一種磁控濺射靶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超高真空設(shè)備的薄膜生長(zhǎng)領(lǐng)域，特別涉及一種磁控濺射靶。
【背景技術(shù)】
[0002]超高真空技術(shù)目前已經(jīng)是表面科學(xué)、半導(dǎo)體應(yīng)用、高能粒子加速器、核聚變研究裝置和宇宙開發(fā)領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)。應(yīng)用超高真空技術(shù)，需要在超高真空系統(tǒng)中進(jìn)行。
[0003]超高真空中的薄膜生長(zhǎng)，可分為物理方式成膜和化學(xué)方式成膜。物理方式成膜是指在真空環(huán)境中加熱固體原料，固體原料蒸發(fā)或升華后沉積在一定溫度的襯底上，實(shí)現(xiàn)薄膜生長(zhǎng)。物理方式蒸發(fā)固體原料的手段主要有:電阻加熱、電子轟擊加熱、脈沖激光照射加熱、分子束外延、磁控派射。
[0004]磁控濺射成膜方式是將靶材安裝至磁控濺射靶口，使得等離子體放電，產(chǎn)生惰性氣體氬離子，氬離子受磁場(chǎng)內(nèi)洛倫茲力的作用，撞擊靶材，將靶材的原子或分子濺射出來，堆積到其對(duì)面的襯底上成膜。其中，磁控濺射靶是其中重要的設(shè)備，直接影響成膜效果，而目前的磁控濺射靶結(jié)構(gòu)存在著因熱量而影響成膜效果、控制精準(zhǔn)度有待提高、驅(qū)動(dòng)器結(jié)合靈活度不佳等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是克服上述不足問題，提供一種磁控濺射靶，體積小巧，受熱影響小，與驅(qū)動(dòng)器結(jié)合使用靈活性好。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種磁控濺射靶，其特征在于:濺射靶主體內(nèi)設(shè)有高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持裝置，樣品夾持裝置背面腔體內(nèi)安裝有內(nèi)磁石和外磁石，內(nèi)磁石套裝于外磁石內(nèi)，內(nèi)磁石和外磁石之間設(shè)置有冷卻裝置，冷卻裝置上連接有高壓線。
[0007]進(jìn)一步地，所述濺射靶主體包括外筒內(nèi)通過絕緣板連接高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持罩，絕緣板通過嵌接于封底上的絕緣套與封底相連，封底連接探入管。
[0008]進(jìn)一步地，所述探入管的下端穿接于法蘭上，探入管的下端套裝于外罩內(nèi)，外罩與法蘭相連，法蘭通過焊接波紋管與回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器相連，回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器上的中心軸通過彈簧與法蘭相連，彈簧套裝于中心軸上，中心軸的一端穿過法蘭并連接蓋子，蓋子與外筒的一端相連，中心軸與探入管之間通過固定夾具連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述高壓室包括高壓室外壁通過絕緣板與外筒相連，高壓室外壁的一端連接樣品夾持罩，高壓室外壁內(nèi)套裝有磁石限位板，樣品夾持罩與磁石限位板之間安裝有內(nèi)磁石與外磁石，內(nèi)磁石套裝于外磁石內(nèi)，內(nèi)磁石和外磁石之間設(shè)置有冷卻裝置。
[0010]進(jìn)一步地，所述冷卻裝置包括水冷循環(huán)室中央連接內(nèi)磁石，水冷循環(huán)室與高壓室外壁之間連接外磁石，水冷循環(huán)室上分別連接水管接頭、高壓線接頭，高壓線接頭上連接高壓線。
[0011]進(jìn)一步地，所述樣品夾持罩與高壓室外壁之間為螺紋連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述高壓室外壁、絕緣板、封底之間通過螺釘連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述高壓接線頭與水冷循環(huán)室之間為螺紋連接。
[0014]氬氣是惰性氣體(稀有氣體)，其物理化學(xué)性質(zhì)均比較穩(wěn)定，很難電離，因此氬原子的離子化是磁控濺射的第一個(gè)難點(diǎn)，本實(shí)用新型通過在靶材表面形成磁場(chǎng)，使得在磁場(chǎng)中的帶電粒子受到洛倫茲力的作用，進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)。通過此種方式電離氬原子是一種馬太效應(yīng):高壓促使氬原子電離，越來越多電子在磁場(chǎng)中做螺旋運(yùn)動(dòng)，促使越來越多的氬原子離子化，氬原子離子化，又釋放出越來越多的電子，如此往復(fù)完成磁控濺射成膜。
[0015]本實(shí)用新型的磁石放置位置使磁場(chǎng)中的氬離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡更理想，使其在洛倫茲力的作用下有足夠的力量將靶材濺射出來，從而使氬離子的浪費(fèi)度達(dá)到最低限度，成膜速度快，能適用于高熔點(diǎn)的材料，成膜均勻。
[0016]綜上分析，本實(shí)用新型的有益效果總結(jié)如下:
[0017]1)因采用氬離子進(jìn)行磁控濺射，故對(duì)靶材和腔室無污染；
[0018]2)氬原子電離的速率可控，使得氬離子電離的情況易于掌握，不會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不可控的情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)者的要求降低到了最低。
[0019]3)磁場(chǎng)控制精準(zhǔn)，對(duì)腔體以及外部環(huán)境沒有過多要求；
[0020]4)可用于高熔點(diǎn)的材料或合金，適用范圍廣；
[0021]5)采用水冷的方式對(duì)磁控濺射裝置進(jìn)行冷卻，故不會(huì)因大量產(chǎn)熱，而對(duì)超真空腔室造成影響，成膜效果也有一定提升；
[0022]6)靶材安裝容易，利用率高；
[0023]7)磁控濺射靶內(nèi)的絕緣效果好，安全性好。
【附圖說明】
[0024]圖1是一種磁控濺射靶的整體示意圖。
[0025]圖2是一種磁控濺射靶的濺射靶主體的剖視圖。
[0026]圖3是一種磁控濺射靶的濺射靶主體的剖視圖。
[0027]圖中:1、蓋子；2、濺射靶主體；3、中心軸；4、固定夾具；5、探入管；6、法蘭；7、夕卜罩；8、彈簧；9、焊接波紋管；10、回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器；11、樣品夾持罩；12、外磁石；13、內(nèi)磁石；14、水冷循環(huán)室；15、磁石限位板；16、水管接頭；17、高壓室外壁；18、外筒；19、絕緣板；20、封底；21、絕緣套；22、高壓接線頭。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型并不局限于具體實(shí)施例。
實(shí)施例
[0029]如圖1-圖3所示的一種磁控濺射靶，濺射靶主體2內(nèi)設(shè)有高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持裝置，樣品夾持裝置背面腔體內(nèi)安裝有內(nèi)磁石13和外磁石12，內(nèi)磁石13套裝于外磁石12內(nèi)，內(nèi)磁石13和外磁石12之間設(shè)置有冷卻裝置。
[0030]濺射靶主體2包括外筒18內(nèi)通過絕緣板19連接高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持罩11，絕緣板19通過螺釘連接封底20，螺釘上套裝有嵌接于封底20上的絕緣套21，封底20連接探入管5。探入管5的下端穿接于法蘭6上，探入管5的下端套裝于外罩7內(nèi)，夕卜罩7與法蘭6相連，法蘭6通過焊接波紋管9與回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器10相連，回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器10上的中心軸3通過彈簧8與法蘭6相連，彈簧8套裝于中心軸3上，中心軸3的一端穿過法蘭6并連接蓋子1，蓋子1與外筒18的一端相連，中心軸3與探入管5之間通過固定夾具4連接。
[0031]高壓室包括高壓室外壁17通過絕緣板19與外筒18相連，高壓室外壁17與絕緣板19之間通過螺釘連接，高壓室外壁17的一端螺紋連接樣品夾持罩11，高壓室外壁17內(nèi)套裝有磁石限位板5，樣品夾持罩11與磁石限位板15之間安裝有內(nèi)磁石13與外磁石12，內(nèi)磁石13套裝于外磁石12內(nèi)，內(nèi)磁石13和外磁石12之間設(shè)置有冷卻裝置。
[0032]冷卻裝置包括水冷循環(huán)室14中央連接內(nèi)磁石13，水冷循環(huán)室14與高壓室外壁17之間連接外磁石12，水冷循環(huán)室14上分別連接水管接頭16、高壓線接頭22，高壓接線頭22與水冷循環(huán)室14之間為螺紋連接，高壓線接頭22上連接高壓線。
[0033]利用所述的一種磁控濺射靶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，將樣品置于樣品夾持罩11上，將進(jìn)水管、出水管、高壓線通過探入管5伸入到濺射靶主體2內(nèi)部，進(jìn)水管與出水管分別連接水管接頭16，高壓線連接高壓線接頭22，由于在靶材周圍設(shè)有由內(nèi)磁石13與外磁石12，在靶材表面形成磁場(chǎng)，使得在磁場(chǎng)中的帶電粒子受到洛倫茲力的作用，進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)，高壓促使氬原子電離，越來越多電子在磁場(chǎng)中做螺旋運(yùn)動(dòng)，促使越來越多的氬原子離子化，氬原子離子化，又釋放出越來越多的電子，如此往復(fù)完成磁控濺射成膜，回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器10可靈活控制中心軸3前端的蓋子1開合，同時(shí)可通過調(diào)整施加電壓的大小來控制氬原子電離的速率，使得氬離子電離的情況易于掌握，不會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不可控的情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)者的要求降低到了最低。
[0034]以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定發(fā)明的具體實(shí)施僅限于這些說明。對(duì)本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下，還可以做出簡(jiǎn)單的推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁控濺射靶，其特征在于:濺射靶主體(2)內(nèi)設(shè)有高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持裝置，樣品夾持裝置背面腔體內(nèi)安裝有內(nèi)磁石(13)和外磁石(12)，內(nèi)磁石(13)套裝于外磁石(12)內(nèi)，內(nèi)磁石(13)和外磁石(12)之間設(shè)置有冷卻裝置，冷卻裝置上連接有高壓線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述濺射靶主體(2)包括外筒(18)內(nèi)通過絕緣板(19)連接高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持罩(11)，絕緣板(19)通過嵌接于封底(20 )上的絕緣套(21)與封底(20 )相連，封底(20 )連接探入管(5 )。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述探入管(5)的下端穿接于法蘭(6)上，探入管(5)的下端套裝于外罩(7)內(nèi)，外罩(7)與法蘭(6)相連，法蘭(6)通過焊接波紋管(9)與回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器(10)相連，回轉(zhuǎn)導(dǎo)入器(10)上的中心軸(3)通過彈簧(8)與法蘭(6)相連，彈簧(8)套裝于中心軸(3)上，中心軸(3)的一端穿過法蘭(6)并連接蓋子(1)，蓋子(1)與外筒(18)的一端相連，中心軸(3)與探入管(5)之間通過固定夾具(4)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述高壓室包括高壓室外壁(17)通過絕緣板(19)與外筒(18)相連，高壓室外壁(17)的一端連接樣品夾持罩(11)，高壓室外壁(17)內(nèi)套裝有磁石限位板(15)，樣品夾持罩(11)與磁石限位板(15)之間安裝有內(nèi)磁石(13)與外磁石(12)，內(nèi)磁石(13)套裝于外磁石(12)內(nèi)，內(nèi)磁石(13)和外磁石(12)之間設(shè)置有冷卻裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述冷卻裝置包括水冷循環(huán)室(14)中央連接內(nèi)磁石(13)，水冷循環(huán)室(14)與高壓室外壁(17)之間連接外磁石(12)，水冷循環(huán)室(14)上分別連接水管接頭(16)、高壓線接頭(22)，高壓線接頭(22)上連接高壓線。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述樣品夾持罩(11)與高壓室外壁(17)之間為螺紋連接。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述高壓室外壁(17)、絕緣板(19)、封底(20)之間通過螺釘連接。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁控濺射靶，其特征在于:所述高壓接線頭(22)與水冷循環(huán)室(14)之間為螺紋連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于超高真空設(shè)備的薄膜生長(zhǎng)領(lǐng)域，特別涉及一種磁控濺射靶。該磁控濺射靶的濺射靶主體內(nèi)設(shè)有高壓室，高壓室的一端連接樣品夾持裝置，樣品夾持裝置背面腔體內(nèi)安裝有內(nèi)磁石和外磁石，內(nèi)磁石套裝于外磁石內(nèi)，內(nèi)磁石和外磁石之間設(shè)置有冷卻裝置，冷卻裝置上連接有高壓線。本實(shí)用新型可通過調(diào)整施加電壓的大小來控制氬原子電離的速率，使得氬離子電離的情況易于掌握，不會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不可控的情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)者的操作要求降低到了最低，磁場(chǎng)控制精準(zhǔn)，對(duì)腔體以及外部環(huán)境沒有過多要求，體積小巧，受熱影響小，與驅(qū)動(dòng)器結(jié)合使用靈活性好。
【IPC分類】C23C14/35
【公開號(hào)】CN204982041
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520580983
【發(fā)明人】郭方準(zhǔn)
【申請(qǐng)人】大連齊維科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日