CN104694892A - 一种溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种溅射装置，涉及真空镀膜技术领域，为解决溅射装置制备器件的良率低的问题。所述溅射装置，包括真空腔，所述真空腔中设有衬底背板，以及与所述衬底背板相对的多根可旋转的靶材，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为160mm～220mm。本发明提供的溅射装置用于提高溅射装置制备器件的良率。

Description

一种溅射装置

技术领域

本发明涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种溅射装置。

背景技术

溅射镀膜技术因其具有加工简单、操作方便、镀膜薄膜致密、结合强度高等优点被广泛应用于平板显示领域、半导体领域以及太阳能领域等等。溅射镀膜技术使用溅射装置进行镀膜，溅射装置包括真空腔，真空腔中设有衬底背板和靶材，其工作原理为在真空腔中通入一定的工艺气体，在真空腔内形成电场，将工艺气体电离成等离子体，等离子体在电场的作用下轰击可旋转的靶材，使得靶材表面的粒子溅射出去，附着在沉底背板的表面，从而完成镀膜。

但是，本发明申请人发现，现有技术中为了保证溅射装置制得的薄膜的厚度均一，为每根可旋转的靶材设置了较大的旋转角度，但由于同一靶材溅射出的粒子到达衬底背板上不同位置所经过的距离不同，且差距较大，使得利用溅射出的粒子形成的薄膜的不同位置中的工艺气体含量不同，因此，制得的薄膜的不同位置的特性不同，从而导致含有该薄膜的器件性能发生变质，甚至失效，降低了溅射装置制备器件的良率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溅射装置，用于提高溅射装置制备器件的良率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种溅射装置，包括真空腔，所述真空腔中设有衬底背板，以及与所述衬底背板相对的多根可旋转的靶材，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为160mm～220mm。

进一步地，所述靶材为空心靶材，在每根所述靶材中部设置有可使靶材旋转的旋转磁极，所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为30°～80°。

进一步地，所述真空腔中设有十三根靶材，其中，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为208mm±10mm；所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为50°～80°。

进一步地，所述真空腔中设有十四根靶材，其中，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为192mm±10mm；所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为40°～70°。

进一步地，所述真空腔中设有十五根靶材，其中，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为178mm±10mm；所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为30°～60°。

进一步地，与所述衬底背板的边缘区域相对的所述靶材中的旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度，小于所述真空腔中的其他所述靶材中的旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度。

进一步地，任意相邻的两根所述靶材之间设有呈竖列状排列的多个用于向所述真空腔内注入工艺气体的气孔组，每个所述气孔组包括多个气孔；相邻的两列所述气孔组中分别位于起始端的所述气孔组到所述靶材的顶端的水平距离不同。

进一步地，所述气孔组包括第一气孔组或第二气孔组，所述第一气孔组包括四个气孔，所述四个气孔呈菱形排布，分别位于菱形的上、下、左、右四个角上；所述第二气孔组包括两个气孔，所述两个气孔呈菱形排布，分别位于菱形的左、右两个角上。

进一步地，相邻的两列所述气孔组中位于起始端的所述气孔组分别为所述第一气孔组和所述第二气孔组。

优选的，位于起始端的所述第一气孔组到所述靶材的顶端的水平距离为26mm±5mm，位于起始端的所述第二气孔组到所述靶材的顶端的水平距离为20mm±5mm。

进一步地，相邻的两列所述气孔组之间的距离与相邻的两根所述靶材之间的距离相同。

进一步地，相邻的两列气孔组在同一根所述靶材上的投影是相互间隔的。

优选的，同一列中相邻的两个所述气孔组之间的距离为442mm±5mm。

本发明提供的溅射装置，包括真空腔，真空腔中设有衬底背板和多根可旋转的靶材，其中，与现有技术相比，本发明实施例中的溅射装置减小了任意相邻两根靶材之间的距离，任意相邻两根靶材之间的距离为160mm～220mm，相邻两根靶材之间的距离减小，每根靶材的旋转角度也随着靶材之间的距离减小而减小，在保证溅射装置制得的薄膜的厚度均一的前提下，减小了同一靶材溅射出的粒子到达衬底背板上不同位置所经过的距离之间的差距，使得利用溅射出的粒子形成的薄膜的不同位置中的工艺气体含量趋于相同，因此制得的薄膜的不同位置的特性趋于相同，避免含有该薄膜的器件性能发生变质或失效，进而提高溅射装置制备器件的良率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的溅射装置内部结构的俯视图一；

图2为本发明实施例提供的溅射装置内部结构的俯视图二；

图2a为现有技术中制得的薄膜中的工艺气体的含量与薄膜中位置的关系图；

图2b、图2c、图2d为本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体的含量与薄膜中位置的关系图；

图3为本发明实施例提供的溅射装置内气孔组分布的结构示意图；

图4为本发明实施例中第一气孔组和第二气孔组的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的溅射装置内气孔分布的结构示意图。

附图标记：

10-溅射装置，          11-衬底背板，

12-靶材，           13-第一气孔组，

14-第二气孔组，     15-气孔。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的溅射装置，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的溅射装置10包括真空腔，真空腔中设有衬底背板11，以及与衬底背板11相对的多根可旋转的靶材12，其中，任意相邻的两根靶材12之间的距离D为160mm～220mm，其中，任意相邻的两根靶材12之间的距离D可以根据溅射装置中真空腔的空间大小进行调节，但需要注意的是，在同一溅射装置中的不同相邻靶材之间的距离可以不同，但不同相邻靶材之间的距离的差值应在预设的阈值范围内，优选的，预设的阈值范围可以为±10mm。

具体的，溅射装置10包括但不限于物理气相沉积设备(Physical VaporDeposition，以下简称PVD设备)，下面以型号为G8.5的PVD设备(以下简称G8.5PVD设备)为例，现有技术中的G8.5PVD设备中设有十二根靶材12，相邻两根靶材12之间的距离约为227.27mm，而在本发明实施例中，在G8.5PVD设备中设有十三根靶材12，相邻两根靶材12之间的距离为208mm±10mm；或者，在G8.5PVD设备中设有十四根靶材12，相邻两根靶材12之间的距离为192mm±10mm；或者，在G8.5PVD设备中设有十五根靶材12，相邻两根靶材12之间的距离为178mm±10mm。

本发明实施例提供的溅射装置10包括真空腔，真空腔中设有衬底背板11和多根可旋转的靶材12，其中，与现有技术相比，本发明实施例中的溅射装置10减小了任意相邻两根靶材12之间的距离，任意相邻两根靶材12之间的距离为160mm～220mm，相邻两根靶材12之间的距离减小，每根靶材12的旋转角度也随着靶材之间的距离减小而减小，在制备薄膜时，在保证溅射装置10制得的薄膜的厚度均一的前提下，减小了同一靶材12溅射出的粒子到达衬底背板11上不同位置所经过的距离之间的差距，使得利用溅射出的粒子形成的薄膜的不同位置中的工艺气体含量趋于相同，因此制得的薄膜的不同位置的特性趋于相同，避免含有该薄膜的器件性能发生变质或失效，进而提高溅射装置10制备器件的良率。

进一步地，所述靶材12为空心靶材，在每根靶材12中部设置有可使靶材12旋转的旋转磁极，旋转磁极相对于衬底背板11可左右旋转的角度θ为30°～80°，其中旋转磁极相对与衬底背板11可左右旋转的角度θ即为旋转磁极所在的靶材12可旋转的角度。综合考虑任意相邻的两根靶材之间的距离和旋转磁极相对于衬底背板11可左右旋转的角度θ，能够进一步保证利用溅射出的粒子形成的薄膜的不同位置中的工艺气体含量的相同性和稳定性，下面将对现有技术和本发明进行比较：

例如：现有技术中在G8.5PVD设备中设有十二根靶材，相邻两根靶材之间的距离约为227.27mm，每根靶材中旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的最小角度大于30°，每根靶材中旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的最大角度大于80°，请参阅图2a，图2a为现有技术制得的薄膜中的工艺气体的含量与薄膜位置的关系图，横轴表示薄膜位置，纵轴表示工艺气体的单位含量，图2a中的折线起伏很大，薄膜中不同位置的工艺气体的单位含量最大相差30，可以得知现有技术制得的薄膜中的工艺气体含量不均。

在本发明实施例中，G8.5PVD设备中设有十三根靶材12，相邻两根靶材之间的距离为208mm±10mm，每根靶材12中旋转磁极相对于衬底背板11可左右旋转的角度θ为50°～80°，请参阅图2b，图2b为本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体的含量与薄膜位置的关系图，横轴与纵轴的意义与图2a相同，与图2a相比，图2b中的折线起伏较小，薄膜中不同位置的工艺气体的单位含量最大相差20，可以得知与现有技术相比，本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体含量的均匀度已得到提升，趋于相同。

或者，在本发明实施例中，G8.5PVD设备中设有十四根靶材12，相邻两根靶材12之间的距离为192mm±10mm，每根靶材12中旋转磁极相对与于衬底背板11可左右旋转的角度θ为40°～70°，请参阅图2c，图2c为本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体的含量与薄膜位置的关系图，横轴与纵轴的意义与图2a相同，与图2a相比，图2c中的折线起伏较小，薄膜中不同位置的工艺气体的单位含量最大相差15，可以得知与现有技术相比，本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体含量的均匀度已得到提升，趋于相同。

或者，在本发明实施例中，G8.5PVD设备中设有十五根靶材12，相邻两根靶材12之间的距离为178mm±10mm，每根靶材12中旋转磁极相对与于衬底背板11可左右旋转的角度θ为30°～60°，请参阅图2d，图2d为本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体的含量与薄膜位置的关系图，横轴与纵轴的意义与图2a相同，与图2a相比，图2d中的折线起伏较小，薄膜中不同位置的工艺气体的单位含量最大相差10，可以得知与现有技术相比，本发明实施例中制得的薄膜中的工艺气体含量的均匀度已得到提升，趋于相同。

为了提高制得的整个薄膜的厚度的均一度，与衬底背板11的边缘区域相对的靶材12中的旋转磁极相对于衬底背板11可左右旋转的角度，小于所述真空腔中的其他靶材12中的旋转磁极相对于衬底背板11可左右旋转的角度；例如，请参阅图2，靶材A与靶材C为与衬底背板11的边缘区域相对的靶材，靶材A与靶材C中旋转磁极相对与衬底背板可左右旋转的角度均为θ1，靶材B中旋转磁极相对与衬底背板11可左右旋转的角度为θ2，其中，θ2＞θ1。

为了使得真空腔中的工艺气体分布更加均匀，从而使得制得的薄膜中的工艺气体含量分布均匀，本发明实施例对溅射装置10的气孔15分布也进行了改进。请参阅图3，任意相邻的两根靶材12之间设有呈竖列状排列的多个用于向真空腔内注入工艺气体的气孔组，比如，如图3所示，溅射装置10的真空腔中设有八根靶材12，任意相邻两根靶材12之间设有一列气孔组，真空腔中共设有七列气孔组。其中，每个气孔组包括多个气孔15；相邻的两列气孔组中分别位于起始端的气孔组到靶材12的顶端的水平距离不同，比如，如图3所示，第一列气孔组的起始端的气孔组到靶材12的顶端的水平距离为R2，第二列气孔组的起始端的气孔组到靶材2的顶端的水平距离为R3，R2≠R3，如此设置与衬底背板11边缘对应的气孔组，使得通过气孔组注入到真空腔中在衬底背板11的边缘的工艺气体分布更加均匀。

按照气孔组中气孔15的具体分布位置划分，气孔组包括第一气孔组13或第二气孔组14，请参阅图4，第一气孔组13包括四个气孔15，四个气孔15呈菱形排布，分别位于菱形的上、下、左、右四个角上；第二气孔组14包括两个气孔15，两个气孔15呈菱形排布，分别位于菱形的左、右两个角上；如此设置气孔组中的气孔15分布，使得真空腔内的工艺气体分布更加均匀，从而使得制得的薄膜中所含的工艺气体的分布也更加均匀，进一步提高了溅射装置10制备器件的良率。

进一步的，为了提高真空腔中工艺气体的均匀程度，相邻的两列气孔组中位于起始端的气孔组分别为第一气孔组13和第二气孔组14，如图3所示，比如，溅射装置10的真空腔中设有八根靶材12，位于第一根靶材12和第二根靶材12之间的第一列气孔组的起始端的气孔组为第一气孔组13，位于第二根靶材12和第三根靶材12之间的第二列气孔组的起始端的气孔组为第二气孔组14。优选的，位于起始端的第一气孔组13到靶材的顶端的水平距离为26mm±5mm，即R2＝26mm±5mm；位于起始端的第二气孔组14到靶材的顶端的水平距离为20mm±5mm，即R3＝20mm±5mm。

需要注意的是，相邻的两列气孔组之间的距离与相邻的两根靶材12之间的距离相同，如图3所示，相邻的两列气孔组之间的距离R1与相邻的两根靶材12之间的距离D相同，即R1＝D。

为了进一步提升真空腔中工艺气体的均匀程度，相邻的两列气孔组在同一根靶材12上的投影是相互间隔的，如图3所示，第一列气孔组中的第一个气孔组和第二列气孔组中的第一个和第二个气孔组不在同一水平线上，第一列气孔组到第二根靶材上的投影与第二列气孔组到第二根靶材12上的投影是相互间隔的。

在本实施例中，兼顾真空腔内工艺气体的均匀度与气孔组设置数量，优选的，同一列中相邻的两个气孔组之间的距离为442mm±5mm，比如：如图3所示，第一列气孔组中的第一个气孔组与第二个气孔组之间的距离为442mm±5mm。

需要说明的是，本发明实施例也可以利用现有技术中呈陈列排布的气孔15，但只使用其中的部分气孔15向真空腔中注入工艺气体，优选的，相邻两列气孔15中，向真空腔中注入工艺气体的气孔15在任意一根靶材上的投影是相互间隔的；比如：如图5所示，实心圆和空心圆均为气孔15，实心圆表示向真空腔中注入工艺气体的气孔15，空心圆表示不向真空腔中注入工艺气体的气孔15。上述方式可以在不改变现有技术中气孔15分布的条件下，提升真空腔中工艺气体的均匀程度。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种溅射装置，包括真空腔，所述真空腔中设有衬底背板，以及与所述衬底背板相对的多根可旋转的靶材，其特征在于，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为160mm～220mm。

2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述靶材为空心靶材，在每根所述靶材中部设置有可使靶材旋转的旋转磁极，所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为30°～80°。

3.根据权利要求1或2所述的溅射装置，其特征在于，所述真空腔中设有十三根靶材，其中，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为208mm±10mm；所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为50°～80°。

4.根据权利要求1或2所述的溅射装置，其特征在于，所述真空腔中设有十四根靶材，其中，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为192mm±10mm；所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为40°～70°。

5.根据权利要求1或2所述的溅射装置，其特征在于，所述真空腔中设有十五根靶材，其中，任意相邻的两根所述靶材之间的距离为178mm±10mm；所述旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度为30°～60°。

6.根据权利要求2所述的溅射装置，其特征在于，与所述衬底背板的边缘区域相对的所述靶材中的旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度，小于所述真空腔中的其他所述靶材中的旋转磁极相对于衬底背板可左右旋转的角度。

7.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，任意相邻的两根所述靶材之间设有呈竖列状排列的多个用于向所述真空腔内注入工艺气体的气孔组，每个所述气孔组包括多个气孔；相邻的两列所述气孔组中分别位于起始端的所述气孔组到所述靶材的顶端的水平距离不同。

8.根据权利要求7所述的溅射装置，其特征在于，所述气孔组包括第一气孔组或第二气孔组，所述第一气孔组包括四个气孔，所述四个气孔呈菱形排布，分别位于菱形的上、下、左、右四个角上；所述第二气孔组包括两个气孔，所述两个气孔呈菱形排布，分别位于菱形的左、右两个角上。

9.根据权利要求7或8所述的溅射装置，其特征在于，相邻的两列所述气孔组中位于起始端的所述气孔组分别为所述第一气孔组和所述第二气孔组。

10.根据权利要求9所述的溅射装置，其特征在于，位于起始端的所述第一气孔组到所述靶材的顶端的水平距离为26mm±5mm，位于起始端的所述第二气孔组到所述靶材的顶端的水平距离为20mm±5mm。

11.根据权利要求7所述的溅射装置，其特征在于，相邻的两列所述气孔组之间的距离与相邻的两根所述靶材之间的距离相同。

12.根据权利要求9所述的溅射装置，其特征在于，相邻的两列气孔组在同一根所述靶材上的投影是相互间隔的。

13.根据权利要求6所述的溅射装置，其特征在于，同一列中相邻的两个所述气孔组之间的距离为442mm±5mm。