一种磁控溅射旋转阴极结构的制作方法

本发明属于真空溅射，具体涉及一种磁控溅射旋转阴极结构。

背景技术：

1、磁控溅射阴极是真空溅射设备中最重要的核心部件之一，其性能表现显著影响所沉积薄膜的质量和效率。实际使用过程中，磁控溅射生成的薄膜厚度的均匀性是成膜性质的一项重要指标，因此有必要研究影响磁控溅射均匀性的因素，以更好的实现磁控溅射均匀镀膜。磁控溅射就是在正交的电磁场中，闭合的磁场束缚电子围绕靶面做螺线运动，在运动过程中不断撞击工作气体氩气电离出大量的氩离子，氩离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。所以要实现均匀的镀膜，就需要均匀的溅射出靶原子（或分子），这就要求轰击靶材的氩离子是均匀的且是均匀的轰击的。由于氩离子在电场作用下加速轰击靶材，所以均匀轰击很大程度上依赖电场的均匀。而氩离子来源于被闭合的磁场束缚的电子在运动中不断撞击的工作气体氩气，这就要求磁场均匀和工作气体氩气均匀。但是实际的磁控溅射装置中，这些因素都是不均匀的，这就有必要研究他们不均匀对成膜均匀性的影响。实际镀膜过程中，布气均匀性、磁场均匀性、抽气均匀性等均会对成膜均匀性产生影响。磁场和成膜的相对偏差有大致的对应关系，磁场强的位置，膜相对比较厚，反之就较薄。但是这种对应关系却是不严格的。第一，磁场均匀性波动比较频繁，膜厚均匀性波动较少；第二，不均匀性大小也没有确切的比例关系；第三，有的位置磁场大小和膜的厚薄甚至相反。现有技术方案，磁场在柱状靶材中，且使用过程中存在流动冷却水，通过磁场调节均匀性需要破除真空，这样延误实际使用效率。

技术实现思路

1、为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种磁控溅射旋转阴极结构，所述结构包括结构主体，所述结构主体包括工艺气路，工艺气路包括主气管和多段辅助气管分段调节，通过主气管工艺气管通入氩气和主氧气，通过多段辅助气管通入氩气和氧气。

2、作为本发明的一种改进，所述多段辅助气管分段调节为七段辅助气管。

3、作为本发明的一种改进，所述结构主体还包括连接腔、门板、端头以及旋转靶材，所述连接腔为固定真空箱体与门板的过渡结构，所述门板通过铰链固定于连接腔上，端头设置在结构主体的左右两侧，端头内部设置有冷却水路，所述旋转靶材垂直固定于端头上。结构还包括旋转电机，带动端头旋转，靶材固定于端头上。

4、基于上述技术方案，所述门板为密封真空腔体，同时装载端头等机构；连接腔为用于固定真空箱体与门板的过渡结构，冷却水路包括总进水和总出水，旋转靶材固定在端头上，并由电机提供动力进行旋转。

5、作为本发明的一种改进，所述结构主体还包括护罩钣金、阳极护罩、端头护罩以及上端支撑护罩，护罩钣金设置在旋转靶材的外侧，上端支撑护罩设置在顶部上端支撑上，端头护罩设置在底部端头上，所述结构主体还包括设置在旋转靶材上的阳极护罩，阳极护罩作为阳极和护罩。

6、基于上述技术方案，护罩钣金用于防止溅射物污染，便于定期更换清洁；阳极护罩作为阳极，吸引二次电子，同时作为护罩，遮蔽溅射污染物；端头护罩用于保护端头，防止端头表面被污染；上端支撑护罩：用于保护端头，防止上端支撑被污染。

7、作为本发明的一种改进，所述结构主体还包括靶材卡箍以及靶材卡箍护罩，靶材卡箍旋转靶材边缘通过卡箍固定在端头底部，靶材卡箍上设置有靶材卡箍护罩。

8、基于上述技术方案，靶材卡箍：旋转靶材边缘通过卡箍固定在端头底部；靶材卡箍护罩：用于靶材卡箍，防止靶材卡箍被污染。

9、作为本发明的一种改进，所述端头内部有磁棒固定于端头上，磁棒固定状态，不进行旋转。

10、作为本发明的一种改进，主气管量程1000sccm，通入50-300sccm氩气，50-300sccm氧气，通过质量流量计混合后进入真空箱体阴极靶位处，七段辅助气管通入氩气和氧气，辅助气管量程100sccm，通入0-50sccm氩气、0-50sccm氧气。

11、相对于现有技术，本发明的有益效果为：本方案采用分段布气，采用主气管和多段辅助气管分段调节，主气管量程1000sccm，通入50-300sccm氩气，50-300sccm氧气，通过质量流量计混合后进入真空箱体阴极靶位处，七段辅助气管通入氩气、氧气有效改善均匀性，辅助气管量程100sccm，通入0-50sccm氩气、0-50sccm氧气，依据测试均匀性结果分别调整通入气体量，有效改善均匀性。

技术特征：

1.一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，所述结构包括结构主体（1），所述结构主体（1）包括工艺气路（2），工艺气路（2）包括主气管和多段辅助气管分段调节，通过主气管工艺气管通入氩气和主氧气，通过多段辅助气管通入氩气和氧气。

2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，所述多段辅助气管分段调节为七段辅助气管。

3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，所述结构主体（1）还包括连接腔（3）、门板（4）、端头（5）以及旋转靶材（6），所述连接腔（3）为固定真空箱体与门板（4）的过渡结构，所述门板（4）通过铰链固定于连接腔（3）上，端头（5）设置在结构主体（1）的左右两侧，端头（5）内部设置有冷却水路，所述旋转靶材（6）垂直设置在端头（5）上。

4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，所述结构主体（1）还包括护罩钣金（7）、阳极护罩（8）、端头（5）护罩以及上端支撑护罩（10），护罩钣金（7）设置在旋转靶材（6）的外侧，上端支撑护罩（10）设置在顶部上端支撑上，端头（5）护罩设置在底部端头（5）上，所述结构主体（1）还包括设置在旋转靶材（6）上的阳极护罩（8），阳极护罩（8）作为阳极和护罩。

5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，所述结构主体（1）还包括靶材卡箍（11）以及靶材卡箍（11）护罩，靶材卡箍（11）旋转靶材（6）边缘通过卡箍固定在端头（5）底部，靶材卡箍（11）上设置有靶材卡箍（11）护罩。

6.根据权利要求3所述的一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，所述端头（5）内部有磁棒固定于端头（5）上，磁棒固定状态，不进行旋转。

7.根据权利要求2所述的一种磁控溅射旋转阴极结构，其特征在于，主气管量程1000sccm，通入50-300sccm氩气，50-300sccm氧气，通过质量流量计混合后进入真空箱体阴极靶位处，七段辅助气管通入氩气和氧气，辅助气管量程100sccm，通入0-50sccm氩气、0-50sccm氧气。

技术总结本发明公开了一种磁控溅射旋转阴极结构，所述结构包括结构主体，所述结构主体包括工艺气路，工艺气路包括主气管和多段辅助气管分段调节，所述结构主体还包括端头护罩、上端支撑护罩、靶材卡箍护罩，本方案采用分段布气，采用主气管和多段辅助气管分段调节，主气管量程1000sccm，通入50‑300sccm氩气，50‑300sccm氧气，通过质量流量计混合后进入真空箱体阴极靶位处，七段辅助气管通入氩气、氧气有效改善均匀性，辅助气管量程100sccm，通入0‑50sccm氩气、0‑50sccm氧气，依据测试均匀性结果分别调整通入气体量，有效改善均匀性。技术研发人员：胡超川,傅强,朱磊,毛祖攀受保护的技术使用者：安徽立光电子材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13