一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，包括屏蔽罩、絕緣基座、冷卻池、磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置、靶座和靶，所述屏蔽罩?jǐn)Q接在圓盤(pán)形狀的絕緣基座的上方，所述冷卻池設(shè)置在屏蔽罩內(nèi)，并固定在絕緣基座的上方，所述冷卻池內(nèi)懸置有磁鋼旋轉(zhuǎn)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(shè)有橡膠密封圈，所述靶通過(guò)導(dǎo)熱硅膠貼合在靶座的上方，所述靶的周圈還設(shè)有金屬壓環(huán)，所述金屬壓環(huán)用于將靶、靶座固定。本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圓形平面靶相比擴(kuò)大了靶的均勻?yàn)R射面積，從而進(jìn)一步提高靶材利用率和濺射速率，實(shí)現(xiàn)大面積均勻快速沉積薄膜，具有良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，屬于磁控濺射【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射裝置作為一種鍍膜裝置已被廣泛應(yīng)用于各種電子、裝飾等鍍膜領(lǐng)域，其具有鍍膜速率快、低溫沉積、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]隨著磁控濺射鍍膜技術(shù)的發(fā)展，研究人員提出了各種采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法提高平面陰極靶材利用率的方法和技術(shù)，專(zhuān)利200510021648.8提出了多環(huán)磁場(chǎng)非對(duì)稱(chēng)分布結(jié)構(gòu)，其在一定程度上提高了靶材的利用率，但由于其磁場(chǎng)分布在中心環(huán)狀區(qū)域較強(qiáng)，在外圍和中心的磁場(chǎng)都較弱，導(dǎo)致靶材利用率提升不高；專(zhuān)利201010277532.1提出了讓磁場(chǎng)座旋轉(zhuǎn)式隨機(jī)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)靶材的利用率，同樣由于其磁場(chǎng)分布沒(méi)有得到很好的優(yōu)化，從而對(duì)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(shí)現(xiàn)大面積均勻快速沉積薄膜，需要改進(jìn)并增強(qiáng)現(xiàn)有圓形平面靶的磁場(chǎng)分布。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有磁控濺射裝置的圓形平面陰極，磁場(chǎng)弱，靶材利用率低的問(wèn)題。本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圓形平面靶相比擴(kuò)大了靶的均勻?yàn)R射面積，從而顯著地提高靶材利用率和濺射速率，實(shí)現(xiàn)大面積均勻快速沉積薄膜，具有良好的應(yīng)用前景。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:包括屏蔽罩、絕緣基座、冷卻池、磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置、靶座和靶，所述屏蔽罩?jǐn)Q接在圓盤(pán)形狀的絕緣基座的上方，所述冷卻池設(shè)置在屏蔽罩內(nèi)，并固定在絕緣基座的上方，所述冷卻池內(nèi)懸置有磁鋼旋轉(zhuǎn)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(shè)有橡膠密封圈，所述靶通過(guò)導(dǎo)熱硅膠貼合在靶座的上方，所述靶的周圈還設(shè)有金屬壓環(huán)，所述金屬壓環(huán)用于將靶、靶座固定；
[0008]所述磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置包括磁鋼安置底座、磁鋼、冷卻水進(jìn)水管、冷卻水開(kāi)孔，所述冷卻水進(jìn)水管焊接在磁鋼安置底座的底部，所述冷卻水開(kāi)孔位于磁鋼安置底座內(nèi)，并與冷卻水進(jìn)水管相聯(lián)通，所述冷卻水進(jìn)水管向下一側(cè)延伸出冷卻池、絕緣基座作為驅(qū)動(dòng)桿與控制磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)的外部旋轉(zhuǎn)裝置的相連接；
[0009]所述冷卻池的底部還設(shè)有陰極電極、冷卻水出水管，并延延伸出絕緣基座。
[0010]前述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述屏蔽罩通過(guò)螺紋方式擰接在絕緣基座的上方，所述屏蔽罩采用導(dǎo)電金屬材料制成，且屏蔽罩的內(nèi)壁到冷卻池、靶和金屬壓環(huán)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(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述絕緣基座采用聚四氟乙烯制成，厚度為5-20mm，所述絕緣基座設(shè)有開(kāi)孔，用于陰極電極、冷卻水出水管和冷卻水進(jìn)水管通過(guò)，所述絕緣基座的開(kāi)孔與冷卻水進(jìn)水管之間設(shè)有空隙，所述絕緣基座的開(kāi)孔與陰極電極、冷卻水出水管緊密接觸。
[0012]前述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述冷卻池采用紫銅導(dǎo)體材料制成，所述冷卻池內(nèi)壁與冷卻水進(jìn)水管接觸處的設(shè)有套接在冷卻水進(jìn)水管的軸封套，所述冷卻池與絕緣基座通過(guò)耐高溫膠水或螺釘連接。
[0013]前述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述磁鋼旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述金屬壓環(huán)采用紫銅或鋁導(dǎo)體材料制成，為倒L形狀，橫側(cè)邊通過(guò)螺釘與靶、靶座相連，豎側(cè)邊與靶的邊緣間距為l_2mm。
[0015]前述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于: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(guò)卡接到磁鋼安置底座的上表面，并采用防水膠固定，所述第一磁鋼為圓柱體，并設(shè)有兩塊，對(duì)稱(chēng)分布在磁鋼安置底座的上表面，所述第二磁鋼為弧形體，并設(shè)有兩條，對(duì)稱(chēng)分布在磁鋼安置底座的上表面，并位于兩塊第一磁鋼之間，兩條第二磁鋼的中心的相外切，并分別與對(duì)應(yīng)側(cè)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(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述磁鋼安置底座采用紫銅材料制成，厚度為30-100mm,設(shè)有用于卡接第一磁鋼和第二磁鋼的圓形深槽、弧形深槽。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圓形平面靶相比擴(kuò)大了靶的均勻?yàn)R射面積，從而進(jìn)一步提高靶材利用率和濺射速率，實(shí)現(xiàn)大面積均勻快速沉積薄膜，具有良好的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型的磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖中標(biāo)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(zhuǎn)裝置；41:磁鋼安置底座；42:磁鋼；43:冷卻水進(jìn)水管；44:冷卻水開(kāi)孔；421:第一磁鋼；422:第二磁鋼；5:靶座；6:靶7:金屬壓環(huán)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]如圖1所示,一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極,包括屏蔽罩1、絕緣基座2、冷卻池3、磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置4、靶座5和靶6，屏蔽罩I擰接在圓盤(pán)形狀的絕緣基座2的上方，冷卻池3設(shè)置在屏蔽罩I內(nèi)，并固定在絕緣基座2的上方，冷卻池3內(nèi)懸置有磁鋼旋轉(zhuǎn)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(shè)有橡膠密封圈34，靶6通過(guò)導(dǎo)熱硅膠貼合在靶座5的上方，靶6的兩端還設(shè)有金屬壓環(huán)7，金屬壓環(huán)7用于將靶6、靶座5固定；
[0024]所述磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置4包括磁鋼安置底座41、磁鋼42、冷卻水進(jìn)水管43、冷卻水開(kāi)孔44，冷卻水進(jìn)水管43焊接在磁鋼安置底座41的底部，冷卻水開(kāi)孔44位于磁鋼安置底座41內(nèi)，并與冷卻水進(jìn)水管43相聯(lián)通，冷卻水進(jìn)水管43向下一側(cè)延伸出冷卻池3、絕緣基座2作為驅(qū)動(dòng)桿與控制磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置4旋轉(zhuǎn)的外部旋轉(zhuǎn)裝置的相連接；
[0025]所述冷卻池3的底部還設(shè)有陰極電極31、冷卻水出水管32，并延延伸出絕緣基座2。
[0026]所述屏蔽罩I通過(guò)螺紋方式擰接在絕緣基座2的上方，屏蔽罩I采用導(dǎo)電金屬材料制成，且屏蔽罩I的內(nèi)壁到冷卻池3、靶6和金屬壓環(huán)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采用聚四氟乙烯等絕緣材料制成，厚度為5_20mm，絕緣基座2設(shè)有開(kāi)孔，用于陰極電極31、冷卻水出水管32和冷卻水進(jìn)水管43通過(guò)，所述絕緣基座2的開(kāi)孔與冷卻水進(jìn)水管43之間設(shè)有空隙，方便冷卻水進(jìn)水管43的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置4，絕緣基座2的開(kāi)孔與陰極電極31、冷卻水出水管32緊密接觸，冷卻水開(kāi)孔44為兩個(gè)。
[0028]所述冷卻池3采用紫銅導(dǎo)體材料制成，冷卻池3內(nèi)壁與冷卻水進(jìn)水管43接觸處的設(shè)有套接在冷卻水進(jìn)水管43的軸封套33，軸封套33用于保護(hù)冷卻水進(jìn)水管43，并形成動(dòng)密封，冷卻池3與絕緣基座2通過(guò)耐高溫膠水或螺釘連接。
[0029]所述磁鋼旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)裝置4在盡量靠近靶座5的同時(shí)能順利旋轉(zhuǎn)。
[0030]所述金屬壓環(huán)7采用紫銅或鋁導(dǎo)體材料制成，為倒L形狀，橫側(cè)邊通過(guò)螺釘與靶6、靶座5相連，豎側(cè)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(guò)卡接到磁鋼安置底座41的上表面，并采用防水膠固定，所述第一磁鋼421為圓柱體，并設(shè)有兩塊，對(duì)稱(chēng)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，并設(shè)有兩條，對(duì)稱(chēng)分布在磁鋼安置底座41的上表面,并位于兩塊第一磁鋼421之間，兩條第二磁鋼422的中心的相外切，與對(duì)應(yīng)側(cè)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采用紫銅材料制成，厚度為30-100mm，設(shè)有用于卡接第一磁鋼421和第二磁鋼422的圓形深槽、弧形深槽。
[0032]本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極的工作過(guò)程如下，磁控濺射時(shí)，磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置4在外部旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)力的作用下旋轉(zhuǎn)掃描圓形平面的靶6，形成較寬的環(huán)形蝕刻跑道，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圓形平面靶相比擴(kuò)大了靶的均勻?yàn)R射面積，從而進(jìn)一步提高靶材利用率和濺射速率，實(shí)現(xiàn)大面積均勻快速沉積薄膜。
[0033]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:包括屏蔽罩(I)、絕緣基座(2)、冷卻池(3)、磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置(4)、靶座(5)和靶(6)，所述屏蔽罩(I)擰接在圓盤(pán)形狀的絕緣基座(2)的上方，所述冷卻池(3)設(shè)置在屏蔽罩(I)內(nèi)，并固定在絕緣基座(2)的上方，所述冷卻池(3)內(nèi)懸置有磁鋼旋轉(zhuǎn)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(shè)有橡膠密封圈(34)，所述靶(6)通過(guò)導(dǎo)熱硅膠貼合在靶座(5)的上方，所述靶(6)的周圈還設(shè)有金屬壓環(huán)(J)，所述金屬壓環(huán)(7)用于將靶(6)、靶座(5)固定； 所述磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置(4)包括磁鋼安置底座(41)、磁鋼(42)、冷卻水進(jìn)水管(43)、冷卻水開(kāi)孔(44)，所述冷卻水進(jìn)水管(43)焊接在磁鋼安置底座(41)的底部，所述冷卻水開(kāi)孔(44)位于磁鋼安置底座(41)內(nèi)，并與冷卻水進(jìn)水管(43)相聯(lián)通，所述冷卻水進(jìn)水管(43)向下一側(cè)延伸出冷卻池(3 )、絕緣基座(2 )作為驅(qū)動(dòng)桿與控制磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置(4)旋轉(zhuǎn)的外部旋轉(zhuǎn)裝置的相連接； 所述冷卻池(3)的底部還設(shè)有陰極電極(31 )、冷卻水出水管(32)，并延延伸出絕緣基座⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述屏蔽罩(I)通過(guò)螺紋方式擰接在絕緣基座(2)的上方，所述屏蔽罩(I)采用導(dǎo)電金屬材料制成，且屏蔽罩(I)的內(nèi)壁到冷卻池(3)、靶(6)和金屬壓環(huán)(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(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述絕緣基座(2)采用聚四氟乙烯制成，厚度為5-20mm，所述絕緣基座(2)設(shè)有開(kāi)孔，用于陰極電極(31)、冷卻水出水管(32)和冷卻水進(jìn)水管(43)通過(guò)，所述絕緣基座(2)的開(kāi)孔與冷卻水進(jìn)水管(43)之間設(shè)有空隙，所述絕緣基座(2)的開(kāi)孔與陰極電極(31)、冷卻水出水管(32)緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述冷卻池(3)采用紫銅導(dǎo)體材料制成，所述冷卻池(3)與冷卻水進(jìn)水管(43)接觸處設(shè)有套接在冷卻水進(jìn)水管(43)上的軸封套(33)，所述冷卻池(3)與絕緣基座(2)通過(guò)耐高溫膠水或螺釘連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述磁鋼旋轉(zhuǎn)裝置(4)的上表面與靶座(5)下表面之間間隙為1-4_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述金屬壓環(huán)(7)采用紫銅或鋁導(dǎo)體材料制成，為倒L形狀，橫側(cè)邊通過(guò)螺釘與靶(6)、靶座(5)相連，豎側(cè)邊與靶(6)的邊緣間距為l_2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于: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(guò)卡接到磁鋼安置底座(41)的上表面，并采用防水膠固定并包封，所述第一磁鋼(421)為圓柱體，并設(shè)有兩塊，對(duì)稱(chēng)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，并設(shè)有兩條，對(duì)稱(chēng)分布在磁鋼安置底座(41)的上表面,并位于兩塊第一磁鋼(421)之間,兩條第二磁鋼(422)的中心相外切，并對(duì)應(yīng)側(cè)的第一磁鋼(421)呈同心圓分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)平面陰極，其特征在于:所述磁鋼安置底座(41)采用紫銅材料制成，厚度為30-100mm，設(shè)有用于卡接第一磁鋼(421)和第二磁鋼(422)的圓形深槽、弧形深槽。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK204174269SQ201420566865
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】馮斌, 金浩, 王德苗, 李東濱 申請(qǐng)人:蘇州求是真空電子有限公司