CN213652627U - 一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超高真空设备的薄膜生长领域，具体为一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶。该磁控溅射靶的溅射靶主体包括水冷循环室和高压室，所述水冷循环室的壁面是由水冷底座与靶头通过螺栓连接形成，靶头的外侧连接样品夹持罩，所述水冷循环室内安装有内磁石与外磁石，内磁石套装于外磁石内，所述水冷底座上设有水管接头与高压线接头，高压线接头上连接高压线。本实用新型提供的磁控溅射靶通过水冷循环室将内磁石与外磁石完全浸泡在水中，可以很好的对磁石进行降温，进而可以增加功率，增大溅射速率，具有更好的溅射的稳定性和镀膜均匀性，并且结构简单，操作方便。

Description

一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶

技术领域

本实用新型涉及超高真空设备的薄膜生长领域，具体为一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶。

背景技术

溅射镀膜是利用荷电粒子轰击靶材，使靶材溅射出原子（或分子）并沉积到基板表面形成薄膜的真空镀膜技术。1852年，美国Grove实验室发现了阴极溅射现象，被认为是真空溅射镀膜的开始。美国贝尔实验室于1877年第一次使用溅射原理镀膜，并于1963年将真空溅射镀膜产业化。我国在80年代前后推广和发展溅射技术，发展至今，溅射技术较为成熟，目前在制备OLED、太阳膜、3M车模等广泛使用。与传统的热蒸发镀膜相比，磁控溅射镀膜因具有溅射速率快、基板温度低和沉积效率高等优点被广泛使用。磁控溅射对于高熔点热蒸发困难的材料，也能实现高速度的成膜，几乎能溅射沉积所有的固态金属或者非金属材料。

目前的磁控溅射靶尚且存在很多不足，例如在溅射强磁性材料时，由于强磁性材料自身具有高导磁性，磁场会有大部分从其内部穿过消耗，实际用于溅射的磁场将会减少，无法有效溅射，靶材的利用率小；溅射的稳定性及镀膜均匀性有待提高等问题。

中国专利[CN201520580983.0]公开了一种磁控溅射靶，该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；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。其中水冷循环室没有将内磁石与外磁石完全浸泡在冷却水中，导致靶材温度升高融化，限制溅射速率，影响降温效果的同时影响溅射靶的溅射效果。

实用新型内容

为解决上述水冷循环室没有将内磁石与外磁石完全浸泡在冷却水中，导致靶材温度升高融化，限制溅射速率，影响溅射靶的溅射效果的问题，本实用新型提供一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，通过调整水冷循环室，使本溅射靶对于强磁性材料可以达到一个很好的溅射效果并提高溅射率。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，溅射靶主体包括水冷循环室和高压室，所述水冷循环室的壁面是由水冷底座与靶头通过螺栓连接形成，靶头的外侧连接样品夹持罩，所述水冷循环室内安装有内磁石与外磁石，内磁石套装于外磁石内，所述水冷底座上设有水管接头与高压线接头，高压线接头上连接高压线。

进一步的，所述内磁石与外磁石高度一致，通过磁石固定板安装于水冷循环室内。

进一步的，所述磁石固定板通过设于水冷底座上的限位销固定。

进一步的，所述高压室包括水冷底座、绝缘环和支撑底座，所述水冷底座固定连接绝缘环，绝缘环通过嵌接于支撑底座上的螺钉绝缘套与支撑底座相连，支撑底座连接探入管，底罩固定设于支撑底座的底部。

进一步的，所述溅射靶主体外设有外罩，所述外罩与支撑底座之间通过螺钉连接，外罩上设有至少两个调节孔，根据靶材厚度不同调节外罩高度。

进一步的，所述探入管的下端穿接于法兰上，探入管的下端连接电极固定盒，法兰与回转导入器固定相连，回转导入器上的回转轴的一端穿过法兰并连接挡板，挡板与外罩的一端相连，回转轴与探入管之间通过固定夹具连接。

进一步的，所述底罩与支撑底座之间通过螺钉连接。

进一步的，所述样品夹持罩与靶头之间为螺纹连接。

进一步的，所述高压接线头与水冷底座之间为螺纹连接。

进一步的，所述靶头与水冷底座之间设有密封圈。

在溅射靶直流或交流放电的过程中，靶材附近区域形成高密度等离子体环，靶材表面临近等离子体区域的溅射速率高于其他区域，形成刻蚀环，普通靶的靶材利用率，主要取决于垂直于电场的横向磁场分布，溅射靶磁场的设计需要满足两个要求，一是靶面溅射区的大部分磁路要和靶面平行；二是在靶面构成封闭的环行跑道。

对强磁性材料而言，由于其自身具有的高导磁性，大部分磁场将从强磁性材料的内部通过，这使靶材表面的磁场过小而无法进行磁控溅射。为实现强磁性材料的磁控溅射，需采用较薄的强磁性材料，同时在结构设计上努力增强强磁性材料表面的横向磁场。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果和优点：

1.本实用新型设有水冷循环室，将内磁石与外磁石整体置于水冷循环室内，通过水冷循环室将内磁石与外磁石完全浸泡在水中，可以很好的对磁石进行降温，进而可以增加功率，增大溅射速率，具有更好的溅射的稳定性和镀膜均匀性，并且结构简单，操作方便；

2.本实用新型通过将内外磁石高度一致，使强磁性靶材的利用率有所提高，对于2英寸2mm厚度的铁靶材可有效溅射，靶材利用率可高达36%，一般溅射靶仅为10~30%；

3.本实用新型通过磁石固定板将内外磁石固定于水冷循环室内，并通过设置于水冷底座上的限位销固定，限位销可防止磁石固定板在水冷循环室发生转动，进而影响水冷循环室内的循环水流通；

4、本实用新型的溅射靶主体外设有外罩，外罩对溅射靶主体起到保护防尘作用，外罩上设有至少两个调节孔，调节孔与支撑底座之间通过螺钉连接，可以根据靶材厚度不同调节外罩高度，方便灵活；

5、本实用新型在支撑底座的下方设有底罩，底罩起到保护防尘作用，防止装置内部污染；

6、本实用新型在靶头与水冷底座之间设有密封圈，可以增加装置的密封性，使装置在超高真空状态下可有效工作。

附图说明

图1 是本实用新型的磁控溅射靶的整体示意图。

图2 是本实用新型的磁控溅射靶的溅射靶主体的剖视图一。

图3 是本实用新型的磁控溅射靶的溅射靶主体的剖视图二。

图中：1-挡板，2-溅射靶主体，3-固定夹具，4-回旋轴，5-探入管，6-连接法兰，7-回转导入器，8-电极固定盒，9-外罩，10-样品夹持罩，11-靶头，12-内磁石，13-外磁石，14-O型圈，15-磁石固定板，16-限位销，17-水冷底座，18-绝缘环，19-水管接头，20-支撑底座，21-底罩，22-高压接线头，23-螺钉绝缘套。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：

如图1-3所示，一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，溅射靶主体2包括水冷循环室和高压室，水冷循环室的壁面是由水冷底座17与靶头11通过螺栓连接形成，靶头11与水冷底座17之间设有密封圈，密封圈采用O型圈14，靶头11的外侧连接样品夹持罩10，样品夹持罩10与靶头11之间为螺纹连接，水冷循环室内安装有内磁石12与外磁石13，内磁石12套装于外磁石13内，内磁石12与外磁石13高度一致，通过磁石固定板15安装于水冷循环室内，磁石固定板15通过设于水冷底座17上的限位销16固定位置，水冷底座17上设有水管接头19与高压线接头22，高压线接头22上连接高压线，高压接线头22与水冷底座17之间为螺纹连接；

高压室包括水冷底座17、绝缘环18和支撑底座20，水冷底座17固定连接绝缘环18，绝缘环18通过嵌接于支撑底座20上的螺钉绝缘套23与支撑底座20相连，支撑底座20连接探入管5，底罩21固定设于支撑底座20的底部，底罩21与支撑底座20之间通过螺钉连接；溅射靶主体2外设有外罩9，外罩9与支撑底座20之间通过螺钉连接，外罩9上设有三个调节孔，均匀分布于外罩9上，根据靶材厚度不同调节外罩9的高度；探入管5的下端穿接于连接法兰6上，探入管5的下端连接电极固定盒8，连接法兰6与回转导入器7固定相连，回转导入器7上的回转轴4的一端穿过连接法兰6并连接挡板1，挡板1与外罩9的一端相连，回转轴4与探入管5之间通过固定夹具3连接。

利用本磁控溅射靶进行工作时，将样品置于样品夹持罩上，将进水管、出水管及高压线通过探入管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19，高压线连接高压线接头22，由于在靶材周围设有由内磁石12与外磁石13，部分电子受到磁场洛伦兹力的作用做螺旋运动，电子的运动距离不仅加长，而且被磁场束缚在靠近靶材表面附近，电子在运动过程中与氩原子发生碰撞，使氩原子电离，氩离子在电场的作用下加速飞向阴极（溅射靶），由于氩离子的能量和质量较大，致使靶材发生溅射，中性的靶材原子（或分子）沉积在基板上形成薄膜，回转导入器7可灵活控制前端的挡板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，方便操作者控制使用。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：溅射靶主体包括水冷循环室和高压室，所述水冷循环室的壁面是由水冷底座与靶头通过螺栓连接形成，靶头的外侧连接样品夹持罩，所述水冷循环室内安装有内磁石与外磁石，内磁石套装于外磁石内，所述水冷底座上设有水管接头与高压线接头，高压线接头上连接高压线。

2.根据权利要求1所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述内磁石与外磁石高度一致，通过磁石固定板安装于水冷循环室内。

3.根据权利要求2所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述磁石固定板通过设于水冷底座上的限位销固定。

4.根据权利要求1所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述高压室包括水冷底座、绝缘环和支撑底座，所述水冷底座固定连接绝缘环，绝缘环通过嵌接于支撑底座上的螺钉绝缘套与支撑底座相连，支撑底座连接探入管，底罩固定设于支撑底座的底部。

5.根据权利要求4所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述溅射靶主体外设有外罩，所述外罩与支撑底座之间通过螺钉连接，外罩上设有至少两个调节孔，根据靶材厚度不同调节外罩高度。

6.根据权利要求4所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述探入管的下端穿接于法兰上，探入管的下端连接电极固定盒，法兰与回转导入器固定相连，回转导入器上的回转轴的一端穿过法兰并连接挡板，挡板与外罩的一端相连，回转轴与探入管之间通过固定夹具连接。

7.根据权利要求4所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述底罩与支撑底座之间通过螺钉连接。

8.根据权利要求1至4任一项所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述样品夹持罩与靶头之间为螺纹连接。

9.根据权利要求1至4任一项所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述高压线接头与水冷底座之间为螺纹连接。

10.根据权利要求1至4任一项所述的一种适用于强磁性材料的磁控溅射靶，其特征在于：所述靶头与水冷底座之间设有密封圈。

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