专利名称：半圆柱磁控溅射阴极的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种磁控溅射装置中的溅射源部件。主要用于大平面工件镀膜。
现在国内外的一些建筑玻璃镀膜生产线中大都采用平面磁控溅射阴极。这种阴极的结构是在一矩形面上，中心放置一长条同一极性的磁铁，四周边上放另一极性磁铁(如
图1所示)。这种平面阴极虽具有形成镀层均匀性好的优点，但因为只能利用溅射靶环形刻蚀部份，使得靶材的利用率低，只有10％-15％；并难以采用粉末材料作为靶材。
在1995年东北大学出版社出版，杨乃恒主编的《幕墙玻璃真空镀膜技术》P108-117，P143-144中介绍了少数间断式生产设备采用的圆柱磁控溅射阴极(如图2所示)。其结构是，在金属圆筒(3)内装有若干单元圆环永磁铁(1)，每个单元磁铁同极性相连，中间用圆环导磁垫片(2)隔开。这种结构的阴极在每个磁铁的单元对称面上，磁力线平行靶面并与电场正交，构成封闭的带电粒子约束空间，在靶面形成环状刻蚀区。其优点是虽然可使靶材利用率提高到50％，靶材也可使用粉末材料，但是也存在比较关键的缺点，即在靶面形成的环状刻蚀区造成镀膜层不均匀性带来光学色差，这对保证镀膜产品的质量是非常不利的。另外，由于溅射阴极在360°方向发射溅射粒子，造成镀膜室上盖板污染，因而不适用于大面积平面基片连续生产线。
本实用新型的目的就是为了克服以上已有技术的缺点，设计了一种使溅射粒子发射具有一定方向性、适用于大平面连续镀膜、镀层均匀性好、靶材利用率高的磁控溅射阴极。
为实现本实用新型目的，在圆柱磁控溅射阴极的基础上加以改进。一般这种柱状磁控溅射阴极是在圆柱形靶管中装入环状的永磁铁和导磁垫片，以及冷却管组成。本实用新型的特征是永磁铁及导磁垫片的形状可以是圆环形或大半圆环形，并将其组合构成一种在轴线两边形成不对称磁场的半圆柱磁控溅射阴极。
本实用新型的优点是形成的不对称圆柱磁场既满足磁控溅射要求磁场强度0.02T-0.05T的条件，可以形成封闭的环形磁场，又由于轴线两边磁场强度不同使靶材料粒子主要在强磁场方向发射，减少了对上盖板的污染；同时由于两半圆面磁场强度不同，形成不对称刻蚀区，可以改善圆柱状阴极靶材表面形成环形刻蚀区带来的待镀层不均匀性(光学色差)问题；由于磁场弱的一边靶材损耗少，还可以提高靶材的利用率。
图3是两种形状的永磁铁及导磁垫片；图4是圆环永磁铁和大半圆环导磁垫片组合的阴极；
图5是大半圆环永磁铁和圆环导磁垫片组合的阴极；图6是形状均为大半圆环永磁铁及导磁垫片组合的阴极。
以下结合附图详述本实用新型。
本实用新型所用的永磁铁(1)和导磁垫片(2)可以有圆环形和大半圆环形，如图3中所示。本实用新型的结构如图4-6所示。在金属靶管(3)中装有若干由永磁铁(1)和导磁垫片(2)组成的单元磁体，每个单元磁体同极性相连，相邻永磁铁(1)之间用导磁垫片(2)隔开。金属靶管(3)中间有铜管支撑并通水作为冷却管(4)。当采用金属靶材镀膜时，靶管既可作为支撑，又作为溅射靶；如果用粉末靶镀膜，可将粉末烧结成的靶环(5)套在金属靶管(3)外。大半圆环圆心至圆台的高度H要大于圆环内径r。调整圆心至圆环的高度H，可获得需要的上下半圆最佳磁场强度之差。
本实用新型两种形状的永磁铁(1)和导磁垫片(2)组合起来形成不对称磁场的方式，根据排列组合的原理可以有3种，具体见下列实施例。
实施例一如图4所示，圆环永磁铁(1)和大半圆环导磁垫片(2)组合构成若干单元磁体，导磁垫片的半径R大于永磁铁。中心用黄铜水冷却管(4)支撑，放入不锈钢(1Cr18Ni9Ti)靶管(3)中构成半圆柱磁控溅射阴极。工作时用CT-3A型特斯拉计测得不锈钢靶表面大半圆环的上半圆单元磁体中部水平磁场强度为0.03T，下半圆单元磁体中部水平磁场强度为0.04T。获得不对称圆柱磁场。
实施例二、三实施例二如图6所示，永磁铁(1)和导磁垫片(2)均为大半圆环组合构成单元磁体。实施例三如图5所示，由大半圆环永磁铁(1)和圆环导磁垫片(2)组合构成单元磁体。其余结构与实施例一同。测得上半圆靶表面单元磁体中部水平磁场强度为0.02T，下半圆单元磁体中部水平磁场强度为0.04T。
权利要求1.一种柱状碰控溅射阴极，在圆柱靶管(3)中装入环状永磁铁(1)、导磁垫片(2)以及冷却管(4)组成，其特征是永磁铁及导磁垫片的形状为圆环或大半圆环，并将其组合构成一种在轴线两边形成不对称磁场的半圆柱磁控溅射阴极。
2.如权利要求1的磁控溅射阴极，其特征是圆环永磁铁(1)和大半圆环导磁垫片(2)组合构成单元磁体。
3.如权利要求1的磁控溅射阴极，其特征是形状均为大半圆环的永磁铁(1)和导磁垫片(2)组合构成单元磁体。
4.如权利要求1的磁控溅射阴极，其特征是大半圆环永磁铁(1)和圆环导磁垫片(2)组合构成单元磁体。
专利摘要一种半圆柱磁控溅射阴极，属于磁控溅射装置中的溅射源部件。在圆柱靶管中装入环状永磁铁(1)、导磁垫片(2)以及冷却管组成。本实用新型的特征是永磁铁及导磁垫片的形状为圆环或大半圆环，并将其组合构成单元磁体，在轴线两边形成不对称圆柱磁场。本实用新型既形成封闭的环形磁场，又使靶材料粒子的溅射具有一定方向性，适宜于大平面连续镀膜；形成的不对称溅射刻蚀区使得镀层均匀性好，靶材利用率高；对金属靶和粉末靶均可使用。
文档编号C23C14/35GK2236500SQ9524161
公开日1996年10月2日 申请日期1995年5月19日 优先权日1995年5月19日
发明者郭华聪 申请人:四川大学