[实用新型]一种平面阴极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种平面阴极，特别涉及一种磁控溅射用矩形平面阴极。

背景技术

资源枯竭和环境污染是人类社会实现可持续发展的主要瓶颈，亟需解决。薄膜技术以其材料消耗量小，在科研和工业生产中应用广泛，尤其是在表面处理改性和防腐等领域应用更加广泛；物理法真空镀膜，具有适合制备材料广泛、技术成熟、制备薄膜材料性能优越、生产过程环保等优势，发展迅速。磁控溅射制备薄膜技术是最广泛应用的薄膜制备技术。磁控溅射设备的心脏，决定制备材料性能和材料利用率的核心部件是磁控溅射阴极。

生产上使用的磁控溅射阴极主要有矩形平面阴极和柱状旋转阴极，阴极有效均匀溅射长度一般在300mm至4000mm，生产中将多个阴极并列集成到生产线上，制备厚膜和多层膜条件下，阴极数量达到数十个，生产线长度达到几十，甚至上百米，每个阴极配置一个大功率电压，整个设备投资达到数百甚至数千万元以上。

随着环保力度的增大，传统的电镀行业已经不合适发展的需要，真空磁控溅射技术是替代传统电镀的最佳选择，很多中小零件的磁控溅射镀膜市场需求广泛。现有采用小型圆形阴极的台式单机设计不能适合多层膜对膜层纯度的要求，也不适合产业化批量溅射较厚薄膜的镀膜要求。大型流水线型镀膜设备，投资巨大，也不能满足现有中小零件批量镀膜市场要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种平面阴极，可以实现现有产品镀膜速度的10倍以上，实现单电源驱动一个阴极的短时间溅射厚膜要求。

为了实现上述目的，本实用新型设计了一种平面阴极，包含靶材、壳体、设置在所述壳体内的软铁底板、设置在所述软铁底板上的磁阵，所述靶材位于所述磁阵的上方，所述磁阵包含N组并沿所述软铁底板的横向进行竖直的等距排列；其中，所述N为大于1的自然数；

所述磁阵包含：形成在软铁底板上的第一环形跑道、设置在所述软铁底板上被所述第一环形跑道所包围的第一磁铁、设置在所述软铁底板上用于包围所述第一环形跑道的第二磁铁；

所述磁阵还包含：设置在所述第一环形跑道内用于隔离所述第一磁铁和所述第二磁铁的第一铝块；

其中，被所述第一铝块隔离的所述第一磁铁和所述第二磁铁的极性相反。

本实用新型的实施方式相对于现有技术而言，当靶材通过等离子体轰击将自身的离子或原子溅射到衬底上时，由于软铁底板上的磁阵是沿横向竖直进行等距排列的，且每个磁阵分别包含一个环形跑道、一个被环形跑道包围的第一磁铁和一个包围环形跑道的第二磁铁，从而有效增大了靶材溅射的空间距离，使多个磁阵共同实现对靶面的全刻蚀，以提高靶材的溅射效率。而当衬底从靶材上方经过时，可沿靶材的长方向进入，由于衬底在经过靶材跑道上方的过程中需要通过多个刻蚀跑道，从而使得靶材上溅射出的靶材原子和离子会叠加反复的覆盖在衬底的表面形成薄膜，以此来提高衬底镀膜的厚度。

另外，为了满足不同产品的镀膜需求，相邻两个磁阵的第二磁铁的极性相同或相反。当相邻两个磁阵的第二磁铁的极性相同时，可使相邻两个磁阵中的磁场达到一个平衡状态，各磁阵中的磁场都是以各自环形跑道所规定的方向进行流动，每个磁阵在对靶材的溅射时不会相互进行干扰。而当相邻两个磁阵的第二磁铁的极性相反时，可使相邻两个磁阵中的磁场达到一个非平衡状态，各磁阵中的磁场在以各自环形跑道所规定的方向进行流动时，由于相邻两个磁阵的第二磁铁的极性是相反的，所以相邻两个磁阵中的磁场还会相互进行影响，从而可确保靶材离子在溅射过程中获得较大的动能，可满足在衬底上进行ITO等材料的特殊工艺镀膜需求。

进一步的，所述磁阵还至少包含包围所述第二磁铁的第二环形跑道、包围所述第二环形跑道的第三磁铁和设置在所述第二环形跑道内用于隔离所述第三磁铁和第二磁铁的第二铝块；其中，被所述第二铝块隔离的所述第二和第三磁铁的极性相反。而相邻两个磁阵的第三磁铁的极性相同或相反。从而可进一步增大单个磁阵在溅射靶材时的溅射区域，以进一步提高衬底镀膜时的厚度。

进一步的，所述平面阴极还包含设置在所述磁阵上方的水冷板；其中，所述水冷板具有一个用于冷却所述靶材和所述磁阵的水冷流道、分别与所述水冷通道连通的进水口和出水口，且所述进水口与所述出水口暴露在所述水冷板的外部。由于在磁阵上方设有水冷板，且水冷板上设有水冷通道，通过水冷板可对靶材和磁阵进行冷却，以保证大功率溅射时的需求。

进一步的，所述平面阴极还包含覆盖在所述水冷板上用于封闭所述水冷通道的水封背板，所述靶材设置在所述水封背板的上方。通过水封背板可对水冷板内流动的冷却水进行有效密封，避免其冷却水向外泄露。