專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，廣泛應(yīng)用于各種涂層的制備設(shè)備中，屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在中國專利ZL89215781.X和ZL95219498.8中公開了一種柱狀磁控濺射靶，其基本特征都在于其靶材內(nèi)有若干直條形永磁體平行于靶軸向安置在基體上，工作時，靶旋轉(zhuǎn)而永磁體不轉(zhuǎn)，或反之。歸納前兩個專利的技術(shù)方案以及目前在國內(nèi)使用、采用圓柱形靶的鍍膜設(shè)備，可以得出其圓柱形靶內(nèi)的直條形永磁體分布基本上如圖1和圖2所示，圖中1是靶材，2是條形永磁體(通常該條形永磁體是由多段小條形永磁體組成，依次嵌入極靴3內(nèi)形成整體的條形永磁體，以下所稱條形永磁體均如此，后面不再贅述)，3是極靴，4是環(huán)形永磁體，5是輝光放電區(qū)。在本技術(shù)方案中，條形永磁體必須成對出現(xiàn)，即必須是2的倍數(shù)，圖中所畫為2對，其中每個永磁體的N極與S極放置方向相反，即某直條形永磁體N極向外、S極向內(nèi)，則其相鄰的直條形永磁體必是S極向外、N極向內(nèi)，同時條形永磁體一端有環(huán)形永磁體，即條形永磁體一端與環(huán)形永磁體相連、另一端懸空，相鄰條形永磁體與環(huán)形永磁體相連方式呈原點對稱形式，才能形成閉合的磁力線回路。圖2中顯示了通電后產(chǎn)生的靶的輝光放電區(qū)5，可以看出，條形永磁體與環(huán)形永磁體之間產(chǎn)生的輝光放電區(qū)很寬，說明靶材在這一區(qū)域濺射能力強，于是靶兩端的刻蝕速度快于靶中段，在靶的兩端會出現(xiàn)橫向凹槽，如圖5所示為靶報廢時靶表面結(jié)構(gòu)示意圖，8是靶材兩端不參與濺射部分，9是兩端凹槽，10是中間濺射區(qū)域，從而導(dǎo)致靶材的過早報廢，降低了靶材的利用率，造成浪費。
圖3和圖4是另外一種目前常用的柱狀磁控濺射靶結(jié)構(gòu)，其中1是靶材，2是條形永磁體，6是極靴，7是輝光放電區(qū)，在這種結(jié)構(gòu)中，去掉環(huán)形永磁體，條形永磁體不需要成對出現(xiàn)，可以是奇數(shù)的，它們的磁極方向是一致的，即所有磁條的N極都向外、S極向內(nèi)或S極都向外、N極向內(nèi)。每個永磁體磁條自身形成閉合的磁力線回路。它形成的輝光放電區(qū)7如圖4所示，在條形永磁體兩端的輝光放電區(qū)也較條形永磁體兩側(cè)的輝光放電區(qū)寬，所以也會出現(xiàn)靶兩端的刻蝕速度快于靶中段，在靶的兩端會出現(xiàn)橫向凹槽，仍如圖5所示，從而導(dǎo)致靶材的過早報廢，降低了靶材的利用率，造成浪費。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是希望通過改變圓柱靶條形永磁體基體兩端的磁體結(jié)構(gòu)來改變磁控靶表面兩端輝光放電區(qū)的形狀，從而降低磁控靶兩端輝光放電區(qū)域的濺射速率，使之不大于磁控靶中部的輝光放電區(qū)的濺射速率，從而減弱，甚至消除由于濺射靶兩端橫向濺射速率過高產(chǎn)生的橫向凹槽，提高靶材利用率方案1本實用新型包括靶材(1)、條形永磁體(2)、極靴(3)和環(huán)形永磁體(4)，其中條形永磁體(2)沿靶的軸向嵌于極靴(3)內(nèi)，其特征在于還包括異形永磁體(12，13)，所說的異形永磁體(12，13)連接在條形永磁體兩端，對稱漸變異形永磁體(13)與環(huán)形永磁體(4)相連一端尺寸大于對稱漸變異形永磁體(13)與條形永磁體(2)相連一端的尺寸；對稱漸變異形永磁體(12)不與環(huán)形永磁體相連而只與條形永磁體相連，對稱漸變異形永磁體(12)懸空的一端尺寸小于其與條形(2)永磁體相連的一端。
在方案1中，所說的條形永磁體和異形永磁體連成一條極性一致的永磁體，所說的永磁體N極向外S極向內(nèi)或S極向外N極向內(nèi)，相鄰條的永磁體極性方向相反，相互交錯排列。以上所說的條形永磁體和異形永磁體沿極靴圓周向以偶數(shù)個分布。
方案2本實用新型包括靶材(1)、條形永磁體(2)和極靴(3)，其中條形永磁體(2)沿靶的軸向嵌于極靴(3)內(nèi)，其特征在于還包括異形永磁體(12)，所說的異形永磁體連接在條形永磁體兩端，所用的對稱漸變異形永磁體12在條形永磁體的兩端是一致的，其懸空的一端尺寸小于其與條形永磁體相連的一端的尺寸。
在方案2中，所說的條形永磁體和異形永磁體連成一條極性一致的永磁體，所說的永磁體N極向外S極向內(nèi)或S極向外N極向內(nèi)，相鄰條的永磁體極性方向一致，所說的條形永磁體和異形永磁體沿極靴圓周向以奇數(shù)個或偶數(shù)個分布。
在以上兩個方案中，所說的異形永磁體呈對稱漸變或不對稱漸變；
所說的異形永磁體呈對稱梯形或不對稱梯形；所說的異形永磁體兩側(cè)為直線或弧線或二者的組合；本實用新型的優(yōu)點是整個圓柱靶靶材沿軸向濺射速率均勻，刻蝕速度相近，提高靶材利用率達(dá)30％以上。


圖1是原有技術(shù)1圓柱靶的橫截面圖。
圖2是原有技術(shù)1圓柱靶工作狀態(tài)360°展開圖。
圖3是原有技術(shù)2圓柱靶的橫截面圖。
圖4是原有技術(shù)2圓柱靶工作狀態(tài)360°展開圖。
圖5是原有技術(shù)圓柱靶報廢時靶材形狀示意圖。
圖6是本實用新型具體實施例1中圓柱靶的橫截面圖。
圖7是本實用新型具體實施例1中圓柱靶工作狀態(tài)360°展開圖。
圖8是本實用新型具體實施例2中圓柱靶的橫截面圖。
圖9是本實用新型具體實施例2中圓柱靶工作狀態(tài)360°展開圖。
圖10-圖15分別是幾種漸變永磁體的不同形狀。
具體實施方式
圖6和圖7給出了本實用新型的具體實施例1。圖中1是靶材，2是條形永磁體，3是極靴，4是環(huán)形永磁體，11是輝光放電區(qū)，12是對稱漸變異形永磁體，13是對稱漸變永磁體，所說的漸變指其中一端的尺寸小于另一端的尺寸且逐漸過渡。本實施例是針對背景技術(shù)1所做的改進(jìn)。在本實施例中，采用四列條形永磁體，沿靶周向均勻分布。在條形永磁體兩端，分別有對稱漸變異形永磁體，對稱漸變異形永磁體和條形永磁體形成的整條永磁體極向統(tǒng)一，同時每列條形永磁體極性方向相反，即一條是N極向外、S極向內(nèi)，另一條是S極向外、N極向內(nèi)，相互間隔開。在本結(jié)構(gòu)中，由于有環(huán)形永磁體，所以在條形永磁體兩端的異形永磁體大小是不相同的。對稱漸變異形永磁體13與環(huán)形永磁體相連一端尺寸大于對稱漸變異形永磁體13與條形永磁體相連一端的尺寸；對稱漸變異形永磁體12不與環(huán)形永磁體相連而只與條形永磁體相連，對稱漸變異形永磁體12懸空的一端尺寸小于其與條形永磁體相連的一端。
由于在條形永磁體兩端采用了對稱漸變異形永磁體，減小了靶兩端的橫向輝光放電區(qū)的長度，減弱了靶兩端的磁場總強度，因此靶兩端的輝光放電區(qū)放電強度減小，靶兩端的濺射速率會減慢，所以形成凹槽的速度減慢，則靶的中間濺射區(qū)域與兩端的濺射深度差別減小，從而增加靶的濺射時間，提高靶的利用率并減少換靶所需的時間及人力。
在實施例1中，給出的條形永磁體是沿極靴圓周均勻分布的，這就能保證整個圓周上的磁場分布均勻，360°方向上濺射均勻，但如果只需在某個方向濺射，也可以將條形永磁體只分布在需要濺射的方向上，從而在整個極靴圓周上是非均勻分布的，但必須是成對出現(xiàn)。
圖8和圖9給出了本實用新型的第二個實施例。圖中1是靶材，2是條形永磁體，6是極靴，14是輝光放電區(qū)，12是對稱漸變異形永磁體。本實施例是針對背景技術(shù)2所做的改進(jìn)。這種結(jié)構(gòu)相對比較簡單，沒有環(huán)形永磁體，所用的對稱漸變異形永磁體12在條形永磁體的兩端是一致的，其懸空的一端尺寸小于其與條形永磁體相連的一端的尺寸。對稱漸變異形永磁體和條形永磁體形成的整條永磁體極向統(tǒng)一，均為N極向外S極向內(nèi)或S極向外N極向內(nèi)，所以永磁體沿極靴圓周的列數(shù)是以奇數(shù)個或偶數(shù)個均勻分布。
在第二個實施例中，給出的條形永磁體是沿極靴圓周均勻分布的，這就能保證整個圓周上的磁場分布均勻，即360°方向上濺射均勻，但如果只需在某個方向濺射，也可以將條形永磁體只分布在需要濺射的方向上，從而在整個極靴圓周上是非均勻分布的。
這種結(jié)構(gòu)的永磁體也是由于在條形永磁體兩端采用了漸變異形永磁體，使得靶兩端輝光放電區(qū)的橫向長度減小，輝光放電總強度減小，靶兩端的總濺射速率會減慢，所以形成凹槽的速度減慢，則靶的中間濺射區(qū)域與兩端的濺射深度差別減小，從而增加靶的濺射時間，提高靶的利用率并減少換靶所需的時間及人力。
以上兩個實施例中都用的是對稱漸變永磁體，在實際使用時也可以使用非對稱漸變永磁體，圖10-圖15給出了幾種條形永磁體兩端漸變永磁體的不同形狀，均為一端的尺寸小于另一端的尺寸，寬度逐漸增加。從圖中可以看出，異形永磁體兩側(cè)均為直線或弧線或二者的組合。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，包括靶材、條形永磁體、極靴和環(huán)形永磁體，其中條形永磁體沿靶的軸向嵌于極靴內(nèi)，其特征在于還包括異形永磁體，所說的異形永磁體連接在條形永磁體兩端，對稱漸變異形永磁體與環(huán)形永磁體相連一端尺寸大于對稱漸變異形永磁體與條形永磁體相連一端的尺寸；對稱漸變異形永磁體一端與條形永磁體相連，另一端懸空，懸空一端的尺寸小于其與條形永磁體相連一端的尺寸。
2.按照權(quán)利要求1所說的旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，其特征是所說的條形永磁體和異形永磁體連成一條極性一致的永磁體，所說的永磁體N極向外S極向內(nèi)或S極向外N極向內(nèi)，相鄰條的永磁體極性方向相反，相互交錯排列。
3.按照權(quán)利要求1所說的旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，其特征是所說的條形永磁體和異形永磁體沿極靴圓周向以偶數(shù)個分布。
4.按照權(quán)利要求1所說的旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，其特征是所說的異形永磁體兩側(cè)為直線或弧線或二者的組合。
5.一種旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，包括靶材、條形永磁體和極靴，其中條形永磁體沿靶的軸向嵌于極靴內(nèi)，其特征在于還包括異形永磁體，所說的異形永磁體連接在條形永磁體兩端，所說的對稱漸變異形永磁體在條形永磁體的兩端尺寸是一致的，其懸空的一端尺寸小于其與條形永磁體相連的一端的尺寸。
6.按照權(quán)利要求5所說的旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，其特征是所說的條形永磁體和異形永磁體連成一條極性一致的永磁體，所說的永磁體N極向外S極向內(nèi)或S極向外N極向內(nèi)，相鄰條的永磁體極性方向一致。
7.按照權(quán)利要求5所說的旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，其特征是所說的條形永磁體和異形永磁體沿極靴圓周向以奇數(shù)個或偶數(shù)個分布。
8.按照權(quán)利要求5所說的旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，其特征是所說的異形永磁體兩側(cè)為直線或弧線或二者的組合。
專利摘要本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)式圓柱磁控濺射靶，廣泛應(yīng)用于各種涂層的制備設(shè)備中，屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括靶材、條形永磁體和極靴，其中條形永磁體沿靶的軸向嵌于極靴內(nèi)，其特征在于還包括異形永磁體，所說的異形永磁體連接在條形永磁體兩端，所說的對稱漸變異形永磁體在條形永磁體的兩端尺寸是一致的，其懸空的一端尺寸小于其與條形永磁體相連的一端的尺寸。本實用新型的優(yōu)點是整個圓柱靶靶材沿軸向濺射速率均勻，刻蝕速度相近，提高靶材利用率達(dá)30％以上。
文檔編號C23C14/35GK2866521SQ20052010909
公開日2007年2月7日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者韓成明, 孫海中, 陳端學(xué) 申請人:北京清華陽光能源開發(fā)有限責(zé)任公司, 北京清華陽光太陽能設(shè)備有限責(zé)任公司