磁控濺射裝置的製作方法
2023-06-21 03:37:16
本發明涉及物理氣相沉積技術領域，具體地涉及一種磁控濺射裝置。
背景技術：
磁控濺射是物理氣相沉積(physicalvapordeposition，pvd)的一種。一般的濺射法可被用於製備金屬、半導體、絕緣體等多材料，磁控濺射廣泛地應用於集成電路、液晶顯示器以及薄膜太陽能等領域。磁控濺射通過在靶材背板後方引入磁場，利用磁場來束縛帶電粒子，增加靶材表面的等離子體的密度，提高靶材濺射的速率。帶電荷的粒子(ar+)在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的中性靶材原子(或分子)沉積在基片上成膜；產生的二次電子被磁場力束縛在靠近靶面的等離子體區域內，圍繞靶面做運動。電子在運動過程中不斷地與氬原子發生碰撞，電離出大量的氬離子轟擊靶材，從而實現高速率沉積。但也正是磁場強弱分布的問題，導致靶材局部消耗相對過快，降低靶材的利用率。
均勻的磁場可以由磁體的高速往復運動產生。當磁體運動到軌道的邊緣位置時，需要停滯後再返回。當磁體停滯時，由於中心磁場弱，邊緣磁場強，會在靶材兩端留下「w」形的凹痕，如圖1所示。隨著靶材的消耗，靶材容易在「w」形凹痕的最低處被擊穿，從而造成整個靶材使用壽命的結束，嚴重時會打到背板，導致產品報廢，而在其他位置靶材未得到充分利用，靶材的利用率較低。
技術實現要素：
本發明的目的是為了克服現有技術存在的靶材邊緣消耗過快，其他區域的靶材不能充分利用，靶材利用率低的問題，提供一種磁控濺射裝置，該裝置延長了靶材的使用壽命。
為了實現上述目的，本發明一方面提供一種磁控濺射裝置，包括：
磁場生成裝置，包括磁履帶和至少兩個轉動輪，其中所述磁履帶包括履帶和多個等間距並列固定在所述履帶上的磁體，所述磁履帶纏繞於所述至少兩個轉動輪上，形成上下平行的履帶傳動結構；
靶材，設置在所述磁場生成裝置形成的均勻磁場內，且與所述磁履帶平行；
兩塊磁屏蔽板，分別設置在所述靶材的兩端，屏蔽超出所述靶材的磁場，
其中，所述均勻磁場的長度大於等於所述靶材的長度，所述磁體的長度大於所述靶材的寬度。
進一步地，所述靶材設置在所述磁場生成裝置形成的均勻磁場內的所述磁履帶的上方或下方。
進一步地，所述裝置還包括履帶導軌，設置在與所述靶材臨近的磁履帶下方，用於支撐所述磁履帶。
進一步地，所述履帶導軌的材質為銅或銅合金。
進一步地，所述至少兩個轉動輪中的至少一個轉動輪設置為驅動輪。
進一步地，所述磁體通過非磁性框固定在所述履帶上。
進一步地，至少一個磁體設置為多段小磁體連續拼接。
進一步地，所有磁體設置為多段等長的小磁體等間隔拼接，所述間隔與所述小磁體的長度相同。
進一步地，所述磁屏蔽板具有高磁導率。
進一步地，所述磁體的形狀為圓稜柱、圓柱或方柱。
通過在所述磁控濺射裝置上設置磁場生成裝置，包括磁履帶和至少兩個轉動輪，其中所述磁履帶包括履帶和多個等間距並列固定在所述履帶上的磁體，所述磁履帶纏繞於所述至少兩個轉動輪上，形成上下平行的履帶勻速傳動結構；靶材，設置在所述磁場生成裝置形成的均勻磁場內，且與所述磁履帶平行；以及兩塊磁屏蔽板，分別設置在所述靶材的兩端，屏蔽超出所述靶材的磁場，其中，所述均勻磁場的長度大於等於所述靶材的長度，所述磁體的長度大於所述靶材的寬度，從而改善對靶材轟擊的均勻性，解決了靶材邊緣消耗過快，其他區域的靶材不能充分利用，靶材利用率低的問題，提高靶材的壽命。
附圖說明
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：
圖1是現有技術中靶材邊緣消耗不均勻形成的w形凹痕的示意圖；
圖2是本發明一實施例提供的一種磁控濺射裝置的結構示意圖；
圖3是本發明一實施例提供的一種磁控濺射裝置中磁履帶的結構示意圖；
圖4是本發明一實施例提供的另一種磁控濺射裝置的結構示意圖；
圖5是本發明一實施例提供的又一種磁控濺射裝置的結構示意圖；
圖6是本發明一實施例提供的再一種磁控濺射裝置的結構示意圖；
圖7是本發明一實施例提供的一種磁控濺射裝置中的磁體的示意圖。
附圖標記說明
100磁場生成裝置101磁履帶
102轉動輪103履帶
104磁體200靶材
300磁屏蔽板400履帶導軌
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
本實施例提供一種磁控濺射裝置，如圖2所示為本發明一實施例提供的一種磁控濺射裝置的結構示意圖，該磁控濺射裝置包括：
磁場生成裝置100，包括磁履帶101和至少兩個轉動輪102，其中如圖3所示，所述磁履帶101包括履帶103和多個等間距並列固定在所述履帶上的磁體104，所述磁履帶101纏繞於所述至少兩個轉動輪102上，形成上下平行的履帶傳動結構；
靶材200，設置在所述磁場生成裝置100形成的均勻磁場內，且與所述磁履帶101平行，圖中將均勻磁場用劃線區域標註；
兩塊磁屏蔽板300，分別設置在所述靶材200的兩端，屏蔽超出所述靶材的磁場，
其中，所述均勻磁場的長度大於等於所述靶材200的長度，所述磁體104的長度大於所述靶材200的寬度。
其中，所述磁履帶101中的磁體104數量可以根據靶材200長度及相鄰磁體104間距進行調節，以便形成的均勻磁場的長度大於所述靶材200的長度。
通過上述磁控濺射裝置中採用磁體組裝成磁履帶及勻速傳動運行方式，在靶材區域形成均勻穩定的磁場，從而形成厚度均勻的薄膜，且避免在靶材表面形成凹痕，增加了靶材的利用率，延長了靶材的使用壽命。
其中，由於磁場生成裝置100中的轉動輪102的存在，當磁履帶101上的磁體104傳動到轉動輪102上時，磁體104與靶材200的距離出現變化，例如當磁履帶101上的磁體104從上方傳動到轉動輪102外側時，所述磁體104相對於靶材200的距離出現變化，在靶材區域不能形成均勻的磁場，因此需要將超出所述靶材200的磁場用兩塊磁屏蔽板300屏蔽，由此也需要磁場生成裝置100形成的均勻磁場的長度要大於等於所述靶材200的長度，而所述磁體104的長度要大於所述靶材200的寬度。另外，所述磁屏蔽板300具有高磁導率，例如鎳鐵合金，或超低碳鋼等。
其中，所述磁場生成裝置100中可以設置多個轉動輪102，以支撐所述磁履帶101，避免由於磁履帶101重力作用，所述磁履帶101中間部位會向下凹，影響磁場分布。
另外，所述靶材200可以設置在如圖2所示的所述磁場生成裝置100形成的均勻磁場內的所述磁履帶101的下方，也可以如圖4所示的將所述靶材200設置在所述磁場生成裝置100形成的均勻磁場內的所述磁履帶101的上方，同時也將磁屏蔽板300設置在所述磁履帶101的上方，與所述靶材位於同一側。只要是在所述磁場生成裝置100形成的均勻磁場內，均可設置所述靶材200，並使用磁屏蔽板300屏蔽超出所述靶材200的磁場。
另外，如圖5和6所示，所述裝置還包括履帶導軌400，設置在與所述靶材200臨近的磁履帶101下方，用於支撐所述磁履帶101，以避免由於磁履帶101重力作用，所述磁履帶101中間部位會向下凹，影響磁場分布。如圖5所示，當靶材200位於磁履帶101下方時，所述履帶導軌400設置在與所述靶材200臨近的磁履帶101下方，如圖6所示，當靶材200位於磁履帶101上方時，所述履帶導軌400設置在與所述靶材200同側的磁履帶101下方。其中，所述履帶導軌400的材質可以為銅或銅合金，但並不限於此。
另外，所述轉動輪102可以順時針旋轉，也可以逆時針旋轉帶動所述履帶103，其中，所述至少兩個轉動輪102中的至少一個轉動輪設置為驅動輪。
另外，所述磁體104通過非磁性框(圖中未示)固定在所述履帶103上，所述非磁性框的材質可以為塑料，或者是銅、鋁、鎂、鋅金屬非磁性材質。
其中，所述磁體104的形狀可以採用但不限於如圖7所示的圓稜柱，還可以是圓柱、方柱等其他形狀。
另外，至少一個磁體可以設置為多段小磁體連續拼接。其中，小磁體的n極與另一小磁體的s極拼接後形成磁體，也可以多段小磁體異性磁極相互拼接後形成磁體，連續拼接形成的磁體可以看成一個整體，實際上與一整塊磁體是一樣的，所述履帶上的其他磁體可以是一整塊磁體，也可以是由多段小磁體連續拼接的磁體。
另外，所述履帶上的所有磁體可以設置為多段等長的小磁體等間隔拼接。其中，所述履帶上的所有磁體均為多段等長的小磁體等間隔拼接，且間隔與所述多段小磁體的長度相同。
上述無論是連續拼接的磁體，還是不連續拼接的磁體，均用非磁性框固定在所述履帶上。
通過上述磁控濺射裝置，由於靶材區域被均勻分布的磁場所覆蓋，在此區域內的等離子體(e-和ar+)也呈均勻分布的狀態，從而形成厚度均勻的薄膜，靶材濺射的均勻性提高，增加了靶材的利用率和使用壽命。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於此。在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，包括各個具體技術特徵以任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應當視為本發明所公開的內容，均屬於本發明的保護範圍。