[其他]分离磁体式平面磁控溅射源

说明书

一种分离磁体式平面磁控溅射源，其磁场源由一固定的环状外磁组件和绕转轴旋转的内磁组件构成，水冷器的冷却水优先进入内磁组件腔Ⅲ，从内磁组件１的顶部溢出。本溅射源能产生一个或多个作圆周运动的扇形等离子体闭合环，或者产生一个能旋转的∞字形等离子体闭合环。同已有的平面磁控溅射源比较，具有靶面有效溅射区域大、溅射刻蚀均匀、靶材利用率高、薄膜的等厚度沉积面积大等优点。

本发明涉及一种溅射镀覆的专用设备。

平面磁控溅射源广泛应用于集成电路、磁泡器件、约瑟夫逊器件、声学与光学器件、机械零件、塑料制品等的表面镀膜。

磁控溅射源所产生的等离子体环的状态，直接关系到阴极靶的溅射刻蚀轨迹和靶材的利用率等。常用的平面磁控溅射源其等离子区呈闭合的空间圆环或椭圆环状，阴极靶溅射轨迹为相应的圆环或椭圆环。这种溅射源的靶材利用率很低，环内、外的大部份面积靶面无法充分利用。研其原因，在于磁场源设计欠合理。

美国专利US4444643提供了一种平面磁控溅射装置，该装置包括一个板状极靶，一个冷却腔，一个转动装置，以及旋转磁装置等。旋转磁装置含有一个导磁环，若干对极性相反的永磁体，一个钢制的套盒，各永磁体对称地排列在导磁环上，采用环氧树脂封接在套盒中，该套盒偏心地固定在转轴上。旋转磁装置的上方形成一个环状等离子体，并绕轴在极靶上作圆周扫描运动，使60%的靶面得到离子轰击刻蚀。

美国专利US4498969提供了一种磁控溅射设备，其溅射源包括靶板，水冷器，以及可作旋转运动的磁装置。磁装置含有一对或多对极性相反的永磁体，极性相反的磁体之间留有均等的间隙，磁力线从间隙处向靶面泄漏，在靶面上方形成一个环状磁场，该磁场的分布状况可随磁体形状和位置的不同而不同。磁装置旋转运动，在靶面上方形成环状等离子体，靶面受离子轰击刻蚀面积达80%。

上述溅射源已用于工业生产，但存在以下缺陷：

1、靶面上存在较大的溅射死区。因为磁控溅射源能对溅射作出贡献的只是与靶面相平行的水平磁场分量，而处于磁体顶部的靶面主要存在垂直磁场分量，垂直磁场分量对于溅射不作贡献。尽管采用转动扫描，这种溅射源的阴极靶的边缘仍有一条宽度比磁场源外磁体宽度大的环形面积得不到溅射，限制了靶材利用率的进一步提高。

2、存在靶面刻蚀的不均匀性。由于不同半径的点其线速度不相同，旋转时，致使靶面上的环形溅射刻蚀区刻蚀深度存在内深外浅的弊病。这种刻蚀的不均匀性不但限制了靶材利用率的进一步提高，同时造成等厚度沉积区域变小。

3、采用的屏蔽罩其端口口径远小于溅射区的外缘，以挡住自非均匀溅射区逸出的靶原子，其等厚沉积面积远小于溅射区。

本发明的目的在于提供一种溅射区宽度大、靶材利用率高以及薄膜均匀度好的分离磁体式平面磁控溅射源。

图面说明：

图1为分离磁体式平面磁控溅射源的结构示意图，图中1-内磁组件，1′-外磁体，1″-内磁体，1″′-极靴，2-环状外磁组件，3-水冷套，4-阴极靶，5-压环，6-转轴，7-转盘，8-屏蔽罩，9-○形密封圈，10-密封圈，11-绝缘环，12-底盘，13-密封圈，14-进水管，15-动密封组件，16-铜质出水管，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ-水腔。

图2为图1的A-A剖视图。表示产生一个扇形可旋转的等离子体闭合环的分离式平面磁控溅射源的磁场源布置示意图，图中标记与图1相同。

图3为产生多个扇形可旋转的等离子体闭合环的磁场源布置示意图，图中标记与图1相同。

图4为产生一个∞字形可旋转的等离子体闭合环的磁场源布置示意图，图中标记与图1相同。

图5为溅射刻蚀后的平面阴极靶4的形貌图。

以下结合附图说明本发明的详细内容，但发明内容不限于附图说明。