磁控溅射镀膜腔室、镀膜机以及镀膜方法转让专利
申请号 : CN202111316908.X
文献号 : CN113774351B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : 谭志
申请人 : 武汉中维创发工业研究院有限公司
摘要 :
本发明涉及一种磁控溅射镀膜腔室、镀膜机以及镀膜方法。该磁控溅射镀膜腔室包括镀膜罩，样品台以及多个由外到内分布的磁控管组。其中，各磁控管组中具有偶数个磁控管且第1磁控管组的磁控管组中磁控管的数量≥4，第2磁控管组的磁控管组中磁控管的数量≥2，磁控管包括内磁体和位于内磁体两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体的极性相反。第1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。此时第2磁控管组中磁控管的磁力线会向外围延伸，同时被第1磁控管组中磁控管的磁力线束缚，这样可以有效提高等离子体的溅射纵深，进而提高大尺寸基材表面镀层厚度的均匀性。
权利要求 :
1.一种磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，包括镀膜罩，样品台以及多个磁控管组；所述样品台和多个所述磁控管组均位于所述镀膜罩的内部，所述样品台设于相邻的两个磁控管组之间；
在由外到内的方向上，多个磁控管组分为第1磁控管组、第2磁控管组；其中，第1磁控管组具有a1个磁控管，a1为偶数，a1≥4；第2磁控管组具有b1个磁控管，b1偶数，b1≥2；
所述第1磁控管组中的磁控管围绕所述镀膜罩的中心分布，所述第2磁控管组中的磁控管围绕所述镀膜罩的中心分布；所述磁控管包括内磁体和位于所述内磁体两侧的两个外磁体，所述内磁体的极性与所述外磁体的极性相反；所述第1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
2.如权利要求1所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，第1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于或等于其内磁体的磁场强度。
3.如权利要求1所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，第2磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度。
4.如权利要求1所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，第1磁控管组中有6个磁控管。
5.如权利要求1所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，第2磁控管组中有6个磁控管。
6.如权利要求1 5中任一项所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，各所述磁控管组中~
的磁控管的数量相等。
7.如权利要求6所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，各磁控管组中的磁控管一一平行对应。
8.如权利要求1所述的磁控溅射镀膜腔室，其特征在于，在由外到内的方向上，各磁控管组中的磁控管数量逐渐减少。
9.一种镀膜机，其特征在于，包括多个靶材以及如权利要求1 8中任一项所述的磁控溅~
射镀膜腔室，所述靶材与所述磁控管一一对应。
10.一种镀膜方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的镀膜机，所述镀膜方法包括如下步骤：
将待镀膜基材放置在所述样品台上；
在所述镀膜罩内形成背底真空；
在所述镀膜罩内通入可产生辉光放电的气体；
对所述靶材施加镀膜功率，对所述待镀膜基材施加镀膜偏压。
说明书 :
磁控溅射镀膜腔室、镀膜机以及镀膜方法
技术领域
[0001] 本发明涉及镀膜技术领域，尤其是涉及一种磁控溅射镀膜腔室、镀膜机以及镀膜方法。
背景技术
[0002] 作为一种镀膜方式，磁控溅射因具有镀层附着力强、易于控制等优点而被广泛应用。其镀膜原理主要是通过溅射离子将靶材表面的物质撞出，并使被撞出的物质在待镀膜
基材上沉积，进而在待镀膜基材表面形成镀层。
基材上沉积，进而在待镀膜基材表面形成镀层。
[0003] 在传统的磁控溅射镀膜中，对于较小尺寸的基材，能够获得性能较好的镀层。但是，随着产品更新换代速度的不断提高，小尺寸的基材逐渐难以满足消费者日益增长的消
费需求。然而，当采用传统的磁控溅射方式对大尺寸基材进行镀膜时，在基材表面形成的镀
层在厚度表现上往往均匀性较差。
费需求。然而，当采用传统的磁控溅射方式对大尺寸基材进行镀膜时，在基材表面形成的镀
层在厚度表现上往往均匀性较差。
发明内容
[0004] 基于此，有必要提供一种能够有效提高大尺寸基材镀层厚度均匀性的磁控溅射腔室、包括该磁控溅射镀膜腔室的镀膜机以及采用该镀膜机的镀膜方法。
[0005] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
[0006] 一种磁控溅射镀膜腔室，包括镀膜罩，样品台以及多个磁控管组；所述样品台和多个所述磁控管组均位于所述镀膜罩的内部，所述样品台设于相邻的两个磁控管组之间；
[0007] 在由外到内的方向上，多个磁控管组分为第1磁控管组、第2磁控管组……第m磁控管组，m为≥2的整数；
[0008] 其中，第1磁控管组具有a1个磁控管，……第2p+1磁控管组具有ax个磁控管，p为≥0的整数，x为≥1的整数，a1、……ax为偶数，a1≥4；
[0009] 第2磁控管组具有b1个磁控管，……第2q磁控管组具有by个磁控管，q为≥1的整数，y为≥1的整数，b1、……by为偶数，b1≥2；
[0010] 所述第1磁控管组中的磁控管围绕所述镀膜罩的中心分布，所述第2磁控管组中的磁控管围绕所述镀膜罩的中心分布；所述磁控管包括内磁体和位于所述内磁体两侧的两个
外磁体，所述内磁体的极性与所述外磁体的极性相反；所述第1磁控管组中相邻的两个磁控
管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
外磁体，所述内磁体的极性与所述外磁体的极性相反；所述第1磁控管组中相邻的两个磁控
管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
[0011] 在其中一个实施例中，m为≥2的偶数。
[0012] 在其中一个实施例中，ax≥4；和/或，by≥4。
[0013] 在其中一个实施例中，第2p+1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于或等于其内磁体的磁场强度；和/或，
[0014] 第2q磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度。
[0015] 在其中一个实施例中，第2p+1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相反；和/或，
[0016] 第2q磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相同。
[0017] 在其中一个实施例中，各磁控管组中的磁控管围绕所述镀膜罩的中心分布。
[0018] 在其中一个实施例中，各所述磁控管组中的磁控管的数量相等。
[0019] 在其中一个实施例中，在由外到内的方向上，各磁控管组中的磁控管数量逐渐减少。
[0020] 一种镀膜机，包括多个靶材以及上述任一实施例中所述的磁控溅射镀膜腔室，所述靶材与所述磁控管一一对应。
[0021] 一种镀膜方法，采用所述镀膜机，所述镀膜方法包括如下步骤：
[0022] 将待镀膜基材放置在所述样品台上；
[0023] 在所述镀膜罩内形成背底真空；
[0024] 在所述镀膜罩内通入可产生辉光放电的气体；
[0025] 对所述靶材施加镀膜功率，对所述待镀膜基材施加镀膜偏压。
[0026] 上述磁控溅射镀膜腔室包括镀膜罩，样品台以及多个由外到内分布的磁控管组。其中，样品台和多个磁控管组均位于镀膜罩的内部，样品台设于相邻的两个磁控管组之间。
各磁控管组中具有偶数个磁控管且第1磁控管组中磁控管的数量≥4，第2磁控管组中磁控
管的数量≥2，磁控管包括内磁体和位于内磁体两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体
的极性相反。第1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中
相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。此时第2磁控管组中磁控管的磁力线会向外围延
伸，同时被第1磁控管组中磁控管的磁力线束缚，这样可以有效提高等离子体的溅射纵深，
进而提高大尺寸基材表面镀层厚度的均匀性。
各磁控管组中具有偶数个磁控管且第1磁控管组中磁控管的数量≥4，第2磁控管组中磁控
管的数量≥2，磁控管包括内磁体和位于内磁体两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体
的极性相反。第1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中
相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。此时第2磁控管组中磁控管的磁力线会向外围延
伸，同时被第1磁控管组中磁控管的磁力线束缚，这样可以有效提高等离子体的溅射纵深，
进而提高大尺寸基材表面镀层厚度的均匀性。
附图说明
[0027] 图1为本发明一实施例中磁控管组中的磁控管的结构示意图；
[0028] 图2为本发明一实施例中磁控管组中的磁控管的简化结构示意图；
[0029] 图3为本发明一实施例中磁控溅射镀膜腔室的结构示意图；
[0030] 图4为本发明对比例1中磁控溅射镀膜腔室的结构示意图；
[0031] 图5为本发明对比例2中磁控溅射镀膜腔室的结构示意图；
[0032] 图6为本发明镀层厚度和硬度测试时的基材上的测试点示意图。
[0033] 图中标记说明：
[0034] 100、磁控溅射镀膜腔室；200、靶材；300、磁力线；400、磁控管；401、内磁体；402、外磁体；500、磁体固定座；600、靶罩；700、镀膜罩；800、样品台；900、外层闭合磁场形成的电子
束缚区域；901、内层非闭合磁场形成的电子束缚区域。
束缚区域；901、内层非闭合磁场形成的电子束缚区域。
具体实施方式
[0035] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是
本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发
明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发
明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0036] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0037] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0038] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0039] 可以理解的是，在本发明中“N”和“S”分别代表磁体的极性，同时“N”和“S”代表相反的极性。
[0040] 请参阅图1，其中展示了本发明一实施例中两种磁控管的结构示意图。具体地，请参阅图1中（a），展示了一种矩形靶材。其中，内磁体401和位于其两侧的外磁体402固定在矩
形磁体固定座500上，靶材200位于磁体上，在靶材200上方展示了部分磁力线300。进一步
地，作为一种磁控管400的表征，请参阅图1中（b），磁控管400包括内磁体401和位于内磁体
401两侧的两个外磁体402，此时磁控管为长方体形。
形磁体固定座500上，靶材200位于磁体上，在靶材200上方展示了部分磁力线300。进一步
地，作为一种磁控管400的表征，请参阅图1中（b），磁控管400包括内磁体401和位于内磁体
401两侧的两个外磁体402，此时磁控管为长方体形。
[0041] 请参阅图1中（c），展示了一种圆柱体靶材。其中，内磁体401和位于其两侧的外磁体402固定在圆环形的磁体固定座500上，靶材200位于磁体上，靶材200外表面设置有靶罩
600，在靶材200上方展示了部分磁力线300。进一步地，作为一种磁控管400的表征，请参阅
图1中（d），磁控管400包括内磁体401和位于内磁体401两侧的两个外磁体402，此时磁控管
为圆柱形。
600，在靶材200上方展示了部分磁力线300。进一步地，作为一种磁控管400的表征，请参阅
图1中（d），磁控管400包括内磁体401和位于内磁体401两侧的两个外磁体402，此时磁控管
为圆柱形。
[0042] 请参阅图2，在图2中对长方体形磁控管和圆柱形磁控管的位置关系作了进一步简化。其中，图2中（a）表示两个长方体形磁控管正对设置时的示意，此时两个磁控管之间形成
闭合的磁场。图2中（b）表示两个长方体形磁控管相邻设置时的示意，此时两个磁控管之间
可以形成一个桥连闭合的磁场。图2中（c）表示两个圆柱形磁控管正对设置时的示意，此时
两个磁控管之间形成闭合的磁场。图2中（d）表示两个圆柱形磁控管相邻设置时的示意，此
时两个磁控管之间可以形成一个桥连闭合的磁场。由图2中（a）（d）可以看出，两个磁控管
~
在相对位置上无论是正对还是相邻，其束缚电子的方式和原理是一致的。基于此，请参阅图
2中（e），其展示了两个磁控管的排布关系，其中两个磁控管可以均为长方体形磁控管，也可
以均为圆柱形磁控管。另外，在实际磁控管的实际安装位置上，两个磁控管相邻设置或者相
对设置都可以用图2中（e）展示的形式进行表征。
闭合的磁场。图2中（b）表示两个长方体形磁控管相邻设置时的示意，此时两个磁控管之间
可以形成一个桥连闭合的磁场。图2中（c）表示两个圆柱形磁控管正对设置时的示意，此时
两个磁控管之间形成闭合的磁场。图2中（d）表示两个圆柱形磁控管相邻设置时的示意，此
时两个磁控管之间可以形成一个桥连闭合的磁场。由图2中（a）（d）可以看出，两个磁控管
~
在相对位置上无论是正对还是相邻，其束缚电子的方式和原理是一致的。基于此，请参阅图
2中（e），其展示了两个磁控管的排布关系，其中两个磁控管可以均为长方体形磁控管，也可
以均为圆柱形磁控管。另外，在实际磁控管的实际安装位置上，两个磁控管相邻设置或者相
对设置都可以用图2中（e）展示的形式进行表征。
[0043] 请参阅图3，本发明一实施例提供了一种磁控溅射镀膜腔室100。该磁控溅射镀膜腔室100包括镀膜罩700，样品台800以及多个磁控管组；样品台和多个磁控管组均位于镀膜
罩的内部，样品台设于相邻的两个磁控管组之间。在由外到内的方向上，多个磁控管组分为
第1磁控管组、第2磁控管组……第m磁控管组，m为≥2的整数；其中，第1磁控管组具有a1个
磁控管，……第2p+1磁控管组具有ax个磁控管，p为≥0的整数，x为≥1的整数，a1、……ax为
偶数，a1≥4。第2磁控管组具有b1个磁控管，……第2q磁控管组具有by个磁控管，q为≥1的整
数，y为≥1的整数，b1、……by为偶数，b1≥2。第1磁控管组中的磁控管围绕镀膜罩的中心分
布，第2磁控管组中的磁控管围绕镀膜罩的中心分布；磁控管400包括内磁体和位于内磁体
两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体的极性相反；第1磁控管组中相邻的两个磁控管
的外磁体的极性相反，第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
罩的内部，样品台设于相邻的两个磁控管组之间。在由外到内的方向上，多个磁控管组分为
第1磁控管组、第2磁控管组……第m磁控管组，m为≥2的整数；其中，第1磁控管组具有a1个
磁控管，……第2p+1磁控管组具有ax个磁控管，p为≥0的整数，x为≥1的整数，a1、……ax为
偶数，a1≥4。第2磁控管组具有b1个磁控管，……第2q磁控管组具有by个磁控管，q为≥1的整
数，y为≥1的整数，b1、……by为偶数，b1≥2。第1磁控管组中的磁控管围绕镀膜罩的中心分
布，第2磁控管组中的磁控管围绕镀膜罩的中心分布；磁控管400包括内磁体和位于内磁体
两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体的极性相反；第1磁控管组中相邻的两个磁控管
的外磁体的极性相反，第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
[0044] 在本实施例的磁控溅射镀膜腔室中，样品台800和多个磁控管组均位于镀膜罩700的内部，样品台800设于相邻的两个磁控管组之间。各磁控管组中具有偶数个磁控管且第1
磁控管组的磁控管组中磁控管的数量≥4，第2磁控管组的磁控管组中磁控管的数量≥2，磁
控管包括内磁体和位于内磁体两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体的极性相反。第1
磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中相邻的两个磁控
管的外磁体的极性相同。此时第2磁控管组中磁控管的磁力线会向外围延伸，形成内层非闭
合磁场形成的电子束缚区域901，同时被第1磁控管组中磁控管的磁力线束缚（第1磁控管组
中磁控管的磁力线形成外层闭合磁场形成的电子束缚区域900），这样可以有效提高等离子
体的溅射纵深，进而提高大尺寸基材表面镀层厚度的均匀性。
磁控管组的磁控管组中磁控管的数量≥4，第2磁控管组的磁控管组中磁控管的数量≥2，磁
控管包括内磁体和位于内磁体两侧的两个外磁体，内磁体的极性与外磁体的极性相反。第1
磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，所述第2磁控管组中相邻的两个磁控
管的外磁体的极性相同。此时第2磁控管组中磁控管的磁力线会向外围延伸，形成内层非闭
合磁场形成的电子束缚区域901，同时被第1磁控管组中磁控管的磁力线束缚（第1磁控管组
中磁控管的磁力线形成外层闭合磁场形成的电子束缚区域900），这样可以有效提高等离子
体的溅射纵深，进而提高大尺寸基材表面镀层厚度的均匀性。
[0045] 在磁控溅射镀膜的基材中，基材的长宽尺寸超过60mm×60mm则认为是大尺寸的基材。传统的磁控溅射方法对于大尺寸基材的镀膜过程中，容易出现镀层厚度不均匀的问题。
[0046] 可以理解的是，在由外到内的方向上，多个磁控管组分为第1磁控管组、第2磁控管组……第m磁控管组。此时，第1磁控管组表示最外层的磁控管组，第2磁控管组表示次外层
的磁控管组，以此类推。
的磁控管组，以此类推。
[0047] 可以理解的是，外磁体表示磁控管两端的磁体，内磁体表示磁控管中间的磁体。本实施例中展示的磁控管包括一个内磁体和两个外磁体，外磁体的极性与内磁体极性相反。
在实际设计中，内磁体和外磁体之间还可以设置一个或多个磁体。
在实际设计中，内磁体和外磁体之间还可以设置一个或多个磁体。
[0048] 在一个具体的示例中，m为≥2的偶数。此时在磁控管组的排布方式上，可以形成一组或多组以“第1磁控管组‑第2磁控管组”形式分布的磁控管组。
[0049] 进一步地，ax≥4；和/或，by≥4。在图3所示的示例中，磁控管组有2个，其中第1磁控管组中有6个磁控管，第2磁控管组中有6个磁控管。可以理解的是，磁控管组的数量大于或
等于2个。比如，磁控管组的数量可是但不限定为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个等。进一步
地，磁控管组的数量可是但不限定为2个、4个、6个、8个等。每个磁控管组中的磁控管的数量
也可以根据实际需求进行选择。
等于2个。比如，磁控管组的数量可是但不限定为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个等。进一步
地，磁控管组的数量可是但不限定为2个、4个、6个、8个等。每个磁控管组中的磁控管的数量
也可以根据实际需求进行选择。
[0050] 进一步地，为了方便对各磁控管组中的磁控管进行区分，在一个具体的示例中，第1磁控管组中的磁控管顺时针方向依次标号为W1、W2、W3、……Wn，第2磁控管组中的磁控管
顺时针方向依次标号为N1、N2、N3、……Nn。在图3所示的示例中，W1、W2、W3、……Wn中相邻的
两个磁控管的外磁体的极性相反。N1、N2、N3、……Nn中相邻的两个磁控管的外磁体的极性
相同。具体地，W1、W2、W3、W4、W5、W6中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，N1、N2、N3、
N4、N5、N6中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
顺时针方向依次标号为N1、N2、N3、……Nn。在图3所示的示例中，W1、W2、W3、……Wn中相邻的
两个磁控管的外磁体的极性相反。N1、N2、N3、……Nn中相邻的两个磁控管的外磁体的极性
相同。具体地，W1、W2、W3、W4、W5、W6中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相反，N1、N2、N3、
N4、N5、N6中相邻的两个磁控管的外磁体的极性相同。
[0051] 在一个具体的示例中，第2p+1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于或等于其内磁体的磁场强度；和/或，
[0052] 第2q磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度。
[0053] 进一步地，第2p+1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相反；和/或，第2q磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相同。此时可以理解为，在从外到内
的方向上，排序为奇数的磁控管组中，相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相反。排序为偶
数的磁控管组中，相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相同。
的方向上，排序为奇数的磁控管组中，相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相反。排序为偶
数的磁控管组中，相邻的两个磁控管的外磁体的极性均相同。
[0054] 作为磁控管组排布的一个具体示例，各磁控管组中的磁控管围绕镀膜罩的中心分布。进一步地，各磁控管组中的磁控管沿镀膜罩的中心均匀分布。更进一步地，各磁控管组
中的磁控管沿镀膜罩的中心呈环形分布。可以理解的是，相邻的两个磁控管组之间的距离
相等。此时，各磁控管组分布在距离相等的圆环上。
中的磁控管沿镀膜罩的中心呈环形分布。可以理解的是，相邻的两个磁控管组之间的距离
相等。此时，各磁控管组分布在距离相等的圆环上。
[0055] 在一个具体的示例中，各磁控管组中的磁控管的数量相等。进一步地，各磁控管组中的磁控管一一平行对应。更进一步地，相邻的两个磁控管组中磁控管一一正对设置。
[0056] 在另一个具体的示例中，在由外到内的方向上，各磁控管组中的磁控管数量逐渐减少。
[0057] 关于磁控溅射镀膜腔室中样品管的排布，样品台800有多个，各相邻的两个磁控管组之间设置有样品台800。进一步地，相邻的两个磁控管组之间的样品台800也可以是多个。
[0058] 可以理解的是，样品台800可自转连接于镀膜罩700，同时，样品台800能够绕镀膜罩700的中心公转。进一步地，当各磁控管组中的磁控管的数量相等时，两个相互对应的磁
控管400之间设置一个样品台800。
控管400之间设置一个样品台800。
[0059] 在一个具体的示例中，磁控溅射镀膜腔室100包括镀膜罩700，样品台800以及两个磁控管组；样品台和两个磁控管组均位于镀膜罩的内部，样品台设于相邻的两个磁控管组
之间。在由外到内的方向上，两个磁控管组分为第1磁控管组、第2磁控管组。即m=2，第1磁控
管组位于最外层，第2磁控管组位于次外层。
之间。在由外到内的方向上，两个磁控管组分为第1磁控管组、第2磁控管组。即m=2，第1磁控
管组位于最外层，第2磁控管组位于次外层。
[0060] 其中，第1磁控管组中具有偶数个磁控管，且a1≥4。例如，第1磁控管组中磁控管可以是4个、6个、8个，10个等。第2磁控管组具有偶数个磁控管，且b1≥2。例如，第2磁控管组中
磁控管可以为2个、4个、6个、8个，10个等。进一步地，第2磁控管组具有偶数个磁控管，且b1
≥4。例如，第2磁控管组中磁控管可以为4个、6个、8个，10个等。
磁控管可以为2个、4个、6个、8个，10个等。进一步地，第2磁控管组具有偶数个磁控管，且b1
≥4。例如，第2磁控管组中磁控管可以为4个、6个、8个，10个等。
[0061] 在该示例中，第1磁控管组中的磁控管围绕镀膜罩700的中心分布，第2磁控管中的磁控管围绕镀膜罩700的中心分布。第1磁控管组中和第2磁控管组中的磁控管均包括内磁
体401和位于内磁体401两侧的两个外磁体402，内磁体401的极性与外磁体402的极性相反；
例如，磁控管中内磁铁和外磁铁的排布可以为N‑S‑N或S‑N‑S。
体401和位于内磁体401两侧的两个外磁体402，内磁体401的极性与外磁体402的极性相反；
例如，磁控管中内磁铁和外磁铁的排布可以为N‑S‑N或S‑N‑S。
[0062] 第1磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体402的极性相反。以第1磁控管组磁控管的数量为4为例，第1磁控管组中的4个磁控管的排布依次可以为N‑S‑N、S‑N‑S、N‑S‑N，S‑
N‑S，此时，最外层的磁控管之间可以形成闭合的磁场，在镀膜过程中，所有电子都能够被束
缚在最外层磁控管组形成的区间内，有效减少了电子的湮灭。以第1磁控管组磁控管的数量
为6为例，第1磁控管组中的6个磁控管的排布依次可以为N‑S‑N、S‑N‑S、N‑S‑N，S‑N‑S，N‑S‑
N，S‑N‑S。
N‑S，此时，最外层的磁控管之间可以形成闭合的磁场，在镀膜过程中，所有电子都能够被束
缚在最外层磁控管组形成的区间内，有效减少了电子的湮灭。以第1磁控管组磁控管的数量
为6为例，第1磁控管组中的6个磁控管的排布依次可以为N‑S‑N、S‑N‑S、N‑S‑N，S‑N‑S，N‑S‑
N，S‑N‑S。
[0063] 在该示例中，第2磁控管组中相邻的两个磁控管的外磁体402的极性相同。以第2磁控管组磁控管的数量为4为例，第2磁控管组中的4个磁控管的排布依次可以为N‑S‑N、N‑S‑
N、N‑S‑N，N‑S‑N。以第2磁控管组磁控管的数量为2为例，第2磁控管组中的2个磁控管的排布
依次可以为N‑S‑N、N‑S‑N。以第2磁控管组磁控管的数量为6为例，第2磁控管组中的6个磁控
管的排布依次可以为N‑S‑N、N‑S‑N、N‑S‑N，N‑S‑N，N‑S‑N，N‑S‑N。
N、N‑S‑N，N‑S‑N。以第2磁控管组磁控管的数量为2为例，第2磁控管组中的2个磁控管的排布
依次可以为N‑S‑N、N‑S‑N。以第2磁控管组磁控管的数量为6为例，第2磁控管组中的6个磁控
管的排布依次可以为N‑S‑N、N‑S‑N、N‑S‑N，N‑S‑N，N‑S‑N，N‑S‑N。
[0064] 在一个具体的示例中，第2q磁控管组中的磁控管的外磁体的磁场强度与其内磁体的磁场强度相等。比如，第2q磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度和内磁体的磁场
强度均为4000高斯（GS），或者第2q磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度和内磁体的
磁场强度均为2500GS。
强度均为4000高斯（GS），或者第2q磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度和内磁体的
磁场强度均为2500GS。
[0065] 在一个具体的示例中，第2q磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度。比如，第2q磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、其内磁铁的
磁场强度为2500GS。
磁场强度为2500GS。
[0066] 在一个具体的示例中，第2q磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度小于其内磁体的磁场强度。比如，第2q磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为2500GS、其内磁铁的
磁场强度为4000GS。
磁场强度为4000GS。
[0067] 在一个具体的示例中，第2p+1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度小于其内磁体的磁场强度。比如，第2p+1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为2500GS、其内磁
铁的磁场强度为4000GS。
铁的磁场强度为4000GS。
[0068] 在一个具体的示例中，第2p+1磁控管组中的磁控管的外磁体的磁场强度与其内磁体的磁场强度相等。比如，第2p+1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度和内磁体的
磁场强度均为4000高斯（GS），或者第2p+1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度和内
磁体的磁场强度均为2500GS。
磁场强度均为4000高斯（GS），或者第2p+1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度和内
磁体的磁场强度均为2500GS。
[0069] 在一个具体的示例中，第2p+1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度。比如，第2p+1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、其内磁
铁的磁场强度为2500GS。
铁的磁场强度为2500GS。
[0070] 在一个具体的示例中，第1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度小于其内磁体的磁场强度；或者第1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度；或
者第1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度等于其内磁体的磁场强度。和/或，第2磁控管
组中磁控管的外磁体的磁场强度小于其内磁体的磁场强度；或者第2磁控管组中磁控管的
外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度；或者第2磁控管组中磁控管的外磁体的磁场
强度等于其内磁体的磁场强度。
者第1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度等于其内磁体的磁场强度。和/或，第2磁控管
组中磁控管的外磁体的磁场强度小于其内磁体的磁场强度；或者第2磁控管组中磁控管的
外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度；或者第2磁控管组中磁控管的外磁体的磁场
强度等于其内磁体的磁场强度。
[0071] 进一步地，第1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、其内磁铁的磁场强度为2500GS，或者第1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为2500GS、其内磁
铁的磁场强度为4000GS，或者第1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、其
内磁铁的磁场强度为4000GS，或者第1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为
2500GS、其内磁铁的磁场强度为2500GS。
铁的磁场强度为4000GS，或者第1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、其
内磁铁的磁场强度为4000GS，或者第1磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为
2500GS、其内磁铁的磁场强度为2500GS。
[0072] 更进一步地，第2磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、其内磁铁的磁场强度为2500GS，或者第2磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为2500GS、其内
磁铁的磁场强度为4000GS，或者第2磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、
其内磁铁的磁场强度为4000GS，或者第2磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为
2500GS、其内磁铁的磁场强度为2500GS。
磁铁的磁场强度为4000GS，或者第2磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为4000GS、
其内磁铁的磁场强度为4000GS，或者第2磁控管组中磁控管的两个外磁体的磁场强度为
2500GS、其内磁铁的磁场强度为2500GS。
[0073] 在一个具体的示例中，第2p+1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于或等于其内磁体的磁场强度；和/或，第2q磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的
磁场强度。
磁场强度。
[0074] 具体地，第1磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于或等于其内磁体的磁场强度，第2磁控管组中磁控管的外磁体的磁场强度大于其内磁体的磁场强度。在一个具体的
示例中，磁控管组有3个，由外到内依次是第1磁控管组、第2磁控管组和第3磁控管组。其中，
第1磁控管组具有偶数个磁控管，且a1≥4，例如，可以是4个、6个、8个，10个等。第2磁控管组
具有偶数个磁控管，且b1≥2，例如，可以为2个、4个、6个、8个，10个等。第3磁控管组具有偶
数个磁控管，且a2≥2，例如，可以是2个、4个、6个、8个，10个等。进一步地，磁控管组有3个
时，b1≥4，a2≥4。
示例中，磁控管组有3个，由外到内依次是第1磁控管组、第2磁控管组和第3磁控管组。其中，
第1磁控管组具有偶数个磁控管，且a1≥4，例如，可以是4个、6个、8个，10个等。第2磁控管组
具有偶数个磁控管，且b1≥2，例如，可以为2个、4个、6个、8个，10个等。第3磁控管组具有偶
数个磁控管，且a2≥2，例如，可以是2个、4个、6个、8个，10个等。进一步地，磁控管组有3个
时，b1≥4，a2≥4。
[0075] 在一个具体的示例中，磁控管组有4个，由外到内依次是第1磁控管组、第2磁控管组、第3磁控管组以及第4磁控管组。其中，第1磁控管组具有偶数个磁控管，且a1≥4，例如，
可以是4个、6个、8个，10个等。第2磁控管组具有偶数个磁控管，且b1≥2，例如，可以为2个、4
个、6个、8个，10个等。第3磁控管组具有偶数个磁控管，且a2≥2，例如，可以是2个、4个、6个、
8个，10个等。第4磁控管组具有偶数个磁控管，且b2≥2，例如，可以为2个、4个、6个、8个，10
个等。进一步地，磁控管组有4个时，b1≥4，a2≥4，b2≥4。
可以是4个、6个、8个，10个等。第2磁控管组具有偶数个磁控管，且b1≥2，例如，可以为2个、4
个、6个、8个，10个等。第3磁控管组具有偶数个磁控管，且a2≥2，例如，可以是2个、4个、6个、
8个，10个等。第4磁控管组具有偶数个磁控管，且b2≥2，例如，可以为2个、4个、6个、8个，10
个等。进一步地，磁控管组有4个时，b1≥4，a2≥4，b2≥4。
[0076] 本发明还有一实施例提供一种镀膜机。该镀膜机包括多个靶材以及上述磁控溅射镀膜腔室，靶材与磁控管一一对应。
[0077] 在一个具体的示例中，靶材位于磁控管的上方。可选地，靶材与磁控管之间的距离小于或等于15cm。可选地，靶材与磁控管之间的距离为6cm 12cm。进一步地，靶材与样品台
~
之间的距离为7cm 15cm。在实际镀膜过程中，控制样品台上的基材与靶材之间的距离为7cm
~
15cm。
~
~
之间的距离为7cm 15cm。在实际镀膜过程中，控制样品台上的基材与靶材之间的距离为7cm
~
15cm。
~
[0078] 本发明还有一实施例提供了一种镀膜方法。该镀膜方法采用上述镀膜机，镀膜方法包括如下步骤：
[0079] 将待镀膜基材放置在样品台上；
[0080] 在镀膜罩内形成背底真空；
[0081] 在镀膜罩内通入可产生辉光放电的气体；
[0082] 对靶材施加镀膜功率，对待镀膜基材施加镀膜偏压。
[0083] 在一个具体的示例中，镀膜功率为4W/cm2 6W/cm2，镀膜偏压为‑200V ‑50V。~ ~
[0084] 在另一个具体的示例中，对靶材施加镀膜功率，对待镀膜基材施加镀膜偏压之前还包括如下步骤：对待镀膜基材进行等离子清洗。
[0085] 具体地，等离子清洗是设置负压为‑1000V ‑500V，等离子清洗的时间为10min~ ~
30min。等离子清洗时，镀膜罩内的压力为1.5Pa 3Pa。
~
30min。等离子清洗时，镀膜罩内的压力为1.5Pa 3Pa。
~
[0086] 以下为具体实施例。
[0087] 实施例1
[0088] 本实施例中采用包括图3所示的磁控溅射镀膜腔室的镀膜机。待镀膜基材为148mm×210mm、厚度为3mm的不锈钢。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为2500GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、N4、N5、N6均安装纯度
为99%的Cr靶。
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为2500GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、N4、N5、N6均安装纯度
为99%的Cr靶。
[0089] 本实施例中的镀膜方法包括如下步骤：
[0090] S101：前处理：将待镀膜基材放入丙酮溶液超声清洗15min，再放入酒精溶液超声‑
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
[0091] S102：等离子清洗：通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为2.0Pa，开启偏压，设定偏压为为‑900V，进行等离子体清洗20min，利用等离子体刻蚀去除待镀膜基材表面微小杂质。
[0092] S103：沉积缓冲膜：开启转架，设定转速为6圈/分钟，转架自转由公转齿轮带动，传动比为3:1。Cr靶采用射频辅助直流电源引电，通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为0.5Pa，开
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
[0093] S104：沉积CrN层：通入N2，保持Ar：N2的气量比为5:1，保持镀膜腔室内压力为2
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
[0094] 实施例2
[0095] 本实施例中采用包括图3所示的磁控溅射镀膜腔室的镀膜机。待镀膜基材为148mm×210mm、厚度为3mm的不锈钢。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、N4、N5、N6均安装纯度
为99%的Cr靶。
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、N4、N5、N6均安装纯度
为99%的Cr靶。
[0096] 本实施例中的镀膜方法包括如下步骤：
[0097] S101：前处理：将待镀膜基材放入丙酮溶液超声清洗15min，再放入酒精溶液超声‑
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
[0098] S102：等离子清洗：通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为2.0Pa，开启偏压，设定偏压为为‑900V，进行等离子体清洗20min，利用等离子体刻蚀去除待镀膜基材表面微小杂质。
[0099] S103：沉积缓冲膜：开启转架，设定转速为6圈/分钟，转架自转由公转齿轮带动，传动比为3:1。Cr靶采用射频辅助直流电源引电，通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为0.5Pa，开
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
[0100] S104：沉积CrN层：通入N2，保持Ar：N2的气量比为5:1，保持镀膜腔室内压力为2
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
[0101] 实施例3
[0102] 本实施例中采用包括图3所示的磁控溅射镀膜腔室的镀膜机。待镀膜基材为148mm×210mm、厚度为3mm的不锈钢。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中外磁体的磁场强度为
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中外磁体的磁场强度为
2500GS，内磁体的磁场强度为2500GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、N4、N5、N6均安装纯度
为99%的Cr靶。
4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中外磁体的磁场强度为
2500GS，内磁体的磁场强度为2500GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、N4、N5、N6均安装纯度
为99%的Cr靶。
[0103] 本实施例中的镀膜方法包括如下步骤：
[0104] S101：前处理：将待镀膜基材放入丙酮溶液超声清洗15min，再放入酒精溶液超声‑
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
[0105] S102：等离子清洗：通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为2.0Pa，开启偏压，设定偏压为为‑900V，进行等离子体清洗20min，利用等离子体刻蚀去除待镀膜基材表面微小杂质。
[0106] S103：沉积缓冲膜：开启转架，设定转速为6圈/分钟，转架自转由公转齿轮带动，传动比为3:1。Cr靶采用射频辅助直流电源引电，通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为0.5Pa，开
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
[0107] S104：沉积CrN层：通入N2，保持Ar：N2的气量比为5:1，保持镀膜腔室内压力为2
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
[0108] 对比例1
[0109] 本对比例中采用包括图4所示的磁控溅射镀膜腔室的镀膜机。待镀膜基材为148mm×210mm、厚度为3mm的不锈钢。W1、W2、W3、W4、W5、W6中相邻的磁控管的外磁体的极性相反，
N1、N2、N3、N4、N5、N6中相邻的磁控管的外磁体的极性相反。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中
外磁体的磁场强度为4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中
外磁体的磁场强度为4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、
N4、N5、N6均安装纯度为99%的Cr靶。
N1、N2、N3、N4、N5、N6中相邻的磁控管的外磁体的极性相反。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中
外磁体的磁场强度为4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。N1、N2、N3、N4、N5、N6的磁控管中
外磁体的磁场强度为4000GS，内磁体的磁场强度为4000GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6、N1、N2、N3、
N4、N5、N6均安装纯度为99%的Cr靶。
[0110] 本对比例中的镀膜方法包括如下步骤：
[0111] S101：前处理：将待镀膜基材放入丙酮溶液超声清洗15min，再放入酒精溶液超声‑
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
[0112] S102：等离子清洗：通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为2.0Pa，开启偏压，设定偏压为为‑900V，进行等离子体清洗20min，利用等离子体刻蚀去除待镀膜基材表面微小杂质。
[0113] S103：沉积缓冲膜：开启转架，设定转速为6圈/分钟，转架自转由公转齿轮带动，传动比为3:1。Cr靶采用射频辅助直流电源引电，通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为0.5Pa，开
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，将
2
N1、N2、N3、N4、N5、N6的Cr靶的功率密度设定为4.8W/cm ，通过控制成膜时间，在待镀膜基材
表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
[0114] S104：沉积CrN层：通入N2，保持Ar：N2的气量比为5:1，保持镀膜腔室内压力为2
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，将N1、N2、N3、N4、N5、N6的
2
Cr靶的功率密度设定为5.2W/cm，通过控制成膜时间，得到目标厚度为2.0μm的CrN层。
[0115] 对比例2
[0116] 本对比例中采用包括图5所示的磁控溅射镀膜腔室的镀膜机。待镀膜基材为148mm×210mm、厚度为3mm的不锈钢。W1、W2、W3、W4、W5、W6中相邻的磁控管的外磁体的极性相反。
不设置N1、N2、N3、N4、N5、N6。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中外磁体的磁场强度为4000GS，
内磁体的磁场强度为4000GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6均安装纯度为99%的Cr靶。
不设置N1、N2、N3、N4、N5、N6。W1、W2、W3、W4、W5、W6的磁控管中外磁体的磁场强度为4000GS，
内磁体的磁场强度为4000GS。W1、W2、W3、W4、W5、W6均安装纯度为99%的Cr靶。
[0117] 本对比例中的镀膜方法包括如下步骤：
[0118] S101：前处理：将待镀膜基材放入丙酮溶液超声清洗15min，再放入酒精溶液超声‑
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
清洗15min，经氮气吹干后将待镀膜基材平铺在镀膜机的样品台上，真空室抽真空至5×10
4
Pa，加热至200℃，恒温15min。
[0119] S102：等离子清洗：通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为2.0Pa，开启偏压，设定偏压为为‑900V，进行等离子体清洗20min，利用等离子体刻蚀去除待镀膜基材表面微小杂质。
[0120] S103：沉积缓冲膜：开启转架，设定转速为6圈/分钟，转架自转由公转齿轮带动，传动比为3:1。Cr靶采用射频辅助直流电源引电，通入Ar气，保持镀膜腔室内压力为0.5Pa，开
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，通过
控制成膜时间，在待镀膜基材表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
2
启偏压，设定偏压为‑100V，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.2W/cm ，通过
控制成膜时间，在待镀膜基材表面形成目标厚度为300nm的缓冲膜。
[0121] S104：沉积CrN层：通入N2，保持Ar：N2的气量比为5:1，保持镀膜腔室内压力为2
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，通过控制成膜时间，得到
目标厚度为2.0μm的CrN层。
0.5Pa，将W1、W2、W3、W4、W5、W6的Cr靶的功率密度设定为4.5W/cm ，通过控制成膜时间，得到
目标厚度为2.0μm的CrN层。
[0122] 测试例
[0123] 对实施例1 3，对比例1 2中得到的不锈钢的表面镀层厚度和硬度进行测量，测试~ ~
结果如表1所示。
结果如表1所示。
[0124] 厚度测试采用美国VEECO生产的型号为DEKTAK 150台阶仪测试各薄膜的厚度，探针直径为2.5μm，压力为3mg，每个测试点测试3个数据取平均值。其中测试点如图6所示。
[0125] 硬度测试采用奥地利Anton‑Paar生产的型号为NHT3纳米压痕仪测试各薄膜的硬度，其配置四面体Berkvich压头，设定压入深度为100nm，载荷随压入深度而发生改变，每个
测试点测试5个矩阵点后取平均值。其中测试点如图6所示。
测试点测试5个矩阵点后取平均值。其中测试点如图6所示。
[0126] 标准偏差计算采用如下公式计算，其中x为样本平均值n为样本大小：。
[0127] 表1
[0128]
[0129] 由表1可以看出，通过对实施例和对比例硬度数据分析，实施例1 3硬度值介于对~
比例1与对比例2之间，均≥15GPa，满足行业标准，说明本发明实施例中的镀膜方法能够形
成致密的、高硬度薄膜。
比例1与对比例2之间，均≥15GPa，满足行业标准，说明本发明实施例中的镀膜方法能够形
成致密的、高硬度薄膜。
[0130] 通过对实施例和对比例硬度及厚度标准偏差数据分析，在L1、La、Lb、Lc、Ld组数据结果上，标准偏差表现近似，均满足行业要求，由于样品为自转，四周边到靶面的距离一致，
说明在短程溅射或小尺寸工件制造条件下，实施例方案与对比例方案结果一致。但在L1、
L2、L3、L4、L5的数据结果上，显示出了较大差别，具体为：实施例数据均匀性表现优于对比
例数据，具体为实施例1 3中，硬度标准偏差在0.48 1.48之间，膜厚标准偏差为0.1 0.24之
~ ~ ~
间，满足行业标准（硬度偏差≤2.5，膜厚偏差≤0.25），体现出较优的均匀性，其中实施例1
均匀性最为优异，作为本发明优选的实施方式，对比例1 2中，硬度值标准偏差在3.17 3.57
~ ~
之间，膜厚标准偏差在0.5 0.64之间，体现出较差的均匀性，尤其是L3点与L1、L5差值较大，
~
在对比例中，可能由于采用单/双闭合磁场设计，将电子束缚及等离子体束缚在磁控管区
域，形成一个闭环，这就导致溅射粒子在长程溅射过程中产生碰撞能量减弱，这就导致在样
品中心区域L3点上形成薄膜的硬度小、厚度薄，而实施例中由于内圈采用了非闭合磁场，形
成磁力线相斥，使得电子及等离子体向工件中心处飞行，带动了溅射粒子长程溅射，样品中
心处与四周处薄膜较为均匀，也说明在大尺寸工件上，实施例中的方案能够取得更加均匀
的镀层厚度。
说明在短程溅射或小尺寸工件制造条件下，实施例方案与对比例方案结果一致。但在L1、
L2、L3、L4、L5的数据结果上，显示出了较大差别，具体为：实施例数据均匀性表现优于对比
例数据，具体为实施例1 3中，硬度标准偏差在0.48 1.48之间，膜厚标准偏差为0.1 0.24之
~ ~ ~
间，满足行业标准（硬度偏差≤2.5，膜厚偏差≤0.25），体现出较优的均匀性，其中实施例1
均匀性最为优异，作为本发明优选的实施方式，对比例1 2中，硬度值标准偏差在3.17 3.57
~ ~
之间，膜厚标准偏差在0.5 0.64之间，体现出较差的均匀性，尤其是L3点与L1、L5差值较大，
~
在对比例中，可能由于采用单/双闭合磁场设计，将电子束缚及等离子体束缚在磁控管区
域，形成一个闭环，这就导致溅射粒子在长程溅射过程中产生碰撞能量减弱，这就导致在样
品中心区域L3点上形成薄膜的硬度小、厚度薄，而实施例中由于内圈采用了非闭合磁场，形
成磁力线相斥，使得电子及等离子体向工件中心处飞行，带动了溅射粒子长程溅射，样品中
心处与四周处薄膜较为均匀，也说明在大尺寸工件上，实施例中的方案能够取得更加均匀
的镀层厚度。
[0131] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0132] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求
的内容。
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求
的内容。