细外径磁控旋转阴极制造技术

本实用新型专利技术公开了一种细外径磁控旋转阴极，其包括靶管和设置在靶管内的靶芯，该靶芯包括磁芯座和磁铁，所述磁芯座上的水道孔偏心设置，该水道孔的回水口位于所述磁芯座的下端位置，若干磁铁分布在所述磁芯座的外壁上。本实用新型专利技术的结构设计巧妙，水道孔偏心位置以及磁铁位置布置合理，能有效且大幅度提高了靶面磁场强度，能够给沉积速率带来较高的提升；冷却水在磁芯座外部形成冷却，并带走热量，以热水形式经回水口流入水道孔上升流出，形成低进高出的冷却水路，冷却效果好，可以承受更高的使用功率，进一步提升沉积速率。另外整体结构紧凑，体积小，占用空间少，适用性强。适用性强。适用性强。

【技术实现步骤摘要】
细外径磁控旋转阴极


[0001]本技术涉及磁控溅射镀膜
，具体涉及一种细外径磁控旋转阴极。

技术介绍

[0002]常见镀膜方式有PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)。而应用较多的是PVD，PVD里边较常见的镀膜手段是磁控溅射。磁控溅射镀膜也是较多工业应用场景下所采用的膜层沉积手段，其主要原理是采用磁控管的方式，实现大面积沉积，故而能够实现大批量薄膜沉积，以及工业生产。
[0003]一般来说，磁控溅射镀膜领域中的阴极有圆形阴极(也有称为圆饼阴极)、矩形阴极(也有称为平面阴极)和圆柱阴极(也有称为旋转阴极或旋转靶)。由于圆形阴极可沉积的区域有限，所以在微型及小型尺寸的产品使用较多，例如光通讯行业的各种滤光片、光纤通道面镀膜等；由于靶材刻蚀过程，平面阴极的刻蚀区会呈现跑道外形，且随着靶材冷却程度变化，靶电源施加功率大小变化，从而影响其均匀性较多，同时工艺变动也较为频繁；旋转阴极工作时，由于靶材能自转，从而使刻蚀区会覆盖整个靶面，故而实现工艺变动小，长时间连续生产稳定性高。
[0004]综上所述，基本上采用磁控溅射镀膜的薄膜制备领域，都已经采用旋转阴极替代矩形阴极来提高生产的稳定性。当然某些材料不能容易实现旋转靶材制备的情况，仍然还是采用平面靶材较多。
[0005]早期旋转阴极在大面积玻璃连续式镀膜设备中使用较多，靶材通过焊接或喷涂置于靶管外壁，靶管内径Φ125mm，外径Φ133m，行业俗称Φ133mm靶；进入国内后，随着单体式镀膜设备中使用，因成本考量，仅是简单修改为Φ70mm靶。同时在实际沉积速率测试过程中，发现Φ133mm靶和Φ70mm靶对沉积速率并无差别性体现，只是Φ133m靶的靶外径更大，同样厚度的靶材，所能使用的时间会更长，但对生产效率并无根本改善。

技术实现思路

[0006]针对上述不足，本技术的目的在于，提供一种结构紧凑，能提高靶面磁场强度的细外径磁控旋转阴极。
[0007]为实现上述目的，本技术所提供的技术方案是：
[0008]一种细外径磁控旋转阴极，其包括靶管和设置在靶管内的靶芯，该靶芯包括磁芯座和磁铁，所述磁芯座上偏心设有水道孔，该水道孔的回水口位于所述磁芯座的下端位置，若干磁铁分布在所述磁芯座的外壁上。所述靶管的外径≤25mm。处于较小值状态，有效缩小磁铁与靶管内壁的距离，实现靶管外表面的磁场强度会优于一般阴极靶管。
[0009]作为本技术的一种优选方案，所述磁芯座的外壁上设有用来安装所述磁铁的装配槽，方便快速安装磁铁，且固定效果好。所述装配槽的开口两侧设有方便取放所述磁铁的缺口。所述缺口的宽度为1～2mm，形成供工具活动空间，利于磁铁的快速放取。
[0010]作为本技术的一种优选方案，直接在所述磁芯座上轴向开孔形成所述水道
孔，该水道孔与磁芯座为一体结构，结构稳定性好。
[0011]作为本技术的一种优选方案，所述磁芯座的外壁上设有固置凹位，在该固置凹位上固置有金属空心管形成所述水道孔，该金属空心管与磁芯座为分体结构，利于加工实现，使得靶管外径进一步缩减成15mm，甚至更小。固置方式可以是点位焊接、滚面焊接或bonding等方式。
[0012]作为本技术的一种优选方案，所述水道孔的内孔壁与磁芯座的外壁之间距离为1.5～2mm。
[0013]作为本技术的一种优选方案，所述靶管上端通过固定套安装在靶管旋转轴上，所述靶管的下端设有密封盖，该密封盖的中心位置设有限位轴承，该限位轴承上设有磁芯旋转轴，该磁芯旋转轴的上端与所述磁芯座的下端相固定，所述磁芯座的上端与中空连接件相连接，该中空连接件上轴向设有与所述水道孔相连通的过水孔。
[0014]本技术的有益效果为：本技术的结构设计巧妙，合理偏心设有水道孔以及布置磁铁的位置，能有效且大幅度提高了靶面磁场强度，能够给沉积速率带来较高的提升；冷却水在磁芯座外部形成冷却，并带走热量，以热水形式经回水口流入水道孔上升流出，形成低进高出的冷却水路，冷却效果好，可以承受更高的使用功率，进一步提升沉积速率。另外整体结构紧凑，体积小，占用空间少，适用性强。
[0015]下面结合附图与实施例，对本技术进一步说明。
附图说明
[0016]图1是本技术的全剖结构示意图。
[0017]图2是图1中的A
‑
A剖视结构示意图。
[0018]图3是本技术的测试区域示意图。
[0019]图4是本技术的另一种结构剖视结构示意图。
具体实施方式
[0020]实施例1：参见图1至图3，本实施例提供的一种细外径磁控旋转阴极，其包括靶管1和设置在靶管1内的靶芯2，所述靶管1的外径≤25mm。
[0021]所述靶芯2包括磁芯座21和磁铁22，所述磁芯座21上偏心设有水道孔211，该水道孔211的回水口212位于所述磁芯座21的下端位置。冷却水在磁芯座21外部形成冷却，并带走热量，以热水形式经回水口212流入水道孔211上升流出，形成低进高出的冷却水路，冷却效果好，可以承受更高的使用功率。
[0022]若干磁铁22分布在所述磁芯座21的外壁上。本实施例中，为方便安装磁铁22，所述磁芯座21的外壁上设有用来安装所述磁铁22的装配槽，可以通过过盈配合、卡扣等方式将磁铁22定位固定在所述装配槽内。当然，为方便取放磁铁22，还在所述装配槽的开口两侧位置设有宽度为1～2mm的缺口213，该缺口213可以形成供工具活动空间，利于磁铁22的快速放取。
[0023]本实施例中，直接在所述磁芯座21上轴向开孔形成所述水道孔211，该水道孔211与磁芯座21为一体结构，结构稳定性好。
[0024]所述靶管1上端通过固定套3安装在靶管旋转轴8上，所述靶管1的下端设有密封盖
4，该密封盖4的中心位置设有限位轴承5，该限位轴承5上设有磁芯旋转轴6，该磁芯旋转轴6的上端与所述磁芯座21的下端相固定，所述磁芯座21的上端与中空连接件7相连接，该中空连接件7上轴向设有与所述水道孔211相连通的过水孔。
[0025]以磁控旋转靶的外径为25mm为例和普通型Φ70mm磁控旋转靶来进行对比测量靶面磁场强度；Φ25mm磁控靶以图2所示靶管1外径Φ25mm，内径Φ17mm为例；靶管1长度为400mm，靶材材料是Ti，参见图3，在靶管1旁边设定测量区A和测量区B，分成两列A1～A9和B1～B9逐点测量靶面磁场强度，数据参见表1：
[0026]表1
[0027][0028]通过表1可以看出，Φ25mm磁控旋转靶的靶面磁场强度基本高于Φ70mm磁控旋转靶强度一百多Gauss，更有利于功率提升以及沉积速率提高。
[0029]本实施例中，以细外径磁控旋转阴极的外径为25mm和传统Φ70mm磁控旋转阴极进行沉积速率对比，具体数据参见表2。
[0030]表2
[0031][0032]通过表2可以看出Φ25mm细外径磁控旋转阴极的沉积膜层厚度比Φ7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细外径磁控旋转阴极，其包括靶管，其特征在于：其还包括设置在靶管内的靶芯，该靶芯包括磁芯座和磁铁，所述磁芯座上偏心设有水道孔，该水道孔的回水口位于所述磁芯座的下端位置，若干磁铁分布在所述磁芯座的外壁上。2.根据权利要求1所述的细外径磁控旋转阴极，其特征在于，所述磁芯座的外壁上设有用来安装所述磁铁的装配槽。3.根据权利要求2所述的细外径磁控旋转阴极，其特征在于，所述装配槽的开口两侧设有方便取放所述磁铁的缺口。4.根据权利要求3所述的细外径磁控旋转阴极，其特征在于，所述缺口的宽度为1～2mm。5.根据权利要求1所述的细外径磁控旋转阴极，其特征在于，直接在所述磁芯座上轴向开孔形成所述水道孔，该水道孔与磁芯座为一体结构。6.根据权利要求1所述的细外径磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋光耀，田修波，李建伟，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：新型
国别省市：