CN102864426B

CN102864426B - 一种环形磁控溅射装置

Info

Publication number: CN102864426B
Application number: CN201210375207.8A
Authority: CN
Inventors: 刘星元; 林杰; 李会斌
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: CN102864426A

Abstract

一种环形磁控溅射装置，属于真空镀膜领域。目的在于解决现有技术中短部磁场不被作为工作有效区的问题，提高靶材的利用率。本发明的磁控溅射装置还包括内充气管、压靶材条、靶体以及内屏蔽板；内磁钢、外磁钢、极靴组装在靶体上，靶体上面有靶基，靶基上有内外两圈压靶材条，靶材条位于靶基上，他们的组装体外设有外屏蔽板，所述内屏蔽板上部、内磁钢之外有内充气管，所述外磁钢及所述内磁钢与所述极靴组成一个环形的磁场。所述内磁钢为环状矩形磁钢，加长短部溅射区域，使短部区域的溅射也可作为工作的有效区域，提高了靶材的利用率，降低生产成本；此装置中间有一长形的孔，在其中装有内屏蔽板，再通过这一长形的孔装入内充气管，使起弧容易。

Description

一种环形磁控溅射装置

技术领域

本发明属于真空镀膜领域，具体涉及一种真空镀膜领域中真空沉积用的环形磁控溅射装置。

背景技术

随着科学技术的发展，真空沉积制备的产品和器件越来越多，磁控溅射靶是其关键的部件。磁控溅射靶主要的又分为柱状磁控溅射靶和平面磁控溅射靶。平面磁控溅射靶又分为圆形磁控溅射靶和长的矩形磁控溅射靶。圆形磁控溅射靶往往用于科研实验和小的器件制作；长的矩形磁控溅射靶往往用于大规模的工业生产，大量地应用于电极的制作。

常规的矩形磁控溅射靶的结构剖面示意图如图1所示，包括外充气管1、靶材2、靶基3、外磁钢6、内磁钢10、极靴9及外屏蔽板7；所述外屏蔽板7的上部、外磁钢6之外装有外充气管1，外屏蔽板7位于外磁钢6外部，周围一圈外磁钢6为一个磁极，中间有一条内磁钢10为另一个磁极，它们同极靴9组成一个环形的磁场，由于这两个磁极贴近靶基3，则在靶基3上形成一个封闭磁场，在靶基3上加上负高压或高频电压，产生了一个磁封闭电磁场，电离的气体离子将在这一电磁封闭的区域做螺旋运动，不断地轰击靶基3上的靶材2，从而使靶材2产生溅射沉积；但其工作的有效区往往只限于在长部磁场的区域，而短部磁场的区域由于溅射不均匀而不作为工作的有效区；因此一般磁控溅射设备的圆形和矩形靶材理论上的利用率只有10%-30%，生产成本居高不下，工作的有效区是指磁场分布均匀的区域。

发明内容

本发明的目的在于提出一种环形磁控溅射装置，解决现有技术中短部磁场不被作为工作有效区的问题，提高靶材的利用率。

为实现上述目的，本发明的一种环形磁控溅射装置包括外充气管、靶材、靶基、外磁钢、内磁钢、极靴及外屏蔽板，所述内磁钢中间开有矩形孔进而形成环状矩形磁钢，所述极靴中间开的孔与所述内磁钢中间开的孔的大小相同；所述极靴的长度及宽度与所述外磁钢的长度及宽度相同；所述内磁钢和所述外磁钢置于所述极靴上，所述外磁钢外边缘与所述极靴外边缘对齐，所述内磁钢中间开的孔的内边缘与所述极靴中间开的孔的内边缘对齐；所述外磁钢及所述内磁钢与所述极靴形成一个环形的磁场。

所述环形磁控溅射装置还包括内充气管、压靶材条、靶体以及内屏蔽板；所述内磁钢、外磁钢、极靴组装在靶体上，所述靶体上面设有靶基，所述靶基上设有内外两圈压靶材条，所述压靶材条位于靶基上，整个溅射装置外部设有外屏蔽板，所述内屏蔽板上部、内磁钢之外设有内充气管。

所述外磁钢、极靴、靶体及靶基均为矩形的环。

所述靶体和靶基组成的整体为密封体。

本发明的有益效果为：与传统的技术相比，本发明的溅射装置内磁钢采用环状矩形磁钢，加长了短部的溅射区域，使短部区域的溅射也可作为工作的有效区域，提高了靶材的利用率，降低生产成本；此装置中间有一长形的孔，在其中装有内屏蔽板，再通过这一长形的孔装入内充气管，使起弧容易。

附图说明

图1为普通磁控溅射装置侧剖视示意图；

图2为本发明环形磁控溅射装置半剖视示意图；

图3为图2所示的环形磁控溅射装置的A-A剖视图；

其中：1、外充气管，2、靶材，3、靶基，4、内充气管，5、压靶材条，6、外磁钢，7、外屏蔽板，8、靶体，9、极靴，10、内磁钢，11、内屏蔽板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例一：

参加附图2、3，本发明的环形磁控溅射装置，包括外充气管1、靶材2、靶基3、内充气管4、压靶材条5、外磁钢6、外屏蔽板7、靶体8、极靴9、内磁钢10及内屏蔽板11；外磁钢6是矩形的环，内磁钢10也是矩形的环，极靴9同样是矩形的环，它们组装在矩形的环状槽的靶体8内，在它们的上面有靶基3，靶基3同样是矩形的。靶体8和它上面的靶基3组成了一个真空和水的密封体，靶体8的下部有水的进出口。在靶基3上有内外两圈矩形的压靶材条5，它们把矩形的靶材2压在靶基3上。在它们的组装体外有外屏蔽板7，在它们组装体的矩形孔洞内装有内屏蔽板11，下部有底屏蔽板。整个屏蔽板是电学接地的。在外屏蔽板7的上部，外磁钢6之外装有外充气管1，内屏蔽板11的上部内磁钢10之内装有内充气管4，它们可以同时充入溅射气体和反应气体。在靶体8内的外磁钢6，为一个磁极，中间的内磁钢10，为另一个磁极，它们同极靴9组成一个矩形的环状的磁场。在这个矩形的环状磁场中，由于这两个磁极贴近靶基3，则在靶基3上形成一个封闭矩形强磁场。工作时，在靶基3上加有负高压或高频电压，这样就产生了一个磁封闭的电磁场，电离的气体离子将在这一电磁封闭的区域内做螺旋运动，不断地轰击靶基3上的靶材2，从而使靶材2产生溅射沉积。

实施例二：

本实施例是一生产透明导电薄膜的磁控溅射靶。外磁钢6是矩形的环，它的长边410mm，短边260mm，磁钢宽15mm；内磁钢10也是矩形的环，它的长边260mm，短边110mm，磁钢宽15mm；极靴9同样是矩形的环，它的长边410mm，短边260mm，厚10mm，它的中间开有长边230mm，短边80mm的孔；它们组装在矩形的环状槽的靶体8内，在它们的上面有靶基3，靶基3同样是矩形的，它的长边430mm，短边280mm，厚5mm，它的中间开有长边210mm，短边60mm的孔。靶体8和它上面的靶基3组成了一个真空和水的密封体，靶体8的下部有水的进出口。在靶基3上有内外两圈矩形的压靶材条5，它们把矩形的靶材2压在靶基3上。靶材2同样是矩形的环它的长边400mm，短边250mm，厚6mm，它的中间开有长边240mm，短边90mm的孔。在它们的组装体外有外屏蔽板7，在它们组装体的矩形孔洞内装有内屏蔽板11，下部有底屏蔽板。整个屏蔽板是电学接地的。在外屏蔽板7的上部，外磁钢6之外装有外充气管1，在内屏蔽板11的上部，内磁钢10之内装有内充气管4，它们可以同时充入溅射气体和反应气体。在靶体8内的外磁钢6，为一个磁极，中间的内磁钢10，为另一个磁极，它们同极靴9组成一个矩形的环状的磁场，这个磁场是一个60mm宽的矩形强磁场区。在这个矩形的环状强磁场磁场中，由于这两个磁极贴近靶基3，则在靶基3上形成一个封闭矩形环状强磁场磁场。工作时，在靶基3上加有负高压或高频电压，这样就产生了一个磁封闭电磁场，电离的气体离子将在这一电磁封闭的区域内做螺旋运动，不断地轰击靶基3上的靶材2，从而使靶材2产生溅射沉积。

Claims

1.一种环形磁控溅射装置，包括外充气管（1）、靶材（2）、靶基（3）、外磁钢（6）、内磁钢（10）、极靴（9）及外屏蔽板（7），其特征在于，所述内磁钢（10）中间开有矩形孔进而形成环状矩形磁钢，所述极靴（9）中间开的孔与所述内磁钢（10）中间开的孔的大小相同；所述极靴（9）的长度及宽度与所述外磁钢（6）的长度及宽度相同；所述内磁钢（10）和所述外磁钢（6）置于所述极靴（9）上，所述外磁钢（6）外边缘与所述极靴（9）外边缘对齐，所述内磁钢（10）中间开的孔的内边缘与所述极靴（9）中间开的孔的内边缘对齐；所述外磁钢（6）及所述内磁钢（10）与所述极靴（9）形成一个环形的磁场。

2.根据权利要求1所述的环形磁控溅射装置，其特征在于，所述环形磁控溅射装置还包括内充气管（4）、压靶材条（5）、靶体（8）以及内屏蔽板（11）；所述内磁钢（10）、外磁钢（6）、极靴（9）组装在靶体（8）上，所述靶体（8）上面设有靶基（3），所述靶基（3）上设有内外两圈压靶材条（5），所述压靶材条（5）位于靶基（3）上，整个溅射装置外部设有外屏蔽板（7），所述内屏蔽板（11）上部、内磁钢（10）之外设有内充气管（4）。

3.根据权利要求2所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述外磁钢（6）、极靴（9）、靶体（8）及靶基（3）均为矩形的环。

4.根据权利要求2所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述靶体（8）和靶基（3）组成的整体为密封体。