[发明专利]一种具有磁场增强和调节功能的磁控溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，特别涉及真空镀膜机中的一种具有磁场增强和调节功能的磁控溅射靶。

背景技术

磁控溅射真空镀膜技术是一项应用极其广泛的真空镀膜技术，磁控溅射靶是磁控溅射镀膜设备中的核心部件。其中圆形和矩形平面磁控溅射靶是最为普通常用的结构形式。

磁控溅射靶内部的磁路结构是靶的关键技术所在。磁路结构的作用是在靶材表面上方产生平行于靶面、构成闭合回路、高于200Gs的水平磁场，从而为靶工作时的正常磁控放电提供必要的磁场条件。

磁控溅射靶内部的磁路结构有电磁铁和永久磁铁两种形式。电磁铁磁路具有产生磁场强度大且可以调节的优点，但存在结构庞大、造价高、需要单独的励磁电源、难以用于大尺寸平面靶的缺点。而永久磁铁磁路结构以其成本低廉、结构简单、尺寸小巧、装卸方便等优点得到广泛应用。但是，采用普通永久磁铁磁路结构的平面磁控溅射靶，在靶面处产生的磁场强度不是很高，也不能调节，尤其是难以满足溅射铁磁材料的要求。因为当靶材为铁、镍、钴等高导磁率的铁磁性材料时，由永久磁铁磁路结构产生的大部分磁通量会通过靶材短路流通，产生磁屏蔽效应，使靶面上方的水平磁场值变得很低，不能满足正常磁控放电的需要。另外，由于磁场不能调节，当靶材种类及尺寸(如由于溅射刻蚀而使靶材局部变薄)发生变化时，靶面上方的水平磁场值也会随之被动变化漂移，偏离原先的设定值，使镀膜过程的放电工艺参数发生变化，薄膜产品的一致性变差。

发明内容：

针对现有普通平面磁控溅射靶存在的问题，本发明提供一种具有磁场增强和调节功能的磁控溅射靶。

本发明的磁控溅射靶包括靶体、内部磁路和位置调节机构。靶壳、靶座构成靶体，靶材通过压环和螺钉固定在靶壳上，中心磁柱、正磁环、侧磁环与导磁轭铁构成内部磁路。在正磁环后部与导磁轭铁相接处的导磁轭铁外部，设置径向充磁的侧磁环。侧磁环的轴向高度等于或略小于导磁轭铁的侧边高度；侧磁环的径向厚度为正磁环径向厚度的1/2～1/3。中心磁柱、正磁环和侧磁环的充磁方向与装配关系有固定要求，不可错乱。当中心磁柱上表面为S极时，正磁环上表面为N极，侧磁环外表面为N极；反之，当中心磁柱上表面为N极时，正磁环上表面为S极，侧磁环外表面为S极。在靶座法兰板后面设置双级位置调节机构。在冷却水管外设有靶管，在左右两靶管中心位置设有长螺杆，长螺杆通过靶管提升座板和靶管螺帽、靶管压垫、靶管半卡环、靶管套垫，与靶座的套管绝缘连接，能够调节靶内磁路结构部分相对于靶材表面的前后位置。靶管提升座板通过螺钉和中间压板固定短螺套，短螺套通过螺纹与水管提升座板连接，水管提升座板通过圆螺母、圆螺母垫片、水管小压垫、水管小套垫和水管小半环，与导磁轭铁组焊件的冷却水管绝缘连接，能够调节靶面相对于靶法兰的前后位置。二个位置调节的运动驱动均采用螺旋丝杠-螺母传动机构实现，利用双层套筒结构将二套运动传递复合在相同轴线上的狭小空间内。

本发明的磁场增强和调节功能是通过以下技术措施实现的：

1.设置了径向充磁的侧向磁环。增加径向充磁的侧磁环，能够明显增强靶面上方的水平磁场强度，使之能够满足镀制铁磁材料的强磁场要求。

2.在靶法兰板后面设置了一套完整的双级位置调节机构，能够随时、连续调节靶材表面上方的磁场强度，使之适合于不同导磁率、不同厚度的靶材对表面磁场的不同要求，同时可以在镀膜设备中调节靶面相对于被镀工件的靶基距，以适应不同尺寸工件和不同工艺参数的溅射镀膜过程。

该靶是一种既具电磁铁磁路结构能够产生较强磁场强度并可以灵活调节的优点，又具有永久磁铁磁路结构的结构简单小巧、装卸方便、造价低廉、适用于各种尺寸平面靶等优点的磁控溅射靶。

附图说明

图1是磁控溅射靶主视图；

图2是磁控溅射靶仰视图；

图3是磁控溅射靶侧视图；

图4是磁路结构局部视图；

图5是普通永久磁铁磁路结构的磁场分布图，其中a靶材为非铁磁性材料；b靶材为铁磁性材料；

图6是增设侧磁环的磁路结构的磁场分布图，其中a靶材为非铁磁性材料；b靶材为铁磁性材料。