一種磁性濺射靶材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及濺射靶材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性材料的磁控濺射靶材。
【背景技術(shù)】
[0002]磁控濺射技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為工業(yè)鍍膜生產(chǎn)中最為主要的技術(shù)之一。磁控濺射是利用磁場控制輝光放電產(chǎn)生的等離子體來轟擊出靶材表面的粒子并使其沉積到基片表面來完成成膜過程，因此，磁控濺射成膜好壞很大程度的依賴靶材表面磁場分布的均勻性。
[0003]磁控濺射的靶材有非磁性和磁性兩種。磁性濺射靶相比非磁性革巴，由于具有的高導(dǎo)磁率，使磁控磁場在靶內(nèi)形成了閉合回路，大部分磁場從磁性靶材內(nèi)部通過，從而減小了靶表面的磁場，嚴(yán)重的磁屏蔽甚至使靶材表面因磁場過小而無法進(jìn)行磁控濺射。而隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，磁性靶材的使用非常廣泛，如在半導(dǎo)體集成電路中常用的金屬Ni或其合金；在電子及計算機(jī)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的Fe、Co等磁性金屬及其合金。
[0004]在工業(yè)生產(chǎn)中，常會遇到一臺濺射機(jī)臺的靶座僅針對某些特定的靶材設(shè)計，通常在設(shè)計考慮范圍內(nèi)的如鋁靶，因為其在半導(dǎo)體、集成電路中作為頂層金屬、電極等非常普遍。但是在實(shí)際的生產(chǎn)或研究中，如果需要進(jìn)行該機(jī)臺設(shè)計外的靶材濺射，尤其是磁性靶材的濺射，目前普遍認(rèn)為磁性靶材不能直接放在非磁性靶材的靶座上，因為磁性靶材對磁場的屏蔽作用使得在磁性靶材表面磁場強(qiáng)度不夠，無法完成濺射。因此，這時往往需要使用新的磁控濺射系統(tǒng)，或者在原有濺射系統(tǒng)中重新設(shè)計濺射陰極裝置，使用特定的靶座，更新成本高、周期長。如果僅僅通過改變靶材設(shè)計，使得在同樣的濺射系統(tǒng)中使用同樣靶座可以實(shí)現(xiàn)非磁性和磁性靶材的濺射，則濺射不同的薄膜，僅需更換靶材，極大的提高了機(jī)臺的利用率，降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于以上現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上完成，其目的在于:根據(jù)現(xiàn)有的非磁性靶材，通過改變靶材設(shè)計，獲得磁性靶材，并使該磁性靶材能夠在原有濺射系統(tǒng)中使用同樣的靶座進(jìn)行安裝并實(shí)現(xiàn)均勻濺射成膜。
[0006]本發(fā)明提供了一種磁性靶材，所述磁性靶材能夠與非磁性靶材共用磁控濺射系統(tǒng)，所述共用的磁控濺射系統(tǒng)包括靶座，所述靶座包括磁鐵；所述非磁性靶材包括濺射靶、以及用以支撐濺射靶的背板；濺射靶為扁圓柱形，包括呈圓形平面的濺射面及與濺射面相對的濺射靶背面；背板包括支撐濺射靶的主體部分和主要起固定作用的外沿部分，背板通過焊接面與濺射靶粘貼成一體，與焊接面相對的背板內(nèi)壁形成冷卻面，冷卻面為圓形平面；所述磁性靶材由所述非磁性靶材進(jìn)行如下形狀變化形成:1)減薄濺射靶；以及2)將濺射靶的濺射面及其背面由平面改成球面，且濺射面與濺射靶的背面完全平行，同時，背板主體部分的焊接面由非磁性靶材的平面改為內(nèi)球面，且與濺射靶的背面完全貼合。
[0007]進(jìn)一步地，所述非磁性靶材的總高度為46.10?48.60m，其濺射靶的厚度為2.9?3.1mm，背板外沿部分高度為3.92?24.72mm，冷卻面到背板外沿部分的底部的垂直距離為22.03 ?22.43mm0
[0008]進(jìn)一步地，所述形狀變化I)中減薄濺射靶的減薄尺寸為0.4?0.6mm ; 2)中形成球面后的派射面的內(nèi)徑為1026?141 Imm0
[0009]進(jìn)一步地，所述形狀變化還包括3)從背板主體部分的冷卻面方向減薄背板；以及4)將背板外沿部分減薄。
[0010]進(jìn)一步地，所述形狀變化I)中減薄濺射靶的減薄尺寸為0.4?0.6mm ;2)中形成球面后的濺射面的內(nèi)徑為2210?2336mm ；3)中減薄背板的減薄厚度為10.75?10.79mm ；4)中背板外沿部分減薄5.90?6.02mm。
[0011]優(yōu)選的，所述非磁性靶材的濺射靶為鋁靶；所述磁性靶材的濺射靶為NiPt合金靶或Ni金屬革巴。
[0012]本發(fā)明所提供的磁性靶材，通過在原有非磁性靶材設(shè)計的基礎(chǔ)上，調(diào)整原有靶形或尺寸獲得，方法簡便，且在同樣的濺射系統(tǒng)中使用同樣靶座可以實(shí)現(xiàn)原有非磁性靶材和新的磁性靶材的濺射，極大的提高了機(jī)臺的利用率，降低了生產(chǎn)成本。且使用與非磁性靶材共用的磁控濺射系統(tǒng)，在靶座不更換、靶座內(nèi)的磁鐵相同的情況下進(jìn)行濺射，本發(fā)明設(shè)計的磁性靶材濺射在基材上的厚度均勻性小于2%，完全滿足半導(dǎo)體、集成電路器件作為連接金屬甚至勢皇金屬的使用要求。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有非磁性圓形平面靶材橫截面示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例使用的靶座示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的磁性革El材橫截面不意圖。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的磁性靶材橫截面示意圖。
[0017]其中圖1、圖3及圖4中，I為濺射靶，Ia為濺射靶的濺射面，Ib為濺射靶背面，2為背板，21為背板主體部分，22為背板外沿部分，2a為背板的焊接面，2b為背板的冷卻面，2C為背板外沿部分的底部，R為濺射面的內(nèi)半徑。
[0018]其中圖2中，I為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，2為磁鐵，3為濺射靶安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0019]目前，磁控濺射機(jī)臺常用的靶材有矩形、正方形、圓形靶材，本發(fā)明以圓形靶材為例，在原有的非磁性圓形平面靶材基礎(chǔ)上，經(jīng)過靶材的變形設(shè)計，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的:在同樣的濺射系統(tǒng)中使用同樣靶座可以實(shí)現(xiàn)原有非磁性靶材和新的磁性靶材的濺射。
[0020]圖1為現(xiàn)有的圓形平面濺射靶材的剖面示意圖。如圖1所示，該圓形平面濺射靶材包括濺射靶1、以及用以支撐濺射靶的背板2 ;濺射靶I為扁圓柱形，其濺射面Ia為濺射時等離子體的轟擊面、為圓形平面，與其濺射面相對的為濺射靶背面Ib ;濺射靶I厚度Hl的范圍為2.9?3.1mm,例如3_ ;背板2包括支撐濺射靶的主體部分21和主要起固定作用的外沿部分22，背板2通過焊接面2a與濺射靶I的背面Ib粘貼成一體，與焊接面相對的背板2的內(nèi)壁形成冷卻面2b，冷卻面為圓形平面；背板外沿部分22高度h的范圍23.92?24.72mm，例如24.32mm ;冷卻面2b到背板外沿部分22的底部2c的垂直距離H2為22.03?22.43mm，例如22.23mm ;整個圓形平面濺射靶材的總高H范圍為46.10?48.60mm，例如47.40mmo
[0021]制作上面現(xiàn)有的圓形平面濺射靶材的濺射靶的材料為非磁性濺射材料如高純度的鋁、Cu、Pt等金屬。本發(fā)明在下面實(shí)施例中采用鋁靶材進(jìn)行說明。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例采用的濺射系統(tǒng)為目前使用非常廣泛的MRC濺射機(jī)臺，其靶座如圖2所示，該類型靶座也是行業(yè)濺射機(jī)臺上普遍使用的，中間為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)I ;磁鐵2安裝在靶座的兩側(cè)，磁鐵的磁芯是S極，外磁環(huán)是N極，工作時，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動磁鐵旋轉(zhuǎn)；靶座的中心和外側(cè)分別設(shè)有與靶材對應(yīng)的安裝孔3。將按如圖1設(shè)計的高純鋁靶材安裝在靶座上進(jìn)行濺射，其濺射在直徑為10mm?150mm的基材上，濺射薄膜的厚度或電阻率的片內(nèi)均勻性能夠達(dá)到2.5%以內(nèi)。按照如圖1現(xiàn)有的鋁圓形平面靶材，完全一樣的做成NiPt合金靶，安裝在同樣的濺射系統(tǒng)及如圖2的靶座上，使用同型號磁鐵，由于NiPt合金靶為磁性靶材，嚴(yán)重的磁屏蔽使靶材表面因磁場過小，不能起弧，而無法完成磁控濺射。
[0023]為解決該問題，本發(fā)明在原有靶材的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了靶材的重新設(shè)計，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]實(shí)施例1
磁性靶材的濺射靶的材料為磁性材料NiPt靶(Ni含量95%，Pt含量5%)，在圖1所示的原有鋁圓形平面靶材的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了如下調(diào)整，重新設(shè)計后的NiPt磁性合金靶材的如圖3所示。
[0025]I)減薄濺射靶0.4?0.6mm，例如本實(shí)施例濺射靶I的厚度Hl由原來的鋁靶的3mm減至2.5mm0這