[发明专利]磁水分离型平面磁控溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及一种新材料领域的真空磁控溅射镀膜装置，特别是一种磁水分离型平面磁控溅射靶。

背景技术

磁控溅射技术自从20世纪70年代诞生以来，在高速制备金属、半导体和介电薄膜方面取得了巨大进步，广泛用于半导体器件、集成电路微型化和光学器件等领域。所涉及的太阳能利用能效薄膜，不论是全玻璃真空集热管、全金属平板集热器、以及作为太阳能热发电核心元件的高温集热管，在研发过程中都完全使用了磁控溅射制膜技术，而其中一种关键装备就是园柱型和平面型磁控溅射靶。由于热发电的高温集热管所使用的耐高温吸收膜系（多层膜称膜系或膜堆），有的靶材（薄膜的源料）难于获得管材，就得放弃园柱靶，而板材就容易获取，故高温集热管镀膜机就采用靶材是板材的平面磁控溅射靶。

平面磁控溅射靶根据被镀工件的尺寸，有平面圆型靶和平面矩型靶，原理完全一样，把平面圆型靶沿直径方向拉长，就是平面矩型靶。现有平面磁控溅射靶的结构如图1-4所示（省略阳极屏蔽绝缘和水管紧固结构），其包括冷却进水管1、冷却出水管2、导磁板3、阴极体4、靶材压环5、螺钉6、靶材7、中心极靴8、中心永磁块9、边极靴10、边永磁块11和上、下密封圈12、13，导磁板3上有冷却进水管1和冷却出水管2通过的通孔，其位于阴极体4的上面，靶材压环5和靶材7位于阴极体4的下面，导磁板3、阴极体4和靶材压环5通过螺钉6固定，上密封圈12位于导磁板3与阴极体4之间，下密封圈13位于阴极体4与靶材7之间，阴极体4中心为一通孔，冷却进水管1、冷却出水管2、中心极靴8、中心永磁块9、边极靴10和边永磁块11位于阴极体4中心的通孔内，且中心永磁块9和边永磁块11之间用隔条14隔开，冷却进水管1和冷却出水管2向上穿过导磁板3并用水管密封圈15与导磁板3形成密封。

工作时，靶材7的背面的中心永磁块9、边永磁块11产生的磁力线B从中心永磁块9的N极出发，穿过靶材7，回到边永磁块11的S极，磁场形状如同在靶材7前面“搭建”起一个环形磁力线“棚子”。当同时充当电极的冷却进水管1和冷却出水管2接上磁控溅射电源300～700伏负极时，电场的方向如电力线E所示，靶材7前面形成交叉的电磁场，在0.2Pa～2Pa的压强下，产生气体辉光放电形成等离子体，由于离子和电子迁移率的差别，在阴极区正离子从等离子体分离出来，并被加速轰击靶材7，导致靶材7溅射，使固体靶材7原子脱离靶材7表面飞溅到靶面前方的工件表面形成膜层的同时，部分能量使靶材7升温，所以必须采用循环水冷却。由于其中心永磁块9和边永磁块11与循环水是相通的，而中心永磁块9和边永磁块11是一种稀土钕铁硼（NdFeB）合金，虽然其磁性能优良，但其缺点是耐蚀性差，尽管表面镀有镍层保护，但在磁路装配过程中，永磁块的边角或局部表面镍层有微小破损，造成永磁块局部腐蚀，时间长了，永磁块整块粉末化，使靶面前方磁场崎变，造成溅射镀膜不均匀，不得不重新更换永磁块；同时，粉末化了的永磁块粉末也易堵塞水道，造成水流不畅，冷却效果变差，严重的可能烧坏靶材7和下密封圈13而造成事故。由于稀土元素是一种越来越少的资源，价格很高，从而导致生产成本（经济成本、时间成本）高，镀膜质量差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种磁水分离型平面磁控溅射靶。

本发明的技术方案是：一种磁水分离型平面磁控溅射靶，包括冷却进水管、冷却出水管、导磁板、阴极体、靶材压环、螺钉、靶材、中心极靴、中心永磁块、边极靴、边永磁块和下密封圈，导磁板上有冷却进水管和冷却出水管通过的通孔，其位于阴极体的上面，靶材压环和靶材位于阴极体的下面，导磁板、阴极体和靶材压环通过螺钉固定，下密封圈位于阴极体与靶材之间，阴极体上有矩形槽，其中心有盲孔，阴极体上还有冷却进水管和冷却出水管通过的通孔，冷却进水管和冷却出水管向上穿过导磁板和阴极体上的通孔，并用水管密封圈与阴极体形成密封，中心极靴和中心永磁块位于盲孔内，边极靴和边永磁块位于矩形槽内。

本发明进一步的技术方案是: 导磁板、阴极体、靶材压环和靶材均为长方形，阴极体上的矩形槽为长方形，其中心的矩形槽为长条形。

本发明进一步的技术方案也可以是: 导磁板、阴极体、靶材压环和靶材均为圆形，阴极体上的矩形槽为圆环形，其中心盲孔为圆形。

本发明再进一步的技术方案是：圆环形矩形槽的圆心与圆形盲孔的圆心重合。