CN111020510A - 一种新型磁钢可调节平面阴极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型磁钢可调节平面阴极，它涉及真空磁控溅射设备技术领域。它包括磁钢座、调节杆、靶壳、压板、磁铁、锁紧螺母、吊挂座、靶板，磁钢座通过调节杆吊挂在靶壳上，调节杆与靶壳的连接处通过压板压紧设置，压紧处通过锁紧螺母锁紧固定，所述的磁钢座上安装有磁铁，磁铁采用上下内外环形永磁体排布，外环比内环高出8mm，所述磁钢座通过槽分成多段，中间每段设置有六个吊杆孔，两端设置有四个吊杆孔，调节杆穿过吊杆孔设置，通过转动各调节杆，改变磁铁位置。本发明可调节靶面范围磁场强度，提高其均匀度，使靶面附近的磁场呈较为平滑地分布，使靶材较均匀地刻蚀，提高了靶材的利用率，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是真空磁控溅射设备技术领域，具体涉及一种新型磁钢可调节平面阴极。
背景技术
磁场强度对磁控靶工作过程中靶表面的等离子体密度影响较大，很小的磁场不均匀都会造成刻蚀区附近等离子体大的改变。不均匀分布的磁场会产生密度不均匀分布的等离子体，因而导致在靶面不同位置处溅射速率不同和刻蚀速度不同，同时膜层沉积的均匀性也不好，将引起靶材的异常刻蚀和薄膜厚度的不均匀。理想的靶磁场分布应该是在整个靶面范围内的均匀地分布，并尽量增强靶面范围内各处磁场的水平分量。另外，传统靶永磁铁排布是磁铁内外环表面在同一水平面内，由磁控溅射原理可知，靶面刻蚀最严重的区域在电场与磁场正交处，大至处在两磁铁中间上方，此处靶材溅射区B呈窄槽状(如图1)，造成局部过热，且靶材利用率低。基于以上原因，设计一种新型的磁钢可调节平面阴极尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种新型磁钢可调节平面阴极，结构简单，设计合理，可调节靶面范围磁场强度，提高其均匀度，使靶面附近的磁场呈较为平滑地分布，使靶材较均匀地刻蚀，提高了靶材的利用率，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种新型磁钢可调节平面阴极，包括磁钢座、调节杆、靶壳、压板、磁铁、锁紧螺母、吊挂座、靶板，磁钢座通过调节杆吊挂在靶壳上，调节杆与靶壳的连接处通过压板压紧设置，压紧处通过锁紧螺母锁紧固定，所述的磁钢座上安装有磁铁，磁铁采用上下内外环形永磁体排布，外环比内环高出8mm，所述的靶壳底部安装有吊挂座，靶壳上部安装有水槽板、铜背板，铜背板上部通过靶材压板安装有靶板，靶材压板与铜背板之间设置有靶材垫板。
作为优选，所述的磁铁由内端磁铁、外端磁铁和边磁铁组成，内端磁铁、外端磁铁和边磁铁安装在磁钢座上，内端磁铁与边磁铁组成了内环形永磁体排布结构，外端磁铁与边磁铁组成了外环形永磁体排布结构。
作为优选，所述的磁钢座上沿磁钢座本体纵向每间隔150mm刻有一槽，通过槽将磁钢座分成多段，便于调节磁钢座，使磁钢座易产生变形；磁钢座的中间每段设置有六个吊杆孔，磁钢座两端的每段设置有四个吊杆孔，调节杆穿过吊杆孔设置，通过转动各调节杆，改变磁铁位置。
本发明的有益效果：本装置的应用可调节靶面范围磁场强度，提高其均匀度，使靶面附近的磁场呈较为平滑地分布，同时采用上下内外环永磁体排布，使靶工作区域内磁场尽可能保持一致，使靶材较均匀地刻蚀，提高了靶材的利用率，应用前景广阔。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为背景技术中传统靶永磁铁的排布示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明磁钢座的立体结构示意图；
图4为本发明磁钢座的平面结构示意图；
图5为图4中的A-A面剖视图；
图6为本发明磁铁的排布示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图2-6，本具体实施方式采用以下技术方案：一种新型磁钢可调节平面阴极，包括磁钢座1、调节杆2、靶壳3、压板4、磁铁5、锁紧螺母6、吊挂座7、靶板8，磁钢座1通过调节杆2吊挂在靶壳3上，调节杆2与靶壳3的连接处通过压板4压紧设置，压紧处通过锁紧螺母6锁紧固定，所述的磁钢座1上安装有磁铁5，磁铁5采用上下内外环形永磁体排布，外环比内环高出8mm，所述的靶壳3底部安装有吊挂座7，靶壳3上部安装有水槽板9、铜背板10，铜背板10上部通过靶材压板11安装有靶板8，靶材压板11与铜背板10之间设置有靶材垫板12。
值得注意的是，所述的磁铁5由内端磁铁501、外端磁铁502和边磁铁503组成，内端磁铁501、外端磁铁502和边磁铁503安装在磁钢座1上，内端磁铁501与边磁铁503组成了内环形永磁体排布结构，外端磁铁502与边磁铁503组成了外环形永磁体排布结构。
本具体实施方式根据磁场源在磁极面某点磁场强度跟距离成反比的原理，对永磁体位置进行调整，进而改变某点磁场强度。因此，为了便于调节磁钢座1，使磁钢座1易产生变形，沿磁钢座本体纵向每间隔150mm刻有一槽13，通过槽13将磁钢座1分成多段；磁钢座1的中间每段设置有六个吊杆孔14，磁钢座1两端每段设置有四个吊杆孔14，调节杆2穿过吊杆孔14设置，调节杆2由压板4压紧，通过转动各调节杆2，可使磁钢座1产生变形，带动磁铁进行较为微调地升降，改变磁铁位置，改变各点磁场强度，从而使磁场在整个靶面范围内均匀地分布；调整合适后由锁紧螺母6锁紧。
本具体实施方式采用上下内外环形永磁体排布，其中外环比内环高出8mm(图6)，该排布方式大大削弱靶面附近的垂直磁场分量，同时使得水平磁场分量大大增强，其结果使靶面附近的磁场呈较为平滑的分布，这样高能电子将被约束在附近一个较宽的环形区域靶材溅射区B内，从而使靶材较均匀地刻蚀，大大提高了靶材的利用率，同时靶表面受到离子轰击比较均匀，即表面功率较均匀，也避免了普通平面磁控溅射靶源在工作时局部过热的缺点。
本具体实施方式相较于传统的平面靶结构，对永磁体安装排布等因素做了改进，使靶工作区域内磁场保持一致，减少各磁体之间的场强误差，大大提高靶材利用率，降低了成本，同时膜层均匀性也得到进一步改善，具有广阔的市场应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种新型磁钢可调节平面阴极，其特征在于，包括磁钢座(1)、调节杆(2)、靶壳(3)、压板(4)、磁铁(5)、锁紧螺母(6)、吊挂座(7)、靶板(8)，磁钢座(1)通过调节杆(2)吊挂在靶壳(3)上，调节杆(2)与靶壳(3)的连接处通过压板(4)压紧设置，压紧处通过锁紧螺母(6)锁紧固定，所述的磁钢座(1)上安装有磁铁(5)，磁铁(5)采用上下内外环形永磁体排布，外环比内环高出8mm，该排布方式削弱靶面附近的垂直磁场分量，同时使得水平磁场分量大大增强，使靶面附近的磁场呈较为平滑的分布；所述的靶壳(3)底部安装有吊挂座(7)，靶壳(3)上部安装有水槽板(9)、铜背板(10)，铜背板(10)上部通过靶材压板(11)安装有靶板(8)，靶材压板(11)与铜背板(10)之间设置有靶材垫板(12)。
2.根据权利要求1所述的一种新型磁钢可调节平面阴极，其特征在于，所述的磁铁(5)由内端磁铁(501)、外端磁铁(502)和边磁铁(503)组成，内端磁铁(501)、外端磁铁(502)和边磁铁(503)安装在磁钢座(1)上，内端磁铁(501)与边磁铁(503)组成了内环形永磁体排布结构，外端磁铁(502)与边磁铁(503)组成了外环形永磁体排布结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型磁钢可调节平面阴极，其特征在于，所述的磁钢座(1)上沿磁钢座本体纵向每间隔150mm刻有一槽(13)，通过槽(13)将磁钢座(1)分成多段，便于调节磁钢座(1)，使磁钢座(1)易产生变形。
4.根据权利要求3所述的一种新型磁钢可调节平面阴极，其特征在于，所述的磁钢座(1)的中间每段设置有六个吊杆孔(14)，磁钢座(1)两端的每段设置有四个吊杆孔(14)，调节杆(2)穿过吊杆孔(14)设置，调节杆(2)由压板(4)压紧，通过转动各调节杆(2)，使磁钢座(1)产生变形，带动磁铁微调升降，改变磁铁位置，改变各点磁场强度，从而使磁场在整个靶面范围内均匀地分布。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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