一种用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶的制作方法

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一种用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶的制造方法与工艺

本发明涉及薄膜混合集成电路上导电膜层的制备技术领域,尤其涉及一种用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶。



背景技术:

随着研制高端微波器件的薄膜混合电路基板尺寸增大、产能增长和性能提升,磁控溅射系统对磁控溅射靶的要求也越来越高,如靶材利用率、沉膜均匀性、最大加载功率等。传统矩形磁控溅射靶采用矩形磁钢结构,两端磁场分布与中部不一致,最终有效溅射沉膜区域只有中部位置,造成靶材极大浪费,且沉膜均匀性受磁场分布限制,无法提升。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种可改变靶材表面磁场强度分布,提高矩形磁控溅射靶的沉膜均匀性,增大溅射靶有效沉膜区域,提高靶材的利用率的用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶,包括阳极座、水冷靶座、磁铁组件、靶材和靶背板,所述阳极座设有矩形安装槽,所述水冷靶座安装于矩形安装槽内,所述磁铁组件安装于水冷靶座内并通过靶背板密封,所述靶材装设于靶背板上,所述磁铁组件包括中心磁铁、两个端部磁铁和多个侧部磁铁,所述两个端部磁铁和多个侧部磁铁构成矩形磁铁框,所述中心磁铁沿矩形磁铁框长度方向固定于矩形磁铁框内部,每个侧部磁铁固设一固定块,所述水冷靶座内设有多个安装凸块,所述固定块与安装凸块一一对应,所述固定块可移动的与安装凸块连接。

作为上述技术方案的进一步改进:

所述固定块上设有沿矩形磁铁框的宽度方向设置的腰型孔,所述安装凸块上设有用于固定所述固定块的安装孔。

所述中心磁铁、两个端部磁铁和多个侧部磁铁的外表面均包裹用于隔离冷却水的塑料层。

所述用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶还包括靶扣板,所述靶扣板将靶材压紧于靶背板上。

所述水冷靶座与矩形安装槽之间设有绝缘件,且水冷靶座与矩形安装槽的四周侧壁之间具有一定间隙。

所述矩形安装槽上的槽口端装设有方框形的阳极板,所述阳极板与靶扣板之间具有一定间隙。

所述矩形安装槽上的槽口端设有用于安装阳极板的第一螺纹孔,所述矩形安装槽的侧壁上设有可与所述第一螺纹孔连通的排气孔。

所述水冷靶座上设有用于安装靶背板的第二螺纹孔,所述水冷靶座的侧壁设有可与所述第二螺纹孔连通的排气孔。

所述矩形安装槽的底部设有可供冷却进水管、冷却出水管穿过的进口和出口,以及可供电极线穿过的电极引入孔,所述冷却进水管和冷却出水管均与水冷靶座连通,所述电极线穿过电极引入孔与水冷靶座连接。

所述端部磁铁的内侧面为圆弧面。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

本发明的用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶,磁铁组件安装于水冷靶座内之后,调节固定块,固定块与可带动侧部磁铁移动,改变侧部磁铁与中心磁铁之间的间距,在溅射工艺过程中可根据沉膜均匀性局部调整侧部磁铁与中心磁铁的间距,改变靶材表面磁场强度分布,从而提高矩形磁控溅射靶的沉膜均匀性,增大溅射靶有效沉膜区域,提高靶材的利用率。

进一步地,本发明的用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶,磁铁组件在水冷靶座内形成从一端向另一端的两条水路通道,在通道中水冷靶座内的安装凸块会对水流形成阻碍,从而将水流变成湍流形式,增大水流与水冷靶座及磁铁组件的热交换,从而更好地达到冷却效果,有助于提高溅射靶的可加载功率提高溅射靶溅射效率。

附图说明

图1是本发明立体结构分解示意图。

图2是本发明中磁铁组件的结构示意图。

图3是本发明中水冷靶座的结构示意图。

图中各标号表示:

1、阳极座;11、矩形安装槽;111、第一螺纹孔;12、安装法兰;2、绝缘件;3、水冷靶座;31、安装凸块;311、安装孔;32、第二螺纹孔;4、磁铁组件;41、侧部磁铁;42、端部磁铁;43、中心磁铁;44、固定块;441、腰型孔;5、靶背板;6、靶材;7、靶扣板;8、阳极板;9、排气孔。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图3示出了本发明用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶的一种实施例,该用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶包括阳极座1、水冷靶座3、磁铁组件4、靶材6和靶背板5,阳极座1设有矩形安装槽11,水冷靶座3安装于矩形安装槽11内,磁铁组件4安装于水冷靶座3内并通过靶背板5密封,靶材6装设于靶背板5上,磁铁组件4包括中心磁铁43、两个端部磁铁42和多个侧部磁铁41,两个端部磁铁42和多个侧部磁铁41构成矩形磁铁框,中心磁铁43沿矩形磁铁框长度方向固定于矩形磁铁框内部,每个侧部磁铁41固设一固定块44,水冷靶座3内设有多个安装凸块31,固定块44与安装凸块31一一对应,固定块44可移动的与安装凸块31连接。磁铁组件4安装于水冷靶座3内之后,调节固定块44,固定块44与可带动每个侧部磁铁41移动,改变侧部磁铁41与中心磁铁43之间的间距,在溅射工艺过程中可根据沉膜均匀性局部调整侧部磁铁41与中心磁铁43的间距,改变靶材6表面磁场强度分布,从而提高矩形磁控溅射靶的沉膜均匀性,增大溅射靶有效沉膜区域,提高靶材6的利用率。

本实施例中,水冷靶座3内的安装凸块31,设置为两排,磁铁组件4的中心磁铁43位于两排安装凸块31之间,固定块44上设有沿矩形磁铁框的宽度方向设置的腰型孔441,安装凸块31上设有用于固定固定块44的安装孔311。固定块44通过锁紧螺栓(图中未示出)固定在安装凸块31上,调松锁紧螺栓,可沿矩形磁铁框的宽度方向移动侧部磁铁41;可以同步调节侧部磁铁41,也可以单个调节侧部磁铁41。

本实施例中,端部磁铁42的内侧面为圆弧面,可有效提高该位置靶材6表面的磁场强度。

本实施例中,水冷靶座3由无氧铜材料制成,水冷靶座3与矩形安装槽11之间设有绝缘件2,且水冷靶座3与矩形安装槽11的四周侧壁之间具有一定间隙,通过绝缘件2将水冷靶座3以及其内的磁铁组件4、靶材6与阳极座1绝缘。矩形安装槽11的底部设有可供冷却进水管(图中未示出)、冷却出水管(图中未示出)穿过的进口和出口(图中未示出),以及可供电极线(图中未示出)穿过的电极引入孔(图中未示出),冷却进水管和冷却出水管均与水冷靶座3连通,电极线穿过电极引入孔与水冷靶座3连接。冷却进水管对水冷靶座3提供冷却水,电极线将阴极电压引入水冷靶座3内,磁铁组件4将水冷靶座3内形成从一端向另一端的两条水路通道,在通道中水冷靶座3内的安装凸块31会对水流形成阻碍,从而将水流变成湍流形式,增大水流与水冷靶座3及磁铁组件4的热交换,从而更好地达到冷却效果,有助于提高溅射靶的可加载功率提高溅射靶溅射效率。

本实施例中,中心磁铁43、两个端部磁铁42和多个侧部磁铁41的外表面均包裹用于隔离冷却水的塑料层。

本实施例中,用于金属镀膜的矩形磁控溅射靶还包括靶扣板7,靶扣板7将靶材6压紧于靶背板5上。靶扣板7和靶背板5均通过螺栓固定在水冷靶座3上,靶材6夹设于靶扣板7和靶背板5之间,靶扣板7为方框形结构,用于将靶材6裸露在外。

本实施例中,矩形安装槽11上的槽口端装设有方框形的阳极板8,阳极板8与靶扣板7之间具有一定间隙。安装后靶材6、磁铁组件4、水冷靶座3均位于矩形安装槽11内,通过在矩形安装槽11的槽口端增加阳极板8,在靶材6表面形成一定方向的电场,阳极板8与靶扣板7之间预留2-3mm的间隙。

本实施例中,矩形安装槽11上的槽口端设有用于安装阳极板8的第一螺纹孔111,矩形安装槽11的侧壁上设有可与第一螺纹孔111连通的排气孔9。水冷靶座3上设有用于安装靶背板5的第二螺纹孔32,水冷靶座3的侧壁设有可与第二螺纹孔32连通的排气孔9。避免螺纹配合在真空环境中形成气囊影响真空。矩形安装槽11的槽底部外周设有用于安装阳极座1的安装法兰12。

本实施例中,矩形磁控溅射靶安装过程包括:将绝缘件2放入矩形安装槽11,然后安装水冷靶座3,接着将组合好的磁铁组件4固定在水冷靶座3内的安装凸块31上,通过靶背板5将磁铁组件4密封于水冷靶座3内,通过靶扣板7将靶材6固定在靶背板5上,安装之后的靶材6、磁铁组件4、水冷靶座3均位于矩形安装槽11内,最后将阳极板8固定于矩形安装槽11的槽口上。所有真空密封和水密封均采用O型圈密封。

本实施例中,矩形磁控溅射靶工作原理:

通过安装法兰12将阳极座1安装在磁控溅射系统工艺腔室的法兰(图中未示出)上,与真空腔室法兰的密封连接,可以做成刀口密封或者O型圈密封,靶材6位于工艺腔室内部,用于对扫描小车上的基片(图中未示出)进行沉膜;从阳极座1的矩形安装槽11的底部对水冷靶座3通入阴极电压和冷却水;通过电源对水冷靶座3增加功率,冷却水在此过程中对水冷靶座3内的磁铁组件4和其上方的靶背板5、靶材6进行冷却;在工艺腔室内通入一定量工艺气体氩气,利用靶材6表面的电磁场作用将氩气电离,在靶材6表面形成等离子区,氩离子在阴极靶的引力下轰击靶材6,将靶材6原子溅射出来沉积到目标基片上;根据基片上沉积的膜层厚度均匀性分布,可对磁铁组件4的长度方向的侧部磁铁41进行局部调整;若某位置沉膜厚度小,可通过将该段侧部磁铁41向中心磁铁43适当调近,增大该位置靶材6表面磁场强度,从而增大该位置的溅射速率,提高沉膜均匀性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

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