[發明專利]旋轉圓柱磁控濺射靶

無效

• 申請號: 200710022233.1
• 申請日: 2007-05-10
• 公開（公告）號: CN101285171A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 孫德恩
• 申請（專利權）人: 勝倍爾超強鍍膜（蘇州）有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽

技術領域

本發明涉及大面積鍍膜用旋轉圓柱磁控濺射靶，廣泛適用于制備涂層的設備中，屬于薄膜制備技術領域。

背景技術

目前國內外的磁控濺射設備，其濺射源靶的結構型式主要有同軸磁控濺射靶和平面磁控濺射靶兩種，同軸磁控濺射靶是在管型濺射材料內設有環狀永磁體及極靴(導磁墊片)構成，濺射時形成若干個與靶軸線垂直的有間隙的環狀輝光放電區域，當鍍制大面積基片(如幕墻玻璃)時不可避免地形成厚薄相間的條紋，導致嚴重的膜厚不均勻，影響產品質量。平面磁控濺射靶，采用條形磁體結構，濺射時形成與靶軸線平行的條狀輝光區，較好地減輕了被鍍基體上的膜厚不均勻現象，使鍍層均勻，保證了產品質量。但由于靶面蝕刻區集中在矩形框上，使靶材利用率極低。

磁控濺射靶是大面積真空鍍膜設備中的主要裝置之一，現代光電薄膜產品中需要大量沉積氧化物、氮化物等絕緣化合物薄膜，因此廣泛應用中頻反應磁控濺射技術。現在真空鍍膜設備中應用的主要是平面磁控濺射靶，其永磁鐵和靶都是靜止不動的，這樣靶的刻蝕區是固定的，因此，應用平面磁控濺射靶沉積絕緣材料薄膜時，靶的利用率非常低，通常最多只能達到40％。隨著靶的刻蝕越來越深，靶材的濺射速率和薄膜的均勻性都有影響，不利于高質量功能薄膜的沉積；而且，由于靶的非刻蝕區的存在，在鍍膜過程中絕緣材料會沉積在非刻蝕區表面，造成大量的電子在上堆積，引起靶面起弧，輕則造成沉積薄膜的污染，重則導致濺射過程的不穩定甚至停止。

在中國專利ZL89215781.X和ZL95219498.8中公開了一種柱狀磁控濺射靶，其靶材內有若干直條形永磁體平行于靶軸向安置在基體上，工作時，靶旋轉而永磁體不轉，或反之。通常條形永磁體是由多段小條形永磁體組成，依次嵌入極靴內形成整體的條形永磁體，條形永磁體必須成對出現，其中每個永磁體的N極與S極放置方向相反，即某直條形永磁體N極向外、S極向內，則其相鄰的直條形永磁體必是S極向外、N極向內，同時條形永磁體一端有環形永磁體，即條形永磁體一端與環形永磁體相連、另一端懸空，條形永磁體與環形永磁體相連方式呈原點對稱形式，才能形成閉合的磁力線回路。條形永磁體與環形永磁體之間產生的輝光放電區很寬，說明靶材在這一區域濺射能力強，于是靶兩端的刻蝕速度快于靶中段，在靶的兩端會出現橫向凹槽，靶材兩端不參與濺射部分，從而導致靶材的過早報廢，降低了靶材的利用率，造成了浪費。

美國專利US2005/0189218A1公開了一種旋轉圓柱型靶結構，使用陰極弧電源進行沉積，由于磁場結構制約，該旋轉圓柱型靶結構很難采用磁控濺射技術沉積結構致密、表面光滑的涂層。濺射技術可以滿足制備不同性能涂層的需要，濺射過程的基礎是工作氣體(通常為氬氣)輝光放電，在施加高負電壓的陰極靶材和接地的陽極之間存在一電場，陰極附近的自由電子在電場作用下朝陽極加速運動，在一定氬氣氣體密度下，離化中性氬氣原子成帶正電的氬氣離子，同時釋放二次電子，帶正電的氬氣離子在電場作用下，朝施加高負電壓的陰極加速運動，氬氣離子能量高于陰極靶材原子結合能時，靶材原子被轟擊下來，遷移到放置在靶對面或者圓周的被鍍工件上形成薄膜，此謂濺射鍍膜。由于電子的運行軌跡較短，氬氣的離化率很低，導致濺射速率較低。

因此，設計一種新型旋轉圓柱磁控濺射靶，將是一項值得研究的重要技術課題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型旋轉圓柱磁控濺射靶，可以保證輝光放電時形成一個閉合的電子跑道，使濺射穩定進行，提高靶材的利用率，改善沉積薄膜的質量。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

旋轉圓柱磁控濺射靶，包括極靴、永磁體、中空圓柱靶材和芯軸，永磁體沿圓柱靶材的軸向嵌于極靴內，其特征在于：所述永磁體為長永久磁條和短永久磁條，相應地，極靴上設有用于安裝長永久磁條和短永久磁條的定位槽，長永久磁條和短永久磁條分別安裝在對應的定位槽內；長永久磁條和短永久磁條沿極靴圓周方向交替分布，從而組成多路條形磁體，長短永久磁條的極性相反，極化方向垂直于濺射陰極中心軸線，極靴兩端的磁環與長短永久磁條構成閉合跑道形磁力線。

本發明的目的還可以通過以下技術方案來進一步實現：

前述的旋轉圓柱磁控濺射靶，其中，長永久磁條和短永久磁條分別通過長壓條和短壓條固定在極靴的定位槽內。

前述的旋轉圓柱磁控濺射靶，其中，長永久磁條和短永久磁條沿極靴圓周方向以偶數個交替分布。

本發明技術方案的突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：