CN102534521A - 一种磁控靶布气结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于磁控溅射领域，具体地说是一种磁控靶布气结构，包括靶座、极靴、靶材、磁钢及屏蔽罩，其中靶座位于样品的下方，在靶座内设有极靴，靶座的顶部安装有靶材，靶座及靶材外设有屏蔽罩；所述磁钢安装在极靴上，磁钢的上端面沿轴向截面为斜角；在屏蔽罩与靶座之间设有溅射气体通道，溅射气体通过该溅射气体通道被引导至靶材的上表面；在屏蔽罩的外部设有反应气体的进气管，反应气体通过该进气管被引导至样品的下表面。本发明提高了靶材和工作气体的利用率，提高了镀膜的均匀性，降低了成本，提高收益。

Description

一种磁控靶布气结构

技术领域

本发明属于磁控溅射领域，具体地说是一种磁控靶布气结构。

背景技术

目前，真空镀膜的方式很多，包括磁控溅射、电阻蒸发、电子束、分子束外延、电弧离子镀等多种方式，都能够在真空状态下，在样品上成膜。其中，磁控溅射是成膜的一种非常常规的工作方式，具有沉积速度快，基片低温，低损伤等优点。但是，磁控溅射的靶材利用率低，工作气体大多是通过匀气环引导到靶材表面或者是样品表面，以达到样品镀膜的均匀性。

发明内容

为了解决靶材利用率低的问题，并且能够更有效地利用工作气体，本发明的目的在于提供一种磁控靶布气结构。该磁控靶布气结构一方面将溅射气体引导到靶材表面，另一方向将反应气体引导到样品表面，能够更有效地利用工作气体，也大大提高了成膜质量；同时还提高了靶材的利用率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括靶座、极靴、靶材、磁钢及屏蔽罩，其中靶座位于样品的下方，在靶座内设有极靴，靶座的顶部安装有靶材，靶座及靶材外设有屏蔽罩；所述磁钢安装在极靴上，磁钢的上端面沿轴向截面为斜角；在屏蔽罩与靶座之间设有溅射气体通道，溅射气体通过该溅射气体通道被引导至靶材的上表面；在屏蔽罩的外部设有反应气体的进气管，反应气体通过该进气管被引导至样品的下表面。

其中：所述磁钢包括围成方环的第一磁钢及将方环分隔成两部分的第二磁钢，第一磁钢内表面的上端为倒角，第二磁钢的顶端的两侧分别倒角，在轴向截面上，第二磁钢顶端的两个斜边分别与两侧的第一磁钢内表面上端的斜边相倾斜；所述磁钢包括第一磁钢及第二磁钢，第一磁钢为圆环形，其外表面为圆柱，内表面的底端为圆柱，顶端为锥面；所述第二磁钢位于第一磁钢内的中间位置，第二磁钢的顶端为锥台形，在轴向截面上，第二磁钢锥台的两个斜边分别与第一磁钢锥面的两个斜边相倾斜；所述靶座的底部开有进气口，该进气口的一端为进气端，另一端与设置在靶座内的总管道相连，该总管道通过多个第一气孔与溅射气体通道连通；进气口为一个或多个；第一气孔的直径小于总管道的直径；所述靶座的顶部设有靶座上盖，靶材通过中间开孔的靶材压盖安装在靶座上盖上；所述靶座的两侧分别设有固定板，每个固定板顶部的内壁均固接有挂钩，进气管安装在挂钩上，在进气管上开有朝向样品下表面的第二气孔；所述靶座内设有循环冷却水通道。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明将溅射气体引导至靶材的表面，将反应气体引导至样品的表面，提高了工作气体的利用率，也提高了镀膜的均匀性。

2.本发明的第一磁钢与第二磁钢顶端之间的斜角拉平了磁力线，增加了靶材刻蚀区的宽度，提高了靶材的利用率。

3.本发明结构简单，成本低，收益大。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

其中：1为样品，2为固定板，3为挂钩，4为进气管，5为屏蔽罩，6为靶材压盖，7为靶材，8为靶座上盖，9为靶座，10为第一磙钢，11为第二磁钢，12为极靴，13为进气口，14为进水口，15为第一气孔，16为溅射气体通道，17为第二气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括固定板2、屏蔽罩5、靶材压盖6、靶材7、靶座上盖8、靶座9、磁钢及极靴12，其中靶座9为长方体，内部中空，其内部设有极靴12；在极靴12上安装有磁钢，本发明的磁钢可为矩形或圆环形，当磁钢为矩形时、包括围成方环的第一磁钢10及将方环分隔成两部分的第二磁钢11，极靴12将第一、二磁钢10、11的磁场连接，第一磁钢10内表面的上端为倒角，第二磁钢11的顶端的两侧分别倒角，在轴向截面上，第二磁钢11顶端的两个斜边分别与两侧的第一磁钢10内表面上端的斜边相倾斜(形成喇叭口形)；当磁钢为圆环形时、包括第一磁钢10及第二磁钢11，第一磁钢10为圆环形，其外表面为圆柱，内表面的底端为圆柱，顶端为锥面；第二磁钢位于第一磁钢10内的中间位置，第二磁钢11的顶端为锥台形，在轴向截面上，第二磁钢11锥台的两个斜边分别与第一磁钢10锥面的两个斜边相倾斜，用以拉宽拉平磁场，来增加靶材刻蚀区的宽度，提高靶材的利用率。靶座9的顶部设有靶座上盖8、与靶座9形成一个密封的腔体；靶材7位于靶座上盖8上、通过靶材压盖6压紧固定。在靶材压盖6及靶座9的外部设有屏蔽罩5，该屏蔽罩5即可起屏蔽作用，还可用于遮挡溅射气体，将溅射气体引导至靶材7的表面；屏蔽罩5及靶材压盖6的中间分别开有孔。在靶座9的两侧与屏蔽罩5之间及靶材压盖6上表面与屏蔽罩5之间设有溅射气体通道16，靶座9的底部开有一个或多个进气口13，进气口13为一个时，一端为进气端，另一端与总管道18相连；进气口13为多个时，各个进气口13的一端为进气端，另一端汇聚至总管道18，该总管道18设置在靶座9内，两端封闭，总管道18通过多个第一气孔15与溅射气体通道16相连通；第一气孔15的直径小于总管道18的直径，以减缓溅射气体的流速。在靶座9内还设有循环冷却水通道，冷却水能进水口14进入，对第一、二磁钢10、11冷却降温。靶座9的两侧分别设有固定板2，每个固定板2顶部的内壁均固接有挂钩3，进气管4安装在挂钩3上，在进气管4上开有朝向样品1下表面的第二气孔17。溅射气体通过溅射气体通道16被引导至靶材7的上表面，反应气体通过进气管4被引导至样品1的下表面，以提高气体的利用率，提高镀膜的均匀性。

本发明的工作原理为：

当磁控靶工作时，第一磁钢10和第二磁钢11为磁控靶提供磁场，第一磁钢10的顶端与第二磁钢11的顶端之间相倾斜(斜角)的结构，将磁力线拉平，平加了刻蚀区的宽度，提高了靶材7的利用率。溅射气体由进入口13进入，经过总管道18、第一气孔15进入溅射气体通道16，再被引导至靶材7的上表面，即图1中的A区域，图1中的箭头C方向即为溅射气体的流向；反应气体通过进气管4由第二气孔17射出，被引导至样品1的下表面，即图1中的B区域，图1中的箭头D方向即为反应气体的流向；溅射气体在电场与磁场的作用下不断轰击靶材7，完成在样品1上的均匀镀膜。

Claims (8)

1.一种磁控靶布气结构，其特征在于：包括靶座(9)、极靴(12)、靶材(7)、磁钢及屏蔽罩(6)，其中靶座(9)位于样品(1)的下方，在靶座(9)内设有极靴(12)，靶座(9)的顶部安装有靶材(7)，靶座(9)及靶材(7)外设有屏蔽罩(6)；所述磁钢安装在极靴(12)上，磁钢的上端面沿轴向截面为斜角；在屏蔽罩(5)与靶座(9)之间设有溅射气体通道(16)，溅射气体通过该溅射气体通道(16)被引导至靶材(7)的上表面；在屏蔽罩(5)的外部设有反应气体的进气管(4)，反应气体通过该进气管(4)被引导至样品(1)的下表面。

2.按权利要求1所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述磁钢包括围成方环的第一磁钢(10)及将方环分隔成两部分的第二磁钢(11)，第一磁钢(10)内表面的上端为倒角，第二磁钢(11)的顶端的两侧分别倒角，在轴向截面上，第二磁钢(11)顶端的两个斜边分别与两侧的第一磁钢(10)内表面上端的斜边相倾斜。

3.按权利要求1所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述磁钢包括第一磁钢(10)及第二磁钢(11)，第一磁钢(10)为圆环形，其外表面为圆柱，内表面的底端为圆柱，顶端为锥面；所述第二磁钢位于第一磁钢(10)内的中间位置，第二磁钢(11)的顶端为锥台形，在轴向截面上，第二磁钢(11)锥台的两个斜边分别与第一磁钢(10)锥面的两个斜边相倾斜。

4.按权利要求1所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述靶座(9)的底部开有进气口(13)，该进气口(13)的一端为进气端，另一端与设置在靶座(9)内的总管道(18)相连，该总管道(18)通过多个第一气孔(15)与溅射气体通道(16)连通。

5.按权利要求3所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述进气口(13)为一个或多个；第一气孔(15)的直径小于总管道(18)的直径。

6.按权利要求1所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述靶座(9)的顶部设有靶座上盖(8)，靶材(7)通过中间开孔的靶材压盖(6)安装在靶座上盖(8)上。

7.按权利要求1所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述靶座(9)的两侧分别设有固定板(2)，每个固定板(2)顶部的内壁均固接有挂钩(3)，进气管(4)安装在挂钩(3)上，在进气管(4)上开有朝向样品(1)下表面的第二气孔(17)。

8.按权利要求1所述的磁控靶布气结构，其特征在于：所述靶座(9)内设有循环冷却水通道。

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