[其他]平面磁控濺射靶及其鍍膜方法

在審

• 申請號: 101985000000096
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100096B
• 公開（公告）日: 1988-12-07
• 發明（設計）人: 范玉殿
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京儀器廠
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張善余

一種平面磁控濺射靶裝置，至少包含有兩個電磁鐵，靶板由多塊異種材料拼砌而成。通過調節各個電磁鐵的勵磁電流的相對比值，使靶板內表面跑道磁場的各個區段的磁場強度的相對比值發生變化，從而實現所鍍制的合金膜成份在一定范圍內的連續調節。

本發明是關于平面磁控濺射靶裝置，以及用該裝置鍍制合金膜的鍍膜方法。

平面磁控濺射裝置用于在基體上鍍制薄膜。基體和濺射靶安裝于真空室內。在低氣壓的輝光放電中，作為陰極的靶板被濺射。濺射原子沉積在基體上形成薄膜。

目前，用濺射法制備合金膜的方法，常用的可以分為三類：第一類，靶板本身就是合金材料，第二類，分離的多個濺射靶。裝上不同的靶板材料同時進行濺射;第三類鋃嵌靶，即靶板由不同材料鋃嵌而成。第一及第三類都不易實現合金膜成份的連續調節。第二類需要多個電源裝置，成本高，且不易控制。日本日立公司于1983年發明了一種用單靶實現成份連續可調的磁控濺射靶裝置（Patent：JP8199-860-A），它是上述第三類的改進。該裝置采用兩個同心的環狀電磁鐵為磁體，通過隨時調節兩個電磁線圈的勵磁電流的相對強弱，使跑道磁場（或等離子體環）的位置在濺射過程中不繼改變，從而實現薄膜成份的調節。它需要復雜的勵磁電流波形自動控制裝置。

發明的概括

本發明的一個主要目的是提供一種使兩種或多種材料同時濺射。并能連續調節薄膜成份的平面磁控濺射靶。該濺射靶的靶板由兩種或多種材料構成。該濺射靶具有兩個或兩個以上的電磁鐵。通過改變各個電磁鐵的勵磁電流，跑道磁場的各個區段的磁場強度比值發生變化，從而實現薄膜成份在一定范圍內的連續調節。

發明的詳細說明

圖1是一個平面磁控濺射靶裝置的原理圖。用某種材料制成的靶板1、永磁體2、3、4產生磁力線5。這些磁力線在靶板表面形成一個跑道磁場，如圖2所示。靶板中心為N極，外沿為S磁極。該跑道磁場把等離子體6約束在靶板表面，形成等離子體環（圖2）。真空室容器7接地，并與直流電源8的陽極連接，整個濺射靶裝置與直流源的陰極連結。機殼與濺射靶裝置之間裝有絕緣環9，等離子體中的離子受陰、陽兩極10、11間所加的電壓加速向靶板碰撞，產生濺射效應。濺射的靶原子沉積在基板（未畫出）上形成薄膜。隨著濺射的進行，在靶表面位于等離子體環下方的區域（稱為跑道），形成一個環狀的V型刻蝕槽12。圖1中，13是真空密封橡膠圈，14是冷卻水管，15是磁體背板，16是靶背板。

圖3是本發明的平面磁控濺射靶的一個實例構造說明圖（其中，與圖1具有相同作用的部份亦用相同的標號）。A、B兩種材料的矩形塊1a和1b按左右配置構成靶板1。本實例用左、右兩個電磁線圈17a和17b以及三個磁極18、19、20在靶板1的表面產生磁力線分布5，形成的跑道磁場分為兩段5a和5b。靶板中心為N磁極，外沿的兩個S磁極構成環狀。調節左、右兩個電磁線圈的勵磁電流的比值，即可以使跑道磁場左右兩個區段的磁場強度的比值發生變化，從而改變A材料和B材料的濺射速率的比值，從而實現薄膜成份的連續調節。圖3中，靶背板16鑲有銅環21，22是延伸磁極。

作為一例，取A材料為Al，B材料為Cu。表1說明了本發明用于Al-Cu合金膜成份調節的效果。兩電磁線圈的勵磁電流I的變化范圍均為2.7A-6.4A。靶板材料為非鐵磁材料，厚度為7mm時，分別測量了I_17a＝2.7A，I_17b＝6.4A和I_17a＝6.4A，I_17b＝2.7A時的靶板表面的磁場強度，結果如圖4中的實線和虛線所示，其中，縱坐標為磁場強度的水平分量（即圖2中的x方向），橫坐標為距靶板中心的水平距離。在實例中，跑道磁場劃為左右兩個區段，靶板為矩形，由Al和Cu兩種材料配置，Al塊和Cu塊為矩形。

表1是矩形Al塊和Cu塊在本實例中的三種布置情況，并注明了調節兩電磁線圈的勵磁電流的相對比值時，Cu-Al合金膜層中的Al含量的變化范圍。