CN106244990B - 提高镀膜靶材利用率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高镀膜靶材利用率的方法，包括：在靶材宽度方向上确定位于靶材上的控制节点，所述控制节点包括相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置的第一内控制节点和第二内控制节点以及相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置的第一外控制节点和第二外控制节点；控制磁条在靶材上方按照从第一内控制节点出发、依次以第二外控制节点、第一外控制节点、第二内控制节点为控制节点实现磁条的反向移动，并最终回到第一内控制节点的移动时序路径进行周期性摇摆变速移动。本发明通过选定磁条移动时的各控制节点位置，并合理地设计磁条周期性摇摆变速移动时序，从而可使得靶材各处的蚀刻深度相对均匀，延长靶材使用寿命，有效提升了靶材整体利用率。

Description

提高镀膜靶材利用率的方法

技术领域

本发明涉及镀膜技术领域，尤其涉及一种提高镀膜靶材利用率的方法。

背景技术

磁控溅射装置作为一种镀膜装置已被广泛应用于各种电子产品、装饰品等产品的镀膜领域。随着磁控溅射镀膜技术的发展，研究人员主要朝这两个方向努力，一是通过提高靶表面磁场的均匀分布提高靶材利用率，二是通过密排磁体增强磁场强度和提升冷却设计以提高靶的溅射速率。现有磁控溅射装置的圆形平面阴极靶磁场弱，分布均匀性和冷却效果有待提高，溅射速率和靶材利用率低。

业界在提升靶材利用率方面，采用的方法主要有三种：采用异形靶材、优化磁气回路和移动磁场。其中，采用异形靶材包括端部异形、斜边倒角及台阶等，本方法实施难度低，但是对利用率的提升效果并不明显。优化磁气回路的方法适用于弱磁场的应用场合，并不能适用于强磁场的应用场合。而现有的移动磁场的方法中，控制磁条在靶材上方来回移动，在一些现有技术中，为避免磁条在靶材的边缘区域停留过长时间而影响镀膜均匀性，还会控制磁条在靶材的边缘区域变速移动，例如：在一侧边缘处先减速然后加速，再以匀速通过靶材的中间部分，到达另一侧边缘处时先加速再反向运动减速。这种控制磁条移动速度的方式虽然能在一定程度上改善镀膜的均匀性，但是，对于靶材利用率的提升的效果仍不是非常理想，具体来说，在靶材的宽度方向上，靶材的中央区域蚀刻程度比非中央区域要严重很多，导致靶材中央区域被蚀刻到厚度达到需要更换靶材的程度时，非中央区域还剩有相当厚的靶材而得不到有效利用，靶材整体的利用率一般在30%左右，而无法得到很好地提升。可见，现有的磁场移动的方法仍有进一步改进的空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种提高镀膜靶材利用率的方法，以提高镀膜靶材利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种提高镀膜靶材利用率的方法，包括：

在靶材宽度方向上确定位于靶材上的控制节点，所述控制节点包括相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置的第一内控制节点和第二内控制节点以及相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置且分别位于第一内控制节点和第二内控制节点的外侧的第一外控制节点和第二外控制节点；

控制所述磁条在靶材上方从第一内控制节点出发在靶材宽度方向上进行周期性摇摆变速移动，在一个周期内，依次在第二外控制节点、第一外控制节点和第二内控制节点进行反向并最终返回第一内控制节点。

进一步地，磁条在一个摇摆变速移动周期中，首先从第一内控制节点以第一内加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第二外控制节点移动，再以第二外减速时间从预定速度降至零到达第二外控制节点；然后，立即以第二外加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第一外控制节点移动，再以第一外减速时间从预定速度降至零到达第一外控制节点；再次立即以第一外加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第二内控制节点移动，再以第二内减速时间从预定速度降至零到达第二内控制节点；再次立即以第二内加速时间从速度为零加速至预定速度匀速向第一内控制节点移动，再以第一内减速时间从预定速度降至零到达第一内控制节点；完成一个循环周期。

进一步地，所述第一内加速时间和第一内减速时间相同，且取值范围为50~200ms。

进一步地，所述第二内加速时间和第二内减速时间相同，且取值范围为50~200ms。

进一步地，所述第一外加速时间和第一外减速时间相同，且取值范围为50~200ms。

进一步地，所述第二外加速时间和第二外减速时间相同，且取值范围为50~200ms。

进一步地，各匀速行程的预定速度相同，且取值范围为500~2000mm/min。

进一步地，所述第一内控制节点和第二内控制节至中心线的距离相同，且取值范围为5~20mm；第一外控制节点和第二外控制节至中心线相同，且取值范围为10~40mm。

进一步地，控制所述磁条在靶材上方从靶材宽度方向上的中心线上的初始位置移动至第一内控制节点处，然后再进行周期性摇摆变速移动。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明通过选定磁条移动时的各控制节点位置，并合理地设计磁条周期性摇摆变速移动的时序，从而可以使得靶材各处的蚀刻深度相对均匀，能有效避免靶材的局部区域过早地被蚀刻到无法再继续使用的程度，从而有效地提升了靶材整体的利用率。而再结合控制磁条在每一个控制节点处的加速及减速移动的时间，能更进一步地提升靶材利用率。

附图说明

图1是本发明提高镀膜靶材利用率的方法的流程步骤示意图。

图2是本发明提高镀膜靶材利用率的方法的磁条摇摆变速移动的时序示意图。

图3是本发明提高镀膜靶材利用率的方法理论推导获得的靶材蚀刻深度变化曲线图。

图4是本发明提高镀膜靶材利用率的方法实际测量获得的靶材蚀刻深度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1及图2所示，本发明实施例提供一种提高镀膜靶材利用率的方法，包括：

步骤S1，在靶材宽度方向上确定位于靶材上的控制节点，所述控制节点包括相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置的第一内控制节点和第二内控制节点以及相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置且分别位于第一内控制节点和第二内控制节点的外侧的第一外控制节点和第二外控制节点，在图2所示实施例中，点划线O为靶材宽度方向上的中心线，虚线A对应于第一内控制节点、虚线C对应于第二内控制节点、虚线B对应于第一外控制节点、虚线D对应于第二外控制节点；

步骤S2，控制所述磁条在靶材上方从第一内控制节点出发在靶材宽度方向上进行周期性摇摆变速移动，在一个周期内，依次在第二外控制节点、第一外控制节点和第二内控制节点进行反向并最终返回第一内控制节点。

在具体实施时，磁条在一个摇摆变速移动周期中，首先从第一内控制节点以第一内加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第二外控制节点移动，再以第二外减速时间从预定速度降至零到达第二外控制节点；然后，立即以第二外加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第一外控制节点移动，再以第一外减速时间从预定速度降至零到达第一外控制节点；再次立即以第一外加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第二内控制节点移动，再以第二内减速时间从预定速度降至零到达第二内控制节点；再次立即以第二内加速时间从速度为零加速至预定速度匀速向第一内控制节点移动，再以第一内减速时间从预定速度降至零到达第一内控制节点；完成一个循环周期。具体的加速度或减速度的大小，可以根据靶材的宽度以及所选定的各控制节点的位置来加以确定。

考虑到设备运行安全性，与第一内控制节点和第二内控制节点对应的加速时间和减速时间稍短于与第一外控制节点和第二外控制节点对应的加速时间和减速时间。具体地，自所述第一内控制节点出发后的第一内加速时间、到达第一内控制节点前的第一内减速时间相同，且取值范围为50~200ms，例如：可选为100ms。而自所述第二内控制节点出发后的第二内加速时间、到达第二内控制节点前的第二内减速时间相同，且取值范围为50~200ms，例如：可选为100ms。此外，自所述第一外控制节点出发后的所述第一外加速时间、到达第一外控制节点前的第一外减速时间相同，且取值范围为50~200ms，例如：可选为150ms。自所述第二外控制节点出发后的所述第二外加速时间、到达第二外控制节点前的第二外减速时间也相同，且取值范围为50~200ms，例如：可选为150ms。通过相对应控制节点的加速时间、减速时间设计，可以更好地保证靶材各处的蚀刻均匀度，延长使用寿命。

为达到理想的蚀刻控制效果，提升整体利用率，以宽度为135mm的靶材为例，所述第一内控制节点和第二内控制节至中心线的距离相同，且取值范围为5~20mm；第一外控制节点和第二外控制节至中心线相同，且取值范围为10~40mm。

通常地，设备在启动时，磁条都是位于靶材上方的靶材宽度方向上的中心线上的初始位置处，因此，在设备启动后，需要先将磁条从所述初始位置移动至第一内控制节点处，然后再进行上述的周期性摇摆变速移动。而且，将设备完全镀膜加工后，磁条仍将返回所述初始位置。

本发明通过确定磁条移动时的各控制节点位置，并合理地设计磁条周期性摇摆变速移动的时序，具体地，控制所述磁条在靶材上方按照从第一内控制节点出发、依次以第二外控制节点、第一外控制节点、第二内控制节点为控制节点实现磁条的反向移动，并最终回到第一内控制节点的移动时序路径进行周期性摇摆变速移动，能够使得靶材各处的蚀刻深度相对均匀，能有效避免靶材的局部区域过早地被蚀刻到无法再继续使用的程度，从而有效地提升了靶材整体的利用率。而再结合控制磁条在每一个控制节点处的加速及减速移动的时间，能更进一步地提升靶材利用率。采用本发明提高镀膜靶材利用率的方法并按照图2所示的时序进行磁场移动时，理论推导获得的靶材蚀刻深度变化曲线图和实际测量获得的靶材蚀刻深度变化曲线图分别如图3和图4所示，可以发现，靶材各处的蚀刻深度相对均匀，中央部位蚀刻深度和两侧部位的蚀刻深度相当接近，从而可以很好地延长靶材使用寿命，提升利用率，理论推导的利用率可达54.5%，而实际生产中，利用率虽比理论值稍低，但仍可高达45%以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (9)

1.一种提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，包括：

在靶材宽度方向上确定位于靶材上的控制节点，所述控制节点包括相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置的第一内控制节点和第二内控制节点以及相对于靶材宽度方向上的中心线对称设置且分别位于第一内控制节点和第二内控制节点的外侧的第一外控制节点和第二外控制节点；

控制磁条在靶材上方从第一内控制节点出发在靶材宽度方向上进行周期性摇摆变速移动，在一个周期内，依次在第二外控制节点、第一外控制节点和第二内控制节点进行反向并最终返回第一内控制节点。

2.如权利要求1所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，磁条在一个摇摆变速移动周期中，首先从第一内控制节点以第一内加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第二外控制节点移动，再以第二外减速时间从预定速度降至零到达第二外控制节点；然后，立即以第二外加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第一外控制节点移动，再以第一外减速时间从预定速度降至零到达第一外控制节点；再次立即以第一外加速时间从速度为零加速至预定速度并匀速向第二内控制节点移动，再以第二内减速时间从预定速度降至零到达第二内控制节点；再次立即以第二内加速时间从速度为零加速至预定速度匀速向第一内控制节点移动，再以第一内减速时间从预定速度降至零到达第一内控制节点；完成一个循环周期。

3.如权利要求2所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，所述第一内加速时间和第一内减速时间相同，且取值范围为50～200ms。

4.如权利要求2所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，所述第二内加速时间和第二内减速时间相同，且取值范围为50～200ms。

5.如权利要求2所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，所述第一外加速时间和第一外减速时间相同，且取值范围为50～200ms。

6.如权利要求2所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，所述第二外加速时间和第二外减速时间相同，且取值范围为50～200ms。

7.如权利要求2所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，各匀速行程的预定速度相同，且取值范围为500～2000mm/min。

8.如权利要求1至6中任一项所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，所述第一内控制节点和第二内控制节点至中心线的距离相同，且取值范围为5～20mm；第一外控制节点和第二外控制节点至中心线相同，且取值范围为10～40mm。

9.如权利要求2所述的提高镀膜靶材利用率的方法，其特征在于，控制所述磁条在靶材上方从靶材宽度方向上的中心线上的初始位置移动至第一内控制节点处，然后再进行周期性摇摆变速移动。