一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台的制作方法

本发明涉及镀覆，特别涉及一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台。

背景技术：

1、磁控溅射法是一种物理气相沉积技术，通过在真空腔室内电离氩气形成等离子体，利用磁场约束电子轨迹以提高氩气电离效率，使氩离子轰击靶材表面，溅射出的靶材原子沉积于基片形成薄膜，其组成结构包括真空系统、靶材、磁控组件、溅射电源、基片台（即样品台，可承载硅片、玻璃、塑料等基材）、气体控制系统（用于引入反应气体，如氩气、氧气、氮气等）等。

2、现有技术（公告号cn117778977b公开的中国专利）提供了一种高功率脉冲磁控溅射与调制脉冲磁控溅射复合共沉积方法，针对现有单靶高功率脉冲磁控溅射(调制脉冲磁控溅射)、直流-高功率脉冲磁控共溅射以及同质多靶调制脉冲磁控溅射复合共沉积等方法难以实现对多元合金涂层成分与微结构进行系统调控的问题，该专利结合高功率脉冲磁控溅射与调制脉冲磁控溅射的等离子体与脉冲放电特性，通过控制溅射功率、溅射频率、占空比、脉冲时间间隔、峰值电流以及偏压幅值等参数实现对涂层成分与微结构的调控。

3、在实际应用中，单靶溅射往往难以满足复杂薄膜的制备需求，例如，制备合金膜、复合膜或多层膜时，需要两种或以上不同材料的交替或同时沉积。现有技术中虽然存在双靶或多靶溅射设备，但靶材一般是整体工作，难以灵活实现局部区域选择性溅射等功能，并且，现有靶材背部的背板冷却结构多为整体式冷却通道，冷却液均匀流经整个背板区域，然而当仅使用局部靶材区域进行溅射时，溅射区域的局部高热得不到针对性的强化冷却，非溅射区域未对应产生热量，却正常进行冷却，容易造成冷却资源的浪费，且容易影响靶材使用寿命和镀膜均匀性。

技术实现思路

1、本发明核心在于通过电源一和电源二分别独立控制两个溅射平台本体，可实现多种工作模式，并自适应实现了冷却资源的按需分配，在靶材工作区域自动加强冷却效果，解决现有技术中难以灵活实现局部区域选择性溅射以及根据实际溅射区域对靶材进行差异化、自适应冷却的问题。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

3、一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，包括电源一、电源二以及一对分别由电源一和电源二控制的溅射平台本体，溅射平台本体包括依次分布的靶材、背板、绝缘板和电磁矩阵，电磁矩阵包括呈阵列分布的多个磁控组件，背板的内部开设有外环腔和多个冷却腔，且多个冷却腔均匀分布于外环腔的内侧，靠近外环腔的多个冷却腔内壁均开设有与外环腔连通的分流腔，外环腔、冷却腔和分流腔的内部均填充有去离子水，相邻冷却腔之间通过控流单元连通；

4、控流单元包括一对主流管以及固定连通于一对主流管之间的球壳体，球壳体的内壁固定连接有弹性层，弹性层的内侧放置有导磁球，主流管上固定连通有支流管，支流管远离主流管的一端固定贯穿球壳体并与其内部连通。

5、进一步的，一对主流管的中轴线与球壳体的球心位于同一直线上，位于球壳体上的一对支流管管口之间的连线经过球壳体的球心。

6、进一步的，导磁球的直径小于弹性层的内径，导磁球采用铁磁性材料制成，弹性层采用弹性橡胶材料制成。

7、进一步的，背板的外端固定连接有进水管和出水管，进水管的一端固定贯穿背板并与外环腔连通，出水管的一端贯穿背板和外环腔并与其中一个冷却腔连通。

8、进一步的，背板的内部开设有多个与控流单元一一对应的导通腔，导通腔包括一对侧腔以及连通于一对侧腔之间的中间腔，一对侧腔分别与一对相邻的冷却腔连通。

9、进一步的，球壳体和支流管均位于中间腔的内部，主流管远离球壳体的端部外侧固定套设有弹性套，弹性套与侧腔相匹配。

10、进一步的，背板包括一对半平板，一对半平板之间通过多个螺栓组件连接，一对半平板相互靠近的端面均一体成型有外环槽、冷却槽、导通槽和分流槽。

11、一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其使用方法包括以下步骤：

12、步骤s1、通过电源一和电源二分别为一对溅射平台本体进行供电，使一对靶材同时工作或交替工作，在基板上形成所需的薄膜；

13、步骤s2、根据基板的大小及其相对于靶材的位置，启动对应区域的多个磁控组件，进而使对应区域内的靶材对基板进行溅射镀膜；

14、步骤s3、在镀膜过程中，通过进水管向背板内输入低温去离子水，针对磁控组件开启的区域，其对应的背板区域内去离子水处于大流量流动状态，针对磁控组件未开启的区域，其对应的背板区域内去离子水处于小流量流动状态。

15、相比于现有技术，本发明的优点在于：

16、（1）本方案通过电源一和电源二分别独立控制两个溅射平台本体，可实现多种工作模式，当两个靶材使用相同或不同材料同时溅射，可用于制备合金膜、复合膜或实现沉积速率叠加，当两个靶材使用不同材料交替溅射，可用于制备多层膜，针对单个靶材，可选择性地启动局部磁控组件，使用靶材具局部区域在基板对应区域溅射，减少靶材的浪费，尤其适用于小尺寸基板或中心区域镀膜场景。

17、（2）通过在背板内部设置多个冷却腔、分流腔及控流单元，并利用磁控组件工作时产生的磁场驱动导磁球移动，弹性层受压后扩大水流通道，实现：在磁控组件开启的区域（即靶材溅射工作区）自动获得大流量去离子水冷却，强化局部散热，在磁控组件未开启的区域（靶材非溅射区）保持小流量去离子水流动，带走因靶材自身导热性所带来的部分热量，自动实现了冷却资源按需分配，显著提升靶材冷却的针对性和效率。

18、（3）背板由一对半平板通过螺栓组件连接而成，内部槽道（包括外环槽、冷却槽、导通槽、分流槽）对合形成完整腔体，控流单元通过弹性套卡接在侧腔中，配合支流管与中间腔的限位作用，实现稳定安装，该模块化结构方便了控流单元和背板的拆装、维护与更换，具有良好的经济性和实用性。

1.一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，包括电源一、电源二以及一对分别由电源一和电源二控制的溅射平台本体，所述溅射平台本体包括依次分布的靶材（2）、背板（3）、绝缘板（4）和电磁矩阵，其特征在于：所述电磁矩阵包括呈阵列分布的多个磁控组件（5），所述背板（3）的内部开设有外环腔（301）和多个冷却腔（302），且多个冷却腔（302）均匀分布于外环腔（301）的内侧，靠近所述外环腔（301）的多个冷却腔（302）内壁均开设有与外环腔（301）连通的分流腔（304），所述外环腔（301）、冷却腔（302）和分流腔（304）的内部均填充有去离子水，相邻所述冷却腔（302）之间通过控流单元（6）连通；

2.根据权利要求1所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：一对所述主流管（62）的中轴线与球壳体（61）的球心位于同一直线上，位于所述球壳体（61）上的一对支流管（63）管口之间的连线经过球壳体（61）的球心。

3.根据权利要求1所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：所述导磁球（66）的直径小于弹性层（65）的内径，所述导磁球（66）采用铁磁性材料制成，所述弹性层（65）采用弹性橡胶材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：所述背板（3）的外端固定连接有进水管和出水管，所述进水管的一端固定贯穿背板（3）并与外环腔（301）连通，所述出水管的一端贯穿背板（3）和外环腔（301）并与其中一个冷却腔（302）连通。

5.根据权利要求1所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：所述背板（3）的内部开设有多个与控流单元（6）一一对应的导通腔（303），所述导通腔（303）包括一对侧腔（3032）以及连通于一对侧腔（3032）之间的中间腔（3031），一对所述侧腔（3032）分别与一对相邻的冷却腔（302）连通。

6.根据权利要求5所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：所述球壳体（61）和支流管（63）均位于中间腔（3031）的内部，所述主流管（62）远离球壳体（61）的端部外侧固定套设有弹性套（64），所述弹性套（64）与侧腔（3032）相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：所述背板（3）包括一对半平板（31），一对所述半平板（31）之间通过多个螺栓组件连接，一对所述半平板（31）相互靠近的端面均一体成型有外环槽（3101）、冷却槽（3102）、导通槽（3103）和分流槽（3104）。

8.根据权利要求1所述的一种双电源协同控制的复合磁控溅射平台，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：