CN103484826A - 一种磁控溅射阴极移动靶 - Google Patents
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Abstract
一种磁控溅射阴极移动靶，包括密闭的真空容器，溅射靶材，加热器，挡板，阴极支撑座，阴极水冷背板，阴极水冷真空密封座，磁体，阴极体移动真空密封系统，工件；被镀工件从加热器和挡板之间经过，在密闭的真空容器中安装有移动阴极体，移动阴极体包括阴极体移动真空密封系统，在密闭的真空容器外实现阴极体的精确移动；磁体通过胶水黏在阴极水冷真空密封座上；阴极水冷背板与阴极支撑座组成阴极体的移动部分，溅射靶材通过机械固定方式固定阴极水冷背板上。本发明优点：磁场与工件间的相对速度永远等于工件移动的速度，不存在镀膜均匀性的问题。提高溅射靶材的溅射面积，从而提高靶材利用率，大幅降低生产产品的成本，节约资源，提高竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及磁控溅射真空镀膜技术领域，特别涉及了一种磁控溅射阴极移动靶。
背景技术
因为磁控溅射只发生在磁场范围内，所以传统的磁控靶的刻蚀面为一条很窄的跑道，靶材的利用率非常的低，基本在20％左右，为了提高靶材利用率，需要合理的设备。
目前，有改进的方式是让磁场移动，也就是匀速移动磁铁，让磁铁做往复运动，这样可以有效增加靶材的利用率，可以让靶材的利用率达到40％-50％，但是这种方法存在的问题是磁场移动，与工件的相对速度变大了，假设磁场的移动速度为V1，工件的移动速度为V2，那么磁场做往复运动时，当与工件做同向运动时，他们的相对速度为V2-V1，当与工件做反向运动时，他们的相对速度为V1+V2。这样的会使量产中的工件镀膜的均匀性不一，难以保证质量，难以控制废品率。
传统的磁场移动的溅射靶材，磁体需安装在真空室外，通过电机驱动旋转，阴极背板本身会受一个1个标准大气压的压力，方向是向真空室内，而且阴极背板本身很薄，厚的话会影响磁体的磁场强度，所以磁体移动的宽度就不能太宽，如果太宽，就导致受力过大，将导致阴极背板变形，影响设备的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了在磁控溅射真空镀膜技术中，提高靶材的利用率，降低废品率，特提供了一种磁控溅射阴极移动靶。
本发明提供了一种磁控溅射阴极移动靶，其特征在于：所述的磁控溅射阴极移动靶包括，密闭的真空容器1，溅射靶材2，加热器3，挡板4，阴极支撑座5，阴极水冷背板6,阴极水冷真空密封座7，磁体8，阴极体移动真空密封系统9，工件10；
其中：在密闭的真空容器1中安装加热器3和挡板4，被镀工件10从加热器3和挡板4之间经过，在密闭的真空容器1中安装有移动阴极体，移动阴极体包括阴极体移动真空密封系统9，通过导轨和步进电机的控制，光电开关的限位，在密闭的真空容器1外实现阴极体的精确移动；
磁体8通过胶水黏在阴极水冷真空密封座7上，阴极水冷真空密封座7通过螺栓连接固定在密闭的真空容器1上；
阴极水冷背板6与阴极支撑座5组成阴极体的移动部分，溅射靶材2通过机械固定法，如螺栓与压块固定阴极水冷背板6上。
所述的阴极支撑座5安装在导轨上，通过电机驱动。
所述的密闭的真空容器1为矩形结构。
工作原理：
磁控溅射镀膜原理，在真空状态下，给溅射靶材2施加一个负电位，给被镀工件10施加一个正电位时，溅射靶材2所在密闭的真空容器1内形成电场，然后向密闭的真空容器1内充入氩气，正电位和负电位之间会产生放电现象，氩气被沿轨道运动的电子撞击后电离，阳性离子飞向撞击阴极，使得溅射靶材2上的材料被溅射出来附着在阳极上。在被镀工件10和溅射靶材2间加入的挡板4挡住非溅射区域，让靶材原子从未被挡住的位置溅射到被镀工件10上。在溅射过程中，被镀工件10一直是匀速运动，移动阴极体也在导轨和电机的作用下匀速往复运动。
以往的阴极是磁体运动，由于工件是运动的，这样溅射的膜层不均匀。
以往的阴极溅射材料过宽时，真空密封很难解决。
目前，阴极溅射材料最好的接近50%，一般在30%-40%，对贵重金属来说成本太高。
本发明的移动靶材的方式将有效的解决了传统的问题，磁体被固定在真空室内部，相对于传功的磁体移动方式，横向移动的空间更大，对于靶材的利用率会有很大的提升。
本发明的优点：
本发明所述的磁控溅射阴极移动靶，所述的磁场与工件间的相对速度永远等于工件移动的速度V2，不存在镀膜均匀性的问题。而且相对于磁场的移动，靶材的移动会让靶材的边缘也出于磁场中，提高溅射靶材的溅射面积，从而提高靶材利用率，大幅降低生产产品的成本，节约资源，提高竞争力。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为磁控溅射阴极移动靶原理结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种磁控溅射阴极移动靶，其特征在于：所述的磁控溅射阴极移动靶包括，密闭的真空容器1，溅射靶材2，加热器3，挡板4，阴极支撑座5，阴极水冷背板6,阴极水冷真空密封座7，磁体8，阴极体移动真空密封系统9，工件10；
其中：在密闭的真空容器1中安装加热器3和挡板4，被镀工件10从加热器3和挡板4之间经过，在密闭的真空容器1中安装有移动阴极体，移动阴极体包括阴极体移动真空密封系统9，通过导轨和步进电机的控制，光电开关的限位，在密闭的真空容器1外实现阴极体的精确移动；
磁体8通过胶水黏在阴极水冷真空密封座7上，阴极水冷真空密封座7通过螺栓连接固定在密闭的真空容器1上；
阴极水冷背板6与阴极支撑座5组成阴极体的移动部分，溅射靶材2通过螺栓与压块固定阴极水冷背板6上。
所述的阴极支撑座5安装在导轨上，通过电机驱动。
所述的密闭的真空容器1为矩形结构。
工作原理：
磁控溅射镀膜原理，在真空状态下，给溅射靶材2施加一个负电位，给被镀工件10施加一个正电位时，溅射靶材2所在密闭的真空容器1内形成电场，然后向密闭的真空容器1内充入氩气，正电位和负电位之间会产生放电现象，氩气被沿轨道运动的电子撞击后电离，阳性离子飞向撞击阴极，使得溅射靶材2上的材料被溅射出来附着在阳极上。在被镀工件10和溅射靶材2间加入的挡板4挡住非溅射区域，让靶材原子从未被挡住的位置溅射到被镀工件10上。在溅射过程中，被镀工件10一直是匀速运动，移动阴极体也在导轨和电机的作用下匀速往复运动。
靶材平均溅射使用掉的材料体积计算：
靶材没有溅射的材料体积：V1=1200*300*8=2880000mm3
靶材平均溅射的体积：V2=1140*280*7=2234400mm3
靶材平均溅射的利用率：P=2234400/2880000=0.7758333
本发明所述的磁控溅射阴极移动靶，平均溅射的利用率远高于传统靶材利用率。
Claims (3)
1.一种磁控溅射阴极移动靶，其特征在于：所述的磁控溅射阴极移动靶包括，密闭的真空容器（1），溅射靶材（2），加热器（3），挡板（4），阴极支撑座（5），阴极水冷背板（6），阴极水冷真空密封座（7），磁体（8），阴极体移动真空密封系统（9），工件（10）；
其中：在密闭的真空容器（1）中安装加热器（3）和挡板（4），被镀工件（10）从加热器（3）和挡板（4）之间经过，在密闭的真空容器（1）中安装有移动阴极体，移动阴极体包括阴极体移动真空密封系统（9），通过导轨和步进电机的控制，光电开关的限位，在密闭的真空容器（1）外实现阴极体的精确移动；
磁体（8）通过胶水黏在阴极水冷真空密封座（7）上，阴极水冷真空密封座（7）通过螺栓连接固定在密闭的真空容器（1）上；
阴极水冷背板（6）与阴极支撑座（5）组成阴极体的移动部分，溅射靶材（2）通过机械固定方式固定阴极水冷背板（6）上。
2.按照权利要求1所述的磁控溅射阴极移动靶，其特征在于：所述的阴极支撑座（5）安装在导轨上，通过电机驱动。
3.按照权利要求1所述的磁控溅射阴极移动靶，其特征在于：所述的密闭的真空容器（1）为矩形结构。
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