CN115181952A - 一种曲面基材镀膜用可调磁体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，所述磁体包括主磁体，所述主磁体两侧分别独立地设置有至少1个副磁体，所述副磁体设置有轴体，所述副磁体以所述轴体为中心转动。所述磁体的特定区域磁场弯曲可调，实现平面、曲面基材上制备膜厚、光电性能均匀的膜层。
Description
技术领域
本发明属于磁控溅射领域，涉及一种磁控溅射用磁体，尤其涉及一种曲面基材镀膜用可调磁体。
背景技术
磁控溅射被广泛应用于半导体、太阳能电池、特种玻璃、显示器的膜层制备，如何制备大面积且膜厚均匀的膜层一直是工艺的重点难点。本发明通过改变特定区域的磁场方向及强度，使磁场弯曲可调，不仅能在平面基材上制备出膜厚均匀的膜层，而且实现在曲面基材上制备出光电性能均匀的电致变色电子薄膜。
磁控溅射包括很多种类。各有不同工作原理和应用对象。但有一共同点：利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材，同时磁场对溅射粒子有方向作用，因此对膜层均匀性存在直接影响。
目前被广泛使用的磁控溅射分为静止磁场、旋转磁场，静止磁场主要用于平面靶材溅射，旋转磁场主要用以旋转靶材溅射。但由于磁场分布差异，尤其是在靶材边缘位置磁场差异，导致膜层在边缘部位出现膜厚不均匀的情况，即使在平面基材上镀膜也会出现膜厚不均匀的情况，在曲面基材上更难实现均匀镀膜。因此，通过优化磁场分布来实现平面基材、曲面基材均匀镀膜是非常必要的。
CN101570851A公开了一种给溅射镀膜阴极施加磁场的方法，采用磁场辅助溅射方式镀膜，靶材和基片平行设置于电场中，靶材位于阴极表面，使靶材和基片之间形成等离子区，离子轰击靶材产生溅射，溅射出的靶材原子或分子沉积在基片上形成薄膜，在基片的背侧设置一个磁极朝向靶材方向的永久磁铁或电磁铁，在所述靶材背侧设置一铁磁性片材，使得所述靶材位于磁场中，磁场的强度分布均匀、方向垂直于靶材表面设置。
CN207958489U公开了一种曲面磁控溅射阴极、闭合磁场涂层磁控溅射设备，该磁控溅射阴极包括曲面靶、水冷套、电极、绝缘套、屏蔽组件、磁靴、磁靴转动、支撑固定机构，绝缘套对阴极组件进行电位绝缘，屏蔽组件为放电过程中的悬浮电位组件，磁靴转动可实现磁靴的滑动，提高靶材的利用率，曲面靶靶材是由多组表面可复合非金属的金属基片瓦拼接并通过螺栓固定在由不锈钢管表面焊接水冷管的水冷套上，通过电极接通负电压进行磁控溅射辉光放电，受阴极形状限制，辉光放电中的电子发生汇聚产生空心阴极效应，即提高了溅射速率，又增强了粒子的离化率。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，所述磁体的特定区域磁场弯曲可调，实现平面、曲面基材上制备膜厚、光电性能均匀的膜层。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，其所述磁体包括主磁体，所述主磁体两侧分别独立地设置有至少1个副磁体，所述副磁体设置有轴体，所述副磁体以所述轴体为中心转动。
其中，所述主磁体两侧的副磁体的个数可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述主磁体两侧的副磁体对称设置。
本发明中，在主磁体两侧设置可旋转的副磁体，还可根据需要增加边缘可调磁铁的数量和曲率来满足不同平面、曲面的镀膜需求，目的是通过磁铁方向的改变来补偿中间与边缘的磁场分布差异，使得主磁体边缘部分与中间区域磁场趋近相同，同时可以使得边缘部位等离子体溅射存在倾角，实现边缘膜层厚度与中间膜层厚度无明显差异，而且可以实现在曲面制备膜厚均匀的膜层。
作为本发明优选的技术方案，所述主磁体为条形磁铁。
本发明中，所述主磁体为常用的条形磁体，但并不仅限于条形，其还可根据实际镀膜的需要对主磁体的形状进行调整。
作为本发明优选的技术方案，所述主磁体与相邻的所述副磁体的邻接端的磁极相反。
作为本发明优选的技术方案，相邻的所述副磁体的邻接端的磁极相反。
本发明中，邻接端的磁极相反可以解释为，当主磁体一端为N极时，该端相邻的副磁体的在相邻端即为S极。如果主磁体一侧存在两个或以上的副磁体时，当相邻的两个副磁体中，当一个副磁体在相邻端为N极时，另一个副磁体在相邻端即为S极。
作为本发明优选的技术方案，所述轴体位于所述副磁体的中心处，并贯穿所述副磁体。
本发明中，所述副磁体内部的轴体的材质及尺寸可根据磁控溅射装置的需要进行具体选择，在此不做具体限定。
作为本发明优选的技术方案，所述副磁体旋转的角度为0～15°，不包括0，如1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°、12°、13°或14°等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，副磁体旋转的角度并不仅限于上述范围，若需求角度大于该范围，可设置多个副磁铁连续均匀变化角度来实现。
作为本发明优选的技术方案，所述副磁体包括永磁体或电磁体。
作为本发明优选的技术方案，所述电磁体外部缠绕有线圈。
作为本发明优选的技术方案，所述副磁体的磁场强度通过所述线圈内部通入的电流大小进行调控。
本发明中，在在主磁体两侧设置可旋转的副磁体，且将副磁体设置为电磁铁，可改变副磁体方向、通过改变线圈中的电流大小改变副磁体的磁场强度，与永磁铁相比，电磁铁可以通过改变绕线金属棒本身的弯曲来实现磁场方向和曲率的调整，并且可直接改变线圈电流来控制磁场强度大小，以此来补偿中间与边缘的磁场分布差异，实现边缘膜层厚度与中间膜层厚度无明显差异，而且可以实现在曲面制备膜厚均匀的膜层。
作为本发明优选的技术方案，对称设置的所述副磁体的线圈缠绕方式相同。
本发明中，所述线圈的缠绕方式可根据磁场强度以及磁场强度调控范围的需要进行具体选择，在此不做具体限定。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，所述磁体的特定区域磁场弯曲可调，实现平面、曲面基材上制备膜厚、光电性能均匀的膜层。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的曲面基材镀膜用可调磁体的结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的曲面基材镀膜用可调磁体的结构示意图；
图3为本发明实施例3提供的曲面基材镀膜用可调磁体的结构示意图；
图4为本发明厚度均匀性的测试方法的取片方法示意图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，其结构如图1所示，所述磁体包括主磁体，所述主磁体两侧分别独立地设置有1个副磁体，所述副磁体设置有轴体，所述副磁体以所述轴体为中心转动；
所述主磁体和副磁体均为条形磁铁，所述轴体位于所述副磁体的中心处，并贯穿所述副磁体，所述副磁体为永磁铁。
使用所述上述曲面基材镀膜用可调磁体进行镀膜，主磁体的长度为1300mm，副磁体的长度为100mm，副磁体的旋转角度为10°，主磁体的磁场强度为0.7T，副磁体的磁场强度为0.75T；靶材为ITO，基材为曲面玻璃。
实施例2
本实施例提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，其结构如图2所示，所述磁体包括主磁体，所述主磁体两侧分别独立地设置有2个副磁体，所述副磁体设置有轴体，所述副磁体以所述轴体为中心转动；
所述主磁体和副磁体均为条形磁铁，所述轴体位于所述副磁体的中心处，并贯穿所述副磁体，所述副磁体为永磁铁。
使用所述上述曲面基材镀膜用可调磁体进行镀膜，主磁体的长度为1300mm，副磁体的长度为100mm，内侧副磁体的旋转角度为5°，外侧副磁体的旋转角度为5°，主磁体的磁场强度为0.7T，内侧副磁体的磁场强度为0.75T，外侧副磁体的磁场强度为0.75T；靶材和基材的选择与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，其结构如图3所示，所述磁体除了将副磁体替换为电磁体外，其余条件均与实施例1相同。
使用所述上述曲面基材镀膜用可调磁体进行镀膜，主磁体的长度为1300mm，副磁体的长度为100mm，副磁体的旋转角度为10°，主磁体的磁场强度为0.7T，副磁体的磁场强度为0.75T；靶材和基材的选择与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种曲面基材镀膜用可调磁体，所述磁体除了将副磁体替换为电磁体外，其余条件均与实施例3相同。
使用所述上述曲面基材镀膜用可调磁体进行镀膜，主磁体的长度为1300mm，副磁体的长度为50mm，内侧副磁体的旋转角度为5°，外侧副磁体的旋转角度为5°，主磁体的磁场强度为0.7T，内侧副磁体的磁场强度为0.75T，外侧副磁体的磁场强度为0.75T；靶材和基材的选择与实施例1相同。
对比例1
本对比例除了使用与实施例1主磁体和副磁体的总长度相同的条形磁体进行镀膜外，其余条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例除了使用与实施例2主磁体和副磁体的总长度相同的条形磁体进行镀膜外，其余条件均与实施例2相同。
对实施例1-4以及对比例1和2制备得到的镀膜的厚度均匀性进行测试，其结果如表1所示。
厚度均匀性的测试方法为：在曲面玻璃上进行镀膜，按如图4所示方法取片并测试厚度，可通过台阶仪或椭偏仪测试膜层厚度，按以下公式计算膜厚均匀度。膜厚均匀度Ud＝(dmax-dmin)/(2*dmax+2*dmin)*100％。
表1
| 厚度均匀性 | |
| 实施例1 | 1.5％ |
| 实施例2 | 1.0％ |
| 实施例3 | 1.5％ |
| 实施例4 | 1.0％ |
| 对比例1 | 3.33％ |
| 对比例2 | 3.33％ |
从表1的测试结果可以看出，对比例1和对比例2分别采用和实施例1以及实施例2主磁体和副磁体的总长度相同的条形磁体进行镀膜，其膜厚度均匀性均在3.33％。而实施例1-4采用本申请提供的曲面基材镀膜用可调磁体进行镀膜，镀膜的厚度均匀性明显提高。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种曲面基材镀膜用可调磁体，其特征在于，所述磁体包括主磁体，所述主磁体两侧分别独立地设置有至少1个副磁体，所述副磁体设置有轴体，所述副磁体以所述轴体为中心转动。
2.根据权利要求1所述的磁体，其特征在于，所述主磁体为条形磁铁。
3.根据权利要求1或2所述的磁体，其特征在于，所述主磁体与相邻的所述副磁体的邻接端的磁极相反。
4.根据权利要求1-3任一项所述的磁体，其特征在于，相邻的所述副磁体的邻接端的磁极相反。
5.根据权利要求1-4任一项所述的磁体，其特征在于，所述轴体位于所述副磁体的中心处，并贯穿所述副磁体。
6.根据权利要求1-5任一项所述的磁体，其特征在于，所述副磁体旋转的角度为0～15°，不包括0。
7.根据权利要求1-6任一项所述的磁体，其特征在于，所述副磁体包括永磁体或电磁体。
8.根据权利要求7所述的磁体，其特征在于，所述电磁体外部缠绕有线圈。
9.根据权利要求8所述的磁体，其特征在于，所述副磁体的磁场强度通过所述线圈内部通入的电流大小进行调控。
10.根据权利要求8所述的磁体，其特征在于，对称设置的所述副磁体的线圈缠绕方式相同。
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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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