[其他]平面磁控溅射靶及其镀膜方法

说明书

一种平面磁控溅射靶装置，至少包含有两个电磁铁，靶板由多块异种材料拼砌而成。通过调节各个电磁铁的励磁电流的相对比值，使靶板内表面跑道磁场的各个区段的磁场强度的相对比值发生变化，从而实现所镀制的合金膜成份在一定范围内的连续调节。

本发明是关于平面磁控溅射靶装置，以及用该装置镀制合金膜的镀膜方法。

平面磁控溅射装置用于在基体上镀制薄膜。基体和溅射靶安装于真空室内。在低气压的辉光放电中，作为阴极的靶板被溅射。溅射原子沉积在基体上形成薄膜。

目前，用溅射法制备合金膜的方法，常用的可以分为三类：第一类，靶板本身就是合金材料，第二类，分离的多个溅射靶。装上不同的靶板材料同时进行溅射;第三类锒嵌靶，即靶板由不同材料锒嵌而成。第一及第三类都不易实现合金膜成份的连续调节。第二类需要多个电源装置，成本高，且不易控制。日本日立公司于1983年发明了一种用单靶实现成份连续可调的磁控溅射靶装置（Patent：JP8199-860-A），它是上述第三类的改进。该装置采用两个同心的环状电磁铁为磁体，通过随时调节两个电磁线圈的励磁电流的相对强弱，使跑道磁场（或等离子体环）的位置在溅射过程中不继改变，从而实现薄膜成份的调节。它需要复杂的励磁电流波形自动控制装置。

发明的概括

本发明的一个主要目的是提供一种使两种或多种材料同时溅射。并能连续调节薄膜成份的平面磁控溅射靶。该溅射靶的靶板由两种或多种材料构成。该溅射靶具有两个或两个以上的电磁铁。通过改变各个电磁铁的励磁电流，跑道磁场的各个区段的磁场强度比值发生变化，从而实现薄膜成份在一定范围内的连续调节。

发明的详细说明

图1是一个平面磁控溅射靶装置的原理图。用某种材料制成的靶板1、永磁体2、3、4产生磁力线5。这些磁力线在靶板表面形成一个跑道磁场，如图2所示。靶板中心为N极，外沿为S磁极。该跑道磁场把等离子体6约束在靶板表面，形成等离子体环（图2）。真空室容器7接地，并与直流电源8的阳极连接，整个溅射靶装置与直流源的阴极连结。机壳与溅射靶装置之间装有绝缘环9，等离子体中的离子受阴、阳两极10、11间所加的电压加速向靶板碰撞，产生溅射效应。溅射的靶原子沉积在基板（未画出）上形成薄膜。随着溅射的进行，在靶表面位于等离子体环下方的区域（称为跑道），形成一个环状的V型刻蚀槽12。图1中，13是真空密封橡胶圈，14是冷却水管，15是磁体背板，16是靶背板。

图3是本发明的平面磁控溅射靶的一个实例构造说明图（其中，与图1具有相同作用的部份亦用相同的标号）。A、B两种材料的矩形块1a和1b按左右配置构成靶板1。本实例用左、右两个电磁线圈17a和17b以及三个磁极18、19、20在靶板1的表面产生磁力线分布5，形成的跑道磁场分为两段5a和5b。靶板中心为N磁极，外沿的两个S磁极构成环状。调节左、右两个电磁线圈的励磁电流的比值，即可以使跑道磁场左右两个区段的磁场强度的比值发生变化，从而改变A材料和B材料的溅射速率的比值，从而实现薄膜成份的连续调节。图3中，靶背板16镶有铜环21，22是延伸磁极。

作为一例，取A材料为Al，B材料为Cu。表1说明了本发明用于Al-Cu合金膜成份调节的效果。两电磁线圈的励磁电流I的变化范围均为2.7A-6.4A。靶板材料为非铁磁材料，厚度为7mm时，分别测量了I_17a＝2.7A，I_17b＝6.4A和I_17a＝6.4A，I_17b＝2.7A时的靶板表面的磁场强度，结果如图4中的实线和虚线所示，其中，纵坐标为磁场强度的水平分量（即图2中的x方向），横坐标为距靶板中心的水平距离。在实例中，跑道磁场划为左右两个区段，靶板为矩形，由Al和Cu两种材料配置，Al块和Cu块为矩形。

表1是矩形Al块和Cu块在本实例中的三种布置情况，并注明了调节两电磁线圈的励磁电流的相对比值时，Cu-Al合金膜层中的Al含量的变化范围。