[其他]平面磁控濺射靶及其鍍膜方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85100096
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85100096B
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范玉殿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京儀器廠
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 張善余

本發(fā)明是關(guān)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(nèi)。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(gè)濺射靶。裝上不同的靶板材料同時(shí)進(jìn)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(shí)現(xiàn)合金膜成份的連續(xù)調(diào)節(jié)。第二類需要多個(gè)電源裝置，成本高，且不易控制。日本日立公司于1983年發(fā)明了一種用單靶實(shí)現(xiàn)成份連續(xù)可調(diào)的磁控濺射靶裝置（Patent：JP8199-860-A），它是上述第三類的改進(jìn)。該裝置采用兩個(gè)同心的環(huán)狀電磁鐵為磁體，通過(guò)隨時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)電磁線圈的勵(lì)磁電流的相對(duì)強(qiáng)弱，使跑道磁場(chǎng)（或等離子體環(huán)）的位置在濺射過(guò)程中不繼改變，從而實(shí)現(xiàn)薄膜成份的調(diào)節(jié)。它需要復(fù)雜的勵(lì)磁電流波形自動(dòng)控制裝置。

發(fā)明的概括

本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種使兩種或多種材料同時(shí)濺射。并能連續(xù)調(diào)節(jié)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(gòu)成。該濺射靶具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電磁鐵。通過(guò)改變各個(gè)電磁鐵的勵(lì)磁電流，跑道磁場(chǎng)的各個(gè)區(qū)段的磁場(chǎng)強(qiáng)度比值發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)薄膜成份在一定范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)節(jié)。

發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明

圖1是一個(gè)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(chǎn)生磁力線5。這些磁力線在靶板表面形成一個(gè)跑道磁場(chǎng)，如圖2所示。靶板中心為N極，外沿為S磁極。該跑道磁場(chǎng)把等離子體6約束在靶板表面，形成等離子體環(huán)（圖2）。真空室容器7接地，并與直流電源8的陽(yáng)極連接，整個(gè)濺射靶裝置與直流源的陰極連結(jié)。機(jī)殼與濺射靶裝置之間裝有絕緣環(huán)9，等離子體中的離子受陰、陽(yáng)兩極10、11間所加的電壓加速向靶板碰撞，產(chǎn)生濺射效應(yīng)。濺射的靶原子沉積在基板（未畫(huà)出）上形成薄膜。隨著濺射的進(jìn)行，在靶表面位于等離子體環(huán)下方的區(qū)域（稱為跑道），形成一個(gè)環(huán)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(fā)明的平面磁控濺射靶的一個(gè)實(shí)例構(gòu)造說(shuō)明圖（其中，與圖1具有相同作用的部份亦用相同的標(biāo)號(hào)）。A、B兩種材料的矩形塊1a和1b按左右配置構(gòu)成靶板1。本實(shí)例用左、右兩個(gè)電磁線圈17a和17b以及三個(gè)磁極18、19、20在靶板1的表面產(chǎn)生磁力線分布5，形成的跑道磁場(chǎng)分為兩段5a和5b。靶板中心為N磁極，外沿的兩個(gè)S磁極構(gòu)成環(huán)狀。調(diào)節(jié)左、右兩個(gè)電磁線圈的勵(lì)磁電流的比值，即可以使跑道磁場(chǎng)左右兩個(gè)區(qū)段的磁場(chǎng)強(qiáng)度的比值發(fā)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(shí)現(xiàn)薄膜成份的連續(xù)調(diào)節(jié)。圖3中，靶背板16鑲有銅環(huán)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(shuō)明了本發(fā)明用于Al-Cu合金膜成份調(diào)節(jié)的效果。兩電磁線圈的勵(lì)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(shí)，分別測(cè)量了I_17a＝2.7A，I_17b＝6.4A和I_17a＝6.4A，I_17b＝2.7A時(shí)的靶板表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，結(jié)果如圖4中的實(shí)線和虛線所示，其中，縱坐標(biāo)為磁場(chǎng)強(qiáng)度的水平分量（即圖2中的x方向），橫坐標(biāo)為距靶板中心的水平距離。在實(shí)例中，跑道磁場(chǎng)劃為左右兩個(gè)區(qū)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(shí)例中的三種布置情況，并注明了調(diào)節(jié)兩電磁線圈的勵(lì)磁電流的相對(duì)比值時(shí)，Cu-Al合金膜層中的Al含量的變化范圍。