[发明专利]一种可提高靶材利用率的平面磁控溅射阴极

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于真空磁控溅射镀膜设备的平面磁控溅射阴极。

背景技术

目前，在磁控溅射镀膜技术应用领域，广泛使用的平面磁控溅射阴极，一般是由阴极体外壳5、磁靴6、磁铁3、冷却通道2、靶材1等组成，参阅图1。在工作过程中，平行于靶材表面的磁场强度分布参阅图2，在溅射过程中，磁场强度越强，溅射速率越高，靶材的消耗也就越大，溅射一段时间后，靶材1表面就会呈现出如图1所示的溅射沟槽4。溅射沟槽最深处，对应磁场最强的地方。溅射沟槽深到一定程度，靶材1就需要更换，否则，会击穿靶材1，进入阴极水道，真空遭到破坏。一般而言，平面阴极的靶材利用率通常只有20％-28％，在镀膜成本中，靶材的成本所占较高。比例如何提高平面阴极靶材利用率是我们必须面对的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、且可有效节约生产成本的可提高靶材利用率的平面磁控溅射阴极。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它由包括阴极体外壳5、磁靴6、磁铁3、冷却通道2和靶材1构成，并在靶材1和冷却通道2之间设置有调整磁场的金属薄片7，所述金属薄片7为导磁金属材质。所述金属薄片7可与靶材1的底部固联。并可在靶材1的底部设置一凹槽，金属薄片7嵌装在靶材1的底部设置的凹槽内。

本发明所述金属薄片7也可成活动配合设置在靶材1的底部。

本发明也可在金属薄片7与靶材1之间设置导热性能好的过渡层。

本发明所述金属薄片7可为一整片金属，也可是2片或2片以上的金属薄片。

本发明的有益效果是：它是在现有阴极的基础上，在靶材和冷却通道的接口处设置一块调整磁场的金属薄片，使靶材表面的水平方向的磁场在更大范围内达到均匀，从而提高靶材利用率，它可使靶材利用率由通常的20％-28％，提高到35％-38％。它可广泛应用于磁控溅射镀膜技术领域。

附图说明

图1是现有平面阴极的结构示意图。

图2是现有平面阴极工作过程中在靶材表面的磁场强度分布示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是本发明工作中在靶材表面的磁场强度分布示意图。

图中：1-靶材，2-冷却通道，3-磁铁，4-溅射沟槽，5-阴极体外壳，6-磁靴，7-金属薄片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明如下：

实施例1，本发明是由包括阴极体外壳5、磁靴6、磁铁3、冷却通道2和靶材1等构成，并在靶材1和冷却通道2之间设置有调整磁场的金属薄片7，所述金属薄片7为导磁金属材质。所述金属薄片7可与靶材1的底部固联。并可在靶材1的底部设置一凹槽，金属薄片7嵌装在靶材1的底部设置的凹槽内。

本发明是在现有阴极的基础上，为提高靶材利用率，在靶材和冷却通道的接口处，插入一块调整磁场的金属薄片7，所述金属薄片7可采用导磁性能较好、且可耐高温的金属材质，使靶材表面的水平方向的磁场在更大范围内达到均匀，磁场强度分布曲线变得平坦，如图4所示。这样，在溅射过程中，靶材1在较大的范围内具有相同的刻蚀速率，靶材1的溅射沟槽4变得平坦，如图3所示，从而使靶材利用率得到有效的提高，靶材利用率可由通常的20％-28％提高到35％-38％。

传统的平面阴极，随着溅射时间的增长，靶材的有效溅射宽度逐步变窄，必须随时增加溅射功率，才能保证所须的溅射速率。利用本专利的方法后，靶材的溅射沟槽宽度随时间的变化较少，能维持稳定的溅射速率，使得溅射过程更加稳定。该方法不需改变原有的阴极结构，只需在必要时改变靶材的外形，如在靶材的背面加工一长方体的小槽，嵌入约3mm的金属薄片。嵌入的金属薄片的尺寸可根据阴极的尺寸和结构而定。参阅图1至图4。

实施例2，本发明所述金属薄片7也可成活动配合设置在靶材1的底部，以方便调整磁场强度分布曲线。参阅图1至图4，其余同实施例1。

实施例3，为改善冷却效果，本发明也可在金属薄片7与靶材1之间设置导热性能好的过渡层。参阅图1至图4，其余同上述实施例。

很显然，本发明所述金属薄片7可为一整片金属，也可是2片或2片以上的金属薄片。