CN103290378A

CN103290378A - 磁控溅射镀膜阴极机构

Info

Publication number: CN103290378A
Application number: CN2013102104284A
Authority: CN
Inventors: 郑芳平; 张迅; 易伟华
Original assignee: JIANGXI WOGE OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGXI WOGE OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd; WG Tech Jiangxi Co Ltd
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: CN103290378B

Abstract

一种磁控溅射镀膜阴极机构，包括依次层叠的靶材、背板以及磁性材料层，所述靶材在工作时形成有跑道区，所述靶材与所述背板之间设有导磁材料层，所述导磁材料层的形状与所述跑道区的形状相匹配。上述磁控溅射镀膜阴极机构，在靶材和背板之间加入与靶材跑道区形状相匹配的导磁材料层，通过改变靶材表面的磁场设计，将磁力线变得更加散开，增强靶材表面磁场的均匀性，从而增加了靶材表面蚀刻的宽度，即扩大了溅射跑道的宽度，使得靶材利用率由原来的30%-35%提高到40%-45%左右，节约了生产成本。

Description

磁控溅射镀膜阴极机构

技术领域

本发明涉及磁控溅射镀膜领域，特别是涉及磁控溅射镀膜机构。

背景技术

溅射镀膜的原理是稀有气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。磁控溅射是通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率的方法。

一般地，在等离子体磁控溅射镀膜中，阴极由磁铁、铜背板以及靶材等部件等组成，利用平面靶材进行溅射镀膜时，由于磁场的不均匀性，溅射跑道窄小，靶材的利用率较低，造成了靶材的浪费。

发明内容

基于此，有必要提供一种靶材利用率高的磁控溅射镀膜阴极机构。

一种磁控溅射镀膜阴极机构，包括依次层叠的靶材、背板以及磁性材料层，所述靶材在工作时形成有跑道区，所述靶材与所述背板之间设有导磁材料层，所述导磁材料层的形状与所述跑道区的形状相匹配。

在其中一个实施例中，所述导磁材料层的形状与所述跑道区的形状大小相同。

在其中一个实施例中，所述导磁材料层的形状为环形。

在其中一个实施例中，所述导磁材料层固相连接于所述靶材与所述背板之间。

在其中一个实施例中，所述导磁材料层的材质为纯铁。

在其中一个实施例中，所述环状为多个所述条状磁铁首尾连接构成。

在其中一个实施例中，所述磁性材料层构成的区域大于所述导磁材料层构成的区域。

在其中一个实施例中，所述靶材为ITO靶、硅靶、钛靶、锡靶、金靶或钨靶。

在其中一个实施例中，所述背板的材质为铜。

上述磁控溅射镀膜阴极机构，在靶材和背板之间加入与靶材跑道区形状相匹配的导磁材料层，通过改变靶材表面的磁场设计，将磁力线变得更加散开，增强靶材表面磁场的均匀性，增大磁力线和靶材表面的垂直相交面积，从而增加了靶材表面蚀刻的宽度，即扩大了溅射跑道的宽度，使得靶材利用率由原来的30%-35%提高到40%-45%左右，节约了生产成本。

附图说明

图1为一实施方式的磁控溅射镀膜阴极机构的立体结构示意图；

图2为一实施方式的磁控溅射镀膜阴极机构的剖面示意图；

图3为一实施方式的磁控溅射镀膜阴极机构的俯视图；

图4为一实施方式的磁控溅射镀膜阴极机构与未加入导磁材料层的磁控溅射镀膜阴极机构的使用效果对比图；

附图标记：10靶材，20导磁材料层，30背板，40磁性材料层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对磁控溅射镀膜机构进行进一步的阐述。

如图1-3所示，一实施方式的磁控溅射镀膜阴极机构，包括依次层叠的靶材10、背板30以及磁性材料层40，靶材10在工作时形成有跑道区，靶材10与背板30之间设有导磁材料层20，导磁材料层20的形状与跑道区的形状相匹配。其中，相匹配是指导磁材料层20的环状边长与跑道区的环状边长平行，即导磁材料层20的线条走向与跑道区的线条走向是相同的。

上述磁控溅射镀膜阴极机构，在靶材10和背板30之间加入与靶材10跑道区形状相匹配的导磁材料层20，通过改变靶材10表面的磁场设计，将磁力线变得更加散开，增强靶材10表面磁场的均匀性，增大磁力线和靶材10表面的垂直相交面积，从而增加了靶材10表面蚀刻的宽度，即扩大了溅射跑道的宽度，使得靶材利用率由原来的30%-35%提高到40%-45%左右，节约了生产成本。

在一实施方式中，导磁材料层20的形状与跑道区的形状大小相同，也就是说导磁材料层20与跑道区是完全重叠的。这种设计可以使得导磁材料层20更好的分散磁力线。由于跑道区的形状一般为环形，因此导磁材料层的形状也为环形。

导磁材料层20固相连接于靶材10和背板30之间，固相连接为将两种或两种以上的(同种或异种)材料通过原子或分子之间的结合和扩散造成永久性连接的工艺过程。在本实施例中，在用铟粘靶的过程中，将导磁材料层20固定于靶材10和背板30之间，具有密封性好和导电性能好的优点。

导磁材料层20的材质为纯铁。纯铁具有饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好的特点。可以理解的是，在其他实施方式中，导磁材料层20的材质也可以为其他材料，只要可以将磁场的磁力线变得更加分散均可。

磁性材料层40是由铁磁性物质组成的，在磁场的作用下，电子在向阳极运动的过程中作螺旋运动，束缚和延长了电子的运动轨迹，从而有效利用了电子的能量。在一实施方式中，磁性材料层40包括多个条状磁铁，磁性材料层40呈环状。多个条状磁铁环绕构成磁性材料层30，形成的磁力线较为均匀，可以使得磁场在靶材的表面均匀分布，在另一实施例中，磁性材料层40的环状结构是由多个条状磁铁首尾连接构成的。

磁性材料层40的环形区域大于导磁材料层构成的环形区域。由于磁性材料层40的环内的磁力线分布较密，将导磁材料层20的环形区域设计成小于磁性材料层40的环形区域，这样就可以使得导磁材料可以更好的将磁性材料层环内的磁力线分布，提高磁力线分布的均匀性。

靶材10是在磁控溅射技术中用作阴极的材料，其在带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积，换言之，靶材10就是高速粒子轰击的目标材料，根据镀膜的需要，可以选择不同材质的靶材，如ITO靶、硅靶、钛靶、锡靶、金靶或钨靶等。

背板30一般要求具有较好的导热性和足够的强度，使用较多的为铜板。

一实施方式的磁控溅射镀膜阴极装置，其阴极机构采用上述磁控溅射镀膜阴极机构，镀膜完成后其靶材使用情况如4(a)所示；

图4(b)为未加入导磁材料层的阴极机构，在镀膜完成后靶材的使用情况。

由图4(a)和4(b)所示，加入导磁材料层的磁控溅射镀膜机构，完成镀膜后靶材的表面剥蚀较为均匀，因此，在靶材与背板之间加入与靶材跑道区形状相匹配的导磁材料层，可以提高靶材的利用率，从而延长靶材的使用寿命。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种磁控溅射镀膜阴极机构，包括依次层叠的靶材、背板以及磁性材料层，所述靶材在工作时形成有跑道区，其特征在于，所述靶材与所述背板之间设有导磁材料层，所述导磁材料层的形状与所述跑道区的形状相匹配。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述导磁材料层的形状与所述跑道区的形状大小相同。

3.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述导磁材料层固相连接于所述靶材与所述背板之间。

4.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述导磁材料层的材质为纯铁。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述磁性材料层包括多个条状磁铁，所述磁性材料层呈环状。

6.根据权利要求5所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述环状为多个所述条状磁铁首尾连接构成。

7.根据权利要求2或6所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述磁性材料层构成的区域大于所述导磁材料层构成的区域。

8.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述靶材为ITO靶、硅靶、钛靶、锡靶、金靶或钨靶。

9.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜阴极机构，其特征在于，所述背板的材质为铜。