專利名稱：一種磁控濺射靶的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及磁控濺射真空鍍膜技術，具體的說是一種磁控濺射靶。
背景技術：
真空鍍薄膜技術在微電子、航空航天、機械制造及食品包裝等許多領域已廣泛應用。磁控濺射工藝具有膜層致密、結合強度高、沉積溫度低、操作簡單、可長時間工作適合大批量工業化生產等優點，已在科研及工業生產領域廣泛使用。目前采用的磁控濺射靶為固定磁體，靶面的刻蝕區也就固定在一個窄小的區域。在長時間工作后刻蝕區就會出現很深的刻蝕溝，影響靶的穩定工作并造成靶材的浪費。因而迫切需要一種新技術來解決這個難題，提高靶材的利用率同時提高工作效率。
實用新型內容為了克服上述固定磁體影響靶的長時間穩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，滿足科研和生產需求的可移動磁體的磁控濺射靶，它將傳統磁控濺射靶的磁體由固定的形式變為在鍍膜過程中可以移動的形式。
為了實現上述目的，本實用新型的技術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構；其中所述靶為平面結構時，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，電機通過傳動盤驅動金屬板和固定其上的磁體一起運動；所述水冷背板為內盛冷卻水的水冷框結構；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，所述環形磁體套在不銹鋼管上安裝在圓柱靶內，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磁體在靶內沿其軸向的一維往復移動。
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裝靶，即安裝在真空室內部；也可以是外裝靶，即安裝在真空室外側，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點1.本實用新型采用了移動磁體技術，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。它克服了傳統磁控濺射靶磁體固定，靶面刻蝕區窄，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，與傳統磁控濺射技術相比靶面的刻蝕區域更寬，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，提高了工作效率。
3.本實用新型結構保持了磁控濺射工藝的優點，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，具有廣泛的應用領域。
4.本實用新型具有結構簡單、安裝操作方便、制造成本低、性能可靠的優點，所設計的裝置既適用于傳統磁控濺射平面靶的改造，又適用于傳統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構示意圖。
圖2A為本實用新型移動磁體對平面靶面刻蝕區影響示意圖。
圖2B為現有技術固定磁體對平面靶面刻蝕區影響示意圖。
圖3為圖1的側視圖。
圖4為本實用新型可移動磁體的圓柱形磁控濺射靶結構示意圖。
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構由平面靶材1、水冷背板2、磁體5、滾動軸承4及電機7和驅動部分組成(參見圖1)，具體連接關系是水冷背板2為內盛冷卻水3的水冷框結構，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計與普通平面結構的磁控濺射靶不同，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和驅動部分，就可以實現鍍膜過程中磁體的移動。
本實施例所述可移動磁體5的磁控濺射靶是內裝靶，即通過支撐架安裝在真空室內部。
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改為可移動的磁體。采用直流磁控濺射鍍膜工藝，實驗結果表明，靶面的刻蝕區域得到明顯改善。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。實驗結果表明，靶面的刻蝕區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，所述環形磁體5套在不銹鋼管10上安裝在圓柱靶內，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磁體5在靶內往復移動。
對照例采用的是固定磁體，采用本實用新型技術改為可移動的磁體。實驗結果表明，圓柱靶面的刻蝕區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呈窄而深的環形，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變寬，刻蝕均勻，沒有明顯的刻蝕深環出現，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出現窄而深的刻蝕環，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構；所述靶為平面結構時，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；所述靶為圓柱形結構時，磁體(5)為圓環形結構，磁體(5)套在不銹鋼管(10)上安裝在圓柱靶內、置于冷卻水中。
2.按權利要求1所述磁控濺射靶，其特征在于所述水冷背板(2)為內盛冷卻水(3)的水冷框結構。
3.按權利要求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)通過連接機構與電機相連，實現磁體在靶內往復移動。
5.按權利要求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構；平面靶結構中磁體通過滾動軸承與水冷背板安裝在一起，電機通過傳動盤驅動金屬板和固定其上的磁體一起運動；圓柱靶結構中磁體套在不銹鋼管上安裝在圓柱靶內，置于冷卻水中，并通過連接機構與電機相連。本實用新型采用了移動磁體技術，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點，而沒有影響其工藝性能；本實用新型還具有結構簡單，性能可靠，易操作等特點，可顯著提高靶材的利用率，具有廣泛的應用領域。
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 優先權日2003年11月28日
發明者宮駿, 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:中國科學院金屬研究所