CN204982041U - 一种磁控溅射靶 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于超高真空设备的薄膜生长领域，特别涉及一种磁控溅射靶。该磁控溅射靶的溅射靶主体内设有高压室，高压室的一端连接样品夹持装置，样品夹持装置背面腔体内安装有内磁石和外磁石，内磁石套装于外磁石内，内磁石和外磁石之间设置有冷却装置，冷却装置上连接有高压线。本实用新型可通过调整施加电压的大小来控制氩原子电离的速率，使得氩离子电离的情况易于掌握，不会出现实验不可控的情况，对实验者的操作要求降低到了最低，磁场控制精准，对腔体以及外部环境没有过多要求，体积小巧，受热影响小，与驱动器结合使用灵活性好。

Description

一种磁控溅射靶

技术领域

本实用新型属于超高真空设备的薄膜生长领域，特别涉及一种磁控溅射靶。

背景技术

超高真空技术目前已经是表面科学、半导体应用、高能粒子加速器、核聚变研究装置和宇宙开发领域不可或缺的技术。应用超高真空技术，需要在超高真空系统中进行。

超高真空中的薄膜生长，可分为物理方式成膜和化学方式成膜。物理方式成膜是指在真空环境中加热固体原料，固体原料蒸发或升华后沉积在一定温度的衬底上，实现薄膜生长。物理方式蒸发固体原料的手段主要有：电阻加热、电子轰击加热、脉冲激光照射加热、分子束外延、磁控溅射。

磁控溅射成膜方式是将靶材安装至磁控溅射靶口，使得等离子体放电，产生惰性气体氩离子，氩离子受磁场内洛伦兹力的作用，撞击靶材，将靶材的原子或分子溅射出来，堆积到其对面的衬底上成膜。其中，磁控溅射靶是其中重要的设备，直接影响成膜效果，而目前的磁控溅射靶结构存在着因热量而影响成膜效果、控制精准度有待提高、驱动器结合灵活度不佳等问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服上述不足问题，提供一种磁控溅射靶，体积小巧，受热影响小，与驱动器结合使用灵活性好。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种磁控溅射靶，其特征在于：溅射靶主体内设有高压室，高压室的一端连接样品夹持装置，样品夹持装置背面腔体内安装有内磁石和外磁石，内磁石套装于外磁石内，内磁石和外磁石之间设置有冷却装置，冷却装置上连接有高压线。

进一步地，所述溅射靶主体包括外筒内通过绝缘板连接高压室，高压室的一端连接样品夹持罩，绝缘板通过嵌接于封底上的绝缘套与封底相连，封底连接探入管。

进一步地，所述探入管的下端穿接于法兰上，探入管的下端套装于外罩内，外罩与法兰相连，法兰通过焊接波纹管与回转导入器相连，回转导入器上的中心轴通过弹簧与法兰相连，弹簧套装于中心轴上，中心轴的一端穿过法兰并连接盖子，盖子与外筒的一端相连，中心轴与探入管之间通过固定夹具连接。

进一步地，所述高压室包括高压室外壁通过绝缘板与外筒相连，高压室外壁的一端连接样品夹持罩，高压室外壁内套装有磁石限位板，样品夹持罩与磁石限位板之间安装有内磁石与外磁石，内磁石套装于外磁石内，内磁石和外磁石之间设置有冷却装置。

进一步地，所述冷却装置包括水冷循环室中央连接内磁石，水冷循环室与高压室外壁之间连接外磁石，水冷循环室上分别连接水管接头、高压线接头，高压线接头上连接高压线。

进一步地，所述样品夹持罩与高压室外壁之间为螺纹连接。

进一步地，所述高压室外壁、绝缘板、封底之间通过螺钉连接。

进一步地，所述高压接线头与水冷循环室之间为螺纹连接。

氩气是惰性气体（稀有气体），其物理化学性质均比较稳定，很难电离，因此氩原子的离子化是磁控溅射的第一个难点，本实用新型通过在靶材表面形成磁场，使得在磁场中的带电粒子受到洛伦兹力的作用，进行螺旋运动。通过此种方式电离氩原子是一种马太效应：高压促使氩原子电离，越来越多电子在磁场中做螺旋运动，促使越来越多的氩原子离子化，氩原子离子化，又释放出越来越多的电子，如此往复完成磁控溅射成膜。

本实用新型的磁石放置位置使磁场中的氩离子在磁场中的运动轨迹更理想，使其在洛伦兹力的作用下有足够的力量将靶材溅射出来，从而使氩离子的浪费度达到最低限度，成膜速度快，能适用于高熔点的材料，成膜均匀。

综上分析，本实用新型的有益效果总结如下：

1）因采用氩离子进行磁控溅射，故对靶材和腔室无污染；

2）氩原子电离的速率可控，使得氩离子电离的情况易于掌握，不会出现实验不可控的情况，对实验者的要求降低到了最低。

3）磁场控制精准，对腔体以及外部环境没有过多要求；

4）可用于高熔点的材料或合金，适用范围广；

5）采用水冷的方式对磁控溅射装置进行冷却，故不会因大量产热，而对超真空腔室造成影响，成膜效果也有一定提升；

6）靶材安装容易，利用率高；

7）磁控溅射靶内的绝缘效果好，安全性好。

附图说明

图1是一种磁控溅射靶的整体示意图。

图2是一种磁控溅射靶的溅射靶主体的剖视图。

图3是一种磁控溅射靶的溅射靶主体的剖视图。

图中：1、盖子；2、溅射靶主体；3、中心轴；4、固定夹具；5、探入管；6、法兰；7、外罩；8、弹簧；9、焊接波纹管；10、回转导入器；11、样品夹持罩；12、外磁石；13、内磁石；14、水冷循环室；15、磁石限位板；16、水管接头；17、高压室外壁；18、外筒；19、绝缘板；20、封底；21、绝缘套；22、高压接线头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。

实施例

如图1-图3所示的一种磁控溅射靶，溅射靶主体2内设有高压室，高压室的一端连接样品夹持装置，样品夹持装置背面腔体内安装有内磁石13和外磁石12，内磁石13套装于外磁石12内，内磁石13和外磁石12之间设置有冷却装置。

溅射靶主体2包括外筒18内通过绝缘板19连接高压室，高压室的一端连接样品夹持罩11，绝缘板19通过螺钉连接封底20，螺钉上套装有嵌接于封底20上的绝缘套21，封底20连接探入管5。探入管5的下端穿接于法兰6上，探入管5的下端套装于外罩7内，外罩7与法兰6相连，法兰6通过焊接波纹管9与回转导入器10相连，回转导入器10上的中心轴3通过弹簧8与法兰6相连，弹簧8套装于中心轴3上，中心轴3的一端穿过法兰6并连接盖子1，盖子1与外筒18的一端相连，中心轴3与探入管5之间通过固定夹具4连接。

高压室包括高压室外壁17通过绝缘板19与外筒18相连，高压室外壁17与绝缘板19之间通过螺钉连接，高压室外壁17的一端螺纹连接样品夹持罩11，高压室外壁17内套装有磁石限位板5，样品夹持罩11与磁石限位板15之间安装有内磁石13与外磁石12，内磁石13套装于外磁石12内，内磁石13和外磁石12之间设置有冷却装置。

冷却装置包括水冷循环室14中央连接内磁石13，水冷循环室14与高压室外壁17之间连接外磁石12，水冷循环室14上分别连接水管接头16、高压线接头22，高压接线头22与水冷循环室14之间为螺纹连接，高压线接头22上连接高压线。

利用所述的一种磁控溅射靶进行实验时，将样品置于样品夹持罩11上，将进水管、出水管、高压线通过探入管5伸入到溅射靶主体2内部，进水管与出水管分别连接水管接头16，高压线连接高压线接头22，由于在靶材周围设有由内磁石13与外磁石12，在靶材表面形成磁场，使得在磁场中的带电粒子受到洛伦兹力的作用，进行螺旋运动，高压促使氩原子电离，越来越多电子在磁场中做螺旋运动，促使越来越多的氩原子离子化，氩原子离子化，又释放出越来越多的电子，如此往复完成磁控溅射成膜，回转导入器10可灵活控制中心轴3前端的盖子1开合，同时可通过调整施加电压的大小来控制氩原子电离的速率，使得氩离子电离的情况易于掌握，不会出现实验不可控的情况，对实验者的要求降低到了最低。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种磁控溅射靶，其特征在于：溅射靶主体（2）内设有高压室，高压室的一端连接样品夹持装置，样品夹持装置背面腔体内安装有内磁石（13）和外磁石（12），内磁石（13）套装于外磁石（12）内，内磁石（13）和外磁石（12）之间设置有冷却装置，冷却装置上连接有高压线。

2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述溅射靶主体（2）包括外筒（18）内通过绝缘板（19）连接高压室，高压室的一端连接样品夹持罩（11），绝缘板（19）通过嵌接于封底（20）上的绝缘套（21）与封底（20）相连，封底（20）连接探入管（5）。

3.根据权利要求2所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述探入管（5）的下端穿接于法兰（6）上，探入管（5）的下端套装于外罩（7）内，外罩（7）与法兰（6）相连，法兰（6）通过焊接波纹管（9）与回转导入器（10）相连，回转导入器（10）上的中心轴（3）通过弹簧（8）与法兰（6）相连，弹簧（8）套装于中心轴（3）上，中心轴（3）的一端穿过法兰（6）并连接盖子（1），盖子（1）与外筒（18）的一端相连，中心轴（3）与探入管（5）之间通过固定夹具（4）连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述高压室包括高压室外壁（17）通过绝缘板（19）与外筒（18）相连，高压室外壁（17）的一端连接样品夹持罩（11），高压室外壁（17）内套装有磁石限位板（15），样品夹持罩（11）与磁石限位板（15）之间安装有内磁石（13）与外磁石（12），内磁石（13）套装于外磁石（12）内，内磁石（13）和外磁石（12）之间设置有冷却装置。

5.根据权利要求1或2所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述冷却装置包括水冷循环室（14）中央连接内磁石（13），水冷循环室（14）与高压室外壁（17）之间连接外磁石（12），水冷循环室（14）上分别连接水管接头（16）、高压线接头（22），高压线接头（22）上连接高压线。

6.根据权利要求4所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述样品夹持罩（11）与高压室外壁（17）之间为螺纹连接。

7.根据权利要求4所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述高压室外壁（17）、绝缘板（19）、封底（20）之间通过螺钉连接。

8.根据权利要求5所述的一种磁控溅射靶，其特征在于：所述高压接线头（22）与水冷循环室（14）之间为螺纹连接。