[发明专利]旋转圆柱磁控溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及大面积镀膜用旋转圆柱磁控溅射靶，广泛适用于制备涂层的设备中，属于薄膜制备技术领域。

背景技术

目前国内外的磁控溅射设备，其溅射源靶的结构型式主要有同轴磁控溅射靶和平面磁控溅射靶两种，同轴磁控溅射靶是在管型溅射材料内设有环状永磁体及极靴(导磁垫片)构成，溅射时形成若干个与靶轴线垂直的有间隙的环状辉光放电区域，当镀制大面积基片(如幕墙玻璃)时不可避免地形成厚薄相间的条纹，导致严重的膜厚不均匀，影响产品质量。平面磁控溅射靶，采用条形磁体结构，溅射时形成与靶轴线平行的条状辉光区，较好地减轻了被镀基体上的膜厚不均匀现象，使镀层均匀，保证了产品质量。但由于靶面蚀刻区集中在矩形框上，使靶材利用率极低。

磁控溅射靶是大面积真空镀膜设备中的主要装置之一，现代光电薄膜产品中需要大量沉积氧化物、氮化物等绝缘化合物薄膜，因此广泛应用中频反应磁控溅射技术。现在真空镀膜设备中应用的主要是平面磁控溅射靶，其永磁铁和靶都是静止不动的，这样靶的刻蚀区是固定的，因此，应用平面磁控溅射靶沉积绝缘材料薄膜时，靶的利用率非常低，通常最多只能达到40％。随着靶的刻蚀越来越深，靶材的溅射速率和薄膜的均匀性都有影响，不利于高质量功能薄膜的沉积；而且，由于靶的非刻蚀区的存在，在镀膜过程中绝缘材料会沉积在非刻蚀区表面，造成大量的电子在上堆积，引起靶面起弧，轻则造成沉积薄膜的污染，重则导致溅射过程的不稳定甚至停止。

在中国专利ZL89215781.X和ZL95219498.8中公开了一种柱状磁控溅射靶，其靶材内有若干直条形永磁体平行于靶轴向安置在基体上，工作时，靶旋转而永磁体不转，或反之。通常条形永磁体是由多段小条形永磁体组成，依次嵌入极靴内形成整体的条形永磁体，条形永磁体必须成对出现，其中每个永磁体的N极与S极放置方向相反，即某直条形永磁体N极向外、S极向内，则其相邻的直条形永磁体必是S极向外、N极向内，同时条形永磁体一端有环形永磁体，即条形永磁体一端与环形永磁体相连、另一端悬空，条形永磁体与环形永磁体相连方式呈原点对称形式，才能形成闭合的磁力线回路。条形永磁体与环形永磁体之间产生的辉光放电区很宽，说明靶材在这一区域溅射能力强，于是靶两端的刻蚀速度快于靶中段，在靶的两端会出现横向凹槽，靶材两端不参与溅射部分，从而导致靶材的过早报废，降低了靶材的利用率，造成了浪费。

美国专利US2005/0189218A1公开了一种旋转圆柱型靶结构，使用阴极弧电源进行沉积，由于磁场结构制约，该旋转圆柱型靶结构很难采用磁控溅射技术沉积结构致密、表面光滑的涂层。溅射技术可以满足制备不同性能涂层的需要，溅射过程的基础是工作气体(通常为氩气)辉光放电，在施加高负电压的阴极靶材和接地的阳极之间存在一电场，阴极附近的自由电子在电场作用下朝阳极加速运动，在一定氩气气体密度下，离化中性氩气原子成带正电的氩气离子，同时释放二次电子，带正电的氩气离子在电场作用下，朝施加高负电压的阴极加速运动，氩气离子能量高于阴极靶材原子结合能时，靶材原子被轰击下来，迁移到放置在靶对面或者圆周的被镀工件上形成薄膜，此谓溅射镀膜。由于电子的运行轨迹较短，氩气的离化率很低，导致溅射速率较低。

因此，设计一种新型旋转圆柱磁控溅射靶，将是一项值得研究的重要技术课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型旋转圆柱磁控溅射靶，可以保证辉光放电时形成一个闭合的电子跑道，使溅射稳定进行，提高靶材的利用率，改善沉积薄膜的质量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

旋转圆柱磁控溅射靶，包括极靴、永磁体、中空圆柱靶材和芯轴，永磁体沿圆柱靶材的轴向嵌于极靴内，其特征在于：所述永磁体为长永久磁条和短永久磁条，相应地，极靴上设有用于安装长永久磁条和短永久磁条的定位槽，长永久磁条和短永久磁条分别安装在对应的定位槽内；长永久磁条和短永久磁条沿极靴圆周方向交替分布，从而组成多路条形磁体，长短永久磁条的极性相反，极化方向垂直于溅射阴极中心轴线，极靴两端的磁环与长短永久磁条构成闭合跑道形磁力线。

本发明的目的还可以通过以下技术方案来进一步实现：

前述的旋转圆柱磁控溅射靶，其中，长永久磁条和短永久磁条分别通过长压条和短压条固定在极靴的定位槽内。

前述的旋转圆柱磁控溅射靶，其中，长永久磁条和短永久磁条沿极靴圆周方向以偶数个交替分布。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：