[其他]復合磁控濺射靶及其鍍膜方法

無效

• 申請號: 85105634
• 申請日: 1985-07-25
• 公開（公告）號: CN1004495B
• 公開（公告）日: 1989-06-14
• 發明（設計）人: 范玉殿
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張善余

一種磁控濺射靶裝置，由至少兩個可調場強的電磁單元拼裝而成，這些單元共用一個陰極靶板和濺射電源，各個單元的靶面場強可以通過各自的電磁鐵分別加以調節，從而實現各單元的功率分別調節，各個單元可以單獨使用或同時使用，當各個單元分別采用異種材料的靶材時，該濺射裝置可以實現鍍制各種金屬材料（包括鐵磁材料）的合金膜，并實現合金膜成份的連續調節。

本發明是關于復合磁控濺射靶裝置，以及用該裝置鍍制合金膜的鍍膜方法。

復合磁控濺射裝置與平面磁控濺射裝置一樣，也是用在基體上鍍制薄膜。基體和濺射靶安裝于真空室內，在低氣壓的輝光放電中，作為陰極的靶板被濺射，濺射原子沉積在基體上形成薄膜。

目前，濺射法制備合金膜的方法，常用的可以分為三類：第一類，靶板本身就是合金材料;第二類，鋃嵌靶，即靶板由不同材料鋃嵌而成;第三類，分離的多個濺射靶，裝上不同的靶板材料同時濺射，第一和第二類都不易實現合金膜成份的連續調節，我們以前的發明“平面磁控濺射靶及其鍍膜方法”（專利申請號：85100096）及日本日立公司的發明“成膜方法”（Patent：J58199-860-A）給出了兩種實現成份連續調節的新型磁控濺射靶裝置，它們是上述第二類的改進。上述第三類需要多個電源裝置，成本高，且不易控制，本發明即是第三類的改進;它使不同材料同時濺射，但只需要一個濺射電源，與前發明（85100096）比較，本發明的裝置具有較大的靈活性。

本發明的目的：

本發明的一個主要目的是提供一種用一個濺射電源和一個陰極使兩種或多種材料同時濺射，并能連續調節薄膜成份的磁控濺射靶，本發明的濺射靶由兩個或兩個以上電磁單元拼裝（復合）而成，這些電磁單元復合構成一個陰極并使用同一個濺射電源，該陰極由各個電磁單元的靶板拚成，這些靶板可以采用不同種類的材料。每個電磁單元中各配置一個電磁鐵，各產生一個跑道磁場。通過改變各個電磁鐵的勵磁電流，即可分別調節各個電磁單元的跑道磁場強度和濺射功率，從而實現薄膜成份的連續調節。

本發明的詳細說明：

圖1是磁控濺射裝置的原理圖。用某種材料制成的靶板1，永磁體2、3、4產生磁力線5。這些磁力線在靶板內表面6形成一個跑道磁場，如圖2所示，該跑道磁場把等離子體7約束在靶板內表面，形成等離子體環。濺射電源8提供陰極1和陽極9間的濺射電壓等離子體中的離子受陰、陽兩電極間所加電壓加速，向靶板碰撞，產生濺射效應，濺射的靶原子沉積在基體上形成薄膜。隨著濺射的進行，在靶表面位于等離子體環下方的區域（稱為跑道），形成一個環狀V型刻蝕槽10。圖1中，11是靶背板，12是真空室容器，13是絕緣環，14是真空密封圈，15是磁體背板，16是靶蓋板，17是冷卻水管。

把圖1中的永磁體換成電磁鐵，并去掉電源8，就構成了本發明所述的一個電磁單元。

圖3是本發明的復合磁控濺射靶的一個實例構造說明圖（其中，與圖1具有相同作用的部分亦用相同的標號）。它由兩個電磁單元a、b拚裝而成。兩個電磁線圈19a和19b具有各自獨立的勵磁電流源（未畫出）并在靶板1a和1b內表面產生各自獨立的跑道磁場5a和5b。兩個電磁靶單元共用一個濺射電源8和一個陰極1。靶板1a和1b可以采用不同材料（包括鐵磁材料）。分別調節電磁線圈19a和19b的勵磁電流，則跑道磁場5a和5b的場強將獨立地變化。其結果是兩個電磁單元的濺射功率得以獨立地改變，從而實現薄膜成份的連續調節。圖3中還有磁極18，鋃有銅環20的靶背板11。

當靶板是鐵磁材料時，為了保證靶板內表面有足夠大的磁場強度，本發明除了在磁路整體設計上采取了一些措施外，同時采用了延伸磁極至靶板表面的方法。作為一實例，如圖3所示，背板11采用鐵板，21為延伸的磁極。當靶板是7mm厚的鐵板時，電磁單元的靶板內表面上實測水平磁場B₁₁分布如圖4所示。勵磁電流為6A，其中橫坐標為至電磁單元靶板中心的水平距離。縱坐標是磁感應強度，單位是高斯。

由于本發明的濺射裝置中，各電磁單元具有一定的獨立性，所以每個單元都可單獨使用。