CN206308414U - 一种提高靶材利用率的新型平面阴极 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高靶材利用率的新型平面阴极，包括平面阴极本体；平面阴极本体主要是由靶座、冷却水管、绝缘垫、磁钢座底板、水槽板、上压条、磁体、阴极靶阳极罩和阳极基片构成，绝缘垫顶部表面设置有磁钢座底板，磁钢座底板表面开设有凹槽，凹槽内部设置有磁靴，磁靴表面两侧固定连接有外侧磁钢N极和外侧磁钢S极，磁靴中间位置固定连接有中磁钢S极和中磁钢N极；且中磁钢S极和中磁钢N极两端固定连接有端磁钢弧面N极和端磁钢弧面S极。使得平行磁场的水平分量大大增强，靶面附近的磁场呈现较为平滑的分布，从而使靶材较均匀的刻蚀，大大提高了靶材的利用率，且刻蚀时产生的热量被冷却水管吸收，降低了阴极靶的损坏率。

Description

一种提高靶材利用率的新型平面阴极

技术领域

本实用新型涉及一种平面阴极，具体是一种提高靶材利用率的新型平面阴极。

背景技术

普通的磁控靶的刻蚀面为一条很窄的跑道，靶材利用率非常低。

为了提高靶材的利用率，在靶的磁体组合结构上加上运动部件，使磁体沿着靶背面水平往复运动，使其产生的平行磁场也在靶面来回运动，从而使靶的刻蚀变为一个动态过程；磁场在平面靶内平行移动的阴极靶结构可使放电区内跑道扩展，对靶材溅射均匀，尤其是在多种复合靶材料溅射靶利用率从20%提高到40%-50%以上，膜层均匀性也得到改善。

但是这种靶结构复杂，增架了靶的制造难度和成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种提高靶材利用率的新型平面阴极，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种提高靶材利用率的新型平面阴极，包括平面阴极本体；所述平面阴极本体主要是由靶座、冷却水管、绝缘垫、磁钢座底板、水槽板、上压条、磁体、阴极靶阳极罩和阳极基片构成，所述绝缘垫顶部表面设置有磁钢座底板，磁钢座底板表面开设有凹槽，凹槽内部设置有磁靴；所述磁靴顶部设置有水槽板，所述水槽板顶部固定连接有阴极靶，阴极靶两端通过上压条固定，所述靶座两侧固定连接有阳极罩，所述阳极罩顶部中间固定连接有阳极基片，所述磁靴表面两侧固定连接有外侧磁钢N极和外侧磁钢S极，磁靴中间位置固定连接有中磁钢S极和中磁钢N极；且中磁钢S极和中磁钢N极两端固定连接有端磁钢弧面N极和端磁钢弧面S极。

作为本实用新型进一步的方案：所述平面阴极本体底部设置有靶座，靶座上表面固定连接有绝缘垫，绝缘垫采用橡胶材质制成。

作为本实用新型再进一步的方案：所述水槽板底部空腔内固定连接有磁体，磁体与磁靴固定连接；所述水槽板顶部设置有水槽，水槽与冷却水管连通。

作为本实用新型再进一步的方案：所述阳极罩以螺栓固定的方式对称连接与靶座两侧。

作为本实用新型再进一步的方案：所述阴极靶底部为靶面，阴极靶底部位于靶面上为刻蚀区。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该平面阴极改变了传统磁体的分布，平行磁场的水平分量大大增强，使靶面附近的磁场呈现较为平滑的分布，高能电子被约束在一个较宽的区域内，从而使靶材较均匀的刻蚀，大大提高了靶材的利用率，且刻蚀时产生的热量可有效被冷却水管吸收，降低了阴极靶的损坏率。

附图说明

图1为提高靶材利用率的新型平面阴极的结构示意图。

图2为提高靶材利用率的新型平面阴极中磁体分布图。

图3为提高靶材利用率的新型平面阴极组合磁场溅射刻蚀剖面图。

图中：1-平面阴极本体；2-靶座；3-冷却水管；4-绝缘垫；5-磁钢座底板；6-水槽板；7-上压条；8-磁体；9-阴极靶；10-阳极罩；11-阳极基片；12-外侧磁钢N极；13-外侧磁钢S极；14-中磁钢S极；15-中磁钢N极；16-端磁钢弧面N极；17-端磁钢弧面S极；18-靶面；19-刻蚀区；20-磁靴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种提高靶材利用率的新型平面阴极，包括平面阴极本体1；所述平面阴极本体1主要是由靶座2、冷却水管3、绝缘垫4、磁钢座底板5、水槽板6、上压条7、磁体8、阴极靶9阳极罩10和阳极基片11构成；所述平面阴极本体1底部设置有靶座2，靶座2上表面固定连接有绝缘垫4，绝缘垫4采用橡胶材质制成；所述绝缘垫4顶部表面设置有磁钢座底板5，磁钢座底板5表面开设有凹槽，凹槽内部设置有磁靴20；所述磁靴20顶部设置有水槽板6，水槽板底部空腔内固定连接有磁体8，磁体8与磁靴20固定连接；所述水槽板6顶部设置有水槽，水槽与冷却水管3连通；所述水槽板6顶部固定连接有阴极靶9，阴极靶9两端通过上压条7固定，所述靶座2两侧通过螺栓固定方式对称固定连接有阳极罩10，所述阳极罩10顶部中间固定连接有阳极基片11。

所述磁靴20表面两侧固定连接有外侧磁钢N极12和外侧磁钢S极13，磁靴20中间位置固定连接有中磁钢S极14和中磁钢N极15；且中磁钢S极14和中磁钢N极15两端固定连接有端磁钢弧面N极16和端磁钢弧面S极17；所述阴极靶9底部为靶面18，阴极靶9底部位于靶面18上为刻蚀区19。

本实用新型的工作原理是：根据洛仑磁力理论，电子在磁场中同时参与两种运动，电子速度垂直于磁场方向的分量，所对应的洛伦兹分力，将使电子绕磁场作圆周运动，电子速度平行于磁场方向的分量 所对应的洛伦兹分力，将使粒子作直线运动，两个分运动合成为螺旋线运动，电子圆周运动增加了高能电子碰撞氩原子的概率，氩原子受碰撞失去电子成为带电正离子,在外加电场作用下撞击靶材,引起溅射；由此可知在溅射过程中，永磁体所产生磁场方向的水平分量最大值处电子碰撞氩原子的概率也最大，生成氩离子最多，形成刻蚀跑道谷底。

依据静态磁场具叠加性，所述磁靴20表面两侧固定连接有外侧磁钢N极12和外侧磁钢S极13，磁靴20中间位置固定连接有中磁钢S极14和中磁钢N极15；且中磁钢S极14和中磁钢N极15两端固定连接有端磁钢弧面N极16和端磁钢弧面S极17；使磁场分布在整个靶面范围内均匀分布，尽量增强靶面范围内各处磁场的水平分量，提高其均匀性，从而提高靶材的利用率，氩原子受碰撞时产生的热量通过冷却水管3冷却吸收，避免了阴极靶9的温度身高，大大降低了阴极靶9的损坏。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种提高靶材利用率的新型平面阴极，包括平面阴极本体（1）；所述平面阴极本体（1）主要是由靶座（2）、冷却水管（3）、绝缘垫（4）、磁钢座底板（5）、水槽板（6）、上压条（7）、磁体（8）、阴极靶（9）阳极罩（10）和阳极基片（11）构成，其特征在于，所述绝缘垫（4）顶部表面设置有磁钢座底板（5），磁钢座底板（5）表面开设有凹槽，凹槽内部设置有磁靴（20）；所述磁靴（20）顶部设置有水槽板（6），所述水槽板（6）顶部固定连接有阴极靶（9），阴极靶（9）两端通过上压条（7）固定，所述靶座（2）两侧固定连接有阳极罩（10），所述阳极罩（10）顶部中间固定连接有阳极基片（11），所述磁靴（20）表面两侧固定连接有外侧磁钢N极（12）和外侧磁钢S极（13），磁靴（20）中间位置固定连接有中磁钢S极（14）和中磁钢N极（15）；且中磁钢S极（14）和中磁钢N极（15）两端固定连接有端磁钢弧面N极（16）和端磁钢弧面S极（17）。

2.根据权利要求1所述的一种提高靶材利用率的新型平面阴极，其特征在于，所述平面阴极本体（1）底部设置有靶座（2），靶座（2）上表面固定连接有绝缘垫（4），绝缘垫（4）采用橡胶材质制成。

3.根据权利要求1所述的一种提高靶材利用率的新型平面阴极，其特征在于，所述水槽板底部空腔内固定连接有磁体（8），磁体（8）与磁靴（20）固定连接；所述水槽板（6）顶部设置有水槽，水槽与冷却水管（3）连通。

4.根据权利要求1所述的一种提高靶材利用率的新型平面阴极，其特征在于，所述阳极罩（10）以螺栓固定的方式对称连接与靶座（2）两侧。

5.根据权利要求1所述的一种提高靶材利用率的新型平面阴极，其特征在于，所述阴极靶（9）底部为靶面（18），阴极靶（9）底部位于靶面（18）上为刻蚀区（19）。