[实用新型]一种磁控溅射用阴极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁控溅射镀膜装置，更具体地涉及一种磁控溅射用阴极。

背景技术

磁控溅射是一种广泛应用于机械、电子、半导体等领域的镀膜方式，其工作原理为：电子在电场作用下飞向基片，在此过程中与惰性气体原子发生碰撞，使惰性气体原子电离产生出惰性气体正离子和新的电子；惰性气体正离子在电场作用下加速飞向阴极，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射，溅射出的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。新产生的电子在电场和磁场作用下，以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，这些电子的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内继续碰撞惰性气体原子，新产生的惰性气体正离子不断轰击靶材，从而提高了沉积速率。

传统的磁控溅射装置中，固定靶材主要有两种方法：

1.第一种方法是直接用内六角螺栓等通过压靶条将靶材固定在磁轭上(如图2所示)，这种方式通常使得靶材的厚度受到限制，不能低于某一定值；另一方面，由于采用内六角螺栓通过压靶条固定靶材，溅射时压靶条材料也会一同被溅射并沉积到基片上，使得基片上所溅射的膜层被引入杂质，降低所镀薄膜的纯度和质量；此外，溅射物质还会沉积到螺孔附近使螺孔堵塞，造成更换靶材时靶材难以取下。

第二种方法是采用专用夹具，例如用“[”形夹具将背板固定在磁轭上(如图3所示)，采用这一方式看似简单，但对“[”形夹具的材质和加工能力要求极高，需用高锰钢铸造成型，制造过程复杂、成本高，目前国内还不具备此类材料的生产和加工技术能力。另外，采用“[”形夹具的张紧调节如果不当容易导致夹具变形而使靶材脱落。通常需要在阴极内部安装复杂的张紧调节机构，但如此一来，相关成本又会进一步地增加。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出以下解决方案：

种磁控溅射用阴极，包括磁轭、软铁、磁体、背板和靶材。其中，软铁位于磁轭内，与磁轭连接，磁体也位于磁轭内，与软铁连接；磁轭边缘竖直方向上开有通孔，背板边缘部分开有与所述通孔对应的螺纹孔，背板与磁轭通过螺栓连接；背板底面与靶材连接；靶材遮蔽背板上的螺纹孔。

优选的，所述螺纹孔未贯穿背板。

优选的，所述背板底面与靶材通过焊接方式连接。

优选的，所述磁轭与背板之间采用密封圈和不锈钢墨与石墨膜进行密封。

本实用新型的有益效果是：

(1)采用螺栓连接背板来代替压靶条或专用夹具，大大简化阴极结构；

(2)靶材能有效遮蔽固定部位(本实用新型为螺栓)，确保整个溅射面均为靶材，避免了镀膜过程中引入杂质；

(3)可以非常方便地根据实际需要设计靶材的尺寸和厚度，尤其是可以显著减小靶材厚度，降低靶材投入和镀膜成本。

附图说明

图1：本实用新型的结构示意图。

图2：现有技术中使用螺栓通过压靶条将靶材固定至磁轭的阴极的结构示意图。

图3：现有技术中使用“[”形夹具将背板固定至磁轭的阴极的结构示意图。

附图标记：

1.靶材

2.磁体

3.软铁

4.磁轭

5.压靶条

6.背板

7.“[”形夹具

8.张紧调节机构

9.螺栓

10.密封圈

11.不锈钢墨与石墨膜

12.密封条

13.张紧调节螺钉

14.基板

具体实施方式

如图1所示的本实用新型的实施方式中，磁控溅射用阴极包括磁轭4、磁体2、软铁3、背板6和靶材1。其中，软铁3位于磁轭4内，与磁轭4连接，磁体2也位于磁轭4内，与软铁3连接；磁轭4四周边缘竖直方向上开有通孔，背板6四周边缘部分开有与磁轭4的通孔对应的螺纹孔，背板6通过螺栓9与磁轭4螺纹连接；背板6底面与靶材1连接；靶材1与背板6底面连接后遮蔽背板6上的螺纹孔。

在一个优选的实施方式中，背板6的螺纹孔未贯穿背板6；在另一个优选的实施方式中，背板6的底面与靶材1通过焊接方式连接。

以上实施方式中，磁轭4与背板6之间均采用密封圈10和不锈钢墨与石墨膜11进行密封。

与图2所示的直接使用螺栓9通过压靶条5和密封条12将靶材1固定至磁轭4的阴极结构相比，本实用新型的阴极结构可有效避免镀膜时引入杂质；与图3所示的使用“[”形夹具7配合基板14、张紧调节机构8以及张紧调节螺钉13将靶材1固定至磁轭4的阴极结构相比，本实用新型采用螺栓9代替对材质和加工要求极高的专用高锰钢铸造而成的“[”形夹具7，可显著简化阴极的内部结构，从而降低镀膜成本。