[其他]枪式磁控溅射源

说明书

一种带有能直接向靶面喷工作气体的充气器、能对阴极靶４的底部和侧面进行有效冷却的水冷器和采用高导磁率的软磁材料制成的中心阳极的枪式磁控溅射源。同已有的磁控溅射源比较，靶材利用率提高８０％以上，溅射速率提高５０％。对于集成电路、塑料制品、玻璃陶瓷、工艺品、金属零件的表面，应用装有本溅射源的磁控溅射机镀覆一层结合牢固的金属薄膜后，能提高其应用价值，产生良好的经济效益。应用本技术可方便地对现有的镀膜机进行改造。

本发明涉及溅射镀覆的专用设备。

枪式磁控溅射源是磁控溅射镀膜机的核心部件，广泛应用于集成电路、家用电器、机械零件、塑料制品以及工艺品等的表面溅射一层牢固的金属膜。

US 4060470专利提出了一种经过改进的枪式磁控溅射源，该溅射源主要由一个磁场源、一个阴极靶、一个水冷器、一个中心阳极以及一个屏蔽罩等组成。在其轴心布置一个比地电位高0-40V的中心阳极，中心阳极的外侧依次布置一个带-（500～700）V的呈倒锥形的阴极靶、一个用于冷却靶的环状水冷器、一组环形磁场源、一个用于约束等离子体的接地的屏蔽罩，靶水冷器和环状磁场源的电位与阴极靶相同，以上零部件均同轴地布置在一个接地的底法兰上。

上述溅射源，由中心阳极与阴极靶产生的电场E和磁场源产生的磁场B，在阴极靶的上方构成一个正交的E×B场，初始电子在正交的E×B场作用下，在E×B场内作无休止的环状轮摆运动，这种电子在运动过程中与工作气体，如Ar分子碰撞使工作气体电离，于是在阴极靶的上方形成一个环状的等离子体，其正离子受阴极靶负电势的吸引而轰击阴极靶面，靶面原子从正离子获得动能而成为自由原子，沉积在工件表面形成薄膜。

该溅射源的阴极靶与水冷器间采用动配合，溅射时靶受正离子轰击产生热膨胀，与水冷器紧密接触而散热。中心阳极能有效地捕集逃逸的二次电子，使工件免遭二次电子轰击。

这种结构的枪式磁控溅射源已广泛应用于工业生产，但存在下列缺点：

1、其磁场源由磁钢和上下极靴构成，中心阳极采用铜材制成，这种磁场源所产生的磁力线呈指向轴心的倒圆锥状，磁场的水平分量小且不均匀，导致靶材溅射刻蚀的区域小且不均匀。

2、采用以截面为三角形的环形阴极靶。以适应不均匀的刻蚀，这种结构的靶不仅加工制作麻烦，且限制了溅射速率和靶材利用率的提高，其溅射速率为1μ/min，靶材利用率为50%以下。

3、所布置的水冷器只能冷却阴极靶的外侧面，阴极靶的底部得不到有效的冷却。

4、需另设充气管路。

本发明的任务在于提供一种结构合理、溅射速率大、靶材利用率高、安装使用方便的枪式磁控溅射源。

附图说明：

图1为本发明的枪式磁控溅射源的结构示意图。图中1-阳极头，2-螺纹处开有两个竖向凹槽的螺钉，3-阳极体，4-阴极靶，5-进气管，6-屏蔽罩，7-进水管，8-外胆，9-内侧厚度减薄的上极靴，10-同阴极靶外侧和底部接触的铜质的内胆，11-出水管，12-磁钢，13-下极靴，14-底法兰，15-绝缘体，16-密封圈，17-绝缘管，18-导气管，19、20-铜质水管，21-绝缘体，22-密封圈，23-密封圈，24、25-绝缘体，26-密封圈，27、28-绝缘体，29-密封圈，30-绝缘体，31-密封圈，32、33-绝缘体。

图2为中心阳极的剖视图，图中标记与图1相同。

图3为图2的A-A剖视图，图中标记与图1相同。

图4为图2的B-B剖视图，图中标记与图1相同。

图5为磁场示意图，图中标记与图1相同。

图6为充气器气流流向示意图，图中标记与图1相同。

图7为实施例2所述的平面靶的布置图。图中4′-平面靶，其余标记与图1相同。

以下结合附图说明详细叙述本发明的具体内容，但发明内容不限于附图说明。