本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种磁控溅射平面阴极。
背景技术：
磁控溅射是物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。
现有的磁控溅射平面阴极中，靶材设置在靶材背板上方，靶材背板下方设置有导电铜块，导电铜块下发设置有磁铁，在磁控溅射过程中磁场由置于靶材背部的磁铁产生，磁场通过磁铁产生的磁场透过导电铜块和靶材自身到达靶材表面。
现有的磁控溅射平面阴极具体如下缺陷：
缺陷一：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较弱；
缺陷二：位于靶材背部中心位置的磁铁和两侧边缘位置的磁铁因极性不同构成一定的磁路分布，但是该种磁路分布在靶材表面位置形成的磁场水平分量较弱且磁场分布不均匀。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种磁控溅射平面阴极，以解决现有的磁控溅射平面阴极存在的上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种磁控溅射平面阴极，包括：靶材背板、靶材、第一绝缘件、第二绝缘件、第一磁铁以及第二磁铁；所述靶材绑定在所述靶材背板的上表面上，所述第一绝缘件与所述第二绝缘件分别铺设在所述靶材两端且与所述靶材背板的上表面贴合；所述第一磁铁设置在所述第一绝缘件上方，所述第二磁铁设置在所述第二绝缘件上方，所述第一磁铁与所述第二磁铁磁极相反且平行置于所述靶材两端。
优选地，所述第一绝缘件与所述第二绝缘件均为磁铁、轭铁绝缘件；所述第一绝缘件与所述第二绝缘件均由多层可拆卸的聚氟乙烯薄板叠加组成。
优选地，所述磁控溅射平面阴极还包括：导电铜块、冷却水密封胶圈以及导电冷却水密封板；所述导电铜块表面加工有冷却水循环通路，所述导电铜块表面设置有抗氧化层；所述导电铜块设置于所述靶材背板的下表面下，所述导电冷却水密封板与所述冷却水密封胶圈依次设置于所述靶材背板的下表面与所述导电铜块之间组成冷却水密封空间。
优选地，所述导电冷却水密封板为黄铜板。
优选地，所述磁控溅射平面阴极还包括：碳纤维层；所述碳纤维层设置于所述靶材背板下表面与所述导电冷却水密封板之间。
优选地，所述磁控溅射平面阴极还包括：阳极罩；所述阳极罩覆盖在所述第一磁铁与所述第二磁铁上方。
优选地，所述磁控溅射平面阴极还包括：轭铁、主体绝缘件、背板绝缘件以及阴极背板；所述轭铁设置在所述导电铜块下方，支撑所述导电铜块、所述阳极罩、所述第一磁铁以及所述第二磁铁，所述轭铁为所述第一磁铁与所述第二磁铁形成的磁场提供通路；所述主体绝缘件设置在所述轭铁与所述导电铜块之间，绝缘所述轭铁与所述导电铜块；所述阴极背板设置在所述轭铁下方，所述背板绝缘件设置在所述轭铁与所述阴极背板之间，绝缘所述轭铁与所述阴极背板。
优选地，所述阴极背板为铝合金背板。
优选地，所述靶材通过铟金属绑定在所述靶材背板的上表面上。
本发明实施例提供的磁控溅射平面阴极，将极相反的第一磁铁和第二磁铁设置在靶材背板的上表面上，且平行置于靶材两端，在磁控溅射过程中，两磁铁在靶材表面形成近似水平的磁场，由于磁铁设置于靶材侧面所产生成的磁场直接作用于靶材表面，能够提升靶材表面磁场的强度。此外，由于两磁铁在靶材表面形成近似平行于靶材表面的均匀磁场分布，因此能够提升靶材表面磁场水平分量的强度以及磁场分布均匀度。
附图说明
图1是根据本发明实施例一的一种磁控溅射平面阴极的结构示意图；
图2是第一磁铁与第二磁铁所形成的磁场示意图；
图3是根据本发明实施例二的一种磁控溅射平面阴极的结构示意图；
图4是绝缘件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本发明实施例中提供了一种磁控溅射平面阴极，如图1所示的磁控溅射平面阴极的结构示意图所示，本发明实施例的磁控溅射平面阴极包括：靶材背板101、靶材102、第一绝缘件103、第二绝缘件104、第一磁铁105以及第二磁铁106。
靶材102绑定在靶材背板101的上表面上，第一绝缘件103与第二绝缘件104分别铺设在靶材102两端且与靶材背板101的上表面贴合；第一磁铁105设置在第一绝缘件103上方，第二磁铁106设置在第二绝缘件104上方，第一磁铁105与第二磁铁106磁极相反且平行置于靶材两端。第一磁铁105与第二磁铁106可以等大也可以不等大，二者的具体尺寸可结合靶材102、靶材背板101的具体尺寸灵活性调整设置，相应地，第一绝缘件103的尺寸则可依据第一磁铁105的尺寸灵活调整设置，第二绝缘件104的尺寸则可依据第一磁铁106的尺寸灵活调整设置。
具体地，如图1所示，第一磁铁105的s极靠近靶材102，第二磁铁106的n极靠近靶材102。在具体实现过程中并不局限于图1中所示的这一种设置，还可将第一磁铁105的n极靠近靶材102，第二磁铁106的s极靠近靶材102该种设置，依然能够保证两磁铁形成的磁场通路。
在磁控溅射过程中，第一磁铁105、第二磁铁106所形成的磁场示意图如图2所示，两磁铁在靶材102表面形成近似水平的磁场。两磁铁的两极直接平行置于靶材102两侧，在靶材102表面区域形成近似平行于靶材102表面的磁场分布，磁场直接作用于靶材表面，能够提升靶材表面磁场的强度。此外，由于两磁铁在靶材表面形成近似平行于靶材表面的均匀磁场分布，因此能够提升靶材表面磁场水平分量的强度以及磁场分布均匀度。更进一步地，由于两磁铁在靶材102表面区域形成近似平行于靶材102表面的均匀磁场分布故可以实现靶材表面的大面积刻蚀，有效消除传统磁场配置时出现的绝大部分非刻蚀区域的问题，极大的提高靶材利用率。
在具体实现过程中，可将第一绝缘件103、第二绝缘件104的厚度设置成可灵活调节的结构，在磁控溅射平面阴极使用过程中靶材102在溅射过程中会变薄，为了确保第一磁铁105、第二磁铁106表面与靶材表面处于同一平面，可通过调整第一绝缘件103、第二绝缘件104的厚度来实现。因此可将第一绝缘件103、第二绝缘件104的厚度设置成可灵活调节的结构，便于灵活调节控制。
本发明实施例中对磁控溅射平面阴极中的磁路系统的结构、磁路系统与靶材之间的位置关系进行了具体说明，在具体实现过程中，磁控溅射平面阴极还可以包括其他系统如电源接入系统、绝缘支撑系统以及冷却系统等，对于其他系统的具体结构参考现有相关说明即可，本发明实施例中对此不做具体限制。
本发明实施例提供的磁控溅射平面阴极，将极相反的第一磁铁和第二磁铁设置在靶材背板的上表面上，且平行置于靶材两端，在磁控溅射过程中，两磁铁在靶材表面形成近似水平的磁场，由于磁铁设置于靶材侧面所产生成的磁场直接作用于靶材表面，能够提升靶材表面磁场的强度。此外，由于两磁铁在靶材表面形成近似平行于靶材表面的均匀磁场分布，因此能够提升靶材表面磁场水平分量的强度以及磁场分布均匀度。
实施例二
本发明实施例中提供了一种磁控溅射平面阴极，如图3所示的磁控溅射平面阴极的结构示意图所示。
本发明实施例的磁控溅射平面阴极包括：靶材背板301、靶材302、第一绝缘件303、第二绝缘件304、第一磁铁305以及第二磁铁306。
靶材302绑定在靶材背板301的上表面上，第一绝缘件303与第二绝缘件304分别铺设在靶材302两端且与靶材背板301的上表面贴合；第一磁铁305设置在第一绝缘件303上方，第二磁铁306设置在第二绝缘件304上方，第一磁铁305与第二磁铁306磁极相反且平行置于靶材两端。第一磁铁305与第二磁铁306构成磁控溅射平面阴极的磁路系统，对于两个磁铁在磁控溅射过程中所形成的磁场如图2所示。
靶材可以通过任意具有导电性的材质绑定在靶材背板上，例如：铜、铁、银或金等，优选地，靶材可通过铟金属绑定在靶材背板的上表面上，采用铟金属绑定靶材和靶材背板，能够提升二者之间的导电性。第一绝缘件303与第二绝缘件304均可设置为磁铁、轭铁绝缘件；磁铁、轭铁绝缘件具有良好的绝缘性，第一绝缘件303具有绝缘第一磁铁305与靶材302的作用，第二绝缘件304具有绝缘第二磁铁306与靶材302的作用。第一绝缘件303与第二绝缘件304均由多层可拆卸的聚氟乙烯薄板叠加组成，两个绝缘件的结构相同，其具体结构如图4所示。对于绝缘件所包含的聚氟乙烯薄板的单个厚度可由本领域技术人员根据实际需求进行设置例如将单个聚氟乙烯薄板的厚度设置为0.5mm，对于聚氟乙烯薄板的数量可根据靶材的实际厚度调节确定。将两个绝缘件设置成多层可拆卸的聚氟乙烯薄板叠加的结构，可以通过聚氟乙烯薄板数量的增加或减少来调节第一磁铁、第二磁铁与靶材的相对位置，以达到两磁铁表面与靶材表面近似水平的目的，从而确保两磁铁在靶材表面形成的磁场与靶材近似水平。
如图3所示，本发明实施例的磁控溅射平面阴极还包括：导电铜块307、冷却水密封胶圈308以及导电冷却水密封板309；导电铜块307表面加工有冷却水循环通路310，导电铜块307表面设置有抗氧化层。导电铜块307设置于靶材背板301的下表面下，导电冷却水密封板309与冷却水密封胶圈308依次设置于靶材背板301的下表面与导电铜块307之间组成冷却水密封空间。冷却水循环通路310与导电冷却水密封板309构成磁控溅射平面阴极的冷却系统，冷却水在冷却水循环通路310中循环流动，吸收磁控溅射过程中所产生的热量起到冷却的效果。
优选地，导电铜块307为紫铜块，紫铜具有良好的导电性。导电铜块307表面加工有冷却水循环通路310，对于冷却水循环通路310的具体形状及排布，可由本领域技术人员根据实际需求灵活进行设置。例如：沿导电铜块四周设置冷却水循环通路，再例如：在导电铜块表面整体均匀排布冷却水循环通路等。导电铜块表面设置有抗氧化层能够防止导电铜块自身的氧化及冷却水对水路的腐蚀，从而延长掉电铜块的使用寿命。
优选地，导电冷却水密封板为黄铜板，黄铜板硬度高且具有良好的抗氧化性。导电冷却水密封板的厚度可由本领域技术人员根据实际需求进行设置，例如设置为1mm。
优选地，磁控溅射平面阴极还可以包括：碳纤维层，碳纤维层在图3中未示出，碳纤维层设置于靶材背板301下表面与导电冷却水密封板309之间，碳纤维层用于改善靶材背板与导电冷却水密封板的导电性。在具体实现过程中，碳纤维层的具体厚度可由本领域技术人员根据实际需求进行设置，例如：设置为0.15mm、0.3mm或0.25mm等，优选地，碳纤维层的厚度范围在0.2至0.5mm之间。
导电铜块307、导电冷却水密封板309、靶材背板301以及靶材302构成磁控溅射平面阴极的电源接入系统。在磁控溅射平面阴极工作过程中，磁控溅射电源输出的功率通过电缆直接连接在导电铜块307上，并通过导电冷却水密封板309和靶材背板301最终加载在靶材302上，因此在导电冷却水密封板309与靶材背板301之间加入的碳纤维层，将靶材302通过铟金属绑定在靶材背板301上均为改善磁控溅射平面阴极的导电性。
如图3所示，本发明实施例中的磁控溅射平面阴极还可以包括：阳极罩311；阳极罩311覆盖在第一磁铁305与第二磁铁306上方。阳极罩由抗氧化材质制备而成，如铝合金材质。
磁控溅射平面阴极还包括：轭铁312、主体绝缘件313、背板绝缘件314以及阴极背板315，轭铁312、主体绝缘件313、背板绝缘件314、阴极背板315、第一绝缘件303、第二绝缘件304构成磁控溅射平面阴极的绝缘支撑系统。
轭铁312设置在导电铜块307下方，支撑导电铜块307、阳极罩311、第一磁铁305以及第二磁铁306，轭铁312为第一磁铁305与第二磁铁306形成的磁场提供通路。主体绝缘件313设置在轭铁312与导电铜块307之间，绝缘轭铁312与导电铜块307。阴极背板315设置在轭铁312下方，背板绝缘件314设置在轭铁312与阴极背板315之间，绝缘轭铁312与阴极背板315。导电冷却水密封板309与主体绝缘件313之间通过第一真空密封胶圈317密封。
优选地，阴极背板315为铝合金背板，铝合金背板具有良好的抗氧化性且硬度高。
本发明实施例提供的磁控溅射平面阴极在具体应用过程中，可以设置在磁控溅射设备的真空腔室316内，真空腔室316与阴极背板315之间通过设置真空密封圈318以确保真空腔室316与阴极背板315之间的密封。
本发明实施例提供的磁控溅射平面阴极，将极相反的第一磁铁和第二磁铁设置在靶材背板的上表面上，且平行置于靶材两端，在磁控溅射过程中，两磁铁在靶材表面形成近似水平的磁场，由于磁铁设置于靶材侧面所产生成的磁场直接作用于靶材表面，能够提升靶材表面磁场的强度。此外，由于两磁铁在靶材表面形成近似平行于靶材表面的均匀磁场分布，因此能够提升靶材表面磁场水平分量的强度以及磁场分布均匀度。此外，本发明实施例中将第一绝缘件、第二绝缘件设置成多层可拆卸的聚氟乙烯薄板叠加的结构，通过改变聚氟乙烯薄板的数量，调整磁铁与靶材之间相对位置将由于靶材刻蚀导致的靶材表面磁场的变化消除，能够确保整个溅射过程中磁场的一致性提升工艺稳定性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种磁控溅射平面阴极，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。