CN201512578U - 一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于磁控溅射镀膜领域，提供了一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，所述靶材中间厚、两边薄，并考虑均匀性、平衡加工性与利用率将靶材中间做成平面，两侧做成斜面。与现有技术中的均匀等厚的靶材结构相比，本实用新型增加靶材中间溅射密度高的区域的厚度，同时削减靶材两边将来是多余的部分，采用这种靶材来进行磁控溅射镀膜，靶材利用率高，溅射均匀性好。
Description
技术领域
本实用新型属于磁控溅射镀膜领域，尤其涉及一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构。
背景技术
磁控平面阴极是在磁场及冷却水路的上面装上被溅射的靶材，同时由铜水管施加电压使靶材被作为阴极，旁边的档板为悬浮阳极。
磁控溅射镀膜的工作原理如下：工作气体(如Ar)在真空环境下被电场(500V左右)电离，带正电的气体粒子会冲向为阴极的靶材，并将靶材轰击出来，被轰击出来的粒子平均有几十个电子伏特的能量，粒子冲向靶材对面的玻璃等基体上并沉积下来，最终形成在基体表面形成一层薄膜。
图1所示为传统的平面阴极的靶材结构，其厚度均匀，且表面初始是平行于磁场NS极的平面，这样在这个平面上不同的位置处磁场强度不同，这样面临的实际问题是不同地方接受粒子攻击的密度会不同(基本可以理解为正态分布)，所以不同地方受到的刻蚀速度不同，不久NS极中间垂直线上及附近的区域由于刻蚀快而下凹，这时的靶材再被溅射的表面不再是一个平面，并且由于这时中间垂直线位置更靠近NS极连线，磁场强度会更高，这样会强迫更多的粒子来轰击这些位置，这样这种不平衡及刻蚀差异会加剧，最终靶材使用完的残骸如图2所示，导致靶材大量的浪费。
通过对图2中的靶材的重量计算，最终导致材料的溅射率只有32-35％左右，同时也由于磁场中间线两侧位置被轰击出来的粒子(有一定的电性)在磁场作用下会偏转，冲向初始方向的侧面，不会沉积在机体上而是沉积到了侧边用于控制均匀性的档板上了，这是无效的溅射，在一定程度上档板上的粒子沉积多了还会加大掉渣的几率，机体废品可能增加。
综上所述，评价一个设计良好的阴极应该从以下三个方面考虑：
(1)靶材的利用率，即被溅射出的量除以原来的总量；
(2)靶材的有效利用率，即在相同挡板及环境，功率设定条件下，能沉积到产品上的部分；
(3)保证有效溅射在产品上横向的均匀性。
现有技术中也可以通过减弱磁场的方式来提高靶材的利用率，减弱磁场强度，肯定可以减小上述不同位置的刻蚀差异，但由于磁场的作用就是用来束缚离子来集中攻击靶材的，如果减弱必然降低溅射效率。
现有技术中特别在ITO行业也有频繁改变磁场位置使磁场中间线发生改变的“移动磁场”技术，它在一定程度上能够提高靶材的利用率，但材料利用率也会不超过40％，且这一技术控制不好在一定程度上影响溅射的横向的均匀性，结构也复杂。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，该靶材结构可以提高靶材的利用率、使用效率和溅射的均匀性。
本实用新型是这样实现的，一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，所述靶材中间厚、两边薄，所述靶材的中间部分和两边部分采用斜面过渡。
具体地，对于陶瓷材料或贵金属材料制成的靶材，该靶材可固设于一底板上；对于低价值金属材料制成的靶材，在考虑加工成本与残值成本，靶材下方可以不使用底板。
更具体地，所述底板上开设有一容置槽，所述容置槽与所述靶材充分贴合固定。
更具体地，所述靶材采用镍镉螺钉固设于所述底板上。
或者，所述靶材采用铟绑定在所述底板上。
优选地，所述底板的材料为铜。
与现有技术中的均匀等厚的靶材结构相比，本实用新型增加靶材中间溅射密度高的区域的厚度，同时削减靶材两边将来是多余的部分，采用这种靶材来进行磁控溅射镀膜，靶材利用率高，溅射均匀性好。
附图说明
图1是现有技术提供的靶材的结构图；
图2是现有技术提供的靶材进行溅射镀膜后的结构图；
图3是本实用新型实施例提供的靶材的结构图；
图4是本实用新型实施例提供的靶材放置于底板上的结构图；
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图3所示，本实用新型实施例提供的一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，所述靶材1中间厚、两边薄，所述靶材1的中间部分和两边部分采用斜面过渡。与现有技术中的均匀等厚的靶材结构相比，本实用新型增加靶材1中间溅射密度高的区域的厚度，同时削减靶材两边将来是多余的部分，采用这种靶材来进行磁控溅射镀膜，具有如下优点：
(1)补偿中间线区域的靶材1厚度，使中间部分的初始表面更接近玻璃表面(离磁场更远)，这一部分被溅射后沉积到需镀膜产品上的比率会增加，提高了镀膜效果，由于主要表面是平面的保证了溅射均匀性好；
(2)由于靶材1被消耗的主要是中间位置，增加靶材1中间厚度还提高了靶材1的使用寿命；
(3)切削靶材1两边的部分，即靠近NS极的靶材1的部分，这部分的溅射效率低，材料使用不完，剩余量大，同时此区域由于靠近档板，溅射后大部分被沉积在挡板上不仅产生的是无效溅射，而且增加落渣概率，因此，消减靶材1两边的部分可以节省材料，避免浪费；
(4)整体减少了靶材1的重量，提高了材料的利用率，对于如金、银、铟、部分陶瓷等贵重材料，提高这些材料的利用率，可以显著降低生产成本，贡献非常明显。
至于靶材1的具体尺寸，可以根据阴极磁场强度和靶材1的材料等因素具体而定，为了实现最高的材料利用率，需要作出补偿的量(即靶材1的斜面的斜率)需要分别设计，另外氧化物陶瓷材料的厚度还受到热应力的限制，必要的情况下也需要考虑进行上下两个表面的补偿，以实现靶材1的最高利用率。
如图4所示，进一步地，对于贵重材料的靶材1，可以将靶材1固设于一底板2上，具体固定方式为：所述底板2上开设有一容置槽21，所述容置槽21与所述靶材1充分贴合固定，所述靶材1与底板2之间采用镍镉螺钉进行固定，或者，所述靶材1采用铟绑定在所述底板2上；所述底板2优选低成本的导电导热好的铜质材料。与采用单一的靶材相比，这种复合结构同样可以实现单一靶材的功能，进一步节省了成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，其特征在于：所述靶材中间厚、两边薄，所述靶材的中间部分和两边部分采用斜面过渡。
2.如权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，其特征在于：所述靶材固设于一底板上。
3.如权利要求2所述的一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，其特征在于：所述底板上开设有一容置槽，所述容置槽与所述靶材充分贴合固定。
4.如权利要求3所述的一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，其特征在于：所述靶材采用镍镉螺钉固设于所述底板上。
5.如权利要求3所述的一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，其特征在于：所述靶材采用铟绑定在所述底板上。
6.如权利要求2所述的一种磁控溅射镀膜设备中的靶材结构，其特征在于：所述底板的材料为铜。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2009-08-20 CN CN2009202040402U patent/CN201512578U/zh not_active Expired - Lifetime
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