专利名称：柱状螺旋磁控溅射源的制作方法
技术领域：
本发明涉及物理汽相沉积，特别是用于真空镀膜的柱状磁控溅射源。
真空镀膜法是一种将金属或非金属工件置于真空室中，利用辉光放电或弧光放电将工件表面镀上金属或其化合物膜的方法。
溅射源是利用辉光放电法，使阴极镀膜材料的原子溅射到镀件的表面上沉积成膜的溅射装置。
辉光放电法涉及在真空状态下，在阴极(靶)和阳极(真空室壁)之间施以一般300-1000V的直流电压后，产生直流辉光放电，工作气体被电离，正离子被阴极加速并轰击阴极(靶)表面，使阴极表面的原子溅射到镀件的表面上沉积成膜。利用不同材质的阴极和控制阴极不同的溅射时间，便可在工件表面上镀得不同材质和不同厚度的膜层。
为了改善溅射源的性能，一般在系统中设置有磁场。磁场有利于更有效地束缚电子、离子，延长了电子的运动轨迹，提高了电子对工作气体如Ar气的碰撞电离几率，更有效地利用了电子的能量，有利于对靶材形成高密度的正离子轰击，使靶材溅射更加有效。所以磁场对于溅射源是至关重要的。
众所周知，柱状磁控溅射源比以往的小平面磁控源、大平面磁控源有其独特的优点，是广大镀膜行业都在竞相研制开发的新技术。
CN89215781.X公开了一种柱状磁控溅射源，在其靶材内有若干直条形磁钢平行于靶轴向安置在基体上。结果是靶面中部的刻蚀均匀，但两头的横纹会导致过早的出现横向深沟，一旦穿透，冷却水会进入真空室及真空系统而损坏设备，使靶材利用不充分，利用率低，且柱靶越长，利用率越低。
本发明的目的是提供一种克服了上述缺陷的柱状磁控溅射源。
本发明的溅射源包括溅射电源、柱状阴极、套在阴极端部的屏蔽罩、阴极内磁体、固定磁体的基体、使磁体旋转的传动装置和阴极内的冷却通道，其中所述磁体沿阴极轴向呈螺旋线型布置。
本发明的溅射源中磁体优选呈双螺旋线型布置，其中一条螺旋线型磁体N极向外，另一条S极向外。所述磁体最好呈两头封闭的双螺旋线型布置。
本发明进一步优选的方案为基体为柱状，表面上带螺旋线型槽，块状磁体排列于槽内。
更进一步优选的方案为基体表面上带双螺旋线型槽，块状磁体排列于槽内，沿一条螺旋形槽布置的磁体块N极向外，沿另一条布置的磁体块S极向外。
本发明的溅射源具有放电面积大、可360°同时溅射、工作效率高、靶面刻蚀均匀、使用寿命长、靶材利用率高等特点，并使与其配套的设备结构大大简化、真空室利用率提高、节省材料、降低成本。
下面结合附图
和实施例进一步说明本发明。
附图为设有本发明的溅射源的真空镀膜装置示意图。
图中标号1为阴极，它被部分剖开，2、2’为屏蔽罩，3为固定磁体的基体，4为布置成双螺线型的磁体，5为真空室壁，6为使磁体旋转的旋转轴，7为阴极表面放电轨迹，8为工件偏压电源，9为溅射电源，10为进气口，11为抽真空口，12为工件架，13为冷却通道。
实施例按附图制备和安装本发明的溅射源和镀膜装置，其中圆筒状阴极外径为64mm，长550mm，厚10mm，圆柱状基体上开有两头封闭的(与图中双螺旋线型放电轨迹所示相同)双螺旋线型槽，将若干小块永久磁铁布置于槽中，其中一条螺旋线型槽内的磁铁块N极向外，另一条中S极向外，用粘合剂将磁铁固定于槽内，磁场强度控制为在阴极表面处的磁场强度水平分量为300高斯左右，放电参数为300-1000V，0.5-5A，最高10A，工件温度＜100℃。镀膜时，先将清洗后的工件装卡在工件架上，抽真空后，充入氩气，进行高压辉光放电，氩原子被电离成氩离子，并被电场加速轰击靶材，溅射出的靶材原子沉积在镀件表面上形成薄膜。溅射源工作时，双螺旋线型磁铁在外力作用下匀速转动，这样在每个横截面上有两点放电，两头放电区各有一个小圆弧，其顶端水平切线方向放电区大小几乎和横截面上两点的放电区大小相当，于是保证了整个靶面放电均匀，使靶材使用充分，利用率极高，且柱状靶越长利用率越高，达70％以上。因为靶材的两头的联接部位不可能被利用，靶材用到一定厚度也不可能再使用，若靶材刻蚀太薄，一旦穿透，冷却水进入真空室及真空系统会损坏设备，所以本发明中的靶材几乎已达极限利用率。
权利要求
1.一种柱状磁控溅射源，包括溅射电源、柱状阴极、套在阴极端部的屏蔽罩、阴极内磁体、固定磁体的基体、使磁体旋转的传动装置和阴极内的冷却通道，其特征是所述磁体沿阴极轴向呈螺旋线型布置。
2.如权利要求1所述的溅射源，其特征是所述磁体呈双螺旋线型布置，其中一条螺旋线型磁体N极向外，另一条S极向外。
3.如权利要求2所述的溅射源，其特征是所述磁体呈两头封闭的双螺旋线型布置。
4.如权利要求1所述的溅射源，其特征是所述基体为柱状、表面上带螺旋线型槽，块状磁体排列于槽内。
5.如权利要求4所述的溅射源，其特征是所述基体表面上带双螺旋线型槽，块状磁体排列于槽内，沿一条螺旋形槽布置的磁体块N极向外，沿另一条布置的磁体块S极向外。
全文摘要
本发明公开了一种柱状磁控阴极溅射源。该溅射源中的磁体沿阴极轴向呈螺旋线型布置。本发明的溅射源整个阴极表面放电均匀、刻蚀均匀、放电面积大、靶材利用率高、使用寿命长，可广泛用于各种真空镀膜装置中。
文档编号C23C14/35GK1117089SQ94114940
公开日1996年2月21日 申请日期1994年8月18日 优先权日1994年8月18日
发明者马志坚 申请人:马志坚