一種用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶的製作方法
2023-05-21 16:46:46 4
本發明涉及薄膜混合集成電路上導電膜層的製備技術領域，尤其涉及一種用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶。
背景技術：
隨著研製高端微波器件的薄膜混合電路基板尺寸增大、產能增長和性能提升，磁控濺射系統對磁控濺射靶的要求也越來越高，如靶材利用率、沉膜均勻性、最大加載功率等。傳統矩形磁控濺射靶採用矩形磁鋼結構，兩端磁場分布與中部不一致，最終有效濺射沉膜區域只有中部位置，造成靶材極大浪費，且沉膜均勻性受磁場分布限制，無法提升。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可改變靶材表面磁場強度分布，提高矩形磁控濺射靶的沉膜均勻性，增大濺射靶有效沉膜區域，提高靶材的利用率的用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶，包括陽極座、水冷靶座、磁鐵組件、靶材和靶背板，所述陽極座設有矩形安裝槽，所述水冷靶座安裝於矩形安裝槽內，所述磁鐵組件安裝於水冷靶座內並通過靶背板密封，所述靶材裝設於靶背板上，所述磁鐵組件包括中心磁鐵、兩個端部磁鐵和多個側部磁鐵，所述兩個端部磁鐵和多個側部磁鐵構成矩形磁鐵框，所述中心磁鐵沿矩形磁鐵框長度方向固定於矩形磁鐵框內部，每個側部磁鐵固設一固定塊，所述水冷靶座內設有多個安裝凸塊，所述固定塊與安裝凸塊一一對應，所述固定塊可移動的與安裝凸塊連接。
作為上述技術方案的進一步改進：
所述固定塊上設有沿矩形磁鐵框的寬度方向設置的腰型孔，所述安裝凸塊上設有用於固定所述固定塊的安裝孔。
所述中心磁鐵、兩個端部磁鐵和多個側部磁鐵的外表面均包裹用於隔離冷卻水的塑料層。
所述用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶還包括靶扣板，所述靶扣板將靶材壓緊於靶背板上。
所述水冷靶座與矩形安裝槽之間設有絕緣件，且水冷靶座與矩形安裝槽的四周側壁之間具有一定間隙。
所述矩形安裝槽上的槽口端裝設有方框形的陽極板，所述陽極板與靶扣板之間具有一定間隙。
所述矩形安裝槽上的槽口端設有用於安裝陽極板的第一螺紋孔，所述矩形安裝槽的側壁上設有可與所述第一螺紋孔連通的排氣孔。
所述水冷靶座上設有用於安裝靶背板的第二螺紋孔，所述水冷靶座的側壁設有可與所述第二螺紋孔連通的排氣孔。
所述矩形安裝槽的底部設有可供冷卻進水管、冷卻出水管穿過的進口和出口，以及可供電極線穿過的電極引入孔，所述冷卻進水管和冷卻出水管均與水冷靶座連通，所述電極線穿過電極引入孔與水冷靶座連接。
所述端部磁鐵的內側面為圓弧面。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
本發明的用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶，磁鐵組件安裝於水冷靶座內之後，調節固定塊，固定塊與可帶動側部磁鐵移動，改變側部磁鐵與中心磁鐵之間的間距，在濺射工藝過程中可根據沉膜均勻性局部調整側部磁鐵與中心磁鐵的間距，改變靶材表面磁場強度分布，從而提高矩形磁控濺射靶的沉膜均勻性，增大濺射靶有效沉膜區域，提高靶材的利用率。
進一步地，本發明的用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶，磁鐵組件在水冷靶座內形成從一端向另一端的兩條水路通道，在通道中水冷靶座內的安裝凸塊會對水流形成阻礙，從而將水流變成湍流形式，增大水流與水冷靶座及磁鐵組件的熱交換，從而更好地達到冷卻效果，有助於提高濺射靶的可加載功率提高濺射靶濺射效率。
附圖說明
圖1是本發明立體結構分解示意圖。
圖2是本發明中磁鐵組件的結構示意圖。
圖3是本發明中水冷靶座的結構示意圖。
圖中各標號表示：
1、陽極座；11、矩形安裝槽；111、第一螺紋孔；12、安裝法蘭；2、絕緣件；3、水冷靶座；31、安裝凸塊；311、安裝孔；32、第二螺紋孔；4、磁鐵組件；41、側部磁鐵；42、端部磁鐵；43、中心磁鐵；44、固定塊；441、腰型孔；5、靶背板；6、靶材；7、靶扣板；8、陽極板；9、排氣孔。
具體實施方式
以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖1至圖3示出了本發明用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶的一種實施例，該用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶包括陽極座1、水冷靶座3、磁鐵組件4、靶材6和靶背板5，陽極座1設有矩形安裝槽11，水冷靶座3安裝於矩形安裝槽11內，磁鐵組件4安裝於水冷靶座3內並通過靶背板5密封，靶材6裝設於靶背板5上，磁鐵組件4包括中心磁鐵43、兩個端部磁鐵42和多個側部磁鐵41，兩個端部磁鐵42和多個側部磁鐵41構成矩形磁鐵框，中心磁鐵43沿矩形磁鐵框長度方向固定於矩形磁鐵框內部，每個側部磁鐵41固設一固定塊44，水冷靶座3內設有多個安裝凸塊31，固定塊44與安裝凸塊31一一對應，固定塊44可移動的與安裝凸塊31連接。磁鐵組件4安裝於水冷靶座3內之後，調節固定塊44，固定塊44與可帶動每個側部磁鐵41移動，改變側部磁鐵41與中心磁鐵43之間的間距，在濺射工藝過程中可根據沉膜均勻性局部調整側部磁鐵41與中心磁鐵43的間距，改變靶材6表面磁場強度分布，從而提高矩形磁控濺射靶的沉膜均勻性，增大濺射靶有效沉膜區域，提高靶材6的利用率。
本實施例中，水冷靶座3內的安裝凸塊31，設置為兩排，磁鐵組件4的中心磁鐵43位於兩排安裝凸塊31之間，固定塊44上設有沿矩形磁鐵框的寬度方向設置的腰型孔441，安裝凸塊31上設有用於固定固定塊44的安裝孔311。固定塊44通過鎖緊螺栓（圖中未示出）固定在安裝凸塊31上，調松鎖緊螺栓，可沿矩形磁鐵框的寬度方向移動側部磁鐵41；可以同步調節側部磁鐵41，也可以單個調節側部磁鐵41。
本實施例中，端部磁鐵42的內側面為圓弧面，可有效提高該位置靶材6表面的磁場強度。
本實施例中，水冷靶座3由無氧銅材料製成，水冷靶座3與矩形安裝槽11之間設有絕緣件2，且水冷靶座3與矩形安裝槽11的四周側壁之間具有一定間隙，通過絕緣件2將水冷靶座3以及其內的磁鐵組件4、靶材6與陽極座1絕緣。矩形安裝槽11的底部設有可供冷卻進水管（圖中未示出）、冷卻出水管（圖中未示出）穿過的進口和出口（圖中未示出），以及可供電極線（圖中未示出）穿過的電極引入孔（圖中未示出），冷卻進水管和冷卻出水管均與水冷靶座3連通，電極線穿過電極引入孔與水冷靶座3連接。冷卻進水管對水冷靶座3提供冷卻水，電極線將陰極電壓引入水冷靶座3內，磁鐵組件4將水冷靶座3內形成從一端向另一端的兩條水路通道，在通道中水冷靶座3內的安裝凸塊31會對水流形成阻礙，從而將水流變成湍流形式，增大水流與水冷靶座3及磁鐵組件4的熱交換，從而更好地達到冷卻效果，有助於提高濺射靶的可加載功率提高濺射靶濺射效率。
本實施例中，中心磁鐵43、兩個端部磁鐵42和多個側部磁鐵41的外表面均包裹用於隔離冷卻水的塑料層。
本實施例中，用於金屬鍍膜的矩形磁控濺射靶還包括靶扣板7，靶扣板7將靶材6壓緊於靶背板5上。靶扣板7和靶背板5均通過螺栓固定在水冷靶座3上，靶材6夾設於靶扣板7和靶背板5之間，靶扣板7為方框形結構，用於將靶材6裸露在外。
本實施例中，矩形安裝槽11上的槽口端裝設有方框形的陽極板8，陽極板8與靶扣板7之間具有一定間隙。安裝後靶材6、磁鐵組件4、水冷靶座3均位於矩形安裝槽11內，通過在矩形安裝槽11的槽口端增加陽極板8，在靶材6表面形成一定方向的電場，陽極板8與靶扣板7之間預留2-3mm的間隙。
本實施例中，矩形安裝槽11上的槽口端設有用於安裝陽極板8的第一螺紋孔111，矩形安裝槽11的側壁上設有可與第一螺紋孔111連通的排氣孔9。水冷靶座3上設有用於安裝靶背板5的第二螺紋孔32，水冷靶座3的側壁設有可與第二螺紋孔32連通的排氣孔9。避免螺紋配合在真空環境中形成氣囊影響真空。矩形安裝槽11的槽底部外周設有用於安裝陽極座1的安裝法蘭12。
本實施例中，矩形磁控濺射靶安裝過程包括：將絕緣件2放入矩形安裝槽11，然後安裝水冷靶座3，接著將組合好的磁鐵組件4固定在水冷靶座3內的安裝凸塊31上，通過靶背板5將磁鐵組件4密封於水冷靶座3內，通過靶扣板7將靶材6固定在靶背板5上，安裝之後的靶材6、磁鐵組件4、水冷靶座3均位於矩形安裝槽11內，最後將陽極板8固定於矩形安裝槽11的槽口上。所有真空密封和水密封均採用O型圈密封。
本實施例中，矩形磁控濺射靶工作原理：
通過安裝法蘭12將陽極座1安裝在磁控濺射系統工藝腔室的法蘭（圖中未示出）上，與真空腔室法蘭的密封連接，可以做成刀口密封或者O型圈密封，靶材6位於工藝腔室內部，用於對掃描小車上的基片（圖中未示出）進行沉膜；從陽極座1的矩形安裝槽11的底部對水冷靶座3通入陰極電壓和冷卻水；通過電源對水冷靶座3增加功率，冷卻水在此過程中對水冷靶座3內的磁鐵組件4和其上方的靶背板5、靶材6進行冷卻；在工藝腔室內通入一定量工藝氣體氬氣，利用靶材6表面的電磁場作用將氬氣電離，在靶材6表面形成等離子區，氬離子在陰極靶的引力下轟擊靶材6，將靶材6原子濺射出來沉積到目標基片上；根據基片上沉積的膜層厚度均勻性分布，可對磁鐵組件4的長度方向的側部磁鐵41進行局部調整；若某位置沉膜厚度小，可通過將該段側部磁鐵41向中心磁鐵43適當調近，增大該位置靶材6表面磁場強度，從而增大該位置的濺射速率，提高沉膜均勻性。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。