一种阳极结构及磁控溅射装置的制作方法

本实用新型涉及磁控溅射技术领域，特别是指一种阳极结构及磁控溅射装置。

背景技术：

现有的磁控溅射装置的阳极结构，一般直接接地或是施加一个附加电压，以使电子在电场力的作用下直接加速并沉积在阳极上，由阳极将电子吸收中和，呈散射状的中性靶材粒子溅射到阳极上，并沉积在阳极上。在反应溅射制备某些导电性较差材料的膜层的过程中，阳极会被溅射出的靶材粒子所覆盖，在阳极表面形成导电性差的薄膜层，导致电子沉积于阳极后无法被迅速的吸收中和，造成放电和阳极消失现象。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种阳极结构及磁控溅射装置，能够避免阳极消失。

基于上述目的，本实用新型提供了一种阳极结构，包括：

第一阳极，设置于阴极靶与第二阳极之间，用于遮挡向第二阳极溅射过来的靶材粒子；

第二阳极，用于吸收中和由所述阴极靶溅射过来的电子；

磁体，用于产生附加磁场以对所述电子的运动形成导向作用，以引导所述电子向所述第二阳极运动。

可选的，所述磁体位于所述第二阳极的底部，所述第二阳极对应所述磁体的位置设有开口结构。

可选的，所述阳极结构还包括第三阳极，所述第三阳极将磁体包围。

可选的，所述第一阳极与第二阳极之间形成第一间距，所述第二阳极与第三阳极之间形成第二间距，所述第一间距与第二间距均为1-3mm。

可选的，所述第一阳极包括阻挡部与折弯部，所述折弯部与阻挡部连接，且所述折弯部朝向所述第二阳极。

可选的，所述开口结构呈八字形或是喇叭形。

可选的，所述第一阳极的表面形成有喷砂面。

可选的，所述第一阳极接地，第三阳极接地，所述第二阳极外接附加电压。

可选的，所述第一阳极由不锈钢材料制成，所述第二阳极、第三阳极的材料分别选自铜，铝，银，铜合金，铝合金，银合金中的至少一种，第二阳极与第三阳极的材料可以相同或不同。

本实用新型还提供一种磁控溅射装置，包括所述阳极结构。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的阳极结构及磁控溅射装置，阳极结构包括第一阳极，设置于阴极靶与第二阳极之间，用于遮挡向第二阳极溅射过来的靶材粒子；第二阳极，用于吸收中和由所述阴极靶溅射过来的电子；磁体，用于产生附加磁场以对所述电子的运动形成导向作用，以引导所述电子向所述第二阳极运动；通过第一阳极沉积溅射出来的绝大部分靶材粒子，同时，磁体产生附加磁场以对低能量电子形成导向作用，使得脱离靶材表面束缚的低能量电子绝大部分绕过第一阳极，被第二阳极所吸收中和，由于薄膜的靶材粒子和电子选择性的沉积在不同的阳极结构上，因此，避免了电子和溅射离子沉积在同一阳极，阳极消失和放电的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的阳极结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的第二种阳极结构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的第三种阳极结构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的第四种阳极结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的磁控溅射装置的结构示意图。

附图标记：

1：第一阳极； 2：第二阳极；

3：第三阳极； 4：磁体

21：第一阳极部； 22：第二阳极部；

11：阻挡部； 12：折弯部；

5：靶筒； 6：中间层；

7：靶材； 8：支撑结构；

9：轭铁； 10：磁铁；

13：阴极靶；

D1：第一间距； D2：第二间距。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1为本实用新型实施例的阳极结构的结构示意图，如图所示，本实用新型实施例的阳极结构包括第一阳极1、第二阳极2、磁体4。

第一阳极1设置于阴极靶13与第二阳极2之间，用于遮挡向第二阳极2溅射过来的靶材粒子；

第二阳极2，用于吸收中和由所述阴极靶13溅射过来的电子；

磁体4，用于产生附加磁场以对电子的运动形成导向作用，以引导所述电子向第二阳极2运动。

图2为本实用新型实施例的第二种阳极结构的结构示意图，如图2所示，本实用新型实施例的阳极结构是在上图1所示阳极结构的基础上，在第二阳极2上与磁体4对应的位置设置开口结构23。在第二阳极2上与磁体4对应的位置设置开口结构23，可以增强磁体4对电子的导引强度。

图3为本实用新型实施例的第三种阳极结构的结构示意图，如图3所示，本实用新型实施例的阳极结构是在上述图1所示阳极结构的基础上增加第三阳极3，第三阳极3将磁体4包围。

第一阳极1与第二阳极2的最小距离为第一间距D1，第二阳极2与第三阳极3的最小距离为第二间距D2。于本实用新型实施例中，第一间距D1与第二间距D2为1-3mm，既可实现第一阳极1、第二阳极2、第三阳极3之间的配合，又保证第二阳极2与第一阳极1和第三阳极3之间的绝缘。所述的第一阳极1、第二阳极2、第三阳极3之间的配合是指，第一阳极1遮挡向第二阳极2溅射过来的靶材粒子，第二阳极2吸收中和溅射过来的电子，磁体4产生附加磁场以对所述电子的运动形成导向作用，引导电子向第二阳极2运动，第三阳极3将磁体4包围以对磁体4形成保护。

第一阳极1接地，由具有第一电导率的材料制成，用于阻隔、沉积溅射出来的绝大部分靶材粒子。

本实用新型实施例中，第一阳极1直接与真空腔室相连接，通过真空腔室接地，第一阳极1接地以与阴极靶材之间形成电位差，进而形成电场，实现磁控溅射过程。

本实用新型实施例中，第一阳极1采用不锈钢板制成。第一阳极1的尺寸根据阴极靶的位置计算确定。当然，所有其它与不锈钢电导率相当的材料也在本实用新型的保护范围内。

本实用新型实施例中，第一阳极1的表面进行喷砂处理以形成喷砂面，利于溅射出的靶材粒子沉积于第一阳极1的喷砂面上，避免出现薄膜层剥离现象。

第二阳极2接电源正极，由具有第二电导率的材料制成，用于吸收中和绝大部分的低能量电子。

本实用新型实施例中，在第二阳极2上附加正电压，电压值可根据加工工艺要求、镀膜厚度要求等条件进行设置。可选的，第二阳极2的附加电压约为20V-40V。

本实用新型实施例中，第二阳极2采用导电性能较强的的材料分别选自铜，铝，银，铜合金，铝合金，银合金中的至少一种材料制成。

第三阳极3接地，由具有第三电导率的材料制成，第三阳极3包围磁体4，用于保护磁体4，能够避免由于磁体吸收电子而导致磁体升温，进而导致磁体磁性减小或消失的现象，保证该磁体有效。

磁体4位于第二阳极2的底部，磁体4用于产生附加磁场，引导低能量电子的运动(低能量电子是指在阴极靶材在磁控溅射过程中，脱离阴极靶材控制的电子，该电子能量较低，也正因其低能量，才更容易受附加磁场作用力的引导，以改变运动方向。)。在电场和附加磁场的共同作用下，由阴极靶材溅射出的低能量电子集中向阳极结构运动，最终被第二阳极2所吸收中和。具体的说，低能量电子在电场的作用下，向阳极结构运动，运动过程中，受到磁体4所产生的附加磁场的作用，沿磁场线做螺旋线运动，并最终被第二阳极2遮挡、吸收中和。

本实用新型实施例中，第三阳极3直接与真空腔室相连接，通过真空腔室接地。

本实用新型实施例中，第三阳极3采用导电性能较强的铜，铝，银，铜合金，铝合金，银合金中的至少一种制成。

本实用新型实施例中，根据具体应用场景对阳极导电性能的要求，第一电导率、第二电导率、第三电导率可以相同，也可以根据需要配置为不同。

图4为本实用新型实施例的第四种阳极结构的结构示意图。制成阳极的材料要求具有低的导磁性，如图所示，本实用新型实施例中，第二阳极2在与磁体4相对应的位置设有开口结构23，用以增强对低能量电子的导向作用。第二阳极2由第一阳极部21与第二阳极部22组成，第一阳极部21与第二阳极部22对称设置，第一阳极部21与第二阳极部22之间设有开口结构23，且开口结构23的位置与第三阳极3及其包围的磁体4相对应，第一阳极部21与第二阳极部22之间的开口距离为2-3cm，开口深度2-3cm，开口结构23呈八字形或是具有弧度的喇叭形。

如图4所示，本实用新型实施例中，第一阳极1包括阻挡部11与折弯部12，折弯部12与阻挡部11连接，且折弯部12朝向第二阳极2，阻挡部11与折弯部12用于遮挡向第二阳极2溅射过来的靶材粒子，阻挡部11可以呈竖直形也可以呈弧线形。

图5是本实用新型实施例的磁控溅射装置的结构示意图。如图所示，本实用新型实施例中，磁控溅射装置包括阴极靶结构与所述阳极结构。

本实用新型实施例中，阴极靶结构包括靶筒5、靶材7、磁组件。

靶材7为圆柱形靶材，靶筒5与靶材7之间设置中间层6。本实用新型实施例中，靶筒5可由316不锈钢制成，中间层6采用掺碳纤维的铟金属材料，靶筒5与靶材7通过中间层6相连接。对于具有一定强度的金属材料靶材，也可以将靶筒与靶材一体成型制成。

磁组件设置于圆柱形靶材中，磁组件由支撑结构8及由支撑结构8固定支撑的轭铁9、磁铁10组成。

在磁控溅射过程中，靶材表面被溅射出的中性靶材粒子绝大部分沉积于基板上，少量呈大角度散射的靶材粒子中的绝大部分被第一阳极1所阻隔并沉积于第一阳极1上。低能量电子脱离了靶材表面强磁场的束缚，在电场的作用下，向阳极结构运动，运动过程中，受到磁体4所产生的附加磁场的作用，沿附加磁场的磁场线做螺旋线运动，并最终被第二阳极2遮挡、吸收中和。第三阳极3对磁体4形成保护，并将经由开口结构23进入的少量低能量电子所吸收中和。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本实用新型难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本实用新型难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本实用新型的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本实用新型的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本实用新型。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本实用新型的具体实施例对本实用新型进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。