CN201068469Y - 可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶 - Google Patents

可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种可提高靶材利用率,延长靶材使用寿命的磁控溅射靶,适用于物理气象沉积磁控溅射真空镀膜技术。所述磁控溅射靶包括靶材、靶背板、绝缘垫、靶阴极框架、阴极挡板,磁铁和导磁极靴调整垫,可移动的磁铁和导磁调整垫可调整靶材表面磁场的均匀性和等离子体的均匀性,使等离子体刻蚀靶材的速率降低,使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。

Description

可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶
技术领域
本实用新型适用于一种磁控溅射靶,特别是一种可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶。
背景技术
磁控溅射技术广泛应用于材料表面装饰、材料表面改性,光学器件制造、电子等多种领域。磁控溅射靶在当前现有技术中,从结构上分平面磁控溅射靶和圆柱磁控溅射靶,从磁场分布上分平衡靶和非平衡靶。平面磁控溅射靶所用的靶材具有加工简单,安装方便等优点,适于批量生产镀膜产品。通常溅射靶材的材料价格是十分昂贵的,像金属钛、银、铂等,这无疑就使生产成本比较高。
在传统工艺中,磁控溅射镀膜过程如图1所示。在真空状态下,当靶材5被施加一个负电位,被镀膜的工件加正电位时,在靶材5所在真空室内形成电场1,然后向真空室内冲入工艺载气(Ar),在一定压力和温度下,正电位和负电位之间会产生放电现象,电子e沿环形轨道运动,撞击工艺载气(Ar)分子,产生等离子体放电,同时磁控溅射靶上的磁铁产生磁场2,磁场施加于电场之中,可增强气相沉积及等离子体放电,等离子体中的阳离子飞向阴极,在电场和磁场作用下撞击阴极表面,使得阴极靶材的原子被溅射出附着在阳极表面上。其中靶阴极框架和阴极挡板用于挡住靶材5的非溅射区域,使其不产生等离子体放电作用,这样使得阴极靶材的原子向未被挡住的方向溅射出,在阳极表面(被镀膜的工件)就形成了阴极材料的一层薄膜,从而使得阳极上的工件被涂层。但此时阴极表面等离子体的均匀性受等离子体电子跑道转弯处的端头效应影响,在等离子体电子跑道两端,等离子体较强,溅射效果好,溅射靶材被刻蚀的多,而在溅射靶材中间部位靶材被刻蚀得较少,这样就形成了靶材中间和端部刻蚀不均匀的现象,使靶材的使用寿命降低,靶材消耗刻蚀图形如图2所示。
本实用新型技术是建立在真空条件下气体放电特性的基础上,是对磁控溅射技术的应用和发展。改变磁场强度,控制气体放电产生的刻蚀效果是本实用新型需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有磁控溅射镀膜技术中溅射靶材被刻蚀不均匀、靶材利用率低、使用寿命短的问题,提供一种平面磁控溅射靶,通过调整磁控溅射靶磁场的均匀性,调整靶材端部表面的等离子体均匀性,使靶材端部和中间部位被刻蚀的速率差减小,这样就使得靶材端部和中间部位的靶材刻蚀之差减小,从而延长靶材使用寿命。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种平面磁控溅射靶,包括依次叠放在一起的靶材、靶背板、绝缘垫和靶阴极框架,并排设置一个或一个以上的磁铁;在绝缘垫与磁铁之间放置一个或一个以上的导磁极靴调整垫。
导磁极靴调整垫可以设置在靶阴极框架与磁铁之间,或者绝缘垫与靶阴极框架之间,或者在两处同时设置。
进一步的,当导磁极靴调整垫设置在靶阴极框架与磁铁之间时,导磁极靴调整垫可以固定在磁铁上表面,或者固定在靶阴极框架与所述磁铁相对的一面,或者在上述两个表面同时设置一个或一个以上的导磁极靴调整垫,可相对放置也可以交错放置。
进一步的,当导磁极靴调整垫设置在绝缘垫与靶阴极框架之间时,导磁极靴调整垫可以固定在靶阴极框架上,或者固定在绝缘垫上,或者在上述两个表面均设置一个或一个以上的导磁极靴调整垫。
本实用新型的技术方案改善了磁控溅射靶材刻蚀不均匀的缺陷,可提高靶材的利用率,延长其使用寿命。所述磁控溅射靶还适用于薄膜晶体管液晶显示器(Thin-film transistor liquid crystal display,简称TFT-LCD)多靶磁控溅射镀膜机。
附图说明
图1为磁控溅射靶材表面电子运动轨迹和等离子体形态原理示意图;
图2为使用本实用新型前靶材蚀刻状态形貌断面示意图;
图3为本实用新型实施例1平面磁控溅射靶示意图;
图4为本实用新型实施例2平面磁控溅射靶示意图;
图5为本实用新型实施例3平面磁控溅射靶示意图;
图6为本实用新型实施例4平面磁控溅射靶示意图;
图7为本实用新型实施例5平面磁控溅射靶示意图;
图8为本实用新型实施例5靶阴极框架上导磁极靴调整垫分布示意图;
图9为使用本实用新型靶材蚀刻状态形貌断面示意图。
附图标记说明:1电场E  2磁场      3电子运动轨迹  4等离子体刻蚀区域
          5靶材   6靶背板    7绝缘垫        8靶阴极框架
          9阴极挡板(target mask shield)     10磁铁
         11导磁极靴调整垫
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图3所示,本实用新型提供的靶材5与靶背板6叠放在一起,靶背板6与绝缘垫7叠放在一起;靶阴极框架8用于承载叠放在一起的靶材、靶背板和绝缘垫;阴极挡板9安装在靶阴极框架8上;一个或一个以上的磁铁10并排放置,通过传动轴与靶阴极框架8相连接,且可以在一定范围内移动;导磁极靴调整垫11位于靶阴极框架8与磁铁10之间,固定在可移动磁铁的上表面。
实施例2
如图4所示,本实施例与实施例1所描述的平面磁控溅射靶整体设置相同,不同之处在于,导磁极靴调整垫11还可以固定于靶阴极框架8表面上。
实施例3
如图5所示,本实施例与上述实施例不同之处在于,导磁极靴调整垫11位于绝缘垫7与靶阴极框架8之间,既可以固定于绝缘垫7上,又可以固定于靶阴极框架8上。
实施例4
由于在上述实施方式中采用的是单一位置放置导磁极靴调整垫,通过实验发现其对磁铁10产生的磁场的调整作用并不明显。在本实施例中,如图6所示,与上述实施例的不同之处在于,导磁极靴调整垫11位于靶阴极框架8与磁铁10之间,既固定在可移动磁铁的上表面,又固定在靶阴极框架8表面上,所述一个或一个以上导磁极靴调整垫11可相对放置或者交错放置。采用此种实施方式,导磁极靴调整垫对磁铁10产生的磁场均匀性的调整作用更加明显。
实施例5
本实施例在实施例4的基础上,在绝缘垫7与靶阴极框架8之间又增加了导磁极靴调整垫11,如图7所示,此时,增加的导磁极靴调整垫会对磁场产生更加精细的调整作用,使靶材5所在真空室内的磁场更加均匀,从而改善了靶材消耗的不均匀性。导磁极靴调整垫11在靶阴极框架上的分布如图8所示。
通过上述实施例所述装置,在一定温度、一定压力下,通过在平面磁控溅射靶上放置导磁极靴调整垫11,来改变磁铁10产生磁场的均匀性,控制靶材5的溅射速率,使靶材5刻蚀均匀,提高其利用率。
经实验,得到的靶材5消耗刻蚀图形如图9所示,可以看出溅射靶材的消耗比较平均,靶材局部被刻蚀过度的现象得到了抑制,从而延长了溅射靶材的使用寿命。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,包括依次叠设的绝缘垫、靶阴极框架、一个或一个以上并排设置的磁铁;其特征在于:还包括一个或一个以上的导磁极靴调整垫,所述导磁极靴调整垫设置在所述绝缘垫与所述磁铁之间。
2.根据权利要求1所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述导磁极靴调整垫设置在所述靶阴极框架与磁铁之间。
3.根据权利要求1或2所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述导磁极靴调整垫固定在所述磁铁上表面。
4.根据权利要求1或2所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述导磁极靴调整垫固定在所述靶阴极框架与所述磁铁相对的一面。
5.根据权利要求4所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述磁铁上表面还进一步固定导磁极靴调整垫。
6.根据权利要求1所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述导磁极靴调整垫设置在所述绝缘垫与所述靶阴极框架之间。
7.根据权利要求1或6所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述导磁极靴调整垫固定在靶阴极框架与所述绝缘垫相对的一面。
8.根据权利要求1或6所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述导磁极靴调整垫固定在所述绝缘垫与靶阴极框架相对的一面。
9.根据权利要求8所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射靶,其特征在于:所述靶阴极框架与绝缘垫相对的一面还进一步固定导磁极靴调整垫。
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