一种溅射阴极及磁控溅射设备制造技术

本申请涉及一种溅射阴极及溅射沉积组件，所述溅射阴极包括：圆柱靶材，所述圆柱靶材具有内腔；磁场组件，至少两个所述磁场组件位于所述圆柱靶材的内腔内；其中，所述磁场组件包括磁轭、第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体与所述磁轭固定连接，所述第一磁体的剩磁强度与所述第二磁体的剩磁强度不同，从而使得该磁场组件形成的磁场为非平衡磁场，并且磁力线能够延伸到磁控溅射设备的腔体内部的基材表面，提高磁控溅射设备的腔体内的等离子体的密度，进而改善沉积涂层的质量。进而改善沉积涂层的质量。进而改善沉积涂层的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种溅射阴极及磁控溅射设备


[0001]本申请涉及薄膜制备
，尤其涉及一种溅射阴极及磁控溅射设备。

技术介绍

[0002]磁控溅射技术是真空镀膜领域内最为常用的薄膜制备技术之一，广泛应用于各种装饰镀以及功能镀，例如刀具涂层、玻璃涂层、耐蚀涂层、导电涂层等。在进行磁控溅射时，真空环境中，电子在电场和磁场的交互作用下进行螺旋运动，并与环境中的中性氩原子发生碰撞，生成带正电的氩离子以及二次电子，带正电的氩气离子在电场作用下与阴极靶材发生碰撞，轰击产生靶材原子沉积在基材上，从而实现在基材上镀膜的目的。
[0003]磁控溅射阴极是磁控溅射技术中最为重要的装置之一，目前广泛采用圆柱阴极，该圆柱阴极的磁场均包括三道磁体结构，N极和S极交错排列，形成闭合的平衡磁场，这种磁场形式下大部分电子和离子聚集在靶材表面，粒子活性较低，随着离开靶材表面距离增大，粒子浓度显著下降，到达基材表面时已损失大部分能量，难以形成高质量高致密薄膜。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种溅射阴极，所述溅射阴极包括：圆柱靶材，所述圆柱靶材具有内腔；磁场组件，至少两个所述磁场组件位于所述圆柱靶材的内腔内；其中，所述磁场组件包括磁轭、第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体与所述磁轭固定连接，所述第一磁体的剩磁强度与所述第二磁体的剩磁强度不同。
[0005]在一种具体实施例中，所述第一磁体位于所述第二磁体的远离所述圆柱靶材的中心的一侧；第一磁体的剩磁强度高于所述第二磁体的剩磁强度。
[0006]在一种具体实施例中，所述第一磁体具有远离所述磁轭的第一表面，所述第二磁体具有远离所述磁轭的第二表面，所述第一表面和所述第二表面均倾斜设置，且倾斜方向相反。
[0007]在一种具体实施例中，所述第一表面朝向远离所述第二磁体的一侧倾斜，所述第二表面朝向远离所述第一磁体的一侧倾斜，且所述第一表面和所述第二表面均朝向远离所述圆柱靶材的内壁的方向倾斜。
[0008]在一种具体实施例中，所述第一表面与水平面的夹角为α，所述第二表面与水平面的夹角为β；0＜α≤45
°
，和/或，0＜β≤45
°
。
[0009]在一种具体实施例中，所述第一表面与水平面的夹角α为30
°
，和/或，所述第二表面与水平面的夹角β为30
°
。
[0010]在一种具体实施例中，所述第一磁体位于所述第二磁体的远离所述圆柱靶材的中心的一侧；
所述第一磁体的最大高度低于所述第二磁体的最大高度。
[0011]在一种具体实施例中，所述磁场组件还包括位于所述第一磁体和所述第二磁体之间的电磁线圈，所述电磁线圈用于与外接电源电连接。
[0012]在一种具体实施例中，所述溅射阴极还包括位于所述圆柱靶材的外侧的屏蔽罩，所述屏蔽罩由不导磁材料制成。
[0013]在一种具体实施例中，所述屏蔽罩在所述磁场组件的位置设置有开口。
[0014]在一种具体实施例中，所述第一磁体的材料为铷铁硼或者铁氧体材料，和/或，所述第二磁体的材料为铷铁硼或者铁氧体材料。
[0015]在一种具体实施例中，所述磁轭的材料为铁磁材料。
[0016]本申请实施例还提供一种磁控溅射设备，所述磁控溅射设备包括至少两个溅射阴极，所述溅射阴极为以上所述的溅射阴极。
[0017]在一种具体实施例中，至少两个所述溅射阴极阵列排布。
[0018]本申请实施例中，该磁场组件包括磁轭、第一磁体和第二磁体，第一磁体和第二磁体与磁轭固定连接，从而使得第一磁体、第二磁体和磁轭形成一个组件，且该磁场组件与其他磁场组件不存在共用的磁体，从而降低相邻磁场组件的磁力线绕设的风险，有助于形成稳定的等离子体，进而提高镀膜效果。另外，第一磁体的剩磁强度与第二磁体的剩磁强度不同，从而使得该磁场组件形成的磁场为非平衡磁场，并且磁力线能够延伸到磁控溅射设备的腔体内部的基材表面，提高磁控溅射设备的腔体内的等离子体的密度，进而改善沉积涂层的质量。另外，本申请实施例中，磁场组件形成非平衡磁场无需通过在圆柱靶材的外侧增加永磁体或线圈实现，从而无需占据圆柱靶材外侧的空间，便于实现磁控溅射设备的腔体中多个溅射阴极的阵列布置，并降低多个溅射阴极的磁场存在互相干扰的风险，以在磁控溅射设备的腔体中形成稳定的高能等离子体，提高等离子体的密度，进一步改善对基材的镀膜效果。
[0019]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0020]图1为本申请所提供磁控溅射设备中的溅射阴极在一种具体实施例中的阵列排布示意图；图2为图1中溅射阴极在一种具体实施例中的结构示意图；图3为图2中磁场组件在一种具体实施例中的结构示意图。
[0021]附图标记：1
‑
溅射阴极；11
‑
圆柱靶材；12
‑
磁场组件；121
‑
第一磁体；121a
‑
第一表面；122
‑
第二磁体；122a
‑
第二表面；
123
‑
磁轭；124
‑
电磁线圈；13
‑
屏蔽罩；131
‑
开口；2
‑
等离子体。
[0022]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
[0023]为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0024]应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0026]应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0027]需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
[0028]本申请实施例提供一种磁控溅射设备及其溅射阴极，如图1所示，该磁控溅射设备包括溅射阴极1，如图2所示，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溅射阴极，其特征在于，所述溅射阴极包括：圆柱靶材，所述圆柱靶材具有内腔；磁场组件，至少两个所述磁场组件位于所述圆柱靶材的内腔内；其中，所述磁场组件包括磁轭、第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体与所述磁轭固定连接，所述第一磁体的剩磁强度与所述第二磁体的剩磁强度不同，以使所述磁场组件形成的磁场为非平衡磁场。2.根据权利要求1所述的溅射阴极，其特征在于，所述第一磁体位于所述第二磁体的远离所述圆柱靶材的中心的一侧；第一磁体的剩磁强度高于所述第二磁体的剩磁强度。3.根据权利要求1所述的溅射阴极，其特征在于，所述第一磁体具有远离所述磁轭的第一表面，所述第二磁体具有远离所述磁轭的第二表面，所述第一表面和所述第二表面均倾斜设置，且倾斜方向相反。4.根据权利要求3所述的溅射阴极，其特征在于，所述第一表面朝向远离所述第二磁体的一侧倾斜，所述第二表面朝向远离所述第一磁体的一侧倾斜，且所述第一表面和所述第二表面均朝向远离所述圆柱靶材的内壁的方向倾斜。5.根据权利要求3所述的溅射阴极，其特征在于，所述第一表面与水平面的夹角为α，所述第二表面与水平面的夹角为β；0＜α≤45
°
，和/或，0＜β≤45
°
。6.根据权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎焕明，毕飞飞，姜天豪，胡鹏，蓝树槐，
申请(专利权)人：上海治臻新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：