可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射

申请号 CN200720149143.4 申请日 2007-05-15 公开(公告)号 CN201068469Y 公开(公告)日 2008-06-04
申请人 北京京东方光电科技有限公司; 发明人 张允新;
摘要 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 。
权利要求

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;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l所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控賊射靶,其特 征在于:所述导磁极靱调整垫设置在所述耙阴极框架与磁铁之间。
3、 根#居权利要求1或2所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控賊射耙, 其特征在于:所述导石兹极靴调整垫固定在所述磁铁上表面。
4、 根丰居权利要求1或2所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控賊射靶, 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孰调整垫。
6、 4M居权利要求1所述的可延长耙材使用寿命的平面磁控賊射靶,其特 征在于:所述导磁极執调整垫设置在所述绝缘垫与所述耙阴极框架之间。
7、 根纟居权利要求1或6所述的可延长把材使用寿命的平面磁控'减射乾, 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、 根椐权利要求1或6所述的可延长靶材使用寿命的平面磁控溅射把, 其特征在于:所述导》兹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。

说明书全文

可延长耙材使用寿命的平面磁控賊射耙

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 平面石兹控賊射輩巴。

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。磁控濺射耙在当前现有技术中,从结构上分平面磁控賊射 耙和圓柱磁控賊射耙,从》兹场分布上分平衡耙和非平衡耙。平面磁控賊射把 所用的靶材具有加工简单,安装方便等优点,适于批量生产膜产品。通常 溅射靶材的材料价格是十分昂贵的,像金属、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,^皮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,撞击工艺栽气 (Ar)分子,产生等离子体放电,同时磁控溅射靶上的磁产生磁场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,'减射效果好,'减射把材被刻蚀的多,而在賊射耙材中间部位耙材被刻蚀 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 賊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 整磁控溅射革CJ兹场的均匀性,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,从而延长華巴材使用寿命。
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。 导磁极鞭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
執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,当导磁极靱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。所述磁控溅射耙还适用于薄膜晶体管液晶
显示器(Thin-film transistor liquid crystal display,简称TFT-LCD ) 多把磁控賊射镀膜机。
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平面石兹控溅射靶示意图; 图5为本实用新型实施例3平面f兹控溅射靶示意图; 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;兹控溅射靶示意图; 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S 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) IO石兹铁 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安装在耙阴极框架8上; 一个或一个以上的磁铁IO 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; 导磁极執调整垫11位于輩巴阴极框架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^f兹极靴调整垫11 位于绝缘垫7与耙阴极框架8之间,既可以固定于绝缘垫7上,又可以固定 于把阴极框架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 了导磁极孰调整垫ll,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ll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執调整垫11,来改变磁铁10产生磁场的均匀性,控制
耙材5的溅射速率,使靶材5刻蚀均匀,提高其利用率。
经实验,得到的把材5消耗刻蚀图形如图9所示,可以看出賊射靶材的 消耗比较平均,靶材局部被刻蚀过度的现象得到了抑制,从而延长了賊射靶 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。
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