[其他]复合磁控溅射靶及其镀膜方法

说明书

一种磁控溅射靶装置，由至少两个可调场强的电磁单元拼装而成，这些单元共用一个阴极靶板和溅射电源，各个单元的靶面场强可以通过各自的电磁铁分别加以调节，从而实现各单元的功率分别调节，各个单元可以单独使用或同时使用，当各个单元分别采用异种材料的靶材时，该溅射装置可以实现镀制各种金属材料（包括铁磁材料）的合金膜，并实现合金膜成份的连续调节。

本发明是关于复合磁控溅射靶装置，以及用该装置镀制合金膜的镀膜方法。

复合磁控溅射装置与平面磁控溅射装置一样，也是用在基体上镀制薄膜。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，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，锒嵌靶，即靶板由不同材料锒嵌而成;第三类，分离的多个溅射靶，装上不同的靶板材料同时溅射，第一和第二类都不易实现合金膜成份的连续调节，我们以前的发明“平面磁控溅射靶及其镀膜方法”（专利申请号：85100096）及日本日立公司的发明“成膜方法”（Patent：J58199-860-A）给出了两种实现成份连续调节的新型磁控溅射靶装置，它们是上述第二类的改进。上述第三类需要多个电源装置，成本高，且不易控制，本发明即是第三类的改进;它使不同材料同时溅射，但只需要一个溅射电源，与前发明（85100096）比较，本发明的装置具有较大的灵活性。

本发明的目的：

本发明的一个主要目的是提供一种用一个溅射电源和一个阴极使两种或多种材料同时溅射，并能连续调节薄膜成份的磁控溅射靶，本发明的溅射靶由两个或两个以上电磁单元拼装（复合）而成，这些电磁单元复合构成一个阴极并使用同一个溅射电源，该阴极由各个电磁单元的靶板拚成，这些靶板可以采用不同种类的材料。每个电磁单元中各配置一个电磁铁，各产生一个跑道磁场。通过改变各个电磁铁的励磁电流，即可分别调节各个电磁单元的跑道磁场强度和溅射功率，从而实现薄膜成份的连续调节。

本发明的详细说明：

图1是磁控溅射装置的原理图。用某种材料制成的靶板1，永磁体2、3、4产生磁力线5。这些磁力线在靶板内表面6形成一个跑道磁场，如图2所示，该跑道磁场把等离子体7约束在靶板内表面，形成等离子体环。溅射电源8提供阴极1和阳极9间的溅射电压等离子体中的离子受阴、阳两电极间所加电压加速，向靶板碰撞，产生溅射效应，溅射的靶原子沉积在基体上形成薄膜。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V型刻蚀槽10。图1中，11是靶背板，12是真空室容器，13是绝缘环，14是真空密封圈，15是磁体背板，16是靶盖板，17是冷却水管。

把图1中的永磁体换成电磁铁，并去掉电源8，就构成了本发明所述的一个电磁单元。

图3是本发明的复合磁控溅射靶的一个实例构造说明图（其中，与图1具有相同作用的部分亦用相同的标号）。它由两个电磁单元a、b拚装而成。两个电磁线圈19a和19b具有各自独立的励磁电流源（未画出）并在靶板1a和1b内表面产生各自独立的跑道磁场5a和5b。两个电磁靶单元共用一个溅射电源8和一个阴极1。靶板1a和1b可以采用不同材料（包括铁磁材料）。分别调节电磁线圈19a和19b的励磁电流，则跑道磁场5a和5b的场强将独立地变化。其结果是两个电磁单元的溅射功率得以独立地改变，从而实现薄膜成份的连续调节。图3中还有磁极18，锒有铜环20的靶背板11。

当靶板是铁磁材料时，为了保证靶板内表面有足够大的磁场强度，本发明除了在磁路整体设计上采取了一些措施外，同时采用了延伸磁极至靶板表面的方法。作为一实例，如图3所示，背板11采用铁板，21为延伸的磁极。当靶板是7mm厚的铁板时，电磁单元的靶板内表面上实测水平磁场B₁₁分布如图4所示。励磁电流为6A，其中横坐标为至电磁单元靶板中心的水平距离。纵坐标是磁感应强度，单位是高斯。

由于本发明的溅射装置中，各电磁单元具有一定的独立性，所以每个单元都可单独使用。