[发明专利]一种磁控溅射阴极

说明书

本发明公开了一种磁控溅射阴极，包括靶材、第一磁体结构和第二磁体结构；第一磁体结构产生第一磁力线回路，形成第一磁场；第二磁体结构产生第二磁力线回路，形成第二磁场；当启动溅射时，第一磁场作用使靶材位于第一磁力线回路内的区域形成第一等离子区，第二磁场作用使靶材位于第二磁力线回路内的区域形成第二等离子区，实现溅射；第二等离子区和第一等离子区叠加区域不完全重合；通过在第一磁体结构的基础上叠加第二磁体结构，可以增大靶材的溅射使用面积，溅射靶材的溅射后表面形态可以由V形变成U形，靶材的利用率可以从传统的20~25%增加到30~35%，提高靶材的利用率。

技术领域

本发明涉及真空溅射技术，尤其涉及的是一种磁控溅射阴极。

背景技术

真空溅射镀膜技术广泛地应用在各种行业，半导体、太阳能、光学及航空航天等领域。其中磁控溅射技术作为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种常见技术，具有工艺温度低、溅射速度快、设备简单、易于控制、镀膜面积大及附着力强等特性，非常适合于长时间批量化生产，特别是矩形磁控溅射阴极大量应用在制备金属、半导体、绝缘体等多材料的平板及太阳能行业。

溅射靶材对材料的纯度要求非常高，因此价格昂贵。但是常用的磁控溅射平面阴极由于靶材表面与磁铁之间被靶材和导电铜块隔离，到达靶材表面的磁场强度比较弱；且位于阴极中心位置的磁铁和两侧边缘位置的磁铁因极性不同构成的磁路形成的磁场水平分量较弱且磁场分布不均匀。故此目前一般的矩形溅射靶材的使用量占整个靶材的20~25%，也就是说，靶材在消耗掉整个靶材的25%时就不能继续使用，必须停止生产线进行靶材更换，这不仅增加了生产成本，也降低了生产效率。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁控溅射阴极，旨在解决现有的矩形溅射靶材的使用量占整个靶材的比例较低，生产成本大，生产效率低的问题。

本发明的技术方案如下：一种磁控溅射阴极，其中，包括靶材、第一磁体结构和第二磁体结构，所述第一磁体结构产生第一磁力线回路，形成第一磁场；第二磁体结构产生第二磁力线回路，形成第二磁场；当启动溅射时，第一磁场作用使靶材位于第一磁力线回路内的区域形成第一等离子区，实现溅射；第二磁场作用使靶材位于第二磁力线回路内的区域形成第二等离子区，实现溅射；所述第二等离子区和第一等离子区叠加区域不完全重合。

通过在第一磁体结构的基础上再叠加第二磁体结构，可以增大靶材的溅射使用面积，以提高靶材的利用率。

在某些具体实施例中，所述第一磁场设计为与靶材表面互相平行。

在某些具体实施例中，还包括阴极座和铜导板，所述第一磁体结构设置在阴极座内；铜导板设置在阴极座的顶端，铜导板位于第一磁体结构的上方，靶材设置在铜导板上。

在某些具体实施例中，所述第一磁体结构包括至少两组沿水平方向依次排列在阴极座内的磁体组，每组磁体组包括至少一个沿垂直方向前后排列的磁体，磁体的磁极方向沿竖直方向设置，同一组磁体组内的所有磁体的磁极方向一致，相邻两组磁体组中的磁体的数量一致且设置位置一一对应，相邻两组磁体组中的磁体的磁极方向相反。

其中，在第一磁场中，只有和靶材的靶面平行的磁场部分才能起到磁控作用，磁场水平部分越大，磁控作用越大，磁控溅射的速率也越大。第一磁场中最大的水平磁场部分在两组磁体组的中心，实际的靶材也是在此处被溅射的速率也最大；在第一磁场的作用下，靶材溅射后的表面形态成V状，利用率一般在20~25%。

在某些具体实施例中，所述第二磁体结构包括设置在第一磁体结构一侧的第一电磁线圈和设置在第一磁体结构另一侧的第二电磁线圈，所述第一电磁线圈和第二电磁线圈串联连接，第一电磁线圈的水平中心面、第二电磁线圈的水平中心面和靶材表面互相平行；第一电磁线圈和第二电磁线圈通电后产生第二磁力线回路，形成第二磁场。