CN105803410B - 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法 - Google Patents

磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105803410B
CN105803410B CN201610282313.XA CN201610282313A CN105803410B CN 105803410 B CN105803410 B CN 105803410B CN 201610282313 A CN201610282313 A CN 201610282313A CN 105803410 B CN105803410 B CN 105803410B
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic control
magnet
sputtering device
limit sensors
control sputtering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610282313.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105803410A (zh
Inventor
田忠朋
高雪伟
肖磊
杜建华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201610282313.XA priority Critical patent/CN105803410B/zh
Publication of CN105803410A publication Critical patent/CN105803410A/zh
Priority to PCT/CN2017/000012 priority patent/WO2017185810A1/zh
Priority to US15/541,883 priority patent/US10586690B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN105803410B publication Critical patent/CN105803410B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3476—Testing and control
    • H01J37/3479—Detecting exhaustion of target material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3455—Movable magnets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法，该磁控溅射装置包括：靶材承载部，配置为在其上承载靶材；磁体承载部，配置为在其上承载磁体并可驱动所述磁体相对于所述靶材承载部沿预定路径做往复运动；限位传感器，配置为确定所述磁体沿所述预定路径往复运动的终点位置；其中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中可沿所述预定路径调整。该磁控溅射装置能够通过对限位传感器位置的调整，来确定磁体往复运动的终点位置，从而改善对靶材轰击的均匀性，避免过早更换靶材带来的浪费，即延长了靶材的使用寿命。

Description

磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法。
背景技术
磁控溅射广泛地应用于集成电路、液晶显示器以及薄膜太阳能等领域。荷能粒子(例如氩离子)在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜；产生的电子在电场力和磁场力的共同作用下，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，并在磁场力的作用下围绕靶面做往返运动。电子在运动过程中不断地与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子轰击靶材，从而使溅射能够均匀高速地进行，所以均匀的磁场是靶材能够均匀溅射，使用寿命提高的关键。
均匀的磁场可以由磁体的高速往复运动产生。当磁体运动到轨道的边缘位置时，需要停滞后再返回。当磁体停滞时，由于中心磁场弱，边缘磁场强，会在靶材上磁体的停滞位对应的位置处形成连续的“U”形凹痕。图1给出了在靶材上形成有连续的“U”形凹痕的示意图。随靶材的消耗，靶材容易在“U”形凹痕的最低处被击穿，从而造成整个靶材使用寿命的结束，而在其他位置，靶材还未得到充分的利用，从而造成了靶材的利用率较低。
另一方面，被加工基板上沉积薄膜的厚度要求均匀且薄，靶材上不同部分经受的轰击强度和频度不同，从而导致溅射的材料量不同，被加工基板上薄膜沉积的速率、薄膜的厚度都不同，最终影响被加工基板上薄膜的均匀性。
发明内容
本发明至少一实施例提供一种磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法。该磁控溅射装置能够通过对限位传感器位置的调整，来确定磁体往复运动的终点位置，从而改善对靶材轰击的均匀性，避免过早更换靶材带来的浪费，即延长了靶材的使用寿命。
本发明至少一个实施例提供一种磁控溅射装置，包括：靶材承载部，配置为在其上承载靶材；磁体承载部，配置为在其上承载磁体并可驱动所述磁体相对于所述靶材承载部沿预定路径做往复运动；限位传感器，配置为确定所述磁体沿所述预定路径往复运动的终点位置；其中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中可沿所述预定路径调整。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述磁体在所述预定路径的延伸方向上的边长为L，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中沿所述预定路径调整的长度值在0-L之间。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中沿所述预定路径调整的长度值为L/2。例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述限位传感器被设置为可移动的，从而改变其相对于所述预定路径的位置。
例如，本发明一实施例提供的磁控溅射装置，还包括：第一驱动单元，配置为为所述限位传感器的移动提供驱动力；连接部件，与所述第一驱动单元和所述限位传感器连接。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述第一驱动单元为转动电机或齿轮，相应的所述连接部件为丝杠或齿条，所述限位传感器设置在所述丝杠或所述齿条上。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述第一驱动单元为直线电机或行程可变的气缸或液缸，所述连接部件为伸缩杆，所述限位传感器设置在所述伸缩杆上。
例如，本发明一实施例提供的磁控溅射装置，还包括减速传感器，其中，所述减速传感器设置在所述预定路径上且位于所述终点位置之前。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述限位传感器和所述减速传感器被配置为被可同时移动从而改变其相对于所述预定路径的位置。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，沿所述预定路径在不同位置设置有多个传感器单元，所述传感器单元中的第一传感器单元可根据需要被选择启动以作为所述限位传感器，以确定所述磁体沿所述预定路径往复运动的所述终点位置。
例如，本发明一实施例提供的磁控溅射装置，还包括减速传感器，其中，所述减速传感器设置在所述预定路径上且位于所述终点位置之前。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述传感器单元中设置在所述第一传感器单元之前的第二传感器单元，可根据需要被选择启动以作为所述减速传感器。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述第二传感器单元与所述第一传感器单元相距L/2～2L，所述磁体在所述预定路径的延伸方向上的边长为L。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述第一传感器单元作为所述限位传感器工作预定时间之后，所述传感器单元中的第三传感器单元可根据需要被选择启动，以取代所述第一传感器单元以作为所述限位传感器。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述第一传感器单元和所述第三传感器单元之间的长度值在0-L之间。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述限位传感器包括位移传感器和与所述位移传感器配合设置的刻度尺，所述位移传感器可沿着所述刻度尺往复移动。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述位移传感器与所述磁体同步运动。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述刻度尺上设置有对应于所述磁体沿所述预定路径往复运动的终点位置的刻线。
例如，在本发明一实施例提供的磁控溅射装置中，所述刻度尺上还设置有对应于减速位置的刻线。
例如，本发明一实施例提供的磁控溅射装置，还包括控制模块，其中，所述控制模块被配置为：接受并分析所述靶材的消耗量的信号或根据预定工作时间，对所述限位传感器发出指令以改变所述限位传感器确定的所述终点位置；接受并分析所述限位传感器反馈的信号，对所述磁体承载部发出指令。
本发明至少一个实施例还提供一种磁控溅射设备，包括：反应腔室、设置在所述反应腔室内的本发明任一实施例提供的磁控溅射装置。
本发明至少一个实施例还提供了一种磁控溅射的方法，包括：控制模块接受并分析靶材的消耗量的信号或根据预定工作时间，对限位传感器发出指令，通过所述限位传感器改变磁体沿预定路径往复运动的终点位置；所述控制模块接受并分析所述限位传感器反馈的信号，对所述磁体承载部发出指令，控制所述磁体承载部驱动所述磁体相对于所述靶材沿所述预定路径做往复运动；其中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中可沿所述预定路径调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为现有技术中靶材上形成有连续的“U”形凹痕的示意图；
图2为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的工作示例图；
图4为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的磁控溅射的方法的过程图。
附图标记：
10-靶材承载部；11-靶材；12-磁体承载部；121-导轨；122-磁体支撑件；123-连接件；124-动力元件；13-磁体；14-预定路径；15-限位传感器；16-终点位置；17-第一驱动单元；18-连接部件；19-减速传感器；20-第一传感器单元；21-第二传感器单元；22-第三传感器单元；23-第四传感器单元；24-位移传感器；25-刻度尺。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明至少一个实施例提供一种磁控溅射装置、包含该磁控溅射装置的磁控溅射设备以及磁控溅射的方法。该磁控溅射装置包括：靶材承载部，配置为在其上承载靶材；磁体承载部，配置为在其上承载磁体并可驱动磁体相对于靶材承载部沿预定路径做往复运动；限位传感器，配置为确定磁体沿预定路径往复运动的终点位置；其中，该限位传感器确定的终点位置在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径调整。
该磁控溅射装置能够根据预定条件对限位传感器位置的调整，来确定磁体往复运动的终点位置，从而改善对靶材轰击的均匀性，避免过早更换靶材带来的浪费，即延长了靶材的使用寿命。
下面通过几个实施例进行说明。
实施例一
本实施例提供一种磁控溅射装置，图2为本发明一实施例提供的一种磁控溅射装置的结构示意图，该磁控溅射装置包括：靶材承载部10，配置为在其上承载靶材11；磁体承载部12，配置为在其上承载磁体13并可驱动磁体13相对于靶材承载部12(同样也相对于靶材11)沿预定路径14做往复运动；限位传感器15，配置为确定磁体13沿预定路径14往复运动的终点位置16；其中，限位传感器15确定的终点位置16在该磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径14调整。
靶材承载部10和磁体承载部12可以实现磁体13与靶材11例如均平行于该磁控溅射装置的底座所在平面(例如地面)而平行设置，磁体13设置在靶材11的上方，磁体13沿预定路径14平行于靶材11运动，又或者，可以实现磁体13与靶材11均垂直于该磁控溅射装置的底座所在平面而平行设置，磁体13沿预定路径14平行于靶材11运动。这两种设置方式均适用于本发明的实施例，其间区别之处仅在于：当磁体13与靶材11均垂直于该磁控溅射装置的底座所在平面而平行设置时，磁体13沿预定路径14平行于靶材11运动时要克服磁体13自身的重力运动。下面以磁体13与靶材11均平行于该磁控溅射装置的底座所在平面而平行设置的方式为例对磁控溅射装置加以描述。
例如，靶材承载部10可以包括卡槽或支撑架等，用于承载并固定靶材11。该靶材承载部10可以是可调节的固定装置，由此可用来承载不同规格的靶材11。靶材11根据需要可以是不同类型的材料，例如金属材料(单质或合金材料)，并且可以被制备为需要的形状，例如长方形。
例如，如图2所示，磁体承载部12可包括：导轨121、磁体支撑件122、连接件123和动力元件124，动力元件124可驱动磁体支撑件122带动磁体13在导轨121上移动。
例如，该限位传感器15可以是磁力型的接近传感器，该传感器上设置有导体，该导体可以为铁片或铝片等。该磁体支撑件122可以是滑块，当滑块带动磁体13在导轨121上移动时，磁体13经过限位传感器15时，该限位传感器15上的导体可以切割磁体产生的磁力线而产生感应电流，该限位传感器15可以感测导体切割磁力线产生的感应电流，来获取磁体13的位置信号。该磁力型的接近传感器不需要电源，是非接触型的，不需要维护、环保，不会磨损检测对象，也不会影响磁体的正常运动。
例如，该限位传感器15可以是光电型的接近传感器，包括：发光器件(例如，激光发光器件)与探测器。当有反光面(磁体)接近时，该光电型的接近传感器接收到反射光信号，来获取磁体13的位置信号。该光电型的接近传感器也是非接触型的，不会磨损检测对象且不会影响磁体的正常运动。
例如，该限位传感器15可以是超声波型的接近传感器，该限位传感器循环发射超声波脉冲。当磁体接近时，这些脉冲被磁体反射后所形成的反射波被接收并转换成一个电信号，反射波的强度取决于磁体和限位传感器15之间的距离，这样就可获取磁体13的位置信号。
例如，该限位传感器15还可以是限位开关，该限位开关可以将磁体的机械位移转变成电信号，使磁体承载部12的运动状态得以改变，从而控制磁体的运动状态。
例如，该导轨121可以采用低阻轨道。例如，该导轨121可以为磁悬浮轨道，且该磁悬浮轨道和磁体支撑件122之间产生电磁排斥力，将磁体支撑件托起到悬浮状态。磁体支撑件带动磁体13在磁悬浮轨道上运动可以减少机械摩擦力，提高磁体13做高速往复运动的速率，同时降低对动力元件124的要求。例如，磁体13在导轨121上移动时，如果阻力比较大，则需要使用功率较大的电机；如果是低阻轨道，例如动力元件124可以为行程可变的气缸、液缸等。
例如，该磁体承载部12也可以包括偏心轮(未示出)及与之相配合的偏心轮从动件(未示出)，磁体13连接偏心轮从动件，通过偏心轮从动件在偏心轮外缘上的移动而带动磁体13的运动。
例如，该磁体承载部12可以包括主动齿轮(未示出)及与之相配合的从动齿条(未示出)，磁体13与从动齿条相连，通过从动齿条和主动齿轮之间的相对运动而带动磁体13的运动。
例如，该磁体13可以由多个磁体单元组成，在相邻的两个磁体单元中，磁性相反的一侧相邻设置。例如，如图2所示，磁体13的上表面是N极，下表面是S极。该磁体13的大小可以根据被轰击的靶材11和被加工基板综合考虑来选择。例如，被轰击靶材11的长度为610mm，宽度为550mm，被加工基板的长度为470mm，宽度为370mm，相应地，选择的磁体13的长度为500mm，宽度为15mm。例如，磁体13的长度大于被加工基板的长度，小于被轰击的靶材11的长度，磁体的宽度小于被加工基板宽度的1/10，且磁体13平行于靶材运动的宽度范围在靶材11和被加工基体的宽度范围之内。
例如，图3为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的工作示例图。磁体13在预定路径14/14a或14/14b的延伸方向上的边长为L，限位传感器15确定的终点位置16/16a和16/16b在该磁控溅射装置的工作过程中沿预定路径14/14a在左右两侧分别调整，例如，磁体13沿预定路径14/14a往复运动一段时间后，调整限位传感器15的位置形成新的预定路径14/14b。新的预定路径14/14b具有分别与终点位置16/16a和16/16b对应的新的终点位置16/16c和16/16d，16/16a和16/16c之间的距离在0-L之间；16/16b和16/16d之间的距离在0-L之间。
例如，磁体13沿预定路径14/14b往复运动一段时间后，调整限位传感器15的位置又形成一个预定路径，该预定路径可以是之前的预定路径14/14a，相应地，限位传感器15确定的终点位置为16/16a和16/16b；该预定路径也可以是除预定路径14/14a和预定路径14/14b之外的又一新的预定路径，相应地，终点位置的组成也发生了变化。
例如，如图3所示，当16/16a和16/16c之间的距离为L/2时，磁体13沿预定路径14/14a做往复运动在终点位置16/16a停滞时，假设在S1处对靶材的轰击最强；则当磁体13沿新的预定路径14/14b做往复运动在终点位置16/16c停滞时，在S1处对靶材的轰击最弱。同样的，当16/16b和16/16d之间的距离为L/2时，磁体13沿预定路径14/14a做往复运动在终点位置16/16b停滞时，假设在S2处对靶材的轰击最强；则当磁体13沿新的预定路径14/14b做往复运动在终点位置16/16d停滞时，在S2处对靶材的轰击最弱。在0-L之间的除L/2之外的其他距离,例如：L/8、L/4、L/3、2L/5、3L/4、7L/8等，对靶材轰击的均匀性的改善也有一定的效果，但选择L/2的距离可以最大限度地改善对靶材轰击的均匀性，最大限度地延长了靶材的使用寿命。
例如，如图3所示，如果16/16a和16/16c之间的距离大于L时，磁体13沿预定路径14/14a做往复运动在终点位置16/16a停滞时，假设在S1处对靶材的轰击最强；当磁体13沿新的预定路径14/14b做往复运动在终点位置16/16c停滞时，在S1处及S1的远离16/16c一侧的靶材可能得不到轰击，会导致靶材的浪费，同时也会导致被加工件上的薄膜沉积不均匀，从而影响最终产品质量。
例如，磁控溅射装置还可以包括控制模块。磁控溅射装置的工作过程还包括：控制模块(未示出)接受并分析靶材的消耗量的信号或根据预定的工作时间，对限位传感器发出指令，限位传感器接受指令并根据指令获得其沿平行于预定路径要移动的预定距离，这样限位传感器15就可以确定磁体13沿预定路径14往复运动的终点位置。当限位传感器15接受磁体的位置信号后反馈给控制模块，控制模块接受并分析限位传感器反馈的信号，然后对磁体承载部11发出指令，决定磁体的运动状态。靶材的消耗量可根据设定的溅射功率和工作时间应用设定的程序获得，或者通过拍摄靶材的图像然后通过分析该图像获得。
在一个实施例中，例如，如图2所示，限位传感器15被设置为可移动的，从而可改变其相对于预定路径14的位置，例如沿预定路径14的位置。通过限位传感器15相对于预定路径14的位置的变化来确定磁体13沿预定路径14往复运动的终点位置16，该限位传感器15确定的终点位置16在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径14调整。在磁体13沿预定路径14往复运动的两端的终点位置处分别具有一个限位传感器15。
例如，如图2所示，该磁控溅射装置，还包括：第一驱动单元17，配置为为限位传感器15的移动提供驱动力；连接部件18，与第一驱动单元17和限位传感器15连接。限位传感器15被设置在连接部件18上，第一驱动单元17带动连接部件18调整的同时，带动限位传感器15的调整，从而通过可移动的限位传感器15相对于预定路径14的位置的变化来确定磁体13沿预定路径14往复运动的终点位置16。
例如，如图2所示，该第一驱动单元17为转动电机或齿轮配件，相对应的连接部件18分别为丝杠或齿条，限位传感器15设置在该丝杠或该齿条上。转动电机或齿轮配件提供的是旋转的动力，丝杠或齿条可以把该旋转运动转变为直线运动，从而改变该限位传感器15相对于预定路径14的位置。在磁体13沿预定路径14往复运动的两端的终点位置处分别具有一个限位传感器15。这两个限位传感器15与同一连接部件18相连，第一驱动单元17带动该连接部件18上的两个限位传感器15同时运动。
例如，该第一驱动单元17也可以为直线电机或行程可变的气缸或液缸，连接部件18为伸缩杆，限位传感器设置在伸缩杆上。直线电机或行程可变的气缸或液缸分别提供的是直线动力，可直接改变该限位传感器15相对于预定路径14的位置。
例如，图4为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图。两个限位传感器15分别与两个不相连的连接部件18连接，两个连接部件18各受一个第一驱动单元17的驱动。例如，该第一驱动单元17为转动电机或齿轮配件，相对应的连接部件18分别为丝杠或齿条，从而分别带动设置在其上的限位传感器15的调整。同样地，该第一驱动单元17也可以为直线电机或行程可变的气缸或液缸，连接部件18为伸缩杆，在此不再赘述。
例如，磁体沿预定路径做高速往复运动可以提高磁场的均匀性，当磁体从高速运动的状态到运动停止的状态时，可在其运动到终点位置前预先减速。例如，图5为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图。该磁控溅射装置相对于图2所示的实施例，还包括减速传感器19，其中，该减速传感器19例如设置在预定路径14上且位于终点位置16之前。因此，磁体13在沿预定路径14运动，到达两端的终点位置之前，均会先经过减速传感器19确定的减速位置，其中，减速传感器19确定的减速位置在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径14调整。
例如，限位传感器15和减速传感器19被配置为被可同时移动从而改变其相对于预定路径14的位置。这包括两种情况：限位传感器15/15a、15/15b与减速传感器19/19a、19/19b被配置为被可同时移动从而改变其相对于预定路径14的位置；限位传感器15/15a和减速传感器19/19a两者的组合与限位传感器15/15b和减速传感器19/19b两者的组合被配置为被分别运动，从而改变其相对于预定路径14的位置。
例如，限位传感器15和与之对应的减速传感器19的距离在L/2～2L之间。如图5所示，限位传感器15/15a和与减速传感器19/19a的距离在L/2～2L之间；限位传感器15/15b和与减速传感器19/19b的距离在L/2～2L之间。
实施例二
本实施例提供一种磁控溅射装置，图6为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图。该磁控溅射装置沿预定路径在不同位置设置有多个传感器单元，该传感器单元中的第一传感器单元20可根据需要被选择启动以作为限位传感器，以确定磁体13沿预定路径往复运动的终点位置。需要说明的是，第一传感器单元20并非“第一个”传感器单元，而是任一根据需要被选择的适当的传感器单元。
由于磁体沿预定路径做高速往复运动可以提高磁场的均匀性，磁体从高速运动的状态到运动停止状态时，则可以在其运动到终点位置前预先减速。例如，如图6所示，该磁控溅射装置还包括减速传感器，其中，该减速传感器设置在预定路径14上且位于终点位置之前。磁体13在沿预定路径运动，到达两端的终点位置之前，均会先经过减速传感器确定的减速位置，其中，减速传感器确定的减速位置在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径调整。
例如，如图6所示，传感器单元中沿预定路径设置在第一传感器单元20之前的第二传感器单元21，可根据需要被选择启动以作为减速传感器。需要说明的是，该第二传感器单元21并非“第二个”传感器单元，而是任一根据需要被选择的适当的传感器单元。
例如，如图6所示，磁体13在预定路径14的延伸方向上的边长为L，该第二传感器单元21与第一传感器单元20相距L/2～2L，其中磁体13在预定路径的延伸方向上的边长为L。即磁体13可在长度为L/2～2L的减速区域内减速，以为磁体13到达终点位置停滞做准备。
例如，如图6所示，第一传感器单元作为限位传感器工作预定时间之后，传感器单元中的第三传感器单元22可根据需要被选择启动，以取代第一传感器单元20作为限位传感器，从而确定磁体13沿预定路径往复运动的新的终点位置。相应地，传感器单元中沿预定路径设置在第三传感器单元22之前的第四传感器单元23，可根据需要被选择启动，以取代第二传感器单元21作为新的减速传感器。同样需要说明的是，该第三传感器单元22并非“第三个”传感器单元，而是任一根据需要被选择的适当的传感器单元；该第四传感器单元23并非“第四个”而是任一根据需要被选择的适当的传感器单元。
例如，如图6所示，第一传感器单元20和第三传感器单元22之间的长度值在0-L之间,例如为L/2。第一传感器单元20和第三传感器单元22分别确定的磁体13沿预定路径往复运动的终点位置之间的长度值在0-L之间,例如为L/2，其中，第一传感器单元20和第三传感器单元22被用作限位传感器时确定的终点位置在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径调整。例如，根据需要任一被选择启动的传感器单元被用作限位传感器时，确定的磁体的终点位置在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径调整，且调整长度值在0-L之间,例如为L/2。相似内容的描述，参见实施例一中的相关内容，在此不再赘述。
例如，本实施例中的磁控溅射装置还可以包括控制模块，在该磁控溅射装置的工作过程包括：控制模块(未示出)接受并分析靶材的消耗量的信号或根据预定的工作时间，对传感器单元发出指令，第一传感器接受指令并根据该指令被选择开启，则第一传感器就可确定磁体13沿预定路径往复运动的终点位置。当第一传感器接受磁体13的位置信号后反馈给控制模块，控制模块接受并分析第一传感器反馈的信号，然后对磁体承载部11发出指令，决定磁体的运动状态。靶材的消耗量信号可根据设定的溅射功率和工作时间应用设定的程序获得等。
实施例三
本实施例提供一种磁控溅射装置，图7为本发明一实施例提供的磁控溅射装置的结构示意图，该限位传感器包括位移传感器24和与该位移传感器24配合设置的刻度尺25，该位移传感器24可沿着该刻度尺25往复移动。其中，刻度尺25与磁体13往复运动的预定路径平行。例如，该限位传感器可以是光栅传感器，主光栅相当于刻度尺25，副光栅相当于位移传感器24。
例如，该位移传感器24与磁体承载部12相连接，该位移传感器24可以随着磁体13沿预定路径同步往复运动。例如该磁控溅射装置可以包括控制模块，该控制模块接受并分析靶材的消耗量的信号或根据预定的工作时间，对限位传感器发出指令，限位传感器接受指令，位移传感器24根据指令获得其沿平行于预定路径要移动的预定距离，同时刻度尺25上的刻线可以标定该位移传感器24移动的距离，这样限位传感器就可确定磁体13沿预定路径往复运动的终点位置。当位移传感器24沿平行于预定路径的方向移动了预定的距离后，控制模块接受并分析限位传感器反馈的信号，然后对磁体承载部11发出指令，调整磁体的运动状态。
例如，刻度尺25上设置有刻线，例如相邻刻线间距(节距)可选择为1μm-10μm。刻线间距达到微米级可以根据靶材消耗量的信号或根据预定的工作时间，使限位传感器确定的磁体13沿预定路径往复运动的终点位置更精确，从而更好地改善对靶材轰击的均匀性，来提高靶材的使用寿命。
例如，刻度尺25上设置有对应于磁体13沿预定路径往复运动的终点位置的刻线；刻度尺25上还设置有对应于减速位置的刻线。根据需要，刻度尺上的任一刻线都可被选择来标定位移传感器23移动预定距离后的停滞位置或减速位置。
实施例四
本实施例提供一种磁控溅射设备包括：反应腔室、设置在该反应腔室内的本公开任一实施例(例如上述实施例一至实施例三)中的磁控溅射装置。在反应腔室内，电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。与氩原子碰撞电离出的二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材。利用该磁控溅射设备可以通过磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。
同时，设置在该磁控溅射设备中例如本发明实施例一至实施例三中的任一种磁控溅射装置，可以通过对限位传感器位置的调整，来确定磁体往复运动的终点位置，从而改善对靶材轰击的均匀性，避免过早更换靶材带来的浪费，即延长了靶材的使用寿命。
实施例五
本实施例提供一种磁控溅射的方法，图8为磁控溅射的方法的过程图，该磁控溅射的方法包括以下步骤：控制模块接受并分析靶材的消耗量的信号或根据预定工作时间，对限位传感器发出指令，通过限位传感器改变磁体沿预定路径往复运动的终点位置；控制模块接受并分析限位传感器反馈的信号，对磁体承载部发出指令，控制磁体承载部驱动磁体相对于靶材沿预定路径做往复运动；其中，限位传感器确定的终点位置在磁控溅射装置的工作过程中可沿预定路径调整。
本发明至少一实施例提供一种磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法。该磁控溅射装置能够通过对限位传感器位置的调整，来确定磁体往复运动的终点位置，从而改善对靶材轰击的均匀性，避免过早更换靶材带来的浪费，即延长了靶材的使用寿命。
本公开还有以下几点需要说明：
(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，各个部件被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
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，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种磁控溅射装置，包括：
靶材承载部，配置为在其上承载靶材；
磁体承载部，配置为在其上承载磁体并可驱动所述磁体相对于所述靶材承载部沿预定路径做往复运动；
限位传感器，配置为确定所述磁体沿所述预定路径往复运动的终点位置；
其中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中可沿所述预定路径调整；
所述限位传感器被设置为可移动的，从而改变其相对于所述预定路径的位置。
2.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其中，所述磁体在所述预定路径的延伸方向上的边长为L，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中沿所述预定路径调整的长度值在0-L之间。
3.根据权利要求2所述的磁控溅射装置，其中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中沿所述预定路径调整的长度值为L/2。
4.根据权利要求3所述的磁控溅射装置，还包括：
第一驱动单元，配置为为所述限位传感器的移动提供驱动力；
连接部件，与所述第一驱动单元和所述限位传感器连接。
5.根据权利要求4所述的磁控溅射装置，其中，所述第一驱动单元为转动电机或齿轮，相应的所述连接部件为丝杠或齿条，所述限位传感器设置在所述丝杠或所述齿条上。
6.根据权利要求4所述的磁控溅射装置，其中，所述第一驱动单元为直线电机或行程可变的气缸或行程可变的液缸，所述连接部件为伸缩杆，所述限位传感器设置在所述伸缩杆上。
7.根据权利要求3所述的磁控溅射装置，还包括减速传感器，其中，所述减速传感器设置在所述预定路径上且位于所述终点位置之前。
8.根据权利要求7所述的磁控溅射装置，其中，所述限位传感器和所述减速传感器被配置为被可同时移动从而改变其相对于所述预定路径的位置。
9.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其中，沿所述预定路径在不同位置设置有多个传感器单元，
所述传感器单元中的第一传感器单元可根据需要被选择启动以作为所述限位传感器，以确定所述磁体沿所述预定路径往复运动的所述终点位置。
10.根据权利要求9所述的磁控溅射装置，还包括减速传感器，其中，所述减速传感器设置在所述预定路径上且位于所述终点位置之前。
11.根据权利要求10所述的磁控溅射装置，其中，所述传感器单元中设置在所述第一传感器单元之前的第二传感器单元，可根据需要被选择启动以作为所述减速传感器。
12.根据权利要求11所述的磁控溅射装置，其中，所述第二传感器单元与所述第一传感器单元相距L/2～2L，所述磁体在所述预定路径的延伸方向上的边长为L。
13.根据权利要求9所述的磁控溅射装置，其中，所述第一传感器单元作为所述限位传感器工作预定时间之后，所述传感器单元中的第三传感器单元可根据需要被选择启动，以取代所述第一传感器单元以作为所述限位传感器。
14.根据权利要求13所述的磁控溅射装置，其中，所述第一传感器单元和所述第三传感器单元之间的长度值在0-L之间。
15.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其中，所述限位传感器包括位移传感器和与所述位移传感器配合设置的刻度尺，所述位移传感器可沿着所述刻度尺往复移动。
16.根据权利要求15所述的磁控溅射装置，其中，所述位移传感器与所述磁体同步运动。
17.根据权利要求15所述的磁控溅射装置，其中，所述刻度尺上设置有对应于所述磁体沿所述预定路径往复运动的所述终点位置的刻线。
18.根据权利要求17所述的磁控溅射装置，其中，所述刻度尺上还设置有对应于减速位置的刻线。
19.根据权利要求4-18任一项所述的磁控溅射装置，还包括控制模块，其中，所述控制模块被配置为：
接受并分析所述靶材的消耗量的信号或根据预定工作时间，对所述限位传感器发出指令以改变所述限位传感器确定的所述终点位置；
接受并分析所述限位传感器反馈的信号，对所述磁体承载部发出指令。
20.一种磁控溅射设备，包括：反应腔室、设置在所述反应腔室内的如权利要求1-19任一项所述的磁控溅射装置。
21.一种磁控溅射的方法，包括：
控制模块接受并分析靶材的消耗量的信号或根据预定工作时间，对限位传感器发出指令，通过所述限位传感器改变磁体沿预定路径往复运动的终点位置；
所述控制模块接受并分析所述限位传感器反馈的信号，对所述磁体承载部发出指令，控制所述磁体承载部驱动所述磁体相对于所述靶材沿所述预定路径做往复运动；
其中，所述限位传感器确定的所述终点位置在所述磁控溅射装置的工作过程中可沿所述预定路径调整。
CN201610282313.XA 2016-04-29 2016-04-29 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法 Expired - Fee Related CN105803410B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610282313.XA CN105803410B (zh) 2016-04-29 2016-04-29 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法
PCT/CN2017/000012 WO2017185810A1 (zh) 2016-04-29 2017-01-03 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法
US15/541,883 US10586690B2 (en) 2016-04-29 2017-01-03 Magnetron sputtering device, magnetron sputtering apparatus and magnetron sputtering method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610282313.XA CN105803410B (zh) 2016-04-29 2016-04-29 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105803410A CN105803410A (zh) 2016-07-27
CN105803410B true CN105803410B (zh) 2018-07-17

Family

ID=56457948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610282313.XA Expired - Fee Related CN105803410B (zh) 2016-04-29 2016-04-29 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10586690B2 (zh)
CN (1) CN105803410B (zh)
WO (1) WO2017185810A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105803410B (zh) 2016-04-29 2018-07-17 京东方科技集团股份有限公司 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法
CN107099777B (zh) * 2017-04-27 2023-06-16 东旭（昆山）显示材料有限公司 磁控溅射装置及其方法
CN106929813B (zh) * 2017-05-10 2019-12-31 京东方科技集团股份有限公司 磁控溅射装置、设备及磁控溅射方法
CN109874220A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 南京苏曼等离子科技有限公司 一种金属水杯常压低温等离子体处理装置及使用方法
CN207918946U (zh) * 2018-03-29 2018-09-28 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 磁控溅射设备及其阴极装置
JP6746011B2 (ja) * 2018-06-26 2020-08-26 株式会社アルバック 成膜方法および成膜装置
CN109913838A (zh) * 2019-04-29 2019-06-21 河南东微电子材料有限公司 一种延长靶材使用寿命的磁控溅射装置
US11460290B2 (en) * 2019-09-30 2022-10-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Measuring method and semiconductor structure forming method
CN113862628A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 北海惠科半导体科技有限公司 磁控溅射装置
CN115558898A (zh) * 2022-09-27 2023-01-03 信利（惠州）智能显示有限公司 一种提高靶材利用率的方法
CN116837332B (zh) * 2023-05-09 2023-11-17 宁波招宝磁业有限公司 一种钕铁硼磁体表面磁控溅射方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082852B2 (ja) * 2000-07-13 2008-04-30 松下電器産業株式会社 薄膜形成装置
CN201006891Y (zh) * 2006-08-28 2008-01-16 深圳豪威真空光电子股份有限公司 移动磁极式扫描溅射源
WO2008149891A1 (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Canon Anelva Corporation 成膜装置
CN101988188B (zh) * 2009-07-30 2013-08-28 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 溅镀用磁控装置
WO2013109333A2 (en) * 2011-11-04 2013-07-25 Intevac, Inc. Linear scanning sputtering system and method
JP2015214715A (ja) * 2012-08-10 2015-12-03 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置
US20140069802A1 (en) * 2012-09-10 2014-03-13 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Apparatus and methods for physical vapor deposition
CN104498886A (zh) * 2014-12-17 2015-04-08 北京四方继保自动化股份有限公司 一种提高磁控溅射平面靶材利用率的方法及装置
CN104404466A (zh) * 2014-12-26 2015-03-11 合肥京东方光电科技有限公司 磁控溅射镀膜方法及系统
CN205077129U (zh) * 2015-09-08 2016-03-09 深圳莱宝高科技股份有限公司 一种磁控溅射装置
CN105803410B (zh) * 2016-04-29 2018-07-17 京东方科技集团股份有限公司 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180277344A1 (en) 2018-09-27
CN105803410A (zh) 2016-07-27
WO2017185810A1 (zh) 2017-11-02
US10586690B2 (en) 2020-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105803410B (zh) 磁控溅射装置、磁控溅射设备及磁控溅射的方法
US20040050690A1 (en) Magnetron sputtering apparatus
CN107012440A (zh) 磁场提供装置、磁控溅射设备及采用该设备的方法
CN102534529B (zh) 磁控溅射源及磁控溅射设备
US20100206726A1 (en) Magnet target and magnetron sputtering apparatus having the same
CN102199754A (zh) 磁控溅射装置以及溅射方法
CN106929813B (zh) 磁控溅射装置、设备及磁控溅射方法
CN112067391A (zh) 用于材料显微表征的辉光放电溅射样品制备的装置及方法
CN105980594A (zh) 薄膜涂覆方法及实施该方法的生产线
CN202643828U (zh) 一种磁控溅射阴极移动靶
CN107099777B (zh) 磁控溅射装置及其方法
CN104498886A (zh) 一种提高磁控溅射平面靶材利用率的方法及装置
CN108754444A (zh) 一种pvd镀膜装置
DE102014107354B4 (de) Schichtablagerungsvorrichtung
CN2832829Y (zh) 一种新型真空镀膜机
CN102534522A (zh) 一种磁控溅射源及磁控溅射设备
CN109207950B (zh) 一种非均匀多层薄膜的镀膜方法
CN1804106A (zh) 多源蒸发物理气相沉积系统
CN104492625A (zh) 自动喷涂和静电纺丝一体装置
CN113748483A (zh) 使用磁控溅射系统可调节地镀膜的方法和系统
CN216712226U (zh) 一种物理气相沉积用磁控溅射装置
DE10145050C1 (de) Einrichtung zum Beschichten von Substraten mit gekrümmter Oberfläche durch Pulsmagnetron- Zerstäuben
CN220149647U (zh) 一种磁控溅射镀膜装置
CN205999470U (zh) 遮挡装置及真空溅射机
CN109913838A (zh) 一种延长靶材使用寿命的磁控溅射装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180717

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee