CN103050358A - 平面磁控溅射阴极 - Google Patents

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Abstract

一种平面磁控溅射阴极，其包括靶材、磁体装置、磁靴，所述磁体装置装设于靶材的相对于溅射表面的一面，所述磁靴设置于磁体装置远离所述靶材的一面，所述磁体装置包括平行且等间隔设置的三第一磁体，该三第一磁体分别设置于靶材的两侧和中间，且相邻的二第一磁体的极性排布相反，该磁体装置还包括二第二磁体组，每一第二磁体组设置于相邻的二第一磁体之间；每一第二磁体组包括等间隔纵向设置的若干第二磁铁；每一第二磁体组中相邻的二第二磁铁的极性排布相反。本发明平面磁控溅射阴极能够使靶材表面的磁场强度分布更加均匀，使得靶材表面的蚀刻区大大宽化，从而有效提高了靶材的利用率。

Description

平面磁控溅射阴极
技术领域
本发明涉及一种平面磁控溅射阴极，尤其涉及一种能够提高靶材利用率的平面磁控溅射阴极。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)，是一种利用物理方式在基材上沉积薄膜的技术。磁控溅射技术是物理气相沉积技术的一种。在磁控溅射镀膜技术中，高能离子(通常为电场加速的氩气离子)轰击靶材表面，靶材表面离子或原子与入射的高能离子交换能量后从靶材表面飞溅出来，并在基材上沉积成膜。
目前，在磁控溅射镀膜技术应用领域，广泛使用的是平面磁控溅射阴极。如图1所示的现有的平面磁控溅射阴极200包括靶材201、磁体装置203、磁靴205。所述磁体装置203包括三个磁体210，该三个磁体210装设于靶材201的背面(即与靶材201的溅射面相对的一面)。所述磁靴205设置于磁体装置203相对于所述靶材201的一面。图2所示为图1去除所述靶材201后，从图1箭头所示的方向观测所述磁体装置203。如图2所示，所述每一磁体210由若干磁铁207纵向堆叠而成，且相邻的二磁体210之间的极性(N极和S极的朝向)排布相反。在溅射过程中，靶材201表面的磁场强度分布如图1中虚线所示。靶材201表面的磁场强度的水平分量越高的区域，其溅射速率越高，消耗也就越大，因此溅射一段时间后，靶材201表面就会出现如图1所示的蚀刻坑211。蚀刻坑211最深处，对应磁场水平分量最强的地方，而靶材201的其他部位蚀刻较浅，甚至没有蚀刻。当蚀刻坑211深到一定程度，靶材201就需要更换，否则靶材201将被击穿，对镀膜设备造成损坏。平面阴极的靶材201的不均匀刻蚀，使得靶材201的利用率较低，通常只有20-30%，镀膜成本较高。
发明内容
有鉴于此，提供一种能够有效提高靶材利用率的平面磁控溅射阴极。
一种平面磁控溅射阴极，其包括靶材、磁体装置、磁靴，所述磁体装置装设于靶材的相对于溅射表面的一面，所述磁靴设置于磁体装置远离所述靶材的一面，所述磁体装置包括平行且等间隔设置的三第一磁体，该三第一磁体分别设置于靶材的两侧和中间，且相邻的二第一磁体的极性排布相反，该磁体装置还包括二第二磁体组，所述二第二磁体组对称设置于位于靶材中间的第一磁体的两侧，且每一第二磁体组设置于相邻的二第一磁体之间；每一第二磁体组包括等间隔纵向设置的若干第二磁铁；每一第二磁体组中相邻的二第二磁铁的极性排布相反；且二第二磁体组中关于第一磁体相对称的二第二磁铁的极性排布相反。
本发明平面磁控溅射阴极在原有装设的三第一磁体的基础上，还增加了二第二磁体组，如此使得靶材表面的磁场强度分布更加均匀，使得靶材表面的蚀刻区大大宽化，从而有效提高了靶材的利用率。
附图说明
图1为现有的平面磁控溅射阴极的俯视示意图；
图2为现有的平面磁控溅射阴极的磁体装置的正面示意图；
图3为本发明较佳实施例的平面磁控溅射阴极的俯视示意图；
图4为本发明较佳实施例的平面磁控溅射阴极的磁体装置的正面示意图；
图5为为图4沿A-A方向剖视的靶材表面的磁场强度分布示意图；
图6为为图4沿B-B方向剖视的靶材表面的磁场强度分布示意图；
图7为为图4沿C-C方向剖视的靶材表面的磁场强度分布示意图；
图8为为图4沿D-D方向剖视的靶材表面的磁场强度分布示意图。
主要元件符号说明
平面磁控溅射阴极 200
靶材 201
磁体装置 203
磁靴 205
磁体 210
磁铁 207
蚀刻坑 211
平面磁控溅射阴极 100
靶材 10
溅射表面 11
磁体装置 50
第一磁体 510
第一磁铁 511
第二磁体组 530
第二磁铁 531
磁靴 30
原磁场强度示意线 60
磁场强度示意线一 81
磁场强度示意线二 82
磁场强度示意线三 83
磁场强度示意线四 84
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图3，本发明平面磁控溅射阴极100包括靶材10、磁体装置50、磁靴30。所述靶材10为平面靶，其包括一溅射表面11。所述磁体装置50垂直装设于靶材10的相对于溅射表面11的一面，所述磁靴30设置于磁体装置50远离所述靶材10的一面。磁靴30用以屏蔽所述磁体装置50邻近磁靴30一侧的磁场。
所述磁体装置50包括三第一磁体510和二第二磁体组530。所述三第一磁体510等间隔设置于靶材10的两侧和中间，且每相邻的二第一磁体510 的极性排布相反。
请一并参阅图4，图4所示为图3去除所述靶材10后，从图3箭头所示的方向观测所述磁体装置50。每一第一磁体510由若干条形的第一磁铁511纵向堆叠而成，且同一第一磁体510中的若干第一磁铁511的极性排布相同。所述二第二磁体组530对称设置于位于靶材10中间的第一磁体510的两侧，且每一第二磁体组530设置于相邻的二第一磁体510之间。所述每一第二磁体组530包括等间隔纵向设置的若干第二磁铁531。每一第二磁体组530中相邻的二第二磁铁531的极性排布相反；且二第二磁体组530中关于第一磁体510相对称的二第二磁铁531的极性排布相反。
每一第一磁铁511的N极和S极的连线和每一第二磁铁531的N极和S极的连线均垂直所述靶材10。所述每一第二磁体组530中第二磁铁531的数量与每一第一磁体510中的第一磁铁511的数量的比值介于1：3与1：1之间。所述每一第一磁铁511与每一第二磁铁531的磁性大小相当。
磁力线指向方向相反，二者发生抵消使得磁场强度降低，二磁力线指向方向相同，相互叠加使得磁场强度增强。请一并参阅图5-图8，如图可知：与原磁场强度示意线60相比，靶材10不同部位的磁场强度示意线一81、磁场强度示意线二82、磁场强度示意线三83、磁场强度示意线四84的磁场强度的分布变得更均匀。即二第二磁体组530的设置使得靶材10表面各个区域磁场强度的分布相对于原来的磁场强度分布变得均匀，整个靶材10的刻蚀区大大宽化，从而将靶材10的利用率提高至60-70%。
本发明平面磁控溅射阴极100通过于第一磁体510之间设置二第二磁体组530，使所述靶材10表面的磁场强度分布更加均匀，使得靶材10表面的蚀刻区大大宽化，从而有效提高了靶材10的利用率。

Claims (6)

1.一种平面磁控溅射阴极，其包括靶材、磁体装置、磁靴，所述磁体装置装设于靶材的相对于溅射表面的一面，所述磁靴设置于磁体装置远离所述靶材的一面，所述磁体装置包括平行且等间隔设置的三第一磁体，该三第一磁体分别设置于靶材的两侧和中间，且相邻的二第一磁体的极性排布相反，其特征在于：该磁体装置还包括二第二磁体组，所述二第二磁体组对称设置于位于靶材中间的第一磁体的两侧，且每一第二磁体组设置于相邻的二第一磁体之间；每一第二磁体组包括等间隔纵向设置的若干第二磁铁；每一第二磁体组中相邻的二第二磁铁的极性排布相反；且二第二磁体组中关于第一磁体相对称的二第二磁铁的极性排布相反。
2.如权利要求1所述的平面磁控溅射阴极，其特征在于：每一第一磁体的N极和S极的连线和每一第二磁铁的N极和S极的连线均垂直所述靶材。
3.如权利要求1所述的平面磁控溅射阴极，其特征在于：所述靶材为平面靶。
4.如权利要求1所述的平面磁控溅射阴极，其特征在于：每一第一磁体由若干条形的第一磁铁纵向堆叠而成，且同一第一磁体中的若干第一磁铁的极性排布相同。
5.如权利要求4所述的平面磁控溅射阴极，其特征在于：所述每一第二磁体组中第二磁铁的数量与每一第一磁体中的第一磁铁的数量的比值介于1：3与1：1之间。
6.如权利要求4所述的平面磁控溅射阴极，其特征在于：所述第一磁铁与第二磁铁的磁性大小相当。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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