[发明专利]多源型平面磁控溅射源

说明书

本发明涉及一种溅射镀覆的专用设备。

多源型平面磁控溅射源是磁控溅射镀膜机的关键部件，广泛应用于集成电路、超导器件、声学光学器件、机械零件以及塑料制品等的表面镀膜。

美国专利US4498969提供了一种磁控溅射设备，其溅射源包括靶板，水冷器，以及可作旋转运动的磁装置。磁装置含有一对或多对极性相反的永磁体，极性相反的磁体之间留有均等的间隙，磁力线从间隙处向靶面泄漏，在靶面上方形成一个环状磁场，该磁场的分布状况可随磁体形状和位置的不同而不同。磁装置旋转运动，在靶面上方形成环状等离子体，靶面受离子轰击刻蚀面积达80%。

美国专利US4444643提供了一种平面磁控溅射装置，该装置包括一个板状极靶，一个冷却腔，一个转动装置，以及旋转磁装置等。旋转磁装置含有一个导磁环，若干对极性相反的永磁体，一个钢制的套盒，各永磁体对称地排列在导磁环上，采用环氧树脂封接在套盒中，该套盒偏心地固定在转轴上。旋转磁装置的上方形成一个环状等离子体，并绕轴在极靶上作圆周扫描运动，使60%的靶面得到离子轰击刻蚀。

上述溅射源已用于工业生产，但存在以下缺陷：

1、靶面上存在较大的溅射死区。因为磁控溅射源能对溅射作出贡献的只是与靶面相平行的水平磁场分量，而处于磁体顶部的靶面主要存在垂直磁场分量，垂直磁场分量对于溅射不作贡献。尽管采用转动扫描，这种溅射源的阴极靶的边缘仍有一条宽度比磁场源外磁体宽度大的环形面积得不到溅射，限制了靶材利用率的进一步提高。

2、存在靶面刻蚀的不均匀性。由于不同半径的点其线速度不相同，旋转时，致使靶面上的环形溅射刻蚀区刻蚀深度存在内深外浅的弊病。这种刻蚀的不均匀性不但限制了靶材利用率的进一步提高，同时造成等厚度沉积区域变小。

3、这两种溅射源不适用于沉积多层膜。

美国专利US4485000报导了一种多源溅射靶的固定装置，将不同材质靶片拼成的多源溅射靶布置在盘状电极上，采用外固定器和中心固定器将溅射靶压紧。外固定器包括一个压环和多个螺钉，中心固定器包括一个压块和一个螺钉，利用这些螺钉，通过压环和压块，把多源溅射靶压紧在盘状电极上，使压紧机构简化，但该专利仅提供了一种多源溅射靶的固定方式，而对于溅射源的全貌，如磁场源、水冷器等均未述及。

本发明的目的在于提供一种可用以沉积合金膜、或多层膜、或单层膜等多种功能的多源型平面磁控溅射源，且靶材利用率高，膜层均匀度好。

图面说明：

图1为多源型平面磁控溅射源的结构示意图。图中1-水冷器的外胆，2-下极靴，3-圆环形磁体，4-上极靴，5-反向磁体，6-由扇形极靴ⅰ、V形磁体ⅱ和扇形磁体ⅲ组成的内磁组件，7-水冷背板，8-溅射靶板，9-螺钉，10-压片，11-压环，12-转轴，13-转盘，14-动密封组件，15-进水管，16-铜质出水管，17-密封圈，18-绝缘环，19-密封圈，20-固定螺钉，20′-绝缘垫，21-法兰，22-屏蔽罩，23-驱动轴，24-传动齿轮，25-挡板，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、-水腔。

图2为图1的A-A剖视图，图中标记与图1相同。

图3为图1的俯视图，图中虚线表示溅射靶板8，26、27为带卡簧的从动轮，其余标记与图1相同。

图4为实施例1所用的溅射靶板8的结构图。

图5为实施例2所用的溅射靶板8的结构图。

工作原理：溅射靶板8由若干个异质扇形板拼装而成，磁场源在溅射靶板8的一侧上方产生一个呈扇形的跑道磁场，据合金膜成份配比确定各异质扇形小靶的面积比，随位于溅射靶板8下方内磁组件6转动，扇形等离子体闭合环亦在靶面上作旋转扫描，实现共溅沉积合金膜;据多层膜参数要求，以相应的异质扇形单元靶拼成溅射靶板8，使内磁组件6先后在不同的扇形单元靶下方摆动，便可在工件表面沉积多层膜。

以下结合附图说明本发明的详细内容，但发明内容不限于附图说明。

如图1所示，本发明的多源型平面磁控溅射源含有一个由静止的外磁组件和一个或多个可作圆周运动的内磁组件6组成的磁场源，一个由若干个异质材料扇形单元靶拼砌而成的溅射靶板8，一个开有一个或多个扇形窗口的、能与内磁组件6作同步旋转的挡板25，一个屏蔽罩22，一个带动转盘13和内磁组件6作旋转运动的转轴12，一个冷却水优先进入内磁组件腔Ⅱ的水冷器。