[发明专利]一种高功率磁控溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射镀膜技术领域，尤其涉及一种高功率磁控溅射靶。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积的一种，可用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度，进而实现较高的溅射率。

由于对磁控溅射做出贡献的主要是磁场平行于靶材表面方向的分量，故该技术需要在靶材表面建立平行分量较大的磁场，这就需要在靶材下面安装N、S极相间分布的、由多个永磁体间隔设置构成的永磁阵列。为了在保证靶材表面磁场的强度，同时尽可能降低材料成本，需要将磁性材料紧贴靶背板。通常磁控溅射靶材周围密布着等离子体，溅射过程中由于离子对靶材的轰击，会产生大量的热量，如果不能及时将热量置换出去，轻则会造成靶材形变，重则会造成靶材融化、熔穿，甚至设备损坏。为此，需要对靶材及靶阴极等结构进行冷却。如公开号为CN101418433A(申请号为200810143347.6)的中国发明专利申请《一种可提高靶材利用率的平面磁控溅射阴极》，以及申请公布号为CN10402A(申请号为20100692.0)的中国发明专利申请《一种用于中低真空的磁控溅射靶阴极》，根据其公开的内容可知这些靶材的冷却方式是将循环流动的冷却水置于靶台内，靶台通常采用导热性优良的金属铜，这样就可以将靶材上的热量及时通过冷却水传导出去，如此也造成永磁体完全浸泡在冷却水环境中。稀土永磁材料在水流长期冲击下会有部分稀土化合物溶解于水中、甚至材料整体解缔合，造成永磁材料性能下降，进而影响镀膜质量，而水中的磁性杂质会吸附在管路内壁上，污染水冷管路、甚至堵塞金属接口等易磁化部分。如此则无法保证靶材表面磁场的稳定，进而无法保证磁控溅射设备的长期稳定工作，以及样品制备的稳定性。

授权公告号为CN101418432B(申请号为200810143346.1)的中国发明专利《一种高功率平面磁控溅射阴极》，其中公开的方案通过在阴极体内部设置一个独立的冷却通道，从而使永磁体不与冷却媒介接触，在为靶材水冷降温的同时保护了永磁体。但由于永磁体与靶材之间填充有水，长时间使用水中的铁等杂质会沉积在冷却通道外壳表面，一定程度上影响了靶材表面的磁场分布并会引起冷却管路的堵塞，同时该装置设计的锥状或梯台状永磁体会造成磁感线与靶面平行方向分量过小，靶材刻蚀十分严重，降低了靶材的利用效率。

授权公告号为CN202246844U(申请号为201120349629.9)的中国实用新型专利《磁水分离型平面磁控溅射靶》，其中公开的平面溅射靶通过引入了一种阴极磁路与冷却水路分离的新结构，以避免永磁体被冷却介质腐蚀，进而提高永磁体的使用寿命。但该结构是将极靴浸泡在冷却媒质中，在长时间的工作过程中极靴亦会被腐蚀，又由于极靴与磁体之间是直接接触的，故当极靴被腐蚀后永磁体也会被腐蚀。同时由于冷却媒质与极靴的一侧直接接触，对极靴的冷却作用有限，而由极靴传导至永磁体上的热量却无法避免，在大功率长时间的使用过程中则会引起永磁体温度升高，进而降低磁体的磁场强度，影响设备正常使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术，提供一种既能有效避免冷却水和永磁体的直接接触，又能保证靶材表面磁场强度稳定分布的高功率磁控溅射靶。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高功率磁控溅射靶，包括靶材、设置在靶材背部的靶背板、极靴、设置于靶背板和极靴之间的且间隔设置的多个永磁体，多个所述永磁体的N、S极相间分布，其特征在于：还包括软磁体和隔离板；

所述隔离板为非导磁材料制成的隔离板，所述隔离板设置于永磁体的上方；

每个永磁体的上方对应设置有一软磁体，所述软磁体设置于所述隔离板和靶背板之间，相邻两个软磁体间的空隙及最外侧的两个软磁体外侧的间隙即形成供冷却水流通的冷却水通道。

为了防止软磁体的表面被氧化，影响软磁体的磁性，所述软磁体为外表面做过镀镍或镀铬处理的软磁体。

可选择地，所述软磁体为10号碳素钢、纯铁或铁硅合金制成的软磁体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)该高功率磁控溅射靶通过隔离板的设置能够将永磁体和冷却水进行隔离，即将永磁体隔离于水环境之外，保证永磁体不会被解缔合，有效避免了冷却水被磁性杂质污染，进而也避免了水冷管路发生堵塞。同时，在隔离板也实现了冷却水和极靴之间的隔离，防止极靴被腐蚀，有效保证了磁控溅射设备的工作稳定性，增加了磁控溅射设备的使用寿命。