双闭环磁控溅射阴极的制作方法

本实用新型涉及磁控溅射技术领域，具体是一种能够提高靶材利用率与靶材磁场均匀性的双闭环磁控溅射阴极。

背景技术：

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)，是一种利用物理方式在基材上沉积薄膜的技术。 磁控溅射镀膜技术是物理气相沉积技术的一种，在磁控溅射镀膜技术中，高能离子轰击靶材表面，靶材表面离子或原子与入射的 高能离子交换能量后从靶材表面飞溅出来，并在基材上沉积成膜。

目前，在磁控溅射镀膜技术应用领域，广泛使用的是平面磁控溅射阴极。现有的平面磁控溅射阴极一般包括靶材、磁体装置与磁靴，磁体装置包含三个磁体，该三个磁体间隔装设于靶材与磁靴之间，两侧的磁体由端部导磁块连接形成闭合磁回路，在溅射过程中，靶材表面磁场强度的水平分量越高的区域，其溅射速率越高，消耗也就越大，因此溅射一段时间后，靶材表面就会出现蚀刻坑。蚀刻坑最深处，对应磁场水平分量最强的地方，而靶材其他部位蚀刻较浅，甚至没有蚀刻。当蚀刻坑深到一定程度，靶材就需要更换，否则靶材将被击穿，对镀膜设备造成损坏。平面阴极靶材的不均匀刻蚀，使得靶材的利用率较低，通常只有20-30%，镀膜成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供双闭环磁控溅射阴极，该阴极能够提高靶材的磁场均匀性，提高靶材的利用率，降低镀膜成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

双闭环磁控溅射阴极，包括相互平行设置的靶材与磁靴，以及设于靶材与磁靴之间的磁体装置；所述磁体装置包含一个中间磁体、两个端部磁体以及两组辅助磁体对，每组辅助磁体对都由两个相吸附的辅助磁体构成，两个辅助磁体的磁极方向相反；所述中间磁体位于磁靴中央，两个端部磁体分别位于磁靴的两端，两组辅助磁体对分别位于中间磁体与端部磁体之间的磁靴上；每个磁体两个磁极的连线均垂直于靶材；所有相邻磁体之间的磁极方向均相反。

进一步的，所述中间磁体的高度与端部磁体的高度相同，中间磁体的宽度是端部磁体宽度的两倍；辅助磁体对的高度低于端部磁体的高度，辅助磁体对的宽度小于端部磁体的宽度。

进一步的，每组辅助磁体对的上方均设有导磁片，导磁片固定于靶材背板上。

进一步的，所述每个磁体均采用汝铁硼磁铁。

进一步的，所述导磁片采用相对导磁率在1～20000的导磁材料。

本实用新型的有益效果是，通过增加辅助磁体对，使靶材表面增加了两对双闭环的磁场，从而使磁场强度分布更加均匀，靶材表面的刻蚀区宽度更宽，同时还可以利用导磁片调节靶材表面平行磁场分量的大小，从而有效提高了靶材的利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型磁力线分布示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供双闭环磁控溅射阴极，包括相互平行设置的靶材1与磁靴2，靶材1背面设有靶材背板3，靶材背板3与磁靴2之间设有磁体装置；所述磁体装置包含一个中间磁体4、两个端部磁体5以及两组辅助磁体对，每组辅助磁体对都包含相同大小的第一辅助磁体6a与第二辅助磁体6b，第一辅助磁体6a与第二辅助磁体6b相互吸附，且磁极方向相反；中间磁体4位于磁靴2中央，两个端部磁体5分别位于磁靴2的两端，两组辅助磁体对分别位于中间磁体4与端部磁体5之间的磁靴上；每个磁体两个磁极的连线均垂直于靶材；所有相邻磁体之间的磁极方向均相反。每组辅助磁体对的上方均设有导磁片7，导磁片7固定于靶材背板3上。

作为优选的，中间磁体4的高度与端部磁体5的高度相同，中间磁体4的宽度是端部磁体5宽度的两倍；辅助磁体对的高度低于端部磁体5的高度，辅助磁体对的宽度略小于端部磁体5的宽度。每个磁体均采用呈长方体的汝铁硼磁铁。

导磁片7可采用相对导磁率在1～20000的导磁材料，例如纯铁、铁合金、碳钢、硅钢等材料。靶材背板3可采用相对导磁率约等于1的材料，例如铜、铝以及不锈钢等。

结合图2所示，由于增加了辅助磁体对，使靶材表面增加了两对双闭环的磁场，从而使磁场强度分布更加均匀，靶材表面的刻蚀区宽度更宽，同时还可以利用导磁片调节靶材表面平行磁场分量的大小，从而有效提高了靶材的利用率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。