[發(fā)明專利]一種用于磁控濺射的高純鎳靶材

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810010809.7
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101550536A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李洪錫
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽金納新材料有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 任玉龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁控濺射鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種用于磁控濺射的高純鎳靶材。?

背景技術(shù)

濺射法被廣泛的被應(yīng)用于耐磨零件、太陽能薄膜、磁頭、芯片和磁記錄介質(zhì)、玻璃表面，聚酯帶、膜泡棉和聚氨酯泡棉等上形成薄膜的一種方法，鍍膜密度高，附著好，近年發(fā)展很快，應(yīng)用很廣。?

現(xiàn)在實施的大部分濺射為磁控濺射。磁控濺射原理電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子。氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。這種磁控濺射在靶的背面放置磁鐵，在與靶表面的電場垂直方向產(chǎn)生一個磁場，二次電子在加速飛向基片的過程中受到磁場洛侖磁力的影響，被束縛在靠近靶面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體密度很高，二次電子在磁場的作用下圍繞靶面作圓周運動，在運動過程中不斷的與氬原子發(fā)生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子沉積到基片成為鍍膜。磁場與電場的強度，方向和范圍都會對成膜有很大影響。?

磁控濺射鍍膜可以實現(xiàn)大面積、均勻沉積，膜/基結(jié)合力好，成膜較致密，濺射速率高，基底溫升小，幾乎所有金屬、化合物均可作靶。?

磁控濺射靶大致可分為柱狀靶和平面靶兩大類。柱狀靶原理結(jié)構(gòu)簡單，但其形狀限制了它的用途。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的多是矩形平面靶，目前已有長度達(dá)4m的矩形靶用于鍍制窗玻璃的隔熱膜。讓基片連續(xù)不斷地由矩形靶下方通過，不但能鍍制大面積的窗玻璃，還適于在成卷的聚酯帶、膜和泡棉或者聚氨酯泡棉上鍍制各種膜層和導(dǎo)電膜。?

鎳靶作為常用的靶材由于其化學(xué)穩(wěn)定性，導(dǎo)電性和防止金屬擴散性能已經(jīng)在半導(dǎo)體行業(yè)(閘極材料)和導(dǎo)電膜(泡沫鎳導(dǎo)電化)等方面有廣泛應(yīng)用。其常用的是可以在連續(xù)基片或者成卷聚酯帶或者聚酯、聚氨酯泡棉的鍍鎳的矩形鎳靶。?

存在的問題一是純鎳靶材厚度不能太厚，影響靶材利用率。?

是有磁性的合金或者金屬雖然也可作為磁控濺射靶材。但是當(dāng)靶有磁性時，雖然磁控濺射方法可以在磁場捕獲電子，并有效地離子化濺射氣體，但是，因為鐵磁性靶材對磁控濺射陰極的磁場有很強的屏蔽效應(yīng)，所以當(dāng)鐵磁性靶材超過一定厚度時，靶材表面剩余磁場太小，無法有效約束靶材表面的二次電子，從而無法進(jìn)行磁控濺射。即使有高磁性磁鐵的應(yīng)用改善了靶材厚度的范圍，但是鎳靶材仍然不能太厚，過去使用磁鐵為鐵氧體時一般在鎳靶的厚度在5mm以內(nèi)，現(xiàn)在使用磁性比較大的磁鐵(如釹鐵硼)，一般在12mm以內(nèi)，因為濺射刻蝕環(huán)呈喇叭口型(參見圖4、5)，這使得靶材利用率與厚度的關(guān)系很大，厚度增加對利用率呈指數(shù)關(guān)系，厚度小利用率低，同時還增加了拆卸靶材的次數(shù)，增加了生產(chǎn)成本，較低生產(chǎn)效率。?

存在的問題二是純鎳靶材形成濺射刻蝕環(huán)后磁場分布不均，刻蝕呈V型深入并惡化，影響鍍膜質(zhì)量和純鎳靶材利用率。?

在磁控濺射開始時，磁場分布比較均勻(參見圖2)磁控濺射比較均勻；而在濺射一段時間后，靶材表面有侵蝕的環(huán)狀的刻蝕槽時，靶材就成為一個不均勻的磁屏蔽體，磁場越來越多的從侵蝕的刻蝕槽部位表面流出，磁場空間越來越小(參見圖3)，二次電子約束的空間也變小，更接近溝槽的最深處，隨后二次電子的刻蝕區(qū)愈加集中在刻蝕槽附近，使得整個磁場是隨濺射過程而變化的，而且越來越不均勻，越不均勻，對刻蝕槽的集中侵蝕越嚴(yán)重，最后侵蝕的溝槽前端尖銳，很容易打透，利用率大大降低。而且由此生產(chǎn)的膜厚度分布和靶材使用過程的均一性就有很大的問題，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鍍膜的前半周期(靶材侵蝕較少)膜質(zhì)量和均一性較好，而后期膜質(zhì)量和均一性較差。圖2、3可以說明對于磁性靶材而言，磁場因侵蝕而變化的情況和刻蝕槽的特征。?

存在問題三是在純鎳矩形靶材直道和轉(zhuǎn)彎處磁場強度有差別，濺射刻蝕環(huán)直道與彎道處的刻蝕深度差別大，刻蝕最深的的深度決定了靶材的壽命。?