CN103820759A - 一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法 - Google Patents

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葛承全
张超群
井治
张仰平
李险峰
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Abstract

本发明涉及磁控溅射镀膜生产设备技术领域，具体来说是一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于靶材经过两次安装，两次溅射，具体方法为：当靶材第一次安装后，经过溅射，刻蚀区域位于靶材的一侧；然后将靶材水平旋转180°再重新安装在阴极上，进行第二次溅射，两次的刻蚀区域恰好连接成一个较大的刻蚀区域。本发明同现有技术相比，将靶材第一次安装后，经过溅射，刻蚀区域位于靶材的一侧，然后将靶材水平旋转180°再重新安装在阴极上，进行第二次溅射，使两次的刻蚀区域恰好连接成一个较大的刻蚀区域，另外，在阴极座外部两侧设有截面为L形的屏蔽罩，屏蔽了靶材上50%以上的区域，提高了靶材的利用率，降低成本。

Description

一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法
[技术领域]
本发明涉及磁控溅射镀膜生产设备技术领域，具体来说是一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法。
[背景技术]
磁控溅射是为了在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率，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。因为磁控溅射可以将任何镀材的薄膜沉积在任何基材上，因此磁控溅射已成为溅射技术的主流并广泛应用于大面积镀膜生产中。
磁控溅射镀膜就是在真空中利用荷能粒子轰击靶表面，使被轰击出的粒子沉积在基片上的技术。通常，利用低压惰性气体辉光放电来产生入射离子，阴极靶由镀膜材料制成，基片作为阳极，真空室中通入0.1-10Pa的氩气或其它惰性气体，在阴极(靶)1-3KV直流负高压或13.56MHz的射频电压作用下产生辉光放电，电离出的氩离子轰击靶表面，使得靶原子溅出并沉积在基片上，形成薄膜。
通常矩形平面磁控溅射阴极的靶面有效尺寸和靶座内磁铁的宽度相当。阴极工作时，真空腔室内的工艺气体发生辉光放电，电离出的离子轰击靶材，轰击出靶材材料并沉积在基片上，由于受到辉光放电区域的限制，电离出的工艺气体离子被限制在一个狭窄环形的跑道上，对应的靶面上形成一个狭窄的刻蚀区域，随着辉光放电的进行，靶面刻蚀区域呈“V”形且刻蚀区域越来越狭窄，随着“V”形沟槽的逐渐加深，刻蚀会变得更为剧烈，靶材很快被刻蚀“穿透”，此时必须更换靶材，因此矩形平面阴极的靶材利用率很低，一般在30%左右，而靶材一般采用金属钛、银、铂等价格昂贵的材料制成，因此，靶材的浪费会增加生产成本。
[发明内容]
本发明的目的是提供一种能有效解决矩形平面阴极的靶材利用率很低等问题的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法。
为实现上述目的，设计一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，所述的矩形平面磁控溅射阴极包括中靶材压条1、中压条2、边靶材压条3、边压条4、背板5、冷却板6、阴极座7、支撑块8、磁轭9、中立柱10、中磁铁11、中磁靴12、边磁铁13、边磁靴14和靶材15，其特征在于靶材经过两次安装，两次溅射，具体方法为：当靶材第一次安装后，经过溅射，刻蚀区域位于靶材的一侧；然后将靶材水平旋转180°再重新安装在阴极上，进行第二次溅射，两次的刻蚀区域恰好连接成一个较大的刻蚀区域，提高靶材的利用率。
所述的矩形平面磁控溅射阴极的阴极座为不导磁的不锈钢材料，阴极座内设有磁轭9，磁轭9为高导磁材料并通过螺栓和阴极座7固定在一起，磁轭9上设有磁铁组件，所述的磁铁组件包括四列磁铁，中部两列为中磁铁，极性相同；两侧为边磁铁，极性相同，中磁铁和边磁铁极性相反；磁铁上部设有磁靴，磁铁组件顶部设有冷却板，冷却板顶部设有背板，背板上部设有靶材，所述的阴极座外部两侧设有截面为L形的屏蔽罩，屏蔽罩顶部设置于靶材上方，所述的阴极座7宽度大于两侧边磁铁的总跨度，靶材的总跨度大于边磁铁的总跨度。
所述的阴极座的宽度大于两侧边磁铁的总跨度的1.5倍，靶材的总跨度大于边磁铁总跨度的1.5倍。
所述的屏蔽罩屏蔽靶材上50%以上的区域。
所述的冷却板6的材料为铜。
所述的两中磁铁之间设有中立柱，两边磁铁与阴极座之间分别设有支撑块，冷却板的中间位置由中立柱10支撑，两侧分别由支撑块8和阴极座7支撑。
所述的背板5上部安装中压条2和边压条4。
所述的冷却板6、中压条2和边压条4、背板5、中立柱10之间通过螺栓固定在阴极座7上且通过螺栓的紧固力将密封材料压紧，支撑块8、背板5、冷却板6通过螺栓紧固在一起并把密封材料压紧，形成对冷却水通道的密封。
本发明同现有技术相比，将靶材第一次安装后，经过溅射，刻蚀区域位于靶材的一侧，然后将靶材水平旋转180°再重新安装在阴极上，进行第二次溅射，使两次的刻蚀区域恰好连接成一个较大的刻蚀区域，另外，在阴极座外部两侧设有截面为L形的屏蔽罩，屏蔽了靶材上50%以上的区域，提高了靶材的利用率，降低成本。
[附图说明]
图1本发明的剖面图；
如图所示，图中：1.中靶材压条  2.中压条  3.边靶材压条  4.边压条  5.背板  6.冷却板  7.阴极座  8.支撑块  9.磁轭  10.中立柱  11.中磁铁  12.中磁靴  13.边磁铁  14.边磁靴  15.靶材16.屏蔽罩。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。
实施例1
如图1所示，一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法的矩形平面磁控溅射阴极包括中靶材压条1、中压条2、边靶材压条3、边压条4、背板5、冷却板6、阴极座7、支撑块8、磁轭9、中立柱10、中磁铁11、中磁靴12、边磁铁13、边磁靴14和靶材15，其特征在于靶材经过两次安装，两次溅射，具体方法为：当靶材第一次安装后，经过溅射，刻蚀区域位于靶材的一侧；然后将靶材水平旋转180°再重新安装在阴极上，进行第二次溅射，两次的刻蚀区域恰好连接成一个较大的刻蚀区域，提高靶材的利用率。
矩形平面磁控溅射阴极的阴极座为不导磁的不锈钢材料，阴极座内设有磁轭9，磁轭9为高导磁材料并通过螺栓和阴极座7固定在一起，磁轭9上设有磁铁组件，磁铁组件包括四列磁铁，中部两列为中磁铁，极性相同；两侧为边磁铁，极性相同，中磁铁和边磁铁极性相反；磁铁上部设有磁靴，磁铁组件顶部设有冷却板，冷却板顶部设有背板，背板上部设有靶材，阴极座外部两侧设有截面为L形的屏蔽罩，屏蔽罩顶部设置于靶材上方，屏蔽罩屏蔽靶材上50%以上的区域，阴极座的宽度大于两侧边磁铁的总跨度的1.5倍，靶材的总跨度大于边磁铁总跨度的1.5倍。背板5上部安装中压条2和边压条4。
两中磁铁之间设有中立柱，两边磁铁与阴极座之间分别设有支撑块，冷却板的中间位置由中立柱10支撑，两侧分别由支撑块8和阴极座7支撑。
冷却板6、中压条2和边压条4、背板5、中立柱10之间通过螺栓固定在阴极座7上且通过螺栓的紧固力将密封材料压紧，支撑块8、背板5、冷却板6通过螺栓紧固在一起并把密封材料压紧，形成对冷却水通道的密封，冷却板6的材料为铜。

Claims (8)

1.一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，所述的矩形平面磁控溅射阴极包括中靶材压条(1)、中压条(2)、边靶材压条(3)、边压条(4)、背板(5)、冷却板(6)、阴极座(7)、支撑块(8)、磁轭（9）、中立柱（10）、中磁铁（11）、中磁靴（12）、边磁铁（13）、边磁靴（14）和靶材（15），其特征在于靶材经过两次安装，两次溅射，具体方法为：当靶材第一次安装后，经过溅射，刻蚀区域位于靶材的一侧；然后将靶材水平旋转180°再重新安装在阴极上，进行第二次溅射，两次的刻蚀区域恰好连接成一个较大的刻蚀区域，提高靶材的利用率。
2.如权利要求1所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的矩形平面磁控溅射阴极的阴极座为不导磁的不锈钢材料，阴极座内设有磁轭（9），磁轭（9）为高导磁材料并通过螺栓和阴极座7固定在一起，磁轭（9）上设有磁铁组件，所述的磁铁组件包括四列磁铁，中部两列为中磁铁，极性相同；两侧为边磁铁，极性相同，中磁铁和边磁铁极性相反；磁铁上部设有磁靴，磁铁组件顶部设有冷却板，冷却板顶部设有背板，背板上部设有靶材，所述的阴极座外部两侧设有截面为L形的屏蔽罩，屏蔽罩顶部设置于靶材上方，所述的阴极座（7）宽度大于两侧边磁铁的总跨度，靶材的总跨度大于边磁铁的总跨度。
3.如权利要求2所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的阴极座的宽度大于两侧边磁铁的总跨度的1.5倍，靶材的总跨度大于边磁铁总跨度的1.5倍。
4.如权利要求2所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的屏蔽罩屏蔽靶材上50%以上的区域。
5.如权利要求2所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的冷却板（6）的材料为铜。
6.如权利要求2所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的两中磁铁之间设有中立柱，两边磁铁与阴极座之间分别设有支撑块，冷却板的中间位置由中立柱(10)支撑，两侧分别由支撑块(8)和阴极座(7)支撑。
7.如权利要求2所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的背板(5)上部安装中压条(2)和边压条(4)。
8.如权利要求2所述的一种提高矩形平面磁控溅射阴极靶材利用率的方法，其特征在于所述的冷却板（6）、中压条(2)和边压条(4)、背板（5）、中立柱（10）之间通过螺栓固定在阴极座（7）上且通过螺栓的紧固力将密封材料压紧，支撑块（8）、背板（5）、冷却板（6）通过螺栓紧固在一起并把密封材料压紧，形成对冷却水通道的密封。
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