CN111424246A - 磁石溅射设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的磁控溅射设备包括溅射腔以及磁控装置，溅射腔内设置有位于阴极侧的靶材，以及位于阳极侧的镀膜基片，镀膜基片与靶材相对设置，磁控装置位于阴极背部，磁控装置包括磁石矩阵，磁石包括朝向阴极的第一极性端和背向阴极的第二极性端；通过磁石的独立移动，可以调整各处的磁场分布密度和强度。

Description

磁石溅射设备
技术领域
本发明涉及溅射成膜领域，尤其涉及一种磁石溅射设备。
背景技术
现有磁石溅射设备的磁石设计很难保证整个溅射区域内磁场均匀分布，不均匀的磁场会使靶材表面的消耗情况不一样，靶材金属溅射到需要镀膜的镀膜基片上时就会不均匀，因此，现有磁石溅射设备存在膜层溅镀不均匀的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种磁石溅射设备，可缓解现有磁石溅射设备存在膜层溅镀不均匀的技术问题。
本发明实施例提供一种磁石溅射设备，用于物理气相沉积法镀膜，包括：
溅射腔，所述溅射腔内设置有位于阴极侧的靶材，以及位于阳极侧的镀膜基片，所述镀膜基片与所述靶材相对设置；以及，
磁控装置，所述磁控装置位于所述阴极背部，所述磁控装置包括磁石矩阵，磁石包括朝向所述阴极的第一极性端和背向所述阴极的第二极性端，且各所述磁石可独立移动以调节作用在所述靶材上的磁场分布密度和强度。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，在所述磁石矩阵中，相同朝向的极性端为N极和S极的组合，且在横向和纵向上，相邻所述磁石的第一极性端极性不同。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，一所述磁石上设置有一调控单元，所述调控单元用于独立移动所述磁石。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，所述调控单元包括设置在所述第二极性端末端的卡扣、以及设置在所述卡扣两侧的挡墙、以及用于卡合所述卡扣的卡槽，所述挡墙垂直于所述溅射腔的外表面设置，所述卡槽设置在所述挡墙，所述卡槽的开口朝向所述卡扣。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，所述卡扣包括卡扣主体、以及用于与所述卡槽卡合的暗卡，所述暗卡设置在所述卡扣主体内，当所述卡扣主体移动结束后，所述暗卡从所述卡扣主体内延伸出，所述暗卡与所述卡槽卡合。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，所述暗卡的截面形状为三角形、菱形、矩形、梯形中的任一种。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，在所述暗卡设置在所述卡扣主体内时，至少一个所述卡槽到所述阴极的距离大于所述暗卡到所述阴极的距离。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，所述卡槽阵列排布的设置在所述挡墙上，所述卡槽关于所述卡扣对称设置。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，所述磁石溅射设备还包括软体，所述调控单元与所述软体电连接，在镀膜时，通过所述软体控制所述调控单元调节所述磁石到所述阴极的距离。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，所述溅射设备上设置有至少一个通孔，所述通孔包括真空孔、通气孔，所述真空孔用于使所述溅射腔内形成真空环境，所述通气孔用于通入制程气体，所述制程气体包括氩气。
有益效果：本发明实施例提供的磁石溅射设备包括溅射腔以及磁控装置，所述溅射腔内设置有位于阴极侧的靶材，以及位于阳极侧的镀膜基片，所述镀膜基片与所述靶材相对设置，所述磁控装置位于所述阴极背部，所述磁控装置包括磁石矩阵，磁石包括朝向所述阴极的第一极性端和背向所述阴极的第二极性端，且各所述磁石可独立移动以调节作用在所述靶材上的磁场分布密度和强度；通过磁石的独立移动，可以调整各处的磁场分布密度和强度，缓解了现有磁石溅射设备存在膜层溅镀不均匀的技术问题。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的磁石溅射设备的截面示意图；
图2为本发明实施例提供的磁石溅射设备的磁石的俯视示意图；
图3为本发明实施例提供的磁石溅射设备的磁石与阴极的截面示意图；
图4为本发明实施例提供的磁石溅射设备的调控单元的示意图。
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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1、图2所示，本发明实施例提供的磁石溅射设备1包括溅射腔20以及磁控装置，所述溅射腔20内设置有位于阴极202侧的靶材，以及位于阳极201侧的镀膜基片，所述镀膜基片与所述靶材相对设置，所述磁控装置位于所述阴极202背部，所述磁控装置包括磁石矩阵，磁石30包括朝向所述阴极202的第一极性端301和背向所述阴极202的第二极性端302，且各所述磁石30可独立移动以调节作用在所述靶材上的磁场分布密度和强度。
在本实施例中，磁石溅射设备1包括溅射腔20以及磁控装置，所述溅射腔20内设置有位于阴极202侧的靶材，以及位于阳极201侧的镀膜基片，所述镀膜基片与所述靶材相对设置，所述磁控装置位于所述阴极202背部，所述磁控装置包括磁石矩阵，磁石30包括朝向所述阴极202的第一极性端301和背向所述阴极202的第二极性端302，且各所述磁石30可独立移动以调节作用在所述靶材上的磁场分布密度和强度；通过磁石30的独立移动，可以调整各处的磁场分布密度和强度，缓解了现有磁石溅射设备1存在膜层溅镀不均匀的技术问题
其中，所述磁石溅射设备1还包括电源10，所述电源10与所述阴极202电连接。
其中，所述磁石30到所述靶材之间的距离是可以调控的，通过单独调控每一个磁石30，可以调整任一区域内的磁场，使膜层的溅镀均匀。
其中，所述通孔40可以包括真空孔和通气孔，真空孔用于使所述溅射腔20内形成真空环境，所述通气孔用于通入制程气体，所述制程气体包括氩气。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备1中，在所述磁石矩阵中，相同朝向的极性端301为N极和S极的组合，且在横向和纵向上，相邻所述磁石30的第一极性端极性不同。
其中，所述第一极性端301可以为N极。
其中，所述第一极性端301也可以为S极。
在本发明实施例提供的磁石溅射设备中，一所述磁石上设置有一调控单元，所述调控单元用于独立移动所述磁石。
在一种实施例中，设置在磁石30矩阵边缘处所述磁石30可以为N极，设置在磁石30矩阵中心处的磁石30可以为S极。
在一种实施例中，设置在磁石30矩阵边缘处所述磁石30也可以为N极，设置在磁石30矩阵中心处的磁石30也可以为S极。
在一种实施例中，如图4所示，所述调控单元50包括设置在所述第二极性端302末端的卡扣501、以及设置在所述卡扣501两侧的挡墙502、以及用于卡合所述卡扣501的卡槽503，所述挡墙502垂直于所述溅射腔20的外表面设置，所述卡槽503设置在所述挡墙502，所述卡槽503的开口朝向所述卡扣501。
其中，所述第二极性端302末端是所述第二极性端302远离所述第一极性端301的一端，即所述第二极性端302距离所述溅射腔20外表面最远的一端。
其中，所述卡扣501与所述第二极性端302末端可以是卡合设置。
其中，所述卡扣501与所述第二极性端302末端可以是用光学胶粘合设置。
其中，所述卡槽503设置在所述第二极性端302远离所述第一极性端301的一侧。
其中，移动所述卡扣501至所述卡槽503附近，通过所述卡扣501卡合在所述卡槽503内，起到固定所述磁石30的作用。
在本实施例中，所述卡扣501合所述卡槽503可以调整所述磁石30到所述靶材的距离，从调控磁场，起到均匀溅射镀膜的效果。
在一种实施例中，所述磁石30形成一个磁石30矩阵，位于所述磁石30矩阵边缘处的磁石30，通过所述调控单元50调整所述磁石30到所述靶材的距离，使所述距离大于所述磁石30矩阵中心处的磁石30到所述靶材的距离。
其中，尤其是在所述磁石30矩阵的四个角处，所述磁石30到所述靶材的距离相较于所述磁石30矩阵内的其他磁石30到所述靶材的距离大。
其中，所述磁石30矩阵是所述磁石溅射设备1外表面设置的所有磁石30组成的矩阵。
在本实施例中，由于现在技术中，通过实验可以验证，在所述磁石30矩阵的四角处、以及边框处的镀膜速率大于所述磁石30矩阵的中心处的镀膜速率，其中，所述磁石30矩阵四角处镀膜速率最大。
在一种实施例中，所述磁石30到所述靶材的距离由所述磁石30矩阵边缘处向所述磁石30矩阵中心处依次减小。
其中，由所述磁石30矩阵边缘处向所述磁石30矩阵中心处的方向上，所述磁石30距离所述靶材的距离可以为等差数列。
其中，由所述磁石30矩阵边缘处向所述磁石30矩阵中心处的方向上，所述磁石30距离所述靶材的距离也可以为等比数列。
在一种实施例中，如图4所示，所述调控单元50包括设置在所述第二极性端302末端的卡扣501、以及设置在所述卡扣501两侧的挡墙502、以及用于卡合所述卡扣501的卡槽503，所述挡墙502垂直于所述溅射腔20的外表面设置，所述卡槽503设置在所述挡墙502，所述卡槽503的开口朝向所述卡扣501。
其中，所述卡槽503的截面形状可以为矩形、半圆形，弧形。
其中，所述卡槽503可以是关于所述卡扣501对称设置。
其中，所述卡槽503也可以是交替设置在所述卡扣501的两侧。
其中，所述卡槽503可以与所述暗卡5002的截面形状吻合。
在本实施例中，所述卡槽503设置在所述卡扣501的两侧，所述卡槽503与所述卡扣501内的暗卡5002卡合，用于固定所述磁石30的位置，具体的，可以通过拉动所述卡扣501至预设位置处，然后通过暗卡5002和所述卡槽503卡合固定。
在一种实施例中，如图4所示，所述卡扣501包括卡扣主体5001、以及用于与所述卡槽503卡合的暗卡5002，所述暗卡5002设置在所述卡扣主体5001内，当所述卡扣主体5001移动结束后，所述暗卡5002从所述卡扣主体5001内延伸出，所述暗卡5002与所述卡槽503卡合。
其中，所述暗卡5002的形状可以与所述卡槽503的形状匹配设置，即所述卡扣501可以与所述卡槽503吻合。
其中，所述暗卡5002可以通过弹簧与固定组件与所述卡扣501连接，其中所述弹簧用于暗卡5002的伸出，所述固定组件用于固定所述暗卡5002于所述卡扣501内，其中所述固定组件可以与软体电连接，通过软体控制固定组件的开关，从而控制暗卡5002的弹出。
在一种实施例中，如图4所示，所述暗卡5002的截面形状为三角形、菱形、矩形、梯形中的任一种。
在一种实施例中，在所述暗卡5002设置在所述卡扣主体5001内时，至少一个所述卡槽503到所述阴极202的距离大于所述暗卡5002到所述阴极202的距离。
其中，所述卡槽503设置在所述卡扣501远离所述磁石30的一侧。
在本实施例中，所述卡槽503的设置位置和其功能有关，所述卡槽503用于增大所述磁石30到所述靶材的距离，因此所述卡槽503设置在所述卡扣501远离所述磁石30的一侧。
在一种实施例中，如图1、图4所示，所述卡槽503阵列排布的设置在所述挡墙502上，所述卡槽503关于所述卡扣501对称设置。
在一种实施例中，所述卡槽503阵列排布的设置在所述挡墙502上，所述卡槽503关于所述卡扣501交替设置在卡扣501两侧的所述挡墙502上，所述卡槽503的开口朝向所述卡扣501。
在一种实施例中，所述磁石溅射设备1还包括软体，所述调控单元50与所述软体电连接，在镀膜时，通过所述软体控制所述调控单元50调节所述磁石30到所述阴极202的距离。
其中，所述软体用于控制所述调控单元50，所述调控单元50用于调控所述磁石30到所述靶材的距离。
其中，具体的，所述调控单元50包括卡扣主体5001、暗卡5002以及设置在卡扣主体5001两侧的挡墙502，其中挡墙502上设置有卡槽503。
在一种实施例中，所述磁石溅射设备1上设置有至少一个通孔40，所述通孔40包括真空孔、通气孔，所述真空孔用于使所述溅射腔内形成真空环境，所述通气孔用于通入制程气体，所述制程气体包括氩气。
在一种实施例中，所述通孔40包括真空孔，所述真空孔用于使所述溅射腔20内形成真空环境。
其中，所述真空孔用于形成真空环境，在真空环境下，等离子体在磁场的作用下对所述靶材轰击，使靶材发生溅射，溅射出的中性靶原子或分子沉积在镀膜基片上形成薄膜。
其中，所述真空孔处还设置有管道，通过负压，将溅射腔20内的空气从管道处吸出，形成溅射镀膜所需要的真空环境。
在一种实施例中，所述通孔40包括通气孔，所述通气孔用于通入制程气体，所述制程气体包括氩气。
其中，所述通气孔可以为一个，所述通气孔也可以设置为多个，根据通入的制程气体种类设置通气孔的个数。
其中，所述制程气体可以只包括氩气。
其中，所述制程气体也可以包括氩气和氧气。
本发明实施例提供的磁石溅射设备包括溅射腔以及磁控装置，所述溅射腔内设置有位于阴极侧的靶材，以及位于阳极侧的镀膜基片，所述镀膜基片与所述靶材相对设置，所述磁控装置位于所述阴极背部，所述磁控装置包括磁石矩阵，磁石包括朝向所述阴极的第一极性端和背向所述阴极的第二极性端，且各所述磁石可独立移动以调节作用在所述靶材上的磁场分布密度和强度；通过磁石的独立移动，可以调整各处的磁场分布密度和强度，缓解了现有磁石溅射设备存在膜层溅镀不均匀的技术问题。
以上对本发明实施例所提供的一种进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种磁石溅射设备，用于物理气相沉积法镀膜，其特征在于，包括：
溅射腔，所述溅射腔内设置有位于阴极侧的靶材，以及位于阳极侧的镀膜基片，所述镀膜基片与所述靶材相对设置；以及，
磁控装置，所述磁控装置位于所述阴极背部，所述磁控装置包括磁石矩阵，磁石包括朝向所述阴极的第一极性端和背向所述阴极的第二极性端，且各所述磁石可独立移动以调节作用在所述靶材上的磁场分布密度和强度。
2.如权利要求1所述的磁石溅射设备，其特征在于，在所述磁石矩阵中，相同朝向的极性端为N极和S极的组合，且在横向和纵向上，相邻所述磁石的第一极性端极性不同。
3.如权利要求2所述的磁石溅射设备，其特征在于，各所述磁石上设置有一调控单元，所述调控单元用于独立移动所述磁石。
4.如权利要求3所述的磁石溅射设备，其特征在于，所述调控单元包括设置在所述第二极性端末端的卡扣、设置在所述卡扣两侧的挡墙、以及用于卡合所述卡扣的卡槽，所述挡墙垂直于所述溅射腔的外表面设置，所述卡槽设置在所述挡墙，所述卡槽的开口朝向所述卡扣。
5.如权利要求4所述的磁石溅射设备，其特征在于，所述卡扣包括卡扣主体、以及用于与所述卡槽卡合的暗卡，所述暗卡设置在所述卡扣主体内，当所述卡扣主体移动结束后，所述暗卡从所述卡扣主体内延伸出，所述暗卡与所述卡槽卡合。
6.如权利要求5所述的磁石溅射设备，其特征在于，所述暗卡的截面形状为三角形、菱形、矩形、梯形中的任一种。
7.如权利要求5所述的磁石溅射设备，其特征在于，在所述暗卡设置在所述卡扣主体内时，至少一个所述卡槽到所述阴极的距离大于所述暗卡到所述阴极的距离。
8.如权利要求5所述的磁石溅射设备，其特征在于，所述卡槽阵列排布的设置在所述挡墙上，所述卡槽关于所述卡扣对称设置。
9.如权利要求1所述的磁石溅射设备，其特征在于，所述磁石溅射设备还包括软体，所述调控单元与所述软体电连接，在镀膜时，通过所述软体控制所述调控单元调节所述磁石到所述阴极的距离。
10.如权利要求1所述的磁石溅射设备，其特征在于，所述磁石溅射设备上设置有至少一个通孔，所述通孔包括真空孔、通气孔，所述真空孔用于使所述溅射腔内形成真空环境，所述通气孔用于通入制程气体，所述制程气体包括氩气。
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