CN209227050U - 一种溅射镀膜阴极系统 - Google Patents

Abstract

一种溅射镀膜阴极系统，包括：旋转磁体、固定磁体和屏蔽罩；所述屏蔽罩一侧设置有开口，且所述旋转磁体和所述固定磁体设置在所述屏蔽罩内部。该系统可以消除靶材端部拐弯处刻蚀非常严重，而中部区域却相对刻蚀较浅的现象，进而提高靶材利用率；可以减少实际应用中由于磁场分布的不均匀造成靶材的刻蚀区域的不均匀性问题，从而提高靶材利用率；还可以提高镀膜层均匀性，从而提高产品质量；还具有结构简单、可靠性高、成本低等优势。

Description

一种溅射镀膜阴极系统

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术领域，尤其涉及一种溅射镀膜阴极系统。

背景技术

目前，在磁控溅射镀膜技术应用领域中，使用最广泛的是平面磁控溅射阴极。最常见的两种平面磁控溅射阴极包括圆形靶磁控溅射阴极和矩形靶磁控溅射阴极。

现有的上述矩形平面靶材磁控溅射阴极的缺点在于：

第一、通常情况下只有20％～30％利用率。而溅射靶材是磁控溅射的主要耗材，低利用率无疑会造成靶材的极大浪费，导致溅射成本的提高。

第二、由于靶面的非均匀刻蚀(对角线效应)使其端部拐弯处刻蚀非常严重，而中部区域相对刻蚀较浅，并且刻蚀严重的位置总是成对角线分布。靶面的非均匀刻蚀总是使其在某些位置先被刻穿，从而缩短了靶的寿命，降低了靶材利用率。

第三、在镀膜过程中，随着靶材的消耗特别是靶材快使用完毕的时候，由于靶材各处刻蚀不均匀，导致膜层的均匀性会变差。

第四、靶材上溅射跑道之外未被离子轰击到的区域会累积一些杂质，在镀膜过程中，这些区域表面上的杂质由于温度升高或者被杂散离子轰击，也会部分释放出来，掺入薄膜中，会造成镀膜纯度的降低，形成污染。

实用新型内容

(一)实用新型目的

本实用新型的目的是提供一种溅射镀膜阴极系统，解决靶材的利用率很低、镀膜品质差等问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种溅射镀膜阴极系统，包括：旋转磁体、固定磁体和屏蔽罩；所述屏蔽罩一侧设置有开口，且所述旋转磁体和所述固定磁体设置在所述屏蔽罩内部。

进一步地，其中所述旋转阴极包括中心磁体、圆周磁体和旋转机构；所述中心磁体与所述圆周磁体朝向所述靶材的磁极其二者极性相反，且所述中心磁体和所述圆周磁体磁极方向与所述靶材平面垂直；所述中心磁体与所述圆周磁体设置在所述旋转机构上，所述旋转机构带动所述圆周磁体围绕所述中心磁体做圆周运动。

进一步地，其中所述旋转磁体为多个,多个所述旋转磁体均匀布置。

进一步地，其中多个所述旋转磁体等间距排布在一条直线上。

进一步地，所述固定磁极与所述中心磁体朝向所述靶材的磁极其二者极性相同。

进一步地，其中所述固定磁体与所述屏蔽罩固定连接。

进一步地，其中所述固定磁体、所述中心磁体和所述圆周磁体为长条形。

进一步地，其中所述固定阴极为多个。

进一步地，还包括冷却装置，所述冷却装置设置在所述靶材和所述旋转阴极之间。

进一步地，其中所述冷却装置为非导磁材料制作。

本实用新型的目的是提供一种溅射镀膜阴极系统，包括：旋转磁体、固定磁体和屏蔽罩；所述屏蔽罩一侧设置有开口，且所述旋转磁体和所述固定磁体设置在所述屏蔽罩内部。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)本实用新型可以消除靶材端部拐弯处刻蚀非常严重，而中部区域却相对刻蚀较浅的现象，进而提高靶材利用率；

(2)本实用新型可以减少实际应用中由于磁场分布的不均匀造成靶材的刻蚀区域的不均匀性问题，从而提高靶材利用率；

(3)本实用新型可以提高镀膜层均匀性，从而提高产品质量；

(4)本实用新型还具有结构简单、可靠性高、成本低等优势。

附图说明

图1是根据本实用新型一可选实施方式的溅射镀膜阴极系统剖视图；

图2是根据本实用新型一可选实施方式的溅射镀膜阴极系统俯视图；

图3是应用本实用新型的靶材刻蚀区域。

附图标记：

1：旋转磁体；11：中心磁体；12：圆周磁体；13：旋转机构；2：固定磁体；3：屏蔽罩；4：冷却装置；5：靶材；51：刻蚀区域；6：玻璃基板；7：电源；8：阳极。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在附图中示出了根据本实用新型实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

在本实用新型第一实施例中，提供一种溅射镀膜阴极系统，包括：旋转磁体1、固定磁体2和屏蔽罩3；所述屏蔽罩3一侧设置有开口，且所述旋转磁体1和所述固定磁体2设置在所述屏蔽罩3内部。靶材5呈平板状，旋转磁体和固定磁体设置在靶材5的一侧，并且固定阴极到旋转阴极中心的距离大于旋转磁体的旋转半径。本实用新型具有结构简单、可靠性高、成本低等优势。旋转磁体1、固定磁体2和屏蔽罩3均设置在真空腔室内部，其中，在此设置固定磁体2可以补充旋转磁铁之间的磁场强度，提升阴极系统的磁场均匀性。

本实用新型装置，利用气体辉光放电产生等离子体，等离子体中的正离子经电场加速后高速轰击阴极靶材5，使阴极靶表面的原子被溅射出来并沉积到衬底上形成薄膜。具体的，向真空腔室通入惰性气体一般为氩气，在电源7通电的情况下，电子在电场的作用下，在飞向玻璃基板6的过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出氩离子和新的电子；新电子飞向玻璃基板6，氩离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶材5，使靶材5发生溅射，在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在玻璃基板6上形成薄膜。而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，被束缚在靠近靶材表面的等离子体区域内，随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场的作用下最终沉积在基片上。

可选的，其中所述旋转磁体包括中心磁体11、圆周磁体12和旋转机构13；所述中心磁体11与所述圆周磁体12朝向所述靶材5的磁极其二者极性相反，且所述中心磁体11和所述圆周磁体12磁极方向与所述靶材5平面垂直；所述中心磁体11与所述圆周磁体12设置在所述旋转机构13上，所述旋转机构13带动所述圆周磁体12围绕所述中心磁体11做圆周运动。旋转机构 13包括电机，电机输出端与转轴一端连接，转轴另一端与磁体固定架连接，且磁体固定架的中心与转轴的轴心重合，磁体固定架的中心设置有中心磁体 11，可选的，在磁体固定架一端设置有圆周磁体12，可选的，在磁体固定架两端均设置有圆周磁体12，且两个圆周磁体12以中心磁体11为中心，呈中心对称。此装置可以消除靶材5端部拐弯处刻蚀非常严重，而中部区域却相对刻蚀较浅的现象，进而提高靶材5利用率。

可选的，其中所述旋转磁体为多个,多个所述旋转磁体均匀布置。使产生的磁场均匀分布在靶材5上。此装置可以减少实际应用中由于磁场分布的不均匀造成靶材5的刻蚀区域的不均匀性问题，从而提高靶材5利用率。

可选的，其中多个所述旋转磁体等间距排布在一条直线上。此装置可以减少实际应用中由于磁场分布的不均匀造成靶材5的刻蚀区域的不均匀性问题，从而提高靶材5利用率。

可选的，其中所述固定磁体2与所述屏蔽罩3固定连接。

可选的，其中所述固定磁体2、所述中心磁体11和所述圆周磁体12为长条形。条形磁铁可以使周围的磁场分布均匀。

可选的，其中所述固定磁体为多个。分别设置在旋转磁体与旋转磁体之间空白区域，可以增加磁场排布区域，进而增加靶材5利用率。

可选的，还包括冷却装置4，所述冷却装置4设置在所述靶材5和所述旋转阴极之间。

可选的，其中所述冷却装置4为非导磁材料制作。通过使用非导磁材料，可以避免冷却装置4影响磁场的分布。

图1是根据本实用新型一可选实施方式的溅射镀膜阴极系统剖视图；

图2是根据本实用新型一可选实施方式的溅射镀膜阴极系统俯视图。

如图1和图2所示，在一可选实施例中，提供一种溅射镀膜阴极系统，包括：旋转磁体1、固定磁体2和屏蔽罩3；所述屏蔽罩3一侧设置有开口，且所述旋转磁体1和所述固定磁体2设置在所述屏蔽罩3内部。具体的，其中所述旋转阴极包括中心磁体11、圆周磁体12和旋转机构13；所述中心磁体11与所述圆周磁体12朝向所述靶材5的磁极其二者极性相反，且所述中心磁体11和所述圆周磁体12磁极方向与所述靶材5平面垂直；所述中心磁体11与所述圆周磁体12设置在所述旋转机构13上，所述旋转机构13带动所述圆周磁体12围绕所述中心磁体11做圆周运动。具体的，其中所述旋转磁体为多个,多个所述旋转磁体均匀布置。具体的，其中多个所述旋转磁体等间距排布在一条直线上。具体的，所述固定磁极与所述中心磁体11朝向所述靶材5的磁极其二者极性相同。具体的，其中所述固定磁体2与所述屏蔽罩 3固定连接。具体的，其中所述固定磁体2、所述中心磁体11和所述圆周磁体12为长条形。具体的，其中所述固定磁体为多个。具体的，还包括冷却装置4，所述冷却装置4设置在所述靶材5和所述旋转阴极之间。具体的，其中所述冷却装置4为非导磁材料制作。

上述装置可以消除靶材5端部拐弯处刻蚀非常严重，而中部区域却相对刻蚀较浅的现象，进而提高靶材5利用率；并且可以减少实际应用中由于磁场分布的不均匀造成靶材5的刻蚀区域的不均匀性问题，从而提高靶材5利用率；还可以提高镀膜层均匀性，从而提高产品质量；还具有结构简单、可靠性高、成本低等优势。

本实用新型旨在保护一种溅射镀膜阴极系统，包括：旋转磁体1、固定磁体2和屏蔽罩3；所述屏蔽罩3一侧设置有开口，且所述旋转磁体1和所述固定磁体2设置在所述屏蔽罩3内部。该装置可以消除靶材5端部拐弯处刻蚀非常严重，而中部区域却相对刻蚀较浅这种现象，进而提高靶材5利用率；可以减少实际应用中由于磁场分布的不均匀造成靶材5的刻蚀区域的不均匀性问题，从而提高靶材5利用率，如图3所示；还可以提高镀膜层均匀性，从而提高产品质量；还具有结构简单、可靠性高、成本低等优势。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种溅射镀膜阴极系统，其特征在于，包括：旋转磁体(1)、固定磁体(2)和屏蔽罩(3)；

所述屏蔽罩(3)一侧设置有开口，且所述旋转磁体(1)和所述固定磁体(2)设置在所述屏蔽罩(3)内部。

2.根据权利要求1所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述旋转磁体(1)包括中心磁体(11)、圆周磁体(12)和旋转机构(13)；

所述中心磁体(11)与所述圆周磁体(12)朝向靶材(5)的磁极其二者极性相反，且所述中心磁体(11)和所述圆周磁体(12)磁极方向与所述靶材(5)平面垂直；

所述中心磁体(11)与所述圆周磁体(12)设置在所述旋转机构(13)上，所述旋转机构(13)带动所述圆周磁体(12)围绕所述中心磁体(11)做圆周运动。

3.根据权利要求2所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述旋转磁体(1)为多个,多个所述旋转磁体(1)均匀布置。

4.根据权利要求3所述的溅射镀膜阴极系统，其中多个所述旋转磁体(1)等间距排布在一条直线上。

5.根据权利要求2-4任一项所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述固定磁体(2)与所述中心磁体(11)朝向所述靶材(5)的磁极其二者极性相同。

6.根据权利要求5所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述固定磁体(2)与所述屏蔽罩(3)固定连接。

7.根据权利要求6所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述固定磁体(2)、所述中心磁体(11)和所述圆周磁体(12)为长条形。

8.根据权利要求1-4任一项所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述固定磁体(2)为多个。

9.根据权利要求1-4任一项所述的溅射镀膜阴极系统，还包括冷却装置(4)，

所述冷却装置(4)设置在靶材(5)和所述旋转阴极之间。

10.根据权利要求9所述的溅射镀膜阴极系统，其中所述冷却装置(4)为非导磁材料制作。