[发明专利]一种兼容磁性靶材和非磁性靶材的磁控溅射阴极

说明书

本发明的一种兼容磁性靶材和非磁性靶材的磁控溅射阴极，包括靶材、磁体、磁轭及靶座，还包括运动机构；靶材安装在靶座上方，磁体安装在磁轭上，位于靶座下方；磁轭和靶座连接到运动机构上，运动机构可以牵引靶座及上方的靶材上下移动，从而改变靶材与磁体的间距。当靶材为磁性材料时，通过运动机构调节靶材和磁体间距变小；当靶材换成非磁性材料时，通过运动机构，靶材与磁体间距变大。本发明可以根据靶材的性质，合理调整靶材与磁体的间距，使得靶材表面磁场的平行分量分别适用于磁性靶材和非磁性靶材，磁性靶材和非磁性靶材兼容在同一个磁控溅射阴极上使用。

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种兼容磁性靶材和非磁性靶材的磁控溅射阴极。

背景技术

磁控溅射属于物理气相沉积(PVD)的一种，广泛应用于材料镀膜领域。磁控溅射的关键核心技术之一是磁控溅射阴极的设计和制造。磁控溅射阴极是建立一个环形的封闭磁场，其中平行于靶材的磁场分量与垂直于靶面的电场构成正交电磁场，电子在该正交电磁场的束缚下，运动轨迹被延长，使得轰击靶材的高能离子密度增加，靶材溅射更高效。一般，靶材表面磁场的平行分量设置为0.02～0.06T。

靶材为磁性靶材时，磁力线会通过磁性靶材内部从而发生磁短路。为此，常规做法是将磁体选用高磁场强度的磁体，从而使磁性靶材磁场饱和，部分磁场穿过磁性靶材。

靶材为非磁性靶材时，磁体选用弱磁场强度的磁体。

传统的磁控溅射阴极采用的磁体(永磁体或者电磁体)固定安置在靶座下方，无法随意移动。因此磁性靶材和非磁性靶材的溅射需要使用两个不同的阴极，无法实现兼容共用。

发明内容

本发明提出的一种兼容磁性靶材和非磁性靶材的磁控溅射阴极，可解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种兼容磁性靶材和非磁性靶材的磁控溅射阴极，包括磁体安装在磁轭上，位于靶座下方，磁体选用强磁场磁体以适应磁性靶材。磁轭和靶座连接到运动机构上，运动机构可以带动靶座及上方的靶材上下移动，从而改变靶材与磁体的间距。当靶材为磁性靶材时，通过运动机构带动靶座及上方的靶材向下移动，磁体及磁轭位置保持不动，靶材和磁体靠近，最终使得靶材表面磁场的平行分量满足使用要求。当靶材更换为非磁性靶材时，此时靶材表面磁场太高，无法满足使用要求，需通过运动机构将靶座及上方的靶材向上移动，磁体及磁轭位置保持不动，靶材和磁体远离，靶材表面磁场强度降低，最终靶材表面磁场的平行分量满足使用要求。

其中，所述运动机构包括内旋转驱动轴、阴极支撑外筒、转接法兰，上波纹管、直线驱动机构、下波纹管、接口安装法兰；

磁轭安装在内旋转驱动轴上，靶座通过螺栓固定在阴极支撑外筒上，阴极支撑外筒与转接法兰焊接固定，同时转接法兰连接上波纹管、下波纹管及直线驱动机构，下波纹管另一端与接口安装法兰连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

磁控溅射阴极设置运动机构来调整靶材和磁体间距，使得靶材表面磁场的平行分量分别适用于磁性靶材和非磁性靶材，磁性靶材和非磁性靶材可在同一阴极上兼容使用。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图(磁性靶材)；

图2是本发明的剖面结构示意图(非磁性靶材)；

图3是磁性靶材的磁场仿真示意图；

图4是非磁性靶材的磁场仿真示意图；

图5是本实施例的运动机构示意图。

图中附图标记含义为：

1-靶材，2-磁体，3-磁轭，4-靶座，5-运动机构。

具体实施方式