分布图； 图4a是实施例中传统阴极生产的涂层的金相显微图； 图4b是本专利技术实施例的扫描磁场磁控溅射阴极生产的涂层的金相显微图。 【具体实施方式】 下面通过具体实施例对本专利技术的方法进行说明，以使本专利技术技术方案更易于理 解、掌握，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方 法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。 实施例1 本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描磁场磁控溅射阴极，其特征在于：该扫描磁场磁控溅射阴极包括靶座、第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设置在所述靶座四周的内侧壁上、靶座顶部平面的下方，所述第二磁体活动设置在所述靶座的内部中间、靶座顶部平面的下方；所述第二磁体围绕所述靶座的纵向中心对称轴做规则运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乐务时，钱涛，
申请(专利权)人：星弧涂层新材料科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32