CN219653112U - 一种低损伤磁控旋转阴极 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低损伤磁控旋转阴极；包括底板和阳极框；底板任意位置放置，阳极框固定连接在底板顶端，阳极框内设置有与底板顶面固定连接的水冷阳极板，水冷阳极板上开设有第一通口，第一通口内设置有与底板固定连接的气路板，底板上靠近水冷阳极板一端固定连接有若干第一支撑件，底板上靠近水冷阳极板另一端固定连接有若干第二支撑件；本实用新型通过设置旋转阴极使靶材与基片垂直，从而可以使靶材分子自由沉积到基片上，避免了对基片的损伤靶材与水冷阳极板在电极的不同的作用下会形成一个电回路，使靶材附近的电子被水冷阳极板吸收，从而来降低溅射区域的温度。

Description

一种低损伤磁控旋转阴极

技术领域

本实用新型涉及一种磁控阴极，具体涉及一种低损伤磁控旋转阴极，属于磁控溅射技术领域。

背景技术

磁控阴极(MagnetronSputteringCathode)是一种利用磁场控制离子轰击金属靶材并在靶材表面释放出粒子的设备，它是一种广泛应用在材料科学和表面工程领域的物理气相沉积技术，磁控阴极的基本原理是将靶材置于一个真空室内，通过引入惰性气体(如氩气)使其形成等离子体，并在靶材表面产生离子轰击，在有磁场存在的情况下，离子轰击会引起靶材表面的原子和分子向外释放，并在与基片相遇时沉积在基片上，形成薄膜，磁控阴极具有高沉积速率、低加热温度、良好的复杂形状涂层均匀性等优点，可用于生产高品质、高性能的薄膜材料，被广泛应用于光学、电子、信息和新材料等领域。

现有技术中磁控阴极的靶材与基片平行，溅射出来的靶材分子直接沉积到基片表面，能量比较大，对基片有损伤，且溅射区域温度过高。

实用新型内容

基于以上背景，本实用新型的目的在于提供一种低损伤磁控旋转阴极，解决背景技术中所述的靶材与基片平行，溅射出来的靶材分子直接沉积到基片表面，能量比较大，对基片有损伤，且溅射区域温度过高的问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种低损伤磁控旋转阴极，包括底板和阳极框；所述底板任意位置放置，设置底板可安装本实用新型其他各部件，所述阳极框固定连接在底板顶端，设置阳极框可接地吸收电子，所述阳极框内设置有与底板顶面固定连接的水冷阳极板，设置水冷阳极板可吸收电子降低溅射区域温度，所述水冷阳极板上开设有第一通口，开设第一通口给气路板提供安装环境，所述第一通口内设置有与底板固定连接的气路板，设置气路板可引入工作所需的工艺气体，所述底板上靠近水冷阳极板一端固定连接有若干第一支撑件，所述底板上靠近水冷阳极板另一端固定连接有若干第二支撑件，设置第一支撑件和第二支撑件可对旋转阴极组件起到支撑作用，若干所述第一支撑件和第二支撑件相对设置，若干所述第一支撑件和第二支撑件之间均设置有与第一支撑件和第二支撑件转动连接的旋转阴极组件，设置旋转阴极组件为本实用新型提供工作条件，所述旋转阴极组件包括两个旋转阴极，所述旋转阴极包含若干靶材和若干磁体，设置靶材可接外部电源阴极，且靶材可释放出靶材分子，所述靶材呈圆柱状，所述圆柱状的靶材内部开设有柱状空腔，开设柱状空腔可安装磁体，所述若干磁体设置在靶材内部柱状空腔内与靶材固定连接，设置磁体可产生磁场，所述靶材两端均设置有固定连接的转轴，设置转轴可与第一支撑件和第二支撑件转动配合。

作为优选，若干所述第一支撑件和第二支撑件相对一侧均开设有通孔，开设通孔可安装轴承，从而与转轴活动配合，若干所述第二支撑件内部均开设有安装腔，开设安装腔给从动轮提供工作环境，所述靶材两端设置的转轴均通过轴承转动连接在通孔里，所述靶材上靠近第二支撑件一侧的转轴延伸至安装腔内部，所述靶材上靠近第二支撑件一侧的转轴延伸至靶材内部位置固定安装有从动轮，设置从动轮可在皮带的带动下转动。

作为优选，所述底板上相对第二支撑件上开设的安装腔位置开设有第二通口，开设第二通口使皮带能够通过，从而使主动轮可带动从动轮转动。

作为优选，所述底板底面固定安装有若干电机，所述电机的电机轴上固定安装有主动轮，设置电机给旋转阴极的转动提供动力。

作为优选，所述阳极框顶部悬置有辅助阳极，设置辅助阳极接正电，0-30V可调，基本可以完全吸收飞向基片的电子，消除电子对于基片的加热作用。

所述辅助阳极上开设有第三通口，所述辅助阳极上开设的第三通口两侧均固定安装有辅助阳极磁铁，开设通孔给靶材分子的流通提供通道，安装辅助阳极磁铁可产生磁场。

作为优选，所述气路板上开设有若干均匀分布的出气孔，开设出气孔给工艺气体流通到工作区域提供通道。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的一种低损伤磁控旋转阴极，通过靶材接外部电源负极，水冷阳极板接外部电源正极，靶材与水冷阳极板形成一个电回路，从而使靶材附近的电子被水冷阳极板吸收，从而达到降低溅射区域温度的效果；通过设置旋转阴极使靶材与基片垂直，从而可以使靶材分子自由沉积到基片上，避免了对基片的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的部分结构立体示意图；

图3是本实用新型的剖视图；

图4是本实用新型的第二支撑件剖视图；

图中：1、底板；2、阳极框；3、水冷阳极板；4、第一通口；5、气路板；6、第一支撑件；7、第二支撑件；8、旋转阴极组件；9、靶材；10、磁体；11、柱状空腔；12、转轴；13、通孔；14、安装腔；15、从动轮；16、第二通口；17、电机；18、主动轮；19、辅助阳极；20、第三通口；21、辅助阳极磁铁；23、出气孔；24、基片；25、皮带；26、旋转阴极。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

在本实用新型中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

以下结合附图对本实用新型的实施例做出详细说明，在下面的详细说明中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被本领域技术人员所实施。

如图1-图4所示，一种低损伤磁控旋转阴极，包括底板1和阳极框2；底板1任意位置放置，设置底板1可安装本实用新型其他各部件，阳极框2固定连接在底板1顶端，设置阳极框2可接地吸收电子，阳极框2内设置有与底板1顶面固定连接的水冷阳极板3，设置水冷阳极板3可吸收电子降低溅射区域温度，水冷阳极板3上开设有第一通口4，开设第一通口4给气路板5提供安装环境，第一通口4内设置有与底板1固定连接的气路板5，设置气路板5可引入工作所需的工艺气体，底板1上靠近水冷阳极板3一端固定连接有数个第一支撑件6，底板1上靠近水冷阳极板3另一端固定连接有数个第二支撑件7，设置第一支撑件6和第二支撑件7可对旋转阴极组件8起到支撑作用，数个第一支撑件6和第二支撑件7相对设置，数个第一支撑件6和第二支撑件7之间均设置有与第一支撑件6和第二支撑件7转动连接的旋转阴极组件8，设置旋转阴极组件8为本实用新型提供工作条件，旋转阴极组件8包括两个旋转阴极26，两个旋转阴极26均包含数个靶材9和数个磁体10，设置靶材9可接外部电源负极，且靶材9可释放出靶材9分子，靶材9呈圆柱状，圆柱状的靶材9内部开设有柱状空腔11，开设柱状空腔11可安装磁体10，数个磁体10设置在靶材9内部柱状空腔11内与靶材9固定连接，设置磁体10可产生磁场，靶材9两端均设置有固定连接的转轴12，设置转轴12可与第一支撑件6和第二支撑件7转动配合。

数个第一支撑件6和第二支撑件7相对一侧均开设有通孔13，开设通孔13可安装轴承，从而与转轴12活动配合，数个第二支撑件7内部均开设有安装腔14，开设安装腔14给从动轮15提供工作环境，靶材9两端设置的转轴12均通过轴承转动连接在通孔13里，靶材9上靠近第二支撑件7一侧的转轴12延伸至安装腔14内部，靶材9上靠近第二支撑件7一侧的转轴12延伸至靶材9内部位置固定安装有从动轮15，设置从动轮15可在皮带25的带动下转动。

底板1上相对第二支撑件7上开设的安装腔14位置开设有第二通口16，开设第二通口16使皮带25能够通过，从而使主动轮18可带动从动轮15转动。

底板1底面固定安装有数个电机17，电机17的电机轴上固定安装有主动轮18，设置电机17给旋转阴极26的转动提供动力。

阳极框2顶部悬置有辅助阳极19，设置辅助阳极19接正电，0-30V可调，基本可以完全吸收飞向基片24的电子，消除电子对于基片24的加热作用。

辅助阳极19上开设有第三通口20，辅助阳极19上开设的第三通口20两侧均固定安装有辅助阳极磁铁21，开设通孔13给靶材9分子的流通提供通道，安装辅助阳极磁铁21可产生磁场。

气路板5上开设有数个均匀分布的出气孔23，开设出气孔23给工艺气体流通到工作区域提供通道。

本实用新型一种低损伤磁控旋转阴极的实施原理为：

将本实用新型安装在镀膜设备真空室内，在本实用新型辅助阳极19上开设的第三通口20上方设置基片24，启动电机17，电机轴27转动，带动主动轮18转动，主动轮18转动通过皮带25带动从动轮15转动，从而带动旋转阴极26转动，从气路板5上的出气孔23将工艺气体引入工作区域，使工艺气体形成等离子体，并在靶材9表面产生离子轰击，在有磁场的作用下，离子轰击靶材9表面会引起靶材9表面的分子向外释放，释放的分子在自由扩散到基片24上，在基片24表面形成薄膜；在此过程中阳极框2和水冷阳极板3可吸收在溅射区域离子轰击产生的电子，辅助阳极19可吸收从溅射区域扩散至基片24过程中未被吸收的电子，从而达到基片24表面不接触电子的效果，避免了电子对基片24的损伤。

值得注意的是；

在此过程中辅助阳极19接电源正极，靶材9接电源负极，水冷阳极板3接电源正极，阳极框2接地，靶材9与水冷阳极板3在电极不同的作用下会形成一个电回路，使靶材9附近的电子被水冷阳极板3吸收，从而来降低溅射区域的温度。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种低损伤磁控旋转阴极，其特征在于：包括底板(1)和阳极框(2)；所述底板(1)任意位置放置，所述阳极框(2)固定连接在底板(1)顶端，所述阳极框(2)内设置有与底板(1)顶面固定连接的水冷阳极板(3)，所述水冷阳极板(3)上开设有第一通口(4)，所述第一通口(4)内设置有与底板(1)固定连接的气路板(5)，所述底板(1)上靠近水冷阳极板(3)一端固定连接有若干第一支撑件(6)，所述底板(1)上靠近水冷阳极板(3)另一端固定连接有若干第二支撑件(7)，若干所述第一支撑件(6)和第二支撑件(7)相对设置，若干所述第一支撑件(6)和第二支撑件(7)之间均设置有与第一支撑件(6)和第二支撑件(7)转动连接的旋转阴极组件(8)，所述旋转阴极组件(8)包括两个旋转阴极(26)，所述旋转阴极(26)包含若干靶材(9)和若干磁体(10)，所述靶材(9)呈圆柱状，所述圆柱状的靶材(9)内部开设有柱状空腔(11)，所述若干磁体(10)设置在靶材(9)内部柱状空腔(11)内与靶材(9)固定连接，所述靶材(9)两端均设置有固定连接的转轴(12)。

2.根据权利要求1所述的一种低损伤磁控旋转阴极，其特征在于：若干所述第一支撑件(6)和第二支撑件(7)相对一侧均开设有通孔(13)，若干所述第二支撑件(7)内部均开设有安装腔(14)，所述靶材(9)两端设置的转轴(12)均通过轴承转动连接在通孔(13)里，所述靶材(9)上靠近第二支撑件(7)一侧的转轴(12)延伸至安装腔(14)内部，所述靶材(9)上靠近第二支撑件(7)一侧的转轴(12)延伸至靶材(9)内部位置固定安装有从动轮(15)。

3.根据权利要求1所述的一种低损伤磁控旋转阴极，其特征在于：所述底板(1)上相对第二支撑件(7)上开设的安装腔(14)位置开设有第二通口(16)。

4.根据权利要求3所述的一种低损伤磁控旋转阴极，其特征在于：所述底板(1)底面固定安装有若干电机(17)，所述电机(17)的电机轴上固定安装有主动轮(18)。

5.根据权利要求1所述的一种低损伤磁控旋转阴极，其特征在于：所述阳极框(2)顶部悬置有辅助阳极(19)，所述辅助阳极(19)上开设有第三通口(20)，所述辅助阳极(19)上开设的第三通口(20)两侧均固定安装有辅助阳极磁铁(21)。

6.根据权利要求1所述的一种低损伤磁控旋转阴极，其特征在于：所述气路板(5)上开设有若干均匀分布的出气孔(23)。