CN109750267B - 一种磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种磁控溅射装置，该磁控溅射装置包括溅射腔室；设置于溅射腔室内的支架；设置于溅射腔室内为靶材提供磁场的磁控装置，磁控装置包括：环形载带组件，环形载带组件包括驱动部和从动部、绕设于驱动部和从动部外侧的环形载带；驱动部的轴心线和从动部的轴心线相互平行、且与环形载带的移动方向垂直，且驱动部的轴心线与从动部的轴心线所在的平面与待溅射基板平行；安装于环形载带的外表面、且沿环形载带的移动方向排列的多个导电线体；设置于溅射腔室内的电源组件。该磁控溅射装置可以在溅射区域提供均匀且可控的磁场，可以溅射不同的膜层，且可以有效提高靶材利用率，提高成膜均一性。

Description

一种磁控溅射装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种磁控溅射装置。

背景技术

溅射(Sputtering)是指在高真空环境下，导入放电用气体，在电极之间施加高电压(AC或DC Power)发生辉光放电，产生等离子体，借助电场对气体离子进行加速，撞击靶材表面，把靶材粒子撞击出来，贴附到基板上的过程。

磁控溅射(Magnetron Sputtering)是在Sputtering的基础上，在靶材背面增加了一个磁场，溅射过程中，电子将受到洛仑兹力的作用，在电场的作用下加速，在磁场作用下螺旋前进。螺旋运动的存在，使得电子在两极之间的运动路径增大，提高了电子的碰撞几率，从而使腔室中气体分子的电离程度增加。磁控溅射具有成膜均匀性好、重复性好、成膜速率高等优点，能满足大规模生产的要求，被广泛应用于AMLCD的导电膜层的沉积工艺。

然而，现有的磁控溅射设备存在一定的局限性，永磁体产生的磁场强度随靶基距(离靶材的距离)衰减很快，对电子和离子的运动影响有限，且基板尺寸太大，无法在整个溅射区域内施加均匀的磁场，容易导致产生的等离子体密度不均一，造成靶材消耗不均匀，靶材利用率低。虽然，生产中采用摆动磁石的方法来提高靶材利用率，由于磁石的摆动幅度有限，靶材的利用率仍较低，一般在40％左右。

故，为了解决上述问题，现在亟需研究一种有效提高靶材利用率的设备或方法。

发明内容

本发明公开了一种磁控溅射装置，该磁控溅射装置中设有可控的磁控装置，可以在溅射区域提供均匀且可控的磁场，可以溅射不同的膜层，且可以有效提高靶材利用率，提高成膜均一性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种磁控溅射装置，包括：

溅射腔室；

设置于所述溅射腔室内以用于承载靶材的支架；

设置于所述溅射腔室内、以用于自靶材背离待溅射基板的一侧为所述靶材提供磁场的磁控装置，所述磁控装置包括：

环形载带组件，所述环形载带组件包括驱动部和从动部、绕设于所述驱动部和从动部外侧的环形载带；所述驱动部的轴心线以及所述从动部的轴心线相互平行、且与所述环形载带的移动方向垂直，且所述驱动部的轴心线与所述从动部的轴心线所在的平面与所述待溅射基板平行；

安装于所述环形载带的外表面、且沿所述环形载带的移动方向排列的多个导电线体，各所述导电线体的延伸方向与所述驱动部的轴心线平行；

设置于所述溅射腔室内、且用于至少给位于所述环形载带朝向所述待溅射基板一侧表面上的导电线体提供直流电的电源组件。

上述磁控溅射装置中，溅射腔室内安装有待溅射基板，用于承载靶材的支架与待溅射基板对应，靶材安装在支架上，靶材与待溅射基板相对且平行，便于靶材材料溅射到待溅射基板上，另外，溅射腔室内，在靶材背离待溅射基板的一侧设有磁控装置，磁控装置可以在靶材背离待溅射基板的一侧为靶材提供磁场，其中，磁控装置包括一个环形载带组件，环形载带组件包括一个驱动部和一个从动部，还有绕在驱动部和从动部外侧的环形载带，驱动部的轴心线和从动部的轴心线相互平行、且与环形载带的运动方向垂直，并且，驱动部的轴心线和从动部的轴心线所在的平面与待溅射基板平行，即，驱动部的轴心线和从动部的轴心线所在的平面与安装在支架上的靶材平行，在环形载带的外表面还安装有沿环形载带的运动方向排列的多个导电线体，各导电线体的延伸方向与驱动部的轴心线平行，在导电线体的周侧还设有用于至少给位于环形载带朝向待溅射基板的一侧的表面上的导电线体提供直流电的电源组件，其中，电源组件可以始终给位于环形载带朝向待溅射基板的一侧的表面上的导电线体提供直流电，其中，为便于说明，以自环形载带朝向靶材的方向为上，即，环形载带运动之后，导电线体随环形载带呈环形路线移动，当导电线体移动环形载带上方时，就会与电源组件连接导通，位于环形载带上方的导电线体通电后，每根通电的导电线体都可以产生一个磁场，且产生的磁场大小可以根据通入的直流电控制，可以用于进行溅射不同的膜层，另外，当驱动部驱动环形载带动作，各通电之后的导电线体会随环形载带移动，其中，靶材上的各个位置的磁场呈同样的周期性变化，所以，相对于靶材整体，可以使靶材的各个位置的磁场状况相同，即，使靶材所处的溅射区域的磁场均匀，当进行磁控溅射作业时，可以使靶材的各个位置消耗均匀，有效提高靶材利用率，且有利于成膜均一性的提高。

因此，上述磁控溅射装置中设有可控的磁控装置，可以在溅射区域提供均匀且可控的磁场，可以溅射不同的膜层，且可以有效提高靶材利用率，提高成膜均一性。

可选地，所述电源组件用于给各所述导电线体提供直流电。

可选地，所述直流电源组件包括分别设于所述多个导电线体两端端侧的第一电极板和第二电极板，至少位于所述环形载带朝向所述待溅射基板一侧表面上的导电线体与所述第一电极板和第二电极板连接导通。

可选地，每个所述导电线体的两端分别设有用于与所述第一电极板或第二电极板接触的金属接头，所述金属接头包括与所述导电线体连接的金属连接块，所述金属连接块背离所述导电线体的一侧、且与所述金属连接块滚动连接的金属滚珠。

可选地，所述金属连接块背离所述导电线体的一侧设有凹槽，所述金属滚珠设于所述凹槽内与所述金属连接块滚动连接，且所述凹槽与所述金属滚珠之间设有用于给所述滚珠提供朝向背离所述凹槽槽底的方向的弹力的弹簧组件。

可选地，所述驱动部包括主动轴、串设于所述主动轴上的多个主动轮以及与所述主动轴传动连接的动力组件。

可选地，所述从动部包括与所述主动轴平行且相对设置的从动轴、串设于所述从动轴上的多个与所述主动轮一一对应的从动轮。

可选地，所述环形载带包括多个与所述主动轮一一对应的且绕设于相互对应的所述主动轮和从动轮外侧的传动皮带。

可选地，所述磁控溅射装置还包括设于所述环形载带朝向所述待溅射基板的一侧、且用于给所述导电线体降温的冷却装置。

可选地，每个所述导电线体包括多个铜导电线。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种磁控溅射装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的磁控装置的俯视图；

图3为图2中沿A向的结构视图；

图4为本发明实施例提供的金属接头的结构示意图；

图标：1-溅射腔室；2-靶材；3-支架；4-待溅射基板；5-环形载带组件；6-导电线体；7-电源组件；8-冷却装置；51-环形载带；52-主动轴；53-主动轮；54-从动轴；55-从动轮；61-金属连接块；62-金属滚珠；71-第一电极板；72-第二电极板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种磁控溅射装置，包括：溅射腔室1；设置于溅射腔室1内以用于承载靶材2的支架3；设置于溅射腔室1内、以用于自靶材2背离待溅射基板4的一侧为靶材2提供磁场的磁控装置，磁控装置包括：环形载带组件5，环形载带组件5包括驱动部和从动部、绕设于驱动部和从动部外侧的环形载带51；驱动部的轴心线以及从动部的轴心线相互平行、且与环形载带51的移动方向垂直，且驱动部的轴心线与从动部的轴心线所在的平面与待溅射基板4平行；安装于环形载带51的外表面、且沿环形载带51的移动方向排列的多个导电线体6，各导电线体6的延伸方向与驱动部的轴心线平行；设置于溅射腔室1内、且用于至少给位于环形载带51朝向待溅射基板4一侧表面上的导电线体6提供直流电的电源组件7。

上述磁控溅射装置中，溅射腔室1内安装有待溅射基板4，用于承载靶材2的支架3与待溅射基板4对应，靶材2安装在支架3上，靶材2与待溅射基板4相对且平行，便于靶材2材料溅射到待溅射基板4上，另外，溅射腔室1内，在靶材2背离待溅射基板4的一侧设有磁控装置，磁控装置可以在靶材2背离待溅射基板4的一侧为靶材2提供磁场，其中，磁控装置包括一个环形载带组件5，环形载带组件5包括一个驱动部和一个从动部，还有绕在驱动部和从动部外侧的环形载带51，驱动部的轴心线和从动部的轴心线相互平行、且与环形载带51的运动方向垂直，并且，驱动部的轴心线和从动部的轴心线所在的平面与待溅射基板4平行，即，驱动部的轴心线和从动部的轴心线所在的平面与安装在支架3上的靶材2平行，在环形载带51的外表面还安装有沿环形载带51的运动方向排列的多个导电线体6，各导电线体6的延伸方向与驱动部的轴心线平行，在导电线体6的周侧还设有用于至少给位于环形载带51朝向待溅射基板4的一侧的表面上的导电线体6提供直流电的电源组件7，其中，电源组件7可以始终给位于环形载带51朝向待溅射基板4的一侧的表面上的导电线体6提供直流电，其中，为便于说明，以自环形载带51朝向靶材2的方向为上，即，环形载带51运动之后，导电线体6随环形载带51呈环形路线移动，当导电线体6移动环形载带51上方时，就会与电源组件7连接导通，位于环形载带51上方的导电线体6通电后，每根通电的导电线体6都可以产生一个磁场，且产生的磁场大小可以根据通入的直流电控制，可以用于进行溅射不同的膜层，另外，当驱动部驱动环形载带51动作，各通电之后的导电线体6会随环形载带51移动，其中，以靶材2上的任意一个位置B为例说明，相对于位置B，各通电之后的导电线体6随环形载带51移动，则位置B处的磁场呈周期性变化，即，靶材2上的各个位置的磁场呈同样的周期性变化，所以，相对于靶材2整体，可以使靶材2的各个位置的磁场状况相同，即，使靶材2所处的溅射区域的磁场均匀，当进行磁控溅射作业时，可以使靶材2的各个位置消耗均匀，有效提高靶材2利用率，且有利于成膜均一性的提高。

因此，上述磁控溅射装置中设有可控的磁控装置，可以在溅射区域提供均匀且可控的磁场，可以溅射不同的膜层，且可以有效提高靶材2利用率，提高成膜均一性。

对于上述各导电线条，可以将该多个导电线体6在环形载带51的外表面沿环形载带51的运动方向间隔均匀的分布，有利于提高在溅射区域提供的磁场的均匀性、稳定性。

其中，相邻两个导电线体6之间的距离可以根据实际溅射需求调节，可以根据调节相邻的两个导电线体6之间的距离调整整体磁场的大小和分布范围。

上述磁控溅射装置中，电源组件7也可以设置为给各导电线体6提供直流电，有利于提高整体磁场的均匀性。

如图2所示，上述直流电源组件7可以包括分别设于多个导电线体6两端端侧的第一电极板71和第二电极板72，至少位于环形载带51朝向待溅射基板4一侧表面上的导电线体6与第一电极板71和第二电极板72连接导通，且与第一电极板71和第二电极板72连接的导电线体6分别与第一电极板71和第二电极板72为滑动连接，以分别设于多个导电线体6两端端侧的第一电极板71和第二电极板72给导电线体6供电，简单方便，且稳定性较好。

具体地，如图4所示，每个导电线体6的两端分别设有用于与第一电极板71或第二电极板72接触的金属接头，金属接头包括与导电线体6连接的金属连接块61，金属连接块61背离导电线体6的一侧、且与金属连接块61滚动连接的金属滚珠62。每个导电线体6的两端中，每一端设一个金属接头，金属接头包括安装在导电线体6上的金属连接块61，金属滚珠62安装在金属连接块61背离导电线体6的一侧且与金属连接块61滚动连接，金属接头的设置，可以减小导电线体6与第一电极板71和第二电极板72之间的摩擦力，有利于导电线体6的传动。

上述金属接头中，金属连接块61背离导电线体6的一侧设有凹槽，金属滚珠62设于凹槽内与金属连接块61滚动连接，且凹槽与金属滚珠62之间设有用于给滚珠提供朝向背离凹槽槽底的方向的弹力的弹簧组件。滚珠在弹簧组件的作用下，可以在沿导电线体6的延伸方向上有一定微量的动作，可以使导电线体6更稳定地连接于第一电极板71与第二电极板72之间，有利于增加磁场稳定性。

如图2和图3所示，上述磁控装置中，驱动部包括主动轴52、串设于主动轴52上的多个主动轮53以及与主动轴52传动连接的动力组件；从动部包括与主动轴52平行且相对设置的从动轴54、串设于从动轴54上的多个与主动轮53一一对应的从动轮55，环形载带51绕在主动轮53和从动轮55的外侧，主动轴52转动带动主动轮53转动，环形载带51可以在主动轮53的带动下传动，稳定性较好，其中，动力组件可以为与主动轴52传动连接的电机，也可以是其他能提供转动力的装置，本实施例不做局限。

上述磁控装置中，环形载带51包括多个与主动轮53一一对应的且绕设于相互对应的主动轮53和从动轮55外侧的传动皮带，传动皮带传动稳定性较高，有利于提高整体磁场稳定性。

如图1所示，上述磁控溅射装置还包括设于环形载带51朝向待溅射基板4的一侧、且用于给导电线体6降温的冷却装置8，冷却装置8可以给环形载带51上的导电线体6降温，有利于保护导电线体6，进一步可以有利于延长磁控装置的使用寿命。

具体地，每个导电线体6为刚性导电线体6，且每个导电线体6可以是由多个铜导电线组成，具有一定的刚性，且导电性较好。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种磁控溅射装置，其特征在于，包括：

溅射腔室；

设置于所述溅射腔室内以用于承载靶材的支架；

设置于所述溅射腔室内、以用于自靶材背离待溅射基板的一侧为所述靶材提供磁场的磁控装置，所述磁控装置包括：

环形载带组件，所述环形载带组件包括驱动部和从动部、绕设于所述驱动部和从动部外侧的环形载带；所述驱动部的轴心线以及所述从动部的轴心线相互平行、且与所述环形载带的移动方向垂直，且所述驱动部的轴心线与所述从动部的轴心线所在的平面与所述待溅射基板平行；

安装于所述环形载带的外表面、且沿所述环形载带的移动方向排列的多个导电线体，各所述导电线体的延伸方向与所述驱动部的轴心线平行；

设置于所述溅射腔室内、且用于至少给位于所述环形载带朝向所述待溅射基板一侧表面上的导电线体提供直流电的电源组件；

所述直流电源组件包括分别设于所述多个导电线体两端端侧的第一电极板和第二电极板，至少位于所述环形载带朝向所述待溅射基板一侧表面上的导电线体与所述第一电极板和第二电极板连接导通。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述电源组件用于给各所述导电线体提供直流电。

3.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于，每个所述导电线体的两端分别设有用于与所述第一电极板或第二电极板接触的金属接头，所述金属接头包括与所述导电线体连接的金属连接块，所述金属连接块背离所述导电线体的一侧、且与所述金属连接块滚动连接的金属滚珠。

4.根据权利要求3所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述金属连接块背离所述导电线体的一侧设有凹槽，所述金属滚珠设于所述凹槽内与所述金属连接块滚动连接，且所述凹槽与所述金属滚珠之间设有用于给所述滚珠提供朝向背离所述凹槽槽底的方向的弹力的弹簧组件。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述驱动部包括主动轴、串设于所述主动轴上的多个主动轮以及与所述主动轴传动连接的动力组件。

6.根据权利要求5所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述从动部包括与所述主动轴平行且相对设置的从动轴、串设于所述从动轴上的多个与所述主动轮一一对应的从动轮。

7.根据权利要求6所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述环形载带包括多个与所述主动轮一一对应的且绕设于相互对应的所述主动轮和从动轮外侧的传动皮带。

8.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于，还包括设于所述环形载带朝向所述待溅射基板的一侧、且用于给所述导电线体降温的冷却装置。

9.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于，每个所述导电线体包括多个铜导电线。

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