具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶、鍍制薄膜裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，包括：靶體、磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)、靶材和水冷結(jié)構(gòu)，靶體與靶材緊固連接，靶材與水冷結(jié)構(gòu)緊固連接；磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)以磁控濺射靶軸心線(xiàn)作軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置于靶材的下方；磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括電磁線(xiàn)圈，通過(guò)改變電磁線(xiàn)圈的電流值，能夠改變磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度；水冷結(jié)構(gòu)包括水冷背板，水冷背板上設(shè)置的進(jìn)水通道和出水通道呈間隔分布。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)改變電磁圈的電流值，能夠改變磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度，形成有效的靶面水平磁場(chǎng)，滿(mǎn)足不同靶材高度、不同靶材材料、不同靶面濺射區(qū)域等情況的使用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶、鍍制薄膜裝置及方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及磁控濺射
，具體地，涉及一種具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶、鍍制薄膜裝置及方法。
技術(shù)介紹
磁控濺射鍍膜技術(shù)作為一種十分有效的薄膜沉積方法，被廣泛地應(yīng)用于許多方面，特別是在微電子、光學(xué)薄膜、航天用熱控薄膜、材料表面處理領(lǐng)域中，用于薄膜沉積和表面功能層制備。磁控濺射技術(shù)得以廣泛的應(yīng)用，是由該技術(shù)有別于其它鍍膜方法的特點(diǎn)所決定的，其特點(diǎn)可歸納為：沉積速率高、功率效率高、對(duì)基體損傷小、基體溫度低、結(jié)合強(qiáng)度較高、可重復(fù)性好。磁控濺射靶是磁控濺射鍍膜技術(shù)中的核心部件，磁控濺射靶的優(yōu)劣影響著制備膜層的質(zhì)量。磁控濺射靶主要由靶體、靶材、水冷結(jié)構(gòu)和磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)組成。其中，磁控濺射靶中的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)是整個(gè)部件的關(guān)鍵所在，磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的作用是在靶材表面上方形成平行于靶面、且強(qiáng)度高于200Gs的水平磁場(chǎng)，從而為磁控濺射靶的正常輝光放電提供必要條件。由于大多數(shù)磁控濺射靶的磁力線(xiàn)并不平行于靶材表面，而是在靶材表面呈拱形分布，這種磁場(chǎng)分布會(huì)在靶材表面形成等離子體磁聚現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中具體表現(xiàn)為，在靶材表面的一個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)，靶材被消蝕成一個(gè)深溝。這種靶材的非均勻消耗，造成靶材的利用率較低。并且，隨著靶材的刻蝕，靶面刻蝕區(qū)域的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)改變，偏離預(yù)設(shè)的設(shè)定值，使鍍膜工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)發(fā)生變化，膜層的一致性變差。相對(duì)應(yīng)的，磁控濺射靶的屏蔽罩起輔助陽(yáng)極的作用，屏蔽罩處于固定位置，在靶材厚度的發(fā)生變化后，會(huì)改變與屏蔽罩之間的間隙，進(jìn)而形成輝光放電差異性。此外，磁控濺射靶的水冷結(jié)構(gòu)也對(duì)靶材的工作狀態(tài)有重要的影響，主要用以保證濺射靶的正常工作溫度。當(dāng)靶材冷卻不均勻時(shí)，會(huì)在靶面形成局部高溫，使靶材熔融。更甚的情況，冷卻不均勻會(huì)使靶材形成裂紋。經(jīng)過(guò)檢索，專(zhuān)利文獻(xiàn)CN205934012U公開(kāi)了一種磁控濺射靶材、磁控濺射靶及磁控濺射設(shè)備，包括濺射面，濺射面為中部區(qū)域凹陷的弧面。當(dāng)將磁控濺射靶材安裝在磁控濺射靶上，在基板上形成膜層時(shí)，相比于濺射面的中部區(qū)域與基板之間的距離，濺射面的邊緣區(qū)域與基板之間的距離較小，從而減小因磁場(chǎng)不均勻而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于濺射面的中部區(qū)域的成膜速度與對(duì)應(yīng)于濺射面的邊緣區(qū)域的成膜速度之差，改善磁控濺射靶材的各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的成膜速度的均勻性。該現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，磁控濺射靶的磁場(chǎng)大小不好控制，從而對(duì)于成膜速度均勻性的控制難以把握。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN201162043Y公開(kāi)了一種磁控濺射靶結(jié)構(gòu)及設(shè)備，包括:傳動(dòng)裝置,至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和多個(gè)磁靶條；所述傳動(dòng)裝置纏繞于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,形成傳動(dòng)裝置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述磁靶條并排布設(shè)于所述傳動(dòng)裝置上。還包括:靶材,位于所述傳動(dòng)裝置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的外側(cè)。雖然該現(xiàn)有技術(shù)采用傳動(dòng)裝置帶動(dòng)磁體規(guī)律性運(yùn)動(dòng)，形成平行均勻磁場(chǎng)，避免了局部損耗過(guò)大的問(wèn)題，但是由于受到空間設(shè)計(jì)限制，磁場(chǎng)分布的均勻性仍然無(wú)法得到根本性改善，因此也無(wú)法實(shí)現(xiàn)靶材的均勻損耗及提高靶材壽命的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶、制模裝置及方法，能夠顯著提高膜層表面質(zhì)量，提高靶材的利用率，從而有效提高膜層制備的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，包括：靶體、磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)、靶材和水冷結(jié)構(gòu)，其中，靶體與所述靶材緊固連接，靶材與水冷結(jié)構(gòu)緊固連接；磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)以磁控濺射靶軸心線(xiàn)作軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置于靶材的下方；磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括電磁線(xiàn)圈，通過(guò)改變電磁線(xiàn)圈的電流值，能夠改變磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度；水冷結(jié)構(gòu)包括水冷背板，水冷背板上設(shè)置的進(jìn)水通道和出水通道呈間隔分布。優(yōu)選地，靶體包括屏蔽罩、第一靶殼、第二靶殼、靶材壓環(huán)和靶座，靶材通過(guò)靶材壓環(huán)固定在水冷背板上，第一靶殼和第二靶殼通過(guò)緊固件固定在靶座上，屏蔽罩采用螺紋連接方式固定在第一靶殼上，通過(guò)旋進(jìn)和璇出，能夠調(diào)整屏蔽罩的高度，用以適應(yīng)不同高度的靶材。優(yōu)選地，磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括中心磁環(huán)、電磁線(xiàn)圈絕緣套和中心磁環(huán)絕緣套，電磁線(xiàn)圈和中心磁環(huán)設(shè)置在靶座的下方，分別通過(guò)電磁線(xiàn)圈絕緣套和中心磁環(huán)絕緣套與靶座隔開(kāi)。優(yōu)選地，磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括側(cè)磁環(huán)和側(cè)磁環(huán)絕緣套，側(cè)磁環(huán)設(shè)置在水冷背板和靶座的外側(cè)，通過(guò)側(cè)磁環(huán)絕緣套與水冷背板和靶座隔開(kāi)。優(yōu)選地，磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括磁極靴，磁極靴設(shè)置在電磁線(xiàn)圈的下方。優(yōu)選地，水冷背板固定在靶座上方，靶座和水冷背板之間設(shè)有密封圈，用于冷卻水的密封。優(yōu)選地，靶體中的靶座中心設(shè)置有冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口，與水冷背板的進(jìn)水通道和出水通道相連通，冷卻水從冷卻水進(jìn)口流入，依次經(jīng)過(guò)進(jìn)水通道和出水通道，再?gòu)睦鋮s水出口流出。優(yōu)選地，當(dāng)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)中的中心磁環(huán)和側(cè)磁環(huán)的充磁量確定之后，通過(guò)調(diào)整電磁線(xiàn)圈的電流值，能夠調(diào)整磁控濺射靶的耦合磁場(chǎng)。優(yōu)選地，通過(guò)保護(hù)管將磁控濺射靶固定在鍍膜腔體上，并保護(hù)水冷結(jié)構(gòu)的水管和陰極電源線(xiàn)，采用保護(hù)管絕緣套將靶座和保護(hù)管隔開(kāi)。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種鍍制薄膜裝置，包括上述的具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)提供的一種鍍制薄膜的方法，運(yùn)用上述的具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶進(jìn)行鍍膜，包括以下步驟：SO樣品制備：對(duì)樣品進(jìn)行鍍前處理，通過(guò)除油去污、打磨拋光，經(jīng)清洗后吹干后，裝入鍍膜設(shè)備腔室內(nèi)部；S1樣品預(yù)處理：在腔室內(nèi)利用弧光放電、或輝光放電、或離子源，對(duì)樣品進(jìn)行離子轟擊的預(yù)處理，進(jìn)一步使樣品清洗活化；S2過(guò)渡層制備：利用具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，根據(jù)不同鍍制的膜層材料以及需要，在樣品表面制備一層過(guò)渡膜層，用以增加膜基結(jié)合力。S3功能層預(yù)濺射：打開(kāi)磁控濺射靶電源，形成輝光放電，在預(yù)濺射不小于10min后，打開(kāi)磁控濺射靶擋板，開(kāi)始制備功能層。S4功能層制備：利用具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，在樣品表面制備功能膜層，制備過(guò)程中根據(jù)靶材使用時(shí)間、耗損程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)線(xiàn)圈電流，調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度，保證靶面磁場(chǎng)的穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有如下的有益效果：1、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)改變電磁圈的電流值，能夠改變磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度，形成有效的靶面水平磁場(chǎng)，滿(mǎn)足不同靶材高度、不同靶材材料、不同靶面濺射區(qū)域等情況的使用。2、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)在水冷背板上設(shè)置螺旋狀的冷卻水通道，進(jìn)水通道和出水通道相間隔分布，能夠保證各個(gè)局部區(qū)域冷卻均勻。3、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)將屏蔽障的連接件設(shè)置為能夠旋進(jìn)或旋出的結(jié)構(gòu)，能夠滿(mǎn)足不同高度的靶材的使用。4、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)設(shè)置有靈活調(diào)節(jié)的磁場(chǎng)分布和永久磁鐵結(jié)構(gòu)，能夠適用于各種尺寸的靶面，并且該磁面濺射靶的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便、造價(jià)低廉。附圖說(shuō)明通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本專(zhuān)利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1為磁控濺射靶的主視圖；圖2為磁控濺射靶的側(cè)視圖；圖3為磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布示意圖；圖4為磁控濺射靶在常態(tài)下水平磁場(chǎng)強(qiáng)度分布圖；圖5為磁控濺射靶在常態(tài)下不同強(qiáng)度的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度分布圖；圖6為磁控濺射靶的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，其特征在于，包括：靶體、磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)、靶材(5)和水冷結(jié)構(gòu)，/n所述靶體與所述靶材(5)緊固連接，所述靶材(5)與水冷結(jié)構(gòu)緊固連接；/n所述磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)以磁控濺射靶軸心線(xiàn)作軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置于靶材(5)的下方；/n所述磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括電磁線(xiàn)圈(8)，通過(guò)改變電磁線(xiàn)圈(8)的電流值，能夠改變磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度；/n所述水冷結(jié)構(gòu)包括水冷背板(6)，水冷背板(6)上設(shè)置的進(jìn)水通道和出水通道呈間隔分布。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，其特征在于，包括：靶體、磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)、靶材(5)和水冷結(jié)構(gòu)，
所述靶體與所述靶材(5)緊固連接，所述靶材(5)與水冷結(jié)構(gòu)緊固連接；
所述磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)以磁控濺射靶軸心線(xiàn)作軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置于靶材(5)的下方；
所述磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括電磁線(xiàn)圈(8)，通過(guò)改變電磁線(xiàn)圈(8)的電流值，能夠改變磁控濺射靶的磁場(chǎng)分布和磁場(chǎng)強(qiáng)度；
所述水冷結(jié)構(gòu)包括水冷背板(6)，水冷背板(6)上設(shè)置的進(jìn)水通道和出水通道呈間隔分布。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，其特征在于，所述靶體包括屏蔽罩(1)、第一靶殼(2)、第二靶殼(15)、靶材壓環(huán)(4)和靶座(11)，所述靶材(5)通過(guò)靶材壓環(huán)(4)固定在水冷背板(6)上，所述第一靶殼(2)和第二靶殼(15)通過(guò)緊固件固定在靶座(11)上，所述屏蔽罩(1)通過(guò)連接件固定在第一靶殼(2)上。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，其特征在于，所述磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括中心磁環(huán)(10)、電磁線(xiàn)圈絕緣套(7)和中心磁環(huán)絕緣套(9)，所述電磁線(xiàn)圈(8)和中心磁環(huán)(10)設(shè)置在靶座(11)的下方，分別通過(guò)電磁線(xiàn)圈絕緣套(7)和中心磁環(huán)絕緣套(9)與靶座(11)隔開(kāi)。


4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自調(diào)節(jié)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁控濺射靶，其特征在于，所述磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)還包括側(cè)磁環(huán)(14)和側(cè)磁...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬宏，李燦倫，倪俊，王松超，郭騰，范秋林，李輝，靳兆峰，顏世訪，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：上海衛(wèi)星裝備研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31