CN101445914B - 管靶的磁分路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管靶的磁分路，尤其是涉及这样一种溅射靶，其具有载体和设置在载体上的靶材，其中，载体具有背对靶材的后表面、而靶材具有背对载体的前表面，并且在前表面和后表面之间存在铁磁性材料。该靶表现出均匀的损耗行为，而且，即使对于制造起来相对复杂的管状结构而言，也可以在无需消极地改变管结构本身的条件下改善损耗行为。
Description
技术领域
本发明涉及一种溅射靶，该溅射靶包括载体和设置在载体上的靶材，其中，载体具有背对靶材的后表面，而靶材具有背对载体的前表面。
背景技术
通常，溅射靶存在材料溅射不均匀的缺陷，这样，在溅射靶的某些位置处待溅射的材料已被耗尽，而在其他位置却仍然存在足够的溅射材料。因此，最初存在的溅射材料常常不能得到最佳的利用。事实上，为了获得更高的溅射速率，人们经常试图通过重新调整溅射装置内的磁场系统或通过外加磁场系统的作用来达到更均匀的损耗。例如，德国专利文献DE 103 36 422 A1中就描述了这种系统。欧洲专利文献EP 1 063 679 A1采取了不同的方法。在该专利文献中，在溅射靶的底部，将薄片金属带材与磁场系统结合为一体。德国专利文献DE 196 22 606 A1中描述了类似的方法。
日本专利文献JP 2003138372 A中描述了另外一种提高溅射速率的方法。在该专利文献中，在整个溅射靶表面区域上溅射材料的厚度是不同的。溅射材料的厚度减小使得磁场可以穿透磁控溅射材料。从日本专利文献JP1147063A了解到另外的平面溅射靶。在该专利文献中，将磁条嵌入溅射靶的基板内，这样会产生环状的损耗图案，由此会在所示的楔形靶板上呈现出交替的同心的峰和谷。
发明内容
本发明的目的是提供一种溅射靶，特别是管状靶，该靶表现出尽可能均匀的损耗行为。为达到此目的，在溅射过程中应该用一种非常简单的方式来影响磁场。
通过权利要求1的特征来达到本发明的目的。优选实施例来自从属权利要求。由于在靶材的前表面和载体的后表面之间设置了铁磁性材料，由此对可利用的特定系统的磁场产生影响，这样，通过减少可能形成的溅射沟槽来延长溅射靶的寿命。特别是，当将载体形成为载体管并且将靶材设置在载体管的外侧上时，会在溅射过程中产生有益的效果。在此，已令人惊奇地看到，即使对于制造起来相对复杂的管状结构而言，也可以在无需消极地改变管结构本身的条件下改善损耗行为。
可将铁磁性材料有利地设置在载体和靶材内部、或者将其设置在载体和靶材之间的中间区域。铁磁性材料可以被设置在载体的纵向长度(特别是最大纵向长度方向上)的中心的外侧，从而使得管的端部或位于管端部区域内的溅射区域受到影响。当铁磁性材料在该铁磁性材料的基线上方、且沿着载体的最大长度方向的纵剖面具有平滑的轮廓时，会实现特别有利且均匀的损耗。就这种铁磁性材料构造而言，其厚度连续而平稳地变化，这样，磁场同样也会平稳地变化，因此，从溅射材料的整个表面来看，溅射材料发生了均匀地损耗。
特别是，可以将铁磁性材料喷镀上去。为达到此目的，等离子喷镀尤为适用。在靶材本身不是铁磁性材料的情况下，使用铁磁性材料特别有利。可以将铁磁性材料嵌入载体和/或靶材内。特别是，载体材料也可能受到影响，以至于具有铁磁性。通常，载体管由(例如)不锈钢构成。可以将这类载体管进行热处理直到发生相变。为了这个目的，需要温度>900℃。加热后进行快速冷却，使得生成的相态实际上被冻结，这样，载体管是由铁磁性不锈钢构成的。此外，例如，通过焊接过程使载体材料(尤其是载体管材料)部分熔融，由此生成部分铁磁性区域，同样也可能在由不锈钢构成的载体管内产生受限的铁磁性区域。
附图说明
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。其中：
图1a示出传统的溅射靶在溅射前的截面，
图1b示出传统的溅射靶在溅射后的截面，以及
图2示出本发明溅射靶的截面。
具体实施方式
图1a示出了管状溅射靶的一部分，其中在载体管3上沉积有靶材1。靶材1和载体管3之间设置有粘结层2，例如焊结层，用于将靶材1固定在载体管3上，以及将这两层以导电和导热的方式彼此连接在一起。根据靶材1的预期损耗，沿着溅射靶对从载体管3内部作用的磁场线4的强度进行调整。靶材1、粘结层2和载体管3削弱了磁场线，因此，最终的磁场5表现出的强度较低。由于磁场线4的强度不同，因而使得靶材1的溅射损耗也不同，因此便产生了所谓的溅射沟槽，如图1b所示。因此，在远远未达到溅射靶材的理论消耗量之前，就必须更换溅射靶。
图2示出了溅射过程后的本发明的溅射靶。在此，将铁磁性材料6引入到靶材1和载体管3之间。铁磁性材料使得材料损耗更加均匀。在靶材1的总体上希望损耗较少的端部区域，形成较厚的铁磁性材料6，以使得磁场的穿透受到阻碍。通过铁磁性材料6的连续形式，实现了均匀地损耗。铁磁性材料6是喷镀上去的。作为铁磁性材料，(例如)可以使用镍，其中可以基于预期结果对该材料层的厚度、该材料层的材料密度、以及该材料层的形态(磁定向)进行调整，由此应该能够确保残留的磁场穿透量最小。最佳的层厚受铁磁性材料6本身、该材料层的形式、以及该材料层的密度影响。根据期望的效果，层厚值达到2.5mm。铁磁性材料6被嵌在载体管3和靶材1之间。铁磁性材料6已经被喷镀上去。由于铁磁性材料6是“嵌入式”的，因而在溅射过程中避免了交叉污染，这样，待镀覆物体仅会被靶材1本身所镀覆。也可将铁磁性材料6设置成靶材1的内部镀层(位于由靶材1制成的管的内侧)或将其设置在靶材1的内部。因此，当使用所谓的整体溅射靶时也是有效的，整体溅射靶也就是这样的溅射靶，该溅射靶中的靶材同时也作为载体管。
作为经喷镀的铁磁性材料6的替代方式，也可将箔或环形物施加在载体管3上，优选通过焊结或焊接的方式来实现。也可将铁磁活性层加工到靶材1自身的内部，特别是加工到靶材的下侧上。也可对磁活性载体管片段进行焊接，使得载体管3由多个片段组成。这些片段中的部分片段是铁磁性的，由此实现载体管的磁性材料特性的局部变化。例如，铁磁活性材料6本身可以是Ni、Fe或Co。
一般来讲，载体管3的厚度是3-6mm，其中，标准的厚度是4mm。本发明可以用于由几乎任何合适的材料制成的载体管3。这里可列举出(例如)不锈钢、Cu、Al、或Ti，并且可任选地引入铁磁性片段。靶材1的厚度例如为2-20mm。对厚度的限制取决于溅射装置内使用的磁体组的磁场穿透情况、取决于生产工艺、以及取决于材料成本。
通过改变溅射靶内的磁场，可以避免对溅射装置或溅射装置上的磁体进行昂贵的调整，同时还可以提高靶材1的材料收率。
Claims (8)
1.一种溅射靶，其包括载体和设置在所述载体上的靶材，其中，所述载体具有背对所述靶材的后表面、而所述靶材具有背对所述载体的前表面，其中，在所述前表面和所述后表面之间设置有铁磁性材料，其特征在于，所述铁磁性材料的厚度沿所述载体的最大长度连续且平稳地变化，并且所述靶材是非铁磁性的。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，其特征在于，所述载体形成为载体管，并且所述靶材设置于所述载体管的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述铁磁性材料被设置在所述载体和所述靶材的内部、或者被设置于所述载体和所述靶材之间的中间区域。
4.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述铁磁性材料被设置在所述载体的最大纵向长度方向上的纵向长度的中心的外侧。
5.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述铁磁性材料在该铁磁性材料的基线上方、且沿着所述载体的最大长度方向的纵剖面具有平滑的轮廓。
6.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述铁磁性材料是喷镀上去的。
7.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述铁磁性材料被嵌入所述载体和/或所述靶材内。
8.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，所述载体 由铁磁性不锈钢形成。
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