專利名稱：一種磁控濺射靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及磁控濺射真空鍍膜技術(shù)，具體的說是一種磁控濺射靶。
背景技術(shù)：
真空鍍薄膜技術(shù)在微電子、航空航天、機械制造及食品包裝等許多領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。磁控濺射工藝具有膜層致密、結(jié)合強度高、沉積溫度低、操作簡單、可長時間工作適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，已在科研及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛使用。目前采用的磁控濺射靶為固定磁體，靶面的刻蝕區(qū)也就固定在一個窄小的區(qū)域。在長時間工作后刻蝕區(qū)就會出現(xiàn)很深的刻蝕溝，影響靶的穩(wěn)定工作并造成靶材的浪費。因而迫切需要一種新技術(shù)來解決這個難題，提高靶材的利用率同時提高工作效率。
實用新型內(nèi)容為了克服上述固定磁體影響靶的長時間穩(wěn)定工作并可能造成靶材浪費的不足，本實用新型的目的在于提供一種能大幅度提高靶材的利用率，降低成本，滿足科研和生產(chǎn)需求的可移動磁體的磁控濺射靶，它將傳統(tǒng)磁控濺射靶的磁體由固定的形式變?yōu)樵阱兡み^程中可以移動的形式。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下本實用新型磁控濺射靶，由水冷靶材和可移動的磁體組成平面靶或圓柱靶結(jié)構(gòu)；其中所述靶為平面結(jié)構(gòu)時，磁體固定在金屬板上，安裝在水冷靶材的背后；磁體通過滾動軸承與水冷背板安裝在一起，電機通過傳動盤驅(qū)動金屬板和固定其上的磁體一起運動；所述水冷背板為內(nèi)盛冷卻水的水冷框結(jié)構(gòu)；所述固定在金屬板上的磁體為多個小長方體磁體排列而成，其排列方式為一個極性為長方形排列，固定在金屬板的四周；另一個極性為條狀排列，固定于金屬板的中央；圓柱靶包括靶材、磁體、不銹鋼管、絕緣件和連桿，所述環(huán)形磁體套在不銹鋼管上安裝在圓柱靶內(nèi)，置于冷卻水中；不銹鋼管還用作靶材冷卻水的進水管，在其末端裝有絕緣件，通過連桿連接絕緣件和曲軸，由電機帶動曲軸實現(xiàn)磁體在靶內(nèi)沿其軸向的一維往復(fù)移動。
所述靶材可以是金屬、合金及氧化物氮化物等陶瓷靶材；所述可移動磁體的磁控濺射靶可以是內(nèi)裝靶，即安裝在真空室內(nèi)部；也可以是外裝靶，即安裝在真空室外側(cè)，與普通磁控濺射靶一樣可以成任何角度安裝。
本實用新型具有以下優(yōu)點1.本實用新型采用了移動磁體技術(shù)，通過對普通磁控濺射靶的改進，使其磁體在濺射鍍膜過程中能夠移動。它克服了傳統(tǒng)磁控濺射靶磁體固定，靶面刻蝕區(qū)窄，靶材利用率低的不足，由于本實用新型能使磁體在濺射鍍膜過程中能夠移動，與傳統(tǒng)磁控濺射技術(shù)相比靶面的刻蝕區(qū)域更寬，刻蝕更均勻，靶材的利用率有明顯的提高(提高了1～2.5倍以上)。
2.本實用新型設(shè)計的磁控濺射平面靶，其磁體可以不浸泡在冷卻水中，提高了磁體的使用壽命。同時減少了靶材的更換次數(shù)，提高了工作效率。
3.本實用新型結(jié)構(gòu)保持了磁控濺射工藝的優(yōu)點，不影響其工藝性能，可適用于直流磁控濺射、脈沖磁控濺射、雙靶中頻磁控濺射及射頻磁控濺射工藝，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
4.本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝操作方便、制造成本低、性能可靠的優(yōu)點，所設(shè)計的裝置既適用于傳統(tǒng)磁控濺射平面靶的改造，又適用于傳統(tǒng)圓柱狀磁控濺射靶的改造。


圖1為本實用新型可移動磁體的平面磁控濺射靶結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A為本實用新型移動磁體對平面靶面刻蝕區(qū)影響示意圖。
圖2B為現(xiàn)有技術(shù)固定磁體對平面靶面刻蝕區(qū)影響示意圖。
圖3為圖1的側(cè)視圖。
圖4為本實用新型可移動磁體的圓柱形磁控濺射靶結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面通過實例對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1本實用新型可移動磁體的磁控濺射平面靶結(jié)構(gòu)由平面靶材1、水冷背板2、磁體5、滾動軸承4及電機7和驅(qū)動部分組成(參見圖1)，具體連接關(guān)系是水冷背板2為內(nèi)盛冷卻水3的水冷框結(jié)構(gòu)，其前面置放平面靶材1，下方為磁體5，磁體5放置在金屬板9上，金屬板9通過滾動軸承4與水冷背板2的背面安裝在一起，電機7通過傳動盤8驅(qū)動金屬板9上、下、左、右微動；其中所述后蓋板6平行置于金屬板9后面，電機7安裝在后蓋板6上；所述固定在金屬板9上的磁體5為多個小長方體磁體排列而成，其排列方式為一個極性為長方形排列，固定在金屬板9的四周；另一個極性為條狀排列，固定于金屬板9的中央。
本實用新型磁體的設(shè)計與普通平面結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶不同，不是浸泡在冷卻水中固定不動，而是在靶材和水冷背板2后面安裝了可移動的磁體5，再加上滾動軸承4及電機7和驅(qū)動部分，就可以實現(xiàn)鍍膜過程中磁體的移動。
本實施例所述可移動磁體5的磁控濺射靶是內(nèi)裝靶，即通過支撐架安裝在真空室內(nèi)部。
一磁控濺射平面靶，尺寸為1200×125mm2，原來采用的是固定磁體，后采用本實用新型的技術(shù)改為可移動的磁體。采用直流磁控濺射鍍膜工藝，實驗結(jié)果表明，靶面的刻蝕區(qū)域得到明顯改善。使用Cu和Al靶材時，采用固定磁體的靶材表面刻蝕區(qū)窄而深，參見圖2B，在使用120小時左右就需要更換靶材。而采用本實用新型可移動磁體的靶材表面刻蝕區(qū)變寬且更均勻，參見圖2A，同樣的靶材可以使用260小時以上，顯著提高了靶材的利用率。
實施例2與實施例1不同之處在于采用的鍍膜工藝為脈沖磁控濺射。實驗結(jié)果表明，靶面的刻蝕區(qū)域得到同樣得到明顯改善。同樣的靶使用的靶材還是Cu和Al，采用固定磁體的靶材表面刻蝕區(qū)窄而深，在使用100小時左右就需要更換靶材。而采用本實用新型可移動磁體的靶材表面刻蝕區(qū)變寬且更均勻，同樣的靶材可以使用200小時以上，顯著提高了靶材的利用率。
實施例3與實施例1不同之處在于同樣的靶使用Ni-Cr靶材時，采用固定磁體的靶材表面刻蝕區(qū)窄而深，在使用80小時左右就需要更換靶材。而采用本實用新型可移動磁體的靶材表面刻蝕區(qū)變寬且更均勻，同樣的靶材可以使用200小時以上，顯著提高了靶材的利用率。
本實施例所述可移動磁體5的磁控濺射靶是外裝平面靶，即安裝在真空室外側(cè)部。
實施例4與實施例1不同之處在于
如圖4所示，可移動的磁體5安裝在圓柱形磁控濺射靶中，所述環(huán)形磁體5套在不銹鋼管10上安裝在圓柱靶內(nèi)，置于冷卻水中。所述不銹鋼管10同時用作靶材冷卻水3的進水管，在其末端裝有絕緣件11，通過連桿12連接絕緣件11和曲軸，由電機帶動曲軸實現(xiàn)磁體5在靶內(nèi)往復(fù)移動。
對照例采用的是固定磁體，采用本實用新型技術(shù)改為可移動的磁體。實驗結(jié)果表明，圓柱靶面的刻蝕區(qū)域同樣得到明顯改善。使用Cu靶材時，采用固定磁體的靶材表面刻蝕區(qū)呈窄而深的環(huán)形，在使用80小時左右就需要更換靶材。而采用可移動磁體的圓柱靶材表面刻蝕區(qū)變寬，刻蝕均勻，沒有明顯的刻蝕深環(huán)出現(xiàn)，同樣的靶材可以使用200小時以上，同樣顯著提高了靶材的利用率。
實施例5與實施例4不同之處在于使用Ag靶材時，采用固定磁體的圓柱靶材表面刻蝕區(qū)出現(xiàn)窄而深的刻蝕環(huán)，在使用60小時左右就需要更換靶材。而采用本實用新型可移動磁體的圓柱靶材表面刻蝕區(qū)變寬且更均勻，同樣的靶材可以使用150小時以上，同樣顯著提高了靶材的利用率。
本實用新型所述靶材1亦可以是氧化物氮化物陶瓷靶材。
權(quán)利要求1.一種磁控濺射靶，其特征在于由水冷靶材和可移動的磁體組成平面靶或圓柱靶結(jié)構(gòu)；所述靶為平面結(jié)構(gòu)時，磁體(5)固定在金屬板(9)上，安裝在水冷靶材的背后；磁體通過滾動軸承(4)與水冷背板(2)安裝在一起，電機(7)通過傳動盤(8)驅(qū)動金屬板(9)和固定其上的磁體(5)一起運動；所述靶為圓柱形結(jié)構(gòu)時，磁體(5)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，磁體(5)套在不銹鋼管(10)上安裝在圓柱靶內(nèi)、置于冷卻水中。
2.按權(quán)利要求1所述磁控濺射靶，其特征在于所述水冷背板(2)為內(nèi)盛冷卻水(3)的水冷框結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述磁控濺射靶，其特征在于所述固定在金屬板(9)上的磁體(5)為多個磁體排列而成，其排列方式為一個極性為長方形排列，固定在金屬板(9)的四周；另一個極性為條狀排列，固定于金屬板(9)的中央。
4.按權(quán)利要求1所述磁控濺射靶，其特征在于兼作冷卻水進水管的所述不銹鋼管(10)末端裝有絕緣件(11)，絕緣件(11)通過連接機構(gòu)與電機相連，實現(xiàn)磁體在靶內(nèi)往復(fù)移動。
5.按權(quán)利要求1所述磁控濺射靶，其特征在于所述靶材(1)可以是金屬、合金及氧化物氮化物陶瓷靶材。
專利摘要本實用新型公開一種磁控濺射靶。由水冷靶材和可移動的磁體組成平面靶或圓柱靶結(jié)構(gòu)；平面靶結(jié)構(gòu)中磁體通過滾動軸承與水冷背板安裝在一起，電機通過傳動盤驅(qū)動金屬板和固定其上的磁體一起運動；圓柱靶結(jié)構(gòu)中磁體套在不銹鋼管上安裝在圓柱靶內(nèi)，置于冷卻水中，并通過連接機構(gòu)與電機相連。本實用新型采用了移動磁體技術(shù)，通過對普通磁控濺射平面靶和圓柱靶磁體的改進，使其磁體在濺射鍍膜過程中能夠移動，從而使靶材表面的刻蝕區(qū)域更寬，刻蝕更均勻，靶材的利用率有明顯的提高，同時保留了磁控濺射工藝的優(yōu)點，而沒有影響其工藝性能；本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，易操作等特點，可顯著提高靶材的利用率，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號C23C14/35GK2693788SQ20032010565
公開日2005年4月20日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者宮駿, 肖金泉, 孫超, 華偉剛, 劉山川, 王啟民, 王鐵鋼, 裴志亮, 聞立時 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所