CN211339673U - 一种多环磁控溅射靶源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多环磁控溅射靶源，包括第一磁体和靶材，所述第一磁体的外侧安置有第二磁体，且第二磁体的外侧设置有第三磁体，所述第三磁体的外侧安置有第四磁体，且第四磁体的上方连接有冷却水套，所述冷却水套的上方安装有冷却室，且冷却室的上方连接有靶垫，所述靶材安置于靶垫的上方，所述第一磁体的下方安装有磁极板，且磁极板的下方连接有座板，所述座板的下方安装有连接板，且连接板的右下角连接有水管，所述连接板的下方外侧安装有下端盖，且连接板的上方外侧连接有外壳，所述外壳的内部设置有气体存储环，且气体存储环的相邻之间连接有气道。该多环磁控溅射靶源有效增大了形成的有效溅射环的总面积，大大提高了靶材的利用率。

Description

一种多环磁控溅射靶源

技术领域

本实用新型涉及物理气相沉积技术领域，具体为一种多环磁控溅射靶源。

背景技术

磁控溅射是利用电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛伦兹力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，由此大大提高溅射效率，广泛应用于微电子、光学薄膜、材料表面处理等领域，而磁控溅射靶源正是磁控溅射领域的核心技术之一。

目前传统的磁控溅射靶源设计均只考虑了更强的磁场穿透性从而能溅射更厚的靶材将溅射枪靶头内部的强磁体设计成中间为直径较大的柱形磁体，外围为一组较窄的环形磁体，且磁体之间的径向间距很小，从而达到在靶材表面能保留足够强的磁场强度，此类设计使得靶材表面有效的溅射磁场穿透面积较小，导致了靶材的利用率低下的问题，为此，我们提出一种多环磁控溅射靶源。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多环磁控溅射靶源，以解决上述背景技术中提出的目前传统的磁控溅射靶源设计均只考虑了更强的磁场穿透性从而能溅射更厚的靶材将溅射枪靶头内部的强磁体设计成中间为直径较大的柱形磁体，外围为一组较窄的环形磁体，且磁体之间的径向间距很小，从而达到在靶材表面能保留足够强的磁场强度，此类设计使得靶材表面有效的溅射磁场穿透面积较小，导致了靶材的利用率低下的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多环磁控溅射靶源，包括第一磁体和靶材，所述第一磁体的外侧安置有第二磁体，且第二磁体的外侧设置有第三磁体，所述第三磁体的外侧安置有第四磁体，且第四磁体的上方连接有冷却水套，所述冷却水套的上方安装有冷却室，且冷却室的上方连接有靶垫，所述靶材安置于靶垫的上方，所述第一磁体的下方安装有磁极板，且磁极板的下方连接有座板，所述座板的下方安装有连接板，且连接板的右下角连接有水管，所述连接板的下方外侧安装有下端盖，且连接板的上方外侧连接有外壳，所述外壳的内部设置有气体存储环，且气体存储环的相邻之间连接有气道。

优选的，所述第二磁体、第三磁体和第四磁体的结构均为环形结构，且第一磁体、第二磁体、第三磁体和第四磁体之间形成同心圆结构。

优选的，所述第一磁体、第二磁体、第三磁体和第四磁体的水平中心线均相互重合，且第二磁体、第三磁体和第四磁体均关于第一磁体的竖直中心线左右对称分布。

优选的，所述冷却水套与冷却室之间紧密贴合，且冷却室内部填充有冷却水，并且冷却室与水管之间相连通。

优选的，所述靶垫与连接板的连接处安装有密封圈，且密封圈的材质为橡胶材质。

优选的，所述气体存储环关于气道的水平中心线上下对称分布，且气道通过气体存储环与进气管之间构成连通结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.该多环磁控溅射靶源设置将原有的直径较大的柱形磁体替换成第一磁体、第二磁体、第三磁体和第四磁体，且每环相邻磁体磁极均相反，并且每环相邻磁体之间的径向间距都较小，因此无需选用磁场强度特别强的磁体，同样也可以保证穿透靶材表面的磁场强度；

2.与传统磁控溅射靶相比，将磁体之间形成的有效溅射环变成了三个大小不同的同心环，有效增大了整个靶源形成的有效溅射环的总面积，大大提高了靶材的利用率，节约资源，并且不限于磁控溅射靶源的尺寸大小，越大的磁控溅射靶源其靶材有效利用率将领先传统溅射靶源越多；

3.设置冷却室内部的冷却水不直接与磁体接触，但是通过冷却水套与磁体紧贴，不仅有利于保证良好冷却效果，还有效减少冷却水对磁体的侵蚀，有利于延长磁体的使用寿命，设置密封圈的密封作用提高整个磁控溅射靶源内部的密封效果，避免气体和液体外流，从而保证整个磁控溅射靶源内部工作的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型正视截面结构示意图；

图2为本实用新型外壳内部结构示意图；

图3为本实用新型图1中A处局部放大结构示意图。

图中：1、第一磁体；2、第二磁体；3、第三磁体；4、第四磁体；5、冷却水套；6、冷却室；7、靶垫；8、靶材；9、磁极板；10、座板；11、水管；12、连接板；13、下端盖；14、外壳；15、气体存储环；16、进气管；17、气道；18、密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种多环磁控溅射靶源，包括第一磁体1、第二磁体2、第三磁体3、第四磁体4、冷却水套5、冷却室6、靶垫7、靶材8、磁极板9、座板10、水管11、连接板12、下端盖13、外壳14、气体存储环15、进气管16、气道17和密封圈18，第一磁体1的外侧安置有第二磁体2，且第二磁体2的外侧设置有第三磁体3，第三磁体3的外侧安置有第四磁体4，且第四磁体4的上方连接有冷却水套5，冷却水套5的上方安装有冷却室6，且冷却室6的上方连接有靶垫7，靶材8安置于靶垫7的上方，第一磁体1、第二磁体2、第三磁体3和第四磁体4的水平中心线均相互重合，且第二磁体2、第三磁体3和第四磁体4均关于第一磁体1的竖直中心线左右对称分布，设置将原有的直径较大的柱形磁体替换成第一磁体1、第二磁体2、第三磁体3和第四磁体4，且每环相邻磁体磁极均相反，并且每环相邻磁体之间的径向间距都较小，因此无需选用磁场强度特别强的磁体，同样也可以保证穿透靶材8表面的磁场强度；

第二磁体2、第三磁体3和第四磁体4的结构均为环形结构，且第一磁体1、第二磁体2、第三磁体3和第四磁体4之间形成同心圆结构，与传统磁控溅射靶相比，将磁体之间形成的有效溅射环变成了三个大小不同的同心环，有效增大了整个靶源形成的有效溅射环的总面积，大大提高了靶材8的利用率，节约资源，并且不限于磁控溅射靶源的尺寸大小，越大的磁控溅射靶源其靶材8有效利用率将领先传统溅射靶源越多，第一磁体1的下方安装有磁极板9，且磁极板9的下方连接有座板10，座板10的下方安装有连接板12，且连接板12的右下角连接有水管11，冷却水套5与冷却室6之间紧密贴合，且冷却室6内部填充有冷却水，并且冷却室6与水管11之间相连通，设置冷却室6内部的冷却水不直接与磁体接触，但是通过冷却水套5与磁体紧贴，不仅有利于保证良好冷却效果，还有效减少冷却水对磁体的侵蚀，有利于延长磁体的使用寿命；

连接板12的下方外侧安装有下端盖13，且连接板12的上方外侧连接有外壳14，外壳14的内部设置有气体存储环15，且气体存储环15的相邻之间连接有气道17，气体存储环15关于气道17的水平中心线上下对称分布，且气道17通过气体存储环15与进气管16之间构成连通结构，设置进气管16可以外接气体输送设备，以便于通过进气管16向气体存储环15内部输送气体，且相邻的气体存储环15通过狭长的气道17进行连接，以便于提高输出气体的均匀性，靶垫7与连接板12的连接处安装有密封圈18，且密封圈18的材质为橡胶材质，设置密封圈18不仅安装在靶垫7与连接板12的连接处，其他零件的连接处也对应安装了密封圈18，以便于通过密封圈18的密封作用提高整个磁控溅射靶源内部的密封效果，避免气体和液体外流，从而保证整个磁控溅射靶源内部工作的稳定性。

工作原理：对于这类的多环磁控溅射靶源，首先将第一磁体1安装在磁极板9的中间位置，然后在第一磁体1的外侧套接第二磁体2，使得第二磁体2上端的磁极与第一磁体1上端的磁极相反，同时在第一磁体1与第二磁体2之间预留出一定的间距，按照同样的方法安装好第三磁体3和第四磁体4，使得第三磁体3置于第二磁体2的外侧，第四磁体4置于第三磁体3的外侧，然后在四个上方安装冷却水套5，使得冷却水套5紧贴磁体表面，然后在冷却水套5的外侧预留出冷却室6的空间，再在冷却室6上方安装好靶垫7，在靶垫7上方固定靶材8，再在磁极板9下方依次固定座板10和连接板12，并且在靶垫7和连接板12的连接处垫上密封圈18，座板10与磁极板9的连接处也垫上密封圈18，同时使得连接板12内部开孔连通冷却室6，再在连接板12内部开孔下方连接水管11，水管11接通外接水源以后可以向冷却室6内部输送冷却水，然后在连接板12下方通过螺栓固定下端盖13，下端盖13与连接板12连接处垫上密封圈18，并在下端盖13上方套上外壳14进行固定，使得外壳14包裹固定好的现有装置，再在外壳14的左下角固定进气管16，使得进气管16内部与气体存储环15相通，气体存储环15之间又通过气道17相通，就这样完成整个多环磁控溅射靶源的使用过程。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多环磁控溅射靶源，包括第一磁体(1)和靶材(8)，其特征在于：所述第一磁体(1)的外侧安置有第二磁体(2)，且第二磁体(2)的外侧设置有第三磁体(3)，所述第三磁体(3)的外侧安置有第四磁体(4)，且第四磁体(4)的上方连接有冷却水套(5)，所述冷却水套(5)的上方安装有冷却室(6)，且冷却室(6)的上方连接有靶垫(7)，所述靶材(8)安置于靶垫(7)的上方，所述第一磁体(1)的下方安装有磁极板(9)，且磁极板(9)的下方连接有座板(10)，所述座板(10)的下方安装有连接板(12)，且连接板(12)的右下角连接有水管(11)，所述连接板(12)的下方外侧安装有下端盖(13)，且连接板(12)的上方外侧连接有外壳(14)，所述外壳(14)的内部设置有气体存储环(15)，且气体存储环(15)的相邻之间连接有气道(17)。

2.根据权利要求1所述的一种多环磁控溅射靶源，其特征在于：所述第二磁体(2)、第三磁体(3)和第四磁体(4)的结构均为环形结构，且第一磁体(1)、第二磁体(2)、第三磁体(3)和第四磁体(4)之间形成同心圆结构。

3.根据权利要求1所述的一种多环磁控溅射靶源，其特征在于：所述第一磁体(1)、第二磁体(2)、第三磁体(3)和第四磁体(4)的水平中心线均相互重合，且第二磁体(2)、第三磁体(3)和第四磁体(4)均关于第一磁体(1)的竖直中心线左右对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种多环磁控溅射靶源，其特征在于：所述冷却水套(5)与冷却室(6)之间紧密贴合，且冷却室(6)内部填充有冷却水，并且冷却室(6)与水管(11)之间相连通。

5.根据权利要求1所述的一种多环磁控溅射靶源，其特征在于：所述靶垫(7)与连接板(12)的连接处安装有密封圈(18)，且密封圈(18)的材质为橡胶材质。

6.根据权利要求1所述的一种多环磁控溅射靶源，其特征在于：所述气体存储环(15)关于气道(17)的水平中心线上下对称分布，且气道(17)通过气体存储环(15)与进气管(16)之间构成连通结构。

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