一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极

1.本发明涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极。


背景技术：

2.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的设计和制造，基本原理是利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。传统的圆形平面磁控溅射阴极，磁体(永磁体或者电磁体)固定安置在靶座下方，靶面的磁场磁力线固定，靶材被非均匀刻蚀。磁控溅射阴极长时间工作后，靶材表面被刻蚀成一个深的环形跑道，因此靶材的利用率不高。


技术实现要素：

3.本发明提出的一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，可解决上述技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
5.一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，包括磁体安装在磁轭上，位于靶座下方，磁体与阴极中轴偏心安装，即磁体中心与阴极中轴不重合。磁轭连接到下方的运动机构，运动机构牵引磁轭从而带动磁体绕阴极中轴螺旋式旋转，旋转半径逐渐增大。当磁体旋转半径到达最大时，磁体运动轨迹覆盖靶材下方所有面积，之后旋转半径开始逐渐减小，磁体螺旋式旋转回到原位置。然后重复上述螺旋式运动方式，周期性循环往复。
6.与现有技术相比，本发明具有如下优点：
7.磁体及磁轭通过设置运动机构实现螺旋式周期运动，靶材表面磁场同步螺旋式周期运动，靶材被均匀刻蚀，利用率大幅提高。
附图说明
8.图1是本发明的剖面结构示意图；
9.图2是本发明的俯视结构示意图；
10.图3
‑
a是磁体绕阴极中轴顺时针旋转轨迹示意图(螺旋半径逐渐增大)；
11.图3
‑
b是磁体绕阴极中轴顺时针旋转轨迹示意图(螺旋半径逐渐减少)；
12.图4是本实施例的运动机构示意图；
13.图中附图标记含义为：
[0014]1‑
靶材，2
‑
磁体，3
‑
磁轭，4
‑
阴极中轴，5
‑
靶座，6
‑
运动机构，7
‑
螺旋轨迹。
具体实施方式
[0015]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0016]
如图1和图2所示，本实施例所述的高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，包括靶材1、磁体2、磁轭3及靶座5，还包括运动机构6；
[0017]
其中，靶材1安装在靶座5上方，磁体2安装在磁轭3上，位于靶座5下方；磁体2与阴极中轴4偏心安装，即磁体中心与阴极中轴4不重合；
[0018]
运动机构6设置在磁轭3的下方，磁轭3连接到运动机构6上，运动机构6带动磁轭3及磁体2做螺旋式旋转；磁体2按照图3
‑
a中所示7
‑
螺旋轨迹顺时针旋转至半径最大，磁体运动轨迹覆盖靶材下方所有面积，之后2
‑
磁体按照图3
‑
b所示7
‑
螺旋轨迹顺时针旋转至半径最小，即回到原位置。然后重复前述运动过程，按照图3
‑
a所示7
‑
螺旋轨迹顺时针旋转运动，周期性循环往复。
[0019]
如图4所示，本实施例的运动机构6包括齿轮齿条运动机构a，直线导轨机构b，外轴机构c(带电机驱动)，内轴机构d(带电机驱动)。磁轭3安装在齿轮齿条运动机构a的齿条上，同时也安装在直线导轨机构b的滑台上。齿轮齿条运动机构a的齿轮与内轴机构d连接，在内轴机构d的电机驱动下通过磁轭3调节磁体2的中心相对阴极中轴4的中心距(即旋转半径)。直线导轨机构b的滑轨安装在外轴机构c上，通过外轴机构c与内轴机构d两部电机转速差实现磁轭3及磁体2做螺旋式旋转。
[0020]
其中，本实施例的磁体为圆柱状、条形、正方形或者不规则形状。
[0021]
所述磁体为永磁体或者电磁铁；优选为永磁体。
[0022]
综上所述，本发明实施例所提供的磁控溅射阴极能够扩大靶材刻蚀区域，提高靶材利用率。
[0023]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。


技术特征：
1.一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，包括靶材(1)、磁体(2)、磁轭(3)及靶座(5)，其特征在于：还包括运动机构(6)；靶材(1)安装在靶座(5)上方，磁体(2)安装在磁轭(3)上，位于靶座(5)下方，磁体(2)与阴极中轴(4)偏心安装，即磁体中心与阴极中轴(4)不重合；运动机构(6)设置在磁轭(3)的下方，磁轭(3)连接到下方的运动机构(6)上，运动机构(6)牵引磁轭(3)从而带动磁体(2)绕阴极中轴(4)螺旋式周期旋转运动，旋转半径逐渐增大。2.如权利要求1所述的一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，其特征在于：所述运动机构(6)包括齿轮齿条运动机构(a)、直线导轨机构(b)、外轴机构(c)及内轴机构(d)；磁轭(3)安装在齿轮齿条运动机构(a)的齿条上，同时也安装在直线导轨机构(b)的滑台上；齿轮齿条运动机构(a)的齿轮与内轴机构(d)连接，在内轴机构(d)的电机驱动下通过磁轭(3)调节磁体(2)的中心相对阴极中轴(4)的中心距；直线导轨机构(b)的滑轨安装在外轴机构(c)上，通过外轴机构(c)与内轴机构(d)的两部电机转速差实现磁轭(3)及磁体(2)做螺旋式旋转。3.如权利要求1所述的一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，其特征在于：所述磁体为圆柱状、条形、正方形或者不规则形状。4.如权利要求2所述的一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，其特征在于：所述磁体为永磁体或者电磁体。

技术总结
本发明的一种高靶材利用率圆形平面磁控溅射阴极，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，磁体与阴极中轴偏心安装，即磁体中心与阴极中轴不重合；运动机构设置在磁轭的下方，磁轭连接到运动机构上，运动机构牵引磁轭从而带动磁体绕阴极中轴螺旋式周期旋转运动，旋转半径逐渐增大。本发明的磁体及磁轭通过运动机构实现螺旋式周期运动，靶材表面磁场同步螺旋式周期运动，靶材被均匀刻蚀，利用率大幅提高。利用率大幅提高。利用率大幅提高。


技术研发人员：汪建 杜寅昌 李成 程厚义 赵巍胜 张悦
受保护的技术使用者：北京航空航天大学合肥创新研究院（北京航空航天大学合肥研究生院）
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/11/2