一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材的制作方法

本技术涉及一种磁控溅射镀膜靶材，特别涉及一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材。

背景技术：

1、磁控溅射镀膜是用荷能粒子轰击固体靶材，使靶材原子溅射出来并沉积到基体表面形成薄膜的镀膜技术。磁控溅射镀膜技术中，圆柱磁控溅射靶通过在靶材中心放置磁极提供磁场，磁场固定旋转靶材通过对靶材施加负高压，以靶材作为阴极，基片作为阳极，在靶材与基片之间形成电场。磁控溅射镀膜是利用磁场与电场交互作用，使电子在靶面上螺旋状运行，并不断撞击氩气产生离子，所产生的离子在电场作用下撞向靶面溅射出靶材，沉积在基片上获得所需的导电薄膜层。在使用常规旋转圆柱靶材做磁控溅射镀膜时，由于磁场产生的磁力线在靶面分布不均，在磁力线集中的地方，等离子体最强，对应的靶面上由于溅射形成“v”型沟道，此处靶材消耗最快、整个靶不能再使用，成了易损件，出现的问题靶材利用率不高。尤其受阴极端头效应影响，在阴极端头表面离子体的均匀性受等离子体电子跑道转弯处影响，在靶面对角线端部区域，等离子体强靶材消耗多，而在靶材直道区域，靶材消耗较少，这就形成了靶材端部区域和直道区域溅射沟道深度不均匀现象。特别对较昂贵的溅射金属靶材，利用率直接影响到产品成本上升。因此，提高靶材利用率成为需要解决的课题，目前解决圆柱靶材溅射不均的办法主要有一下形式：一是喷涂及加工凸台的模式将局部靶材厚度增加，喷涂只能局限特别靶材，而且靶材纯度能以保证；二是靶材加工凸台，反而造成靶材的浪费；三是加工相同材质材质的套环，利用绑定或浇筑的方法固定，此方法可以解决小功率工作，但工作时间长了或大功率工作靶材的连接处就会出现缝隙，会出现靶材散热不良的现象严重时靶材局部会融化。仍然给靶材和靶的利用率留出待改进的空间。

技术实现思路

1、本实用新型针对目前存在的问题，提供一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材结构和方法，目的在于通过对靶材简单衔接的方法，改进溅射深度区域的靶材消耗速度。目的还在于改善靶材衔接处的散热问题。使得圆柱溅射消耗多的位置和圆柱溅射消耗少的位置的靶材利用最大化。

2、为了解决上述问题，本实用新型提供的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材如下：

3、一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，包括圆柱靶材、嵌入环状靶材和靶材堵头，所述圆柱靶材为直段靶材，所述嵌入环状靶材嵌套在所述圆柱靶材外部，所述嵌入环状靶材位于所述圆柱靶材两端的端部。

4、进一步地，所述嵌入环状靶材的一端内表面与所述圆柱靶材的外表面相贴合，所述靶材堵头通过螺栓将所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材两端端部相连接。

5、进一步地，所述嵌入环状靶材的另一端内表面为内凹槽结构。

6、进一步地，所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材外表面贴合的一端为斜角结构。

7、进一步地，所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材外表面贴合的一端为鼓包结构。

8、进一步地，所述圆柱靶材两端端部设有螺纹孔，用于所述螺栓将所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材两端端部相固定。

9、进一步地，所述所述嵌入环状靶材的内径大于或等于所述圆柱靶材的外径，以便所述嵌入环状靶材能够顺利嵌套在所述圆柱靶材外部。

10、进一步地，所述靶材堵头设有密封槽、密封胶圈、固定孔及外凸定位块。

11、进一步地，所述靶材堵头分为前靶材堵头和后靶材堵头。

12、进一步地，所述外凸定位块与所述嵌入环状靶材的内凹槽结构镶嵌紧密贴合，受热后能够起到充分的冷却效果。

13、本实用新型的技术效果在于：改善了旋转阴极磁控溅射靶材两端刻蚀不均匀的缺陷，可提高靶材的利用率，延长其使用寿命。以及改善靶材衔接散热不良的问题，大大提高旋转阴极磁控溅射靶的使用功率，及降低了生产成本，也提高镀膜生产效率。

技术特征：

1.一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，包括圆柱靶材、嵌入环状靶材和靶材堵头，所述圆柱靶材为直段靶材，所述嵌入环状靶材嵌套在所述圆柱靶材外部，所述嵌入环状靶材位于所述圆柱靶材两端的端部。

2.根据权利要求1所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述嵌入环状靶材的一端内表面与所述圆柱靶材的外表面相贴合，所述靶材堵头通过螺栓将所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材两端端部相连接；所述嵌入环状靶材的另一端内表面为内凹槽结构。

3.根据权利要求1所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材外表面贴合的一端为斜角结构。

4.根据权利要求1所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述嵌入环状靶材与所述圆柱靶材外表面贴合的一端为鼓包结构。

5.根据权利要求2所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述圆柱靶材两端端部设有螺纹孔。

6.根据权利要求2所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述嵌入环状靶材的内径大于或等于所述圆柱靶材的外径。

7.根据权利要求2所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述靶材堵头设有密封槽、密封胶圈、固定孔及外凸定位块。

8.根据权利要求7所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述靶材堵头分为前靶材堵头和后靶材堵头。

9.根据权利要求8所述的一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，所述外凸定位块与所述嵌入环状靶材的内凹槽结构镶嵌紧密贴合。

技术总结
本技术涉及一种长寿命旋转阴极磁控溅射靶材，其特征在于，包括圆柱靶材、嵌入环状靶材和靶材堵头，所述圆柱靶材为直段靶材，所述嵌入环状靶材嵌套在所述圆柱靶材外部，所述嵌入环状靶材位于所述圆柱靶材两端的端部。使所述圆柱靶材两端端部靶材的消耗速率降低，使所述圆柱靶材端部和中间部位被刻蚀之差减小，从而提高靶材利用率，大幅度降低生产产品的成本，节约生产资源，提高产品竞争力；同时采用嵌入环状靶材的内凹槽结构与所述靶材堵头的外凸定位块紧密配合，解决所述圆柱靶材衔接处的散热问题，综合提升旋转阴极磁控溅射靶材的寿命。

技术研发人员：刘阳,刘彬,王磊磊
受保护的技术使用者：北京实力源科技开发有限责任公司
技术研发日：20221122
技术公布日：2024/1/13