CN110468380A - 靶材溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化的靶材溅射装置，通过外加补偿磁铁解决永磁铁产生的磁场的两端和中间不均匀的问题，并且能通过处理模块以及摄像模块实时检测并判断磁场的均匀性，并实时的调节补偿磁场的大小以及夹角，从而确保整个磁场的均匀，从而提高薄膜均匀性以及靶材利用率。

Description

靶材溅射装置

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，尤其是涉及一种应用于显示面板镀膜的靶材溅射装置。

背景技术

磁控溅射技术已经广泛的应用于平板显示等行业。如图1所示，传统的磁控溅射的磁场一般为安装于与靶材基板相对固定的位置，由中心的柱形磁铁和周围的磁极相反的环形磁铁构成，产生封闭磁路，并与基板表面电场产生正交场，使电子围绕磁场做回旋运动，提高了电子与氩的碰撞几率，从而使低压起辉变为可能；其中，碰撞几率的增加使得等离子体(Plasma)中气体分子的电离程度增加，有利于提高沉积速率。然而这种磁场均匀分布区域范围较小，导致靶材蚀刻区域集中。会在靶材表面形成跑道型凹槽，使靶材利用率低下。另外一般可用通过改变磁场结构，使磁铁相对靶材运动等方法改善，但这种方法只保证了在靶材水平移动的方向上的均匀。实际上磁体所产生磁场的磁力线密度从靶材的上下两端至靶材的中部逐渐减小，即磁场强度从靶材的两端至靶材的中部逐渐减小，将导致磁控溅射时对靶材两端的刻蚀速率较快、中部较慢。当靶材即将被击穿时就需要更换新的靶材了，在靶材两端即将被击穿时靶材的中部仍有较大余量，导致靶材的利用率降低。而且由于靶材两端的刻蚀速率较快，相应的形成在待镀膜基片上两端的成膜膜厚也就较厚，最终导致待镀膜基片的成膜膜厚不均匀。根据方块电阻测量和沉积膜厚测量发现，沉积的薄膜具有中间薄，而靠近条形永磁铁的端部厚。尽管目前已有相应措施来改善磁场的均匀性，如磁条两端加装消磁片消弱两端磁场强度，但溅射过程中一旦形成不均匀的磁场，随着沉积的进行，不均匀性会越来越明显，仍会使得所镀膜厚不均。

因此，急需提供一种新的靶材溅射装置，用以提高靶材在溅射的过程中的均匀性，进而提高靶材的利用率以及溅射薄膜的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于，通过外加补偿磁铁解决永磁铁产生的磁场的两端和中间不均匀的问题，并且能通过提供控制模块以及摄像模块实时检测并判断磁场的均匀性。

为了可以达到上述目的，本发明提供一种靶材溅射装置，包括：背板，具有一靶材放置面；永磁铁，设于所述背板远离所述靶材放置面的一侧，所述永磁铁用以产生一磁场，所述磁场的强度为中间区域弱两端强；补偿磁铁，设于所述永磁铁远离所述背板的一侧且对应所述永磁铁产生的磁场的所述中间区域，所述补偿磁铁用以产生一补偿磁场；所述补偿磁场用以使所述永磁铁的所述磁场的强度均匀。

进一步地，所述永磁铁包括多个垂直于所述背板的条形磁铁，所述条形磁铁均匀分布且相邻的条形磁铁之间具有一间隙；其中一部分的所述条形磁铁的N极端连接于所述背板，而另一部分的所述条形磁铁的S极端连接于所述背板。

进一步地，所述永磁铁产生的所述磁场的方向为从左到右及从右到左。

进一步地，所述补偿磁铁与所述永磁铁具有一夹角，所述夹角的范围为0～20°。

进一步地，所述补偿磁铁包括至少一电磁铁，所述电磁铁对应所述间隙。

进一步地，所述补偿磁场的方向与所述磁场的方向相同。

进一步地，还包括电流控制模块，连接所述电磁铁；所述电流控制模块包括方向模块以及强度模块；所述方向模块用以控制电流方向，进而控制所述电磁铁两端的磁性；所述强度模块用以控制电流大小，进而控制所述补偿磁场的强度。

进一步地，在所述电磁铁通电时候，其一端为N极，另一端为S极；所述电磁铁的N极端朝向其中一条形磁铁的S极端，而所述电磁铁的S极端则朝向于另一条形磁铁的N极端。

进一步地，还包括一摄像模块，所述摄像模块设于所述靶材上方。

进一步地，还包括一处理模块；所述处理模块包括：采集模块，通过所述摄像模块采集溅射所述靶材时的图像；处理转化模块，将采集到的图像中的每个像素点转化为0～255灰阶的数字信号；判断模块，判断采集图像处的辉光强度是否均匀，用以间接来衡量沉积速率或磁场均匀性；调整模块，通过所述电流控制模块调整电流大小以及调整所述夹角的大小，用以调整所述磁场的均匀性以及沉积的速率。

本发明的有益效果是：本发明提供一种智能化的靶材溅射装置，通过外加补偿磁铁解决永磁铁产生的磁场的两端和中间不均匀的问题，并且能通过处理模块以及摄像模块实时检测并判断磁场的均匀性，并实时的调节补偿磁场的大小以及夹角，从而确保整个磁场的均匀，从而提高薄膜均匀性以及靶材利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为现有技术的靶材溅射装置的结构示意图；

图2为本发明提供的靶材溅射装置的功能模块图；

图3为本发明提供的靶材溅射装置的结构示意图；

图4为本发明提供的靶材溅射装置的结构示意图；

图5为本发明提供的电流控制模块的功能模块图；

图6为本发明提供的靶材溅射装置的辉光图；

图7为本发明提供的控制模块的功能模块图；

图8为本发明提供的控制模块的流程图；

靶材溅射装置100；

背板11；永磁铁12；补偿磁铁13；

电流控制模块14；摄像模块16；处理模块15；

靶材放置面111；靶材112；条形磁铁121；

磁场122；间隙123；电磁铁131；

补偿磁场132；夹角133；方向模块141；

强度模块142；采集模块151；判断模块153；

处理转化模块152；调整模块154；摄像模块16。

具体实施方式

以下是各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可以用实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧等，仅是参考附图式的方向。本发明提到的元件名称，例如第一、

第二等，仅是区分不同的元部件，可以更好的表达。在图中，结构相似的模块以相同标号表示。

本文将参照附图来详细描述本发明的实施例。本发明可以表现为许多不同形式，本发明不应仅被解释为本文阐述的具体实施例。本发明提供这些实施例是为了解释本发明的实际应用，从而使本领域其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2所示，本发明提供一种靶材溅射装置100，包括：背板11、永磁铁12、补偿磁铁13、电流控制模块14、摄像模块16以及处理模块15。

请同时参照图3和图4所示，所述背板11具有一靶材放置面111，用以放置靶材112。

所述永磁铁12设于所述背板11远离所述靶材放置面111的一侧，所述永磁铁12用以产生一磁场122，所述磁场122的强度中间区域弱两端较强。

如图4所示，所述永磁铁12包括多个垂直于所述背板11的条形磁铁121，所述条形磁铁121均匀分布且相邻的条形磁铁121之间具有一间隙123。

其中一部分的所述条形磁铁121的N极端连接于所述背板11，而另一部分的所述条形磁铁121的S极端连接于所述背板11。

在一实施例中，具有三个条形磁铁，位于两端的条形磁铁的N极端连接于所述背板11，中间的条形磁铁的S极端连接于所述背板11。

因此产生的磁场122的方向为从左到右及从右到左。

请再同时参照图3和图4所示，所述补偿磁铁13设于所述永磁铁12远离所述背板11的一侧且对应所述中间区域，所述补偿磁铁13用以产生一补偿磁场132；所述补偿磁场132用以使所述磁场122的强度均匀，进而可以在进行基板镀膜的时候使膜层均匀。

所述补偿磁铁13与所述永磁铁12具有一夹角133，所述夹角133的范围为0～20°。

所述补偿磁铁13包括至少一电磁铁131，所述电磁铁131设于间隙123处。在本实施例中，所述补偿磁铁13包括两个电磁铁131，每个电磁铁131设于相对应的间隙123处。

所述补偿磁场132的方向与所述磁场122的方向相同。

如图5所示，所述电流控制模块14连接所述电磁铁131；所述电流控制模块14包括方向模块141以及强度模块142；

所述方向模块141用以控制电流方向，进而控制电磁铁131两端的磁性；所述强度模块142用以控制电流大小，进而控制所述补偿磁场132的强度。

在一实施例中，每一电磁铁131均设于相对应的两相邻的条形磁铁之间，在所述电磁铁131通电时候，每一电磁铁131的一端为N极，另一端为S极，且所述电磁铁131的N极端朝向于其中一条形磁铁121的S极端，而所述电磁铁131的S极端朝向于另一条形磁体121的N极端。因此，每一电磁铁131均产生所述补偿磁场132，并且所述补偿磁场132的磁场方向与相对应的所述磁场122的磁场方向相同。例如132a的磁场方向与122a的磁场方向相同。

所述摄像模块16设于所述靶材112上方，所述摄像模块16相对靶材溅射装置100的其他模块可以相对运动，用以实时监控所述靶材溅射装置100的工作情况。

在溅射镀膜过程中，靶材112前端存在一段等离子体区域，溅射时的辉光强度可以定性反应所镀膜的沉积速率快慢，即等离子区的辉光越亮，沉积速率越快，反之辉光亮度减弱，沉积速率变慢，辉光区形状如图6所示。本体系中镀膜的沉积速率的不均匀性来源于磁场122强度的不均匀，即可通过靶材112前端辉光亮度的均匀性间接的反应磁场122的均匀性。因此，可以通过摄像模块16采集图片并进行区域的辉光判定，从而通过所述控制模块15进行相应的调整。

如图7所示，所述处理模块15包括：采集模块151、处理转化模块152、判断模块153以及调整模块154。

具体的流程如图8所示如下：首先，所述采集模块151通过所述摄像模块16采集溅射靶材112时的图像；接着所述处理转化模块152将采集到的图像中的每个像素点转化为0～255灰阶的数字信号；然后所述判断模块153用以判断采集图像处的辉光强度是否均匀，用以间接来衡量沉积速率或磁场122均匀性。

如果辉光强度不均匀，则进入调整模块154，所述调整模块154通过所述电流控制模块14调整电流大小以及调整所述夹角133的大小，用以调整磁场122的均匀性以及沉积的速率；如果辉光强度均匀，则继续成膜并结束。

本发明提供一种智能化的靶材溅射装置100，通过外加补偿磁铁13解决永磁铁12产生的磁场122的两端和中间不均匀的问题，并且能通过所述处理模块15以及摄像模块16实时检测并判断磁场122的均匀性，并实时的调节补偿磁场132的大小以及夹角133，从而确保整个磁场122的均匀，从而提高薄膜均匀性以及靶材112利用率。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种靶材溅射装置，其特征在于，包括：

背板，具有一靶材放置面；

永磁铁，设于所述背板远离所述靶材放置面的一侧，所述永磁铁用以产生一磁场，所述磁场的强度为中间区域弱两端强；

补偿磁铁，设于所述永磁铁远离所述背板的一侧且对应所述永磁铁产生的磁场的所述中间区域，所述补偿磁铁用以产生一补偿磁场；所述补偿磁场用以使所述永磁铁的所述磁场的强度均匀。

2.根据权利要求1所述的靶材溅射装置，其特征在于，

所述永磁铁包括多个垂直于所述背板的条形磁铁，所述条形磁铁均匀分布且相邻的条形磁铁之间具有一间隙；

其中一部分的所述条形磁铁的N极端连接于所述背板，而另一部分的所述条形磁铁的S极端连接于所述背板。

3.根据权利要求1所述的靶材溅射装置，其特征在于，

所述永磁铁产生的所述磁场的方向为从左到右及从右到左。

4.根据权利要求1所述的靶材溅射装置，其特征在于，

所述补偿磁铁与所述永磁铁具有一夹角，所述夹角的范围为0～20°。

5.根据权利要求2所述的靶材溅射装置，其特征在于，

所述补偿磁铁包括至少一电磁铁，所述电磁铁对应所述间隙。

6.根据权利要求5所述的靶材溅射装置，其特征在于，

所述补偿磁场的方向与所述磁场的方向相同。

7.根据权利要求5所述的靶材溅射装置，其特征在于，还包括

电流控制模块，连接所述电磁铁；所述电流控制模块包括方向模块以及强度模块；

所述方向模块用以控制电流方向，进而控制所述电磁铁两端的磁性；

所述强度模块用以控制电流大小，进而控制所述补偿磁场的强度。

8.根据权利要求5所述的靶材溅射装置，其特征在于，

在所述电磁铁通电时候，其一端为N极，另一端为S极；所述电磁铁的N极端朝向其中一条形磁铁的S极端，而所述电磁铁的S极端则朝向于另一条形磁铁的N极端。

9.根据权利要求7所述的靶材溅射装置，其特征在于，还包括一摄像模块，所述摄像模块设于所述靶材上方。

10.根据权利要求9所述的靶材溅射装置，其特征在于，还包括一处理模块；所述处理模块包括：

采集模块，通过所述摄像模块采集溅射所述靶材时的图像；

处理转化模块，将采集到的图像中的每个像素点转化为0～255灰阶的数字信号；

判断模块，判断采集图像处的辉光强度是否均匀，用以间接来衡量沉积速率或磁场均匀性；

调整模块，通过所述电流控制模块调整电流大小以及调整所述夹角的大小，用以调整所述磁场的均匀性以及沉积的速率。