[发明专利]一种提高靶材溅射均匀性的旋转平面磁控溅射靶及运动

说明书

技术领域

本发明一种提高靶材溅射均匀性的旋转平面磁控溅射靶及运动，属于真空镀膜技术领域。

背景技术

真空镀膜技术属于一种物理气相沉积成膜方法，在光学领域常用于光学镜片膜层制备。磁控溅射方法具有沉积温度低、溅射速率高、膜层致密、操作简单等优点，在科研及工业生产领域有广泛应用。目前真空镀膜设备中常用的是平面磁控溅射靶，其中的磁铁和靶是静止不动的，如图1所示。图1（A）所示的磁场的分布特性导致靶材各个地方的溅射速率不一样，溅射一段时间后靶材表面就会出现如图1（B）和（C）所示的环状溅射刻蚀沟槽，这种沟槽在各个地方的刻蚀深度是不一样的。在整个刻蚀环带范围内，中间很窄的一条环带上的刻蚀深度最大，越往两边刻蚀深度越小，刻蚀深度极不均匀。这种刻蚀深度的不均匀性会降低光学镜片上膜层沉积的均匀性，对高质量膜层的制备是不利的。另一方面，这种极不均匀的刻蚀形状也造成了靶的利用率较低，通常不超过10%。

发明内容

为解决上述固定磁铁和靶的结构方式造成的靶材溅射刻蚀均匀性低的问题，改善成膜质量，本发明提供一种能够提高靶材溅射均匀性的旋转平面磁控溅射靶及运动，将传统的磁控溅射靶中的磁铁和靶都静止不动的结构方式变为磁铁不动而靶进行旋转运动，使两者作相对运动。这不仅能大大提高靶材的溅射均匀性，还能提高靶材利用率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

包括磁铁在内，其特征在于：还包括平面靶及与平面靶连接的传动系统的结构；其运动是：磁铁固定不动，平面靶通过传动系统绕自己的中心轴进行匀速旋转运动，所述的匀速旋转的角速度在大于零且小于等于30转/分钟范围内。

实施该技术后的明显优点和效果是：由于采用旋转平面靶技术，工作时磁铁固定不动，平面靶匀速旋转，使传统平面磁控溅射靶中存在的靶面刻蚀均匀性差，靶材利用率低的现象得到明显的改善，使靶面刻蚀均匀，大大提高靶材的溅射均匀性，同时又提高了靶材利用率。

附图说明

图1(A)为传统平面磁控溅射靶结构中磁力线分布示意图；

图1(B)为传统平面磁控溅射靶结构中靶面刻蚀区示意图；

图1(C)为图1(B)的俯视图；

图2(A)为本发明中当平面靶静止时磁力线分布示意图；

图2(B)为本发明中当平面靶静止时靶面刻蚀区示意图；

图2(C)为图2(A)的俯视图；

图3(B)为本发明中当平面靶旋转运动时靶面刻蚀区示意图；

图3(C)为图3(B)的俯视图；

具体实施方式

    以下结合附图，对本发明作进一步描述：

参见附图，一种提高靶材溅射均匀性的旋转平面磁控溅射靶由旋转运动的平面靶（201）及传动系统和固定不动的磁铁（202）组成。

下面对其具体的运动方式作详细描述。

当平面靶（201）和磁铁（202）都静止不动时，磁力线分布如图2（A）所示，这种磁力线分布导致的平面靶刻蚀形状如图2（B）和（C）所示，类似于图1中传统平面靶的情况，刻蚀形状为一环带范围（203）。在该环带范围（203）内，各个地方的刻蚀深度是不一样的，中间很窄的环带（204）处的刻蚀深度最大，越往两边刻蚀深度越小。这种刻蚀效果是很不均匀的，对光学膜层的均匀性是不利的。而且这种极不均匀的刻蚀也导致了靶材的利用率很低，通常不超过10%，造成了靶材的大量浪费。

当磁铁（202）静止不动而平面靶（201）绕自己的中心轴以大于零且小于等于30转/分钟角速度作匀速旋转运动时，即相当于平面靶（201）不动而磁铁（202）绕平面靶的中心轴进行旋转运动，产生的平面靶刻蚀效果如图3（B）和（C）所示。这种相对运动的方式可以产生与传统的磁铁和靶都静止不动的平面靶结构相同的刻蚀环带范围，如图3（C）和图1（C）中的刻蚀范围（303），但两者的刻蚀均匀性却大不相同。本发明中，由环（305）和环（306）所包围的较宽的环带范围内刻蚀深度很均匀而且是刻蚀深度最大的地方，如图3（C）所示；而传统的平面靶结构中，只有环带（104）处很窄的范围内刻蚀深度是均匀的；同时靶材利用率也有较大提高。

本发明在实际中具体应用时，可根据实际需要安排磁铁和平面靶的大小以及相对位置，以获得不同的刻蚀环区域和不同的刻蚀均匀性效果。

凡是采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在发明保护范围内。