[实用新型]一种磁控溅射阴极磁场布置结构

说明书

本实用新型公开的磁控溅射阴极磁场布置结构，包括至少一磁控溅射阴极基本磁场阵列，所述磁控溅射阴极基本磁场阵列包括产生中心磁场的中心磁铁和产生外围磁场的外围磁铁，所述外围磁铁围绕在中心磁铁的外围，所述中心磁铁和外围磁铁均固定在上磁轭、下磁轭上且中心磁场和外围磁场均垂直于上磁轭、下磁轭，所述中心磁场方向与所述外围磁场方向相反，构成闭合场并在闭合磁场间形成跑道。本实用新型的磁控溅射阴极磁场布置结构的设计可以无限制的加宽磁控溅射阴极，而端头不均匀区域只取决于形成磁场跑道基本单元的端头非均匀区域。

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域,特别涉及一种磁控溅射阴极磁场布置结构。

背景技术

磁控溅射属于物理气相沉积技术，相对于电弧离子镀技术，磁控溅射受磁场布置方式的影响，其溅射速率和溅射区域随磁场变化都有很大变化。

目前，磁控溅射由于其沉积温度低、制备的薄膜表面光滑、结合力高等优势，在光学镀膜、医学镀膜、汽车零部件及其他机械零部件表面镀膜领域被广泛应用。

现有的磁控溅射阴极一般包括磁轭、磁铁、靶面和阳极组成，传统的磁铁布置通常为3列磁铁间隔布置于磁轭上，外部磁场和中新磁场呈反方向排列形成闭合磁场，当有外加电场时，电场和磁场形成正交场，电子被约束在磁场附近，形成高的等离子离化区域，将靶材料溅射出来，正离子被推出溅射区域，在工件附近形成薄膜。根据磁场布置的不同，分为平衡磁控溅射和非平衡磁控溅射。对于非平衡磁控溅射来说，离化的离子多数被约束在靶面附近，形成的薄膜结构不够致密，而非平衡磁场具有更多的外放磁场，正离子沿着磁感线被输运到工件附近，保持了较高的离化能量，形成的薄膜比较致密。

一般来说，对一个矩形磁控溅射靶，中心磁场距离边缘磁场的距离越大，则非均匀区域越大，约等于整体有效磁场宽度。传统的，未来获得更宽的磁控溅射离化区域，通常有2种做法。第一，采用孪生靶布置，这种方法不会牺牲磁控溅射的均匀区域，但是设计结构变得复杂。为此，人们又开发了回字形多跑道磁场，既在原来的外磁场外围再加一道磁场，如图1所示。这种方法在宽度方向上确实增加了有效离化区域，但是在靶端头，溅射和镀膜非均匀区域随着磁场整体宽度的增加而增加，导致在长度方向行镀膜均匀区域被压缩。

为保障靶宽度方向上的有效均匀离化区域，同时减少靶端头非均匀区域，本实用新型提出了并列式磁场跑道布置，取代传统的多跑道环绕布置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有回字形多跑道磁场所存在的在靶端头，溅射和镀膜非均匀区域随着磁场整体宽度的增加而增加，导致在长度方向行镀膜均匀区域被压缩的问题而提供一种为保障靶宽度方向上的有效均匀离化区域，同时减少靶端头非均匀区域的磁控溅射阴极磁场布置结构，其通过并列式磁场跑道布置，在增加等离子离化均匀区域的同时尽可能压缩靶端头非均匀溅射和镀膜区域，提高靶材利用率和镀膜效率。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

磁控溅射阴极磁场布置结构，包括至少一磁控溅射阴极基本磁场阵列，所述磁控溅射阴极基本磁场阵列包括产生中心磁场的中心磁铁和产生外围磁场的外围磁铁，所述外围磁铁围绕在中心磁铁的外围，所述中心磁铁和外围磁铁均固定在上磁轭、下磁轭上且中心磁场和外围磁场均垂直于上磁轭、下磁轭，所述中心磁场方向与所述外围磁场方向相反，构成闭合场并在闭合磁场间形成跑道。

在本实用新型的一个优选实施例中,所述中心磁铁为一个单列,所述外围磁铁为围绕在所述中心磁铁外围的一圈，所述中心磁铁的前、后两端和侧面距离所述外围磁铁的距离相等。

在本实用新型的一个优选实施例中,所述中心磁铁和外围磁铁的宽度均为4-13mm，其中所述中心磁铁的宽度为外围磁铁宽度的2/3。

在本实用新型的一个优选实施例中,所述中心磁铁和所述外围磁铁全部等高布置在上磁轭、下磁轭上，所述上磁轭、下磁轭的厚度均为所述中心磁铁和所述外围磁铁高度的1/3。