一種旋轉磁場平面陰極的製作方法

2024-01-31 00:59:15 1

一種旋轉磁場平面陰極的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種旋轉磁場平面陰極，包括屏蔽罩、絕緣基座、冷卻池、磁鋼旋轉裝置、靶座和靶，所述屏蔽罩擰接在圓盤形狀的絕緣基座的上方，所述冷卻池設置在屏蔽罩內，並固定在絕緣基座的上方，所述冷卻池內懸置有磁鋼旋轉裝置，所述靶座固定在冷卻池的上方，且與冷卻池的接觸面上設有橡膠密封圈，所述靶通過導熱矽膠貼合在靶座的上方，所述靶的周圈還設有金屬壓環，所述金屬壓環用於將靶、靶座固定。本實用新型的旋轉磁場平面陰極，與傳統旋轉圓形平面靶相比擴大了靶的均勻濺射面積，從而進一步提高靶材利用率和濺射速率，實現大面積均勻快速沉積薄膜，具有良好的應用前景。
【專利說明】 一種旋轉磁場平面陰極

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種旋轉磁場平面陰極，屬於磁控濺射【技術領域】。

【背景技術】
[0002]磁控濺射裝置作為一種鍍膜裝置已被廣泛應用於各種電子、裝飾等鍍膜領域，其具有鍍膜速率快、低溫沉積、無汙染等優點。
[0003]隨著磁控濺射鍍膜技術的發展，研究人員提出了各種採用旋轉磁場的方法提高平面陰極靶材利用率的方法和技術，專利200510021648.8提出了多環磁場非對稱分布結構，其在一定程度上提高了靶材的利用率，但由於其磁場分布在中心環狀區域較強，在外圍和中心的磁場都較弱，導致靶材利用率提升不高；專利201010277532.1提出了讓磁場座旋轉式隨機運動以實現靶材的利用率，同樣由於其磁場分布沒有得到很好的優化，從而對提高靶材利用率的作用也較小。
[0004]為了更顯著地提高靶材利用率和濺射速率，實現大面積均勻快速沉積薄膜，需要改進並增強現有圓形平面靶的磁場分布。
實用新型內容
[0005]本實用新型所解決的技術問題是現有磁控濺射裝置的圓形平面陰極，磁場弱，靶材利用率低的問題。本實用新型的旋轉磁場平面陰極，與傳統旋轉圓形平面靶相比擴大了靶的均勻濺射面積，從而顯著地提高靶材利用率和濺射速率，實現大面積均勻快速沉積薄膜，具有良好的應用前景。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案是:
[0007]一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:包括屏蔽罩、絕緣基座、冷卻池、磁鋼旋轉裝置、靶座和靶，所述屏蔽罩擰接在圓盤形狀的絕緣基座的上方，所述冷卻池設置在屏蔽罩內，並固定在絕緣基座的上方，所述冷卻池內懸置有磁鋼旋轉裝置，所述靶座固定在冷卻池的上方，且與冷卻池的接觸面上設有橡膠密封圈，所述靶通過導熱矽膠貼合在靶座的上方，所述靶的周圈還設有金屬壓環，所述金屬壓環用於將靶、靶座固定；
[0008]所述磁鋼旋轉裝置包括磁鋼安置底座、磁鋼、冷卻水進水管、冷卻水開孔，所述冷卻水進水管焊接在磁鋼安置底座的底部，所述冷卻水開孔位於磁鋼安置底座內，並與冷卻水進水管相聯通，所述冷卻水進水管向下一側延伸出冷卻池、絕緣基座作為驅動杆與控制磁鋼旋轉裝置旋轉的外部旋轉裝置的相連接；
[0009]所述冷卻池的底部還設有陰極電極、冷卻水出水管，並延延伸出絕緣基座。
[0010]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述屏蔽罩通過螺紋方式擰接在絕緣基座的上方，所述屏蔽罩採用導電金屬材料製成，且屏蔽罩的內壁到冷卻池、靶和金屬壓環的空隙距離在1_5_之間，所述屏蔽罩的罩體與大地相連接。
[0011]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述絕緣基座採用聚四氟乙烯製成，厚度為5-20mm，所述絕緣基座設有開孔，用於陰極電極、冷卻水出水管和冷卻水進水管通過，所述絕緣基座的開孔與冷卻水進水管之間設有空隙，所述絕緣基座的開孔與陰極電極、冷卻水出水管緊密接觸。
[0012]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述冷卻池採用紫銅導體材料製成，所述冷卻池內壁與冷卻水進水管接觸處的設有套接在冷卻水進水管的軸封套，所述冷卻池與絕緣基座通過耐高溫膠水或螺釘連接。
[0013]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述磁鋼旋轉裝置的上表面與靶座下表面之間間隙為1-4mm。
[0014]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述金屬壓環採用紫銅或鋁導體材料製成，為倒L形狀，橫側邊通過螺釘與靶、靶座相連，豎側邊與靶的邊緣間距為l_2mm。
[0015]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述磁鋼包括極性相反的第一磁鋼和第二磁鋼，所述第一磁鋼和第二磁鋼通過卡接到磁鋼安置底座的上表面，並採用防水膠固定，所述第一磁鋼為圓柱體，並設有兩塊，對稱分布在磁鋼安置底座的上表面，所述第二磁鋼為弧形體，並設有兩條，對稱分布在磁鋼安置底座的上表面，並位於兩塊第一磁鋼之間，兩條第二磁鋼的中心的相外切，並分別與對應側的第一磁鋼以同心圓分布，可近似為同心圓。
[0016]前述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述磁鋼安置底座採用紫銅材料製成，厚度為30-100mm,設有用於卡接第一磁鋼和第二磁鋼的圓形深槽、弧形深槽。
[0017]本實用新型的有益效果是:本實用新型的旋轉磁場平面陰極，與傳統旋轉圓形平面靶相比擴大了靶的均勻濺射面積，從而進一步提高靶材利用率和濺射速率，實現大面積均勻快速沉積薄膜，具有良好的應用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的旋轉磁場平面陰極的結構示意圖。
[0019]圖2是本實用新型的磁鋼旋轉裝置的結構示意圖。
[0020]附圖中標記的含義如下:
[0021]1:屏蔽罩；2:絕緣基座；3:冷卻池；31:陰極電極；32:冷卻水出水管；33:軸封套；34:橡膠密封圈；4:磁鋼旋轉裝置；41:磁鋼安置底座；42:磁鋼；43:冷卻水進水管；44:冷卻水開孔；421:第一磁鋼；422:第二磁鋼；5:靶座；6:靶7:金屬壓環。

【具體實施方式】
[0022]下面將結合說明書附圖，對本實用新型作進一步的說明。
[0023]如圖1所示,一種旋轉磁場平面陰極,包括屏蔽罩1、絕緣基座2、冷卻池3、磁鋼旋轉裝置4、靶座5和靶6，屏蔽罩I擰接在圓盤形狀的絕緣基座2的上方，冷卻池3設置在屏蔽罩I內，並固定在絕緣基座2的上方，冷卻池3內懸置有磁鋼旋轉裝置4，靶座5固定在冷卻池3的上方，且與冷卻池3的接觸面上設有橡膠密封圈34，靶6通過導熱矽膠貼合在靶座5的上方，靶6的兩端還設有金屬壓環7，金屬壓環7用於將靶6、靶座5固定；
[0024]所述磁鋼旋轉裝置4包括磁鋼安置底座41、磁鋼42、冷卻水進水管43、冷卻水開孔44，冷卻水進水管43焊接在磁鋼安置底座41的底部，冷卻水開孔44位於磁鋼安置底座41內，並與冷卻水進水管43相聯通，冷卻水進水管43向下一側延伸出冷卻池3、絕緣基座2作為驅動杆與控制磁鋼旋轉裝置4旋轉的外部旋轉裝置的相連接；
[0025]所述冷卻池3的底部還設有陰極電極31、冷卻水出水管32，並延延伸出絕緣基座2。
[0026]所述屏蔽罩I通過螺紋方式擰接在絕緣基座2的上方，屏蔽罩I採用導電金屬材料製成，且屏蔽罩I的內壁到冷卻池3、靶6和金屬壓環7的空隙距離在l_5mm之間，屏蔽罩I的罩體與大地相連接。
[0027]所述絕緣基座2採用聚四氟乙烯等絕緣材料製成，厚度為5_20mm，絕緣基座2設有開孔，用於陰極電極31、冷卻水出水管32和冷卻水進水管43通過，所述絕緣基座2的開孔與冷卻水進水管43之間設有空隙，方便冷卻水進水管43的旋轉帶動磁鋼旋轉裝置4，絕緣基座2的開孔與陰極電極31、冷卻水出水管32緊密接觸，冷卻水開孔44為兩個。
[0028]所述冷卻池3採用紫銅導體材料製成，冷卻池3內壁與冷卻水進水管43接觸處的設有套接在冷卻水進水管43的軸封套33，軸封套33用於保護冷卻水進水管43，並形成動密封，冷卻池3與絕緣基座2通過耐高溫膠水或螺釘連接。
[0029]所述磁鋼旋轉裝置4的上表面與靶座5下表面之間間隙為l_4mm，以保證磁鋼旋轉裝置4在儘量靠近靶座5的同時能順利旋轉。
[0030]所述金屬壓環7採用紫銅或鋁導體材料製成，為倒L形狀，橫側邊通過螺釘與靶6、靶座5相連，豎側邊與靶6的邊緣間距為l_2mm。
[0031]如圖2所示，所述磁鋼42包括第一磁鋼421和第二磁鋼422，所述第一磁鋼421和第二磁鋼422通過卡接到磁鋼安置底座41的上表面，並採用防水膠固定，所述第一磁鋼421為圓柱體，並設有兩塊，對稱分布在磁鋼安置底座41的上表面，所述第二磁鋼422為弧形體，並設有兩條，對稱分布在磁鋼安置底座41的上表面,並位於兩塊第一磁鋼421之間，兩條第二磁鋼422的中心的相外切，與對應側的第一磁鋼以同心圓分布，可近似為同心圓，其中第一磁鋼421和第二磁鋼422極性相反，磁鋼安置底座41採用紫銅材料製成，厚度為30-100mm，設有用於卡接第一磁鋼421和第二磁鋼422的圓形深槽、弧形深槽。
[0032]本實用新型的旋轉磁場平面陰極的工作過程如下，磁控濺射時，磁鋼旋轉裝置4在外部旋轉裝置驅動力的作用下旋轉掃描圓形平面的靶6，形成較寬的環形蝕刻跑道，與傳統旋轉圓形平面靶相比擴大了靶的均勻濺射面積，從而進一步提高靶材利用率和濺射速率，實現大面積均勻快速沉積薄膜。
[0033]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:包括屏蔽罩(I)、絕緣基座(2)、冷卻池(3)、磁鋼旋轉裝置(4)、靶座(5)和靶(6)，所述屏蔽罩(I)擰接在圓盤形狀的絕緣基座(2)的上方，所述冷卻池(3)設置在屏蔽罩(I)內，並固定在絕緣基座(2)的上方，所述冷卻池(3)內懸置有磁鋼旋轉裝置(4)，所述靶座(5)固定在冷卻池(3)的上方，且與冷卻池(3)的接觸面上設有橡膠密封圈(34)，所述靶(6)通過導熱矽膠貼合在靶座(5)的上方，所述靶(6)的周圈還設有金屬壓環(J)，所述金屬壓環(7)用於將靶(6)、靶座(5)固定； 所述磁鋼旋轉裝置(4)包括磁鋼安置底座(41)、磁鋼(42)、冷卻水進水管(43)、冷卻水開孔(44)，所述冷卻水進水管(43)焊接在磁鋼安置底座(41)的底部，所述冷卻水開孔(44)位於磁鋼安置底座(41)內，並與冷卻水進水管(43)相聯通，所述冷卻水進水管(43)向下一側延伸出冷卻池(3 )、絕緣基座(2 )作為驅動杆與控制磁鋼旋轉裝置(4)旋轉的外部旋轉裝置的相連接； 所述冷卻池(3)的底部還設有陰極電極(31 )、冷卻水出水管(32)，並延延伸出絕緣基座⑵。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述屏蔽罩(I)通過螺紋方式擰接在絕緣基座(2)的上方，所述屏蔽罩(I)採用導電金屬材料製成，且屏蔽罩(I)的內壁到冷卻池(3)、靶(6)和金屬壓環(7)的空隙距離在l_5mm之間，所述屏蔽罩(I)的罩體與大地相連接。
3.根據權利要求1所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述絕緣基座(2)採用聚四氟乙烯製成，厚度為5-20mm，所述絕緣基座(2)設有開孔，用於陰極電極(31)、冷卻水出水管(32)和冷卻水進水管(43)通過，所述絕緣基座(2)的開孔與冷卻水進水管(43)之間設有空隙，所述絕緣基座(2)的開孔與陰極電極(31)、冷卻水出水管(32)緊密接觸。
4.根據權利要求1所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述冷卻池(3)採用紫銅導體材料製成，所述冷卻池(3)與冷卻水進水管(43)接觸處設有套接在冷卻水進水管(43)上的軸封套(33)，所述冷卻池(3)與絕緣基座(2)通過耐高溫膠水或螺釘連接。
5.根據權利要求1所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述磁鋼旋轉裝置(4)的上表面與靶座(5)下表面之間間隙為1-4_。
6.根據權利要求1所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述金屬壓環(7)採用紫銅或鋁導體材料製成，為倒L形狀，橫側邊通過螺釘與靶(6)、靶座(5)相連，豎側邊與靶(6)的邊緣間距為l_2mm。
7.根據權利要求1所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述磁鋼(42)包括極性相反的第一磁鋼(421)和第二磁鋼(422)，所述第一磁鋼(421)和第二磁鋼(422)通過卡接到磁鋼安置底座(41)的上表面，並採用防水膠固定並包封，所述第一磁鋼(421)為圓柱體，並設有兩塊，對稱分布在磁鋼安置底座(41)的上表面，所述第二磁鋼(422)為弧形體，並設有兩條，對稱分布在磁鋼安置底座(41)的上表面,並位於兩塊第一磁鋼(421)之間,兩條第二磁鋼(422)的中心相外切，並對應側的第一磁鋼(421)呈同心圓分布。
8.根據權利要求1或7所述的一種旋轉磁場平面陰極，其特徵在於:所述磁鋼安置底座(41)採用紫銅材料製成，厚度為30-100mm，設有用於卡接第一磁鋼(421)和第二磁鋼(422)的圓形深槽、弧形深槽。
【文檔編號】C23C14/35GK204174269SQ201420566865
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】馮斌, 金浩, 王德苗, 李東濱 申請人:蘇州求是真空電子有限公司