CN116145096A - 一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备 - Google Patents
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Abstract
一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，在用于固定靶材的铜背板下部设置了活动磁铁组件；在溅射镀膜过程中，磁铁组件往复移动，使靶材的溅射区域不断发生改变，解决了以往靶材溅射固定在某个区域的弊端，使靶材溅射区域增加，从而提高了高价值靶材的利用率，使企业的经济效益得以提高。
Description
技术领域
本发明涉及真空镀膜设备技术领域，具体涉及一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备。
背景技术
现有真空溅射镀膜设备普遍采用磁控溅射技术，磁控溅射技术具有基片温升低、较高的膜材沉积速率、基片辐照损伤小等优点，但同时也因为采用磁控技术，造成只能在靶材特定区域产生溅射，因此靶材在不同区域内损耗不一致，当靶材在某个特定区域被溅射穿孔后，整个靶材就需报废更换，造成靶材利用率仅有30%左右；而靶材作为高价值耗材，因其利用率较低，相应的造成被溅射镀膜产品的成本也较高，严重影响到企业的经济效益；因此如何提高真空磁控溅射镀膜设备的靶材利用率，对提高企业经济效益有重要意义。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，在用于固定靶材的铜背板下部设置了活动磁铁组件；在溅射镀膜过程中，磁铁组件往复移动，使靶材的溅射区域不断发生改变，解决了以往靶材溅射固定在某个区域的弊端，使靶材溅射区域增加，从而提高了高价值靶材的利用率。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，包括壳体、靶材固定台、基片固定台，壳体内部设有壳体内衬板，靶材固定台、基片固定台固定设置在壳体内部；其中靶材固定台上部固定设置有铜背板，铜背板用于固定溅射靶材，在铜背板下部活动设置有磁铁组件，在溅射镀膜过程中，磁铁组件往复移动，使靶材上部的磁场做同步移动，当靶材上部的磁场移动时，靶材溅射区域也做同步移动，从而使溅射区域基本覆盖整个靶材表面，使得靶材利用率得以大幅提高。
进一步的，磁铁组件包括磁铁座、磁铁，磁铁座上部以磁极交错的方式分离固定设置有若干列磁铁；若干列磁极交错的磁铁在靶材上部形成若干个阵列设置的磁场，在溅射镀膜时，位于靶材上部的等离子体中的电子在施加在基片固定台与铜背板之间的电场作用下，在磁场中沿磁力线做螺旋振荡运动，螺旋振荡运动的电子撞击Ar原子，使Ar原子失去一个电子成为Ar+离子，Ar+离子在电场作用下加速飞向阴极靶材，以高能量轰击靶材表面，使靶材发生溅射，靶材溅射区域位于磁力线与靶材表面相交处；当磁铁组件不运动时，靶材溅射区域固定，长时间溅射后会在靶材表面形成间隔凹痕条纹（凹痕条纹位置与若干列磁铁的位置一致），当凹痕穿透靶材时，靶材即报废；当磁铁组件在靶材下部往复移动时，靶材溅射区域也做同步移动，从而使溅射区域基本覆盖整个靶材表面，消除长时间溅射后在靶材表面形成的间隔凹痕条纹，使靶材整体均匀消耗；另外，设置若干列磁极交错的磁铁后，会使靶材上部的若干个阵列磁场的磁力线长度缩短，但若干个磁场的磁力线总长度会增加，同时磁场强度也会增加，因此所有电子在磁场中螺旋运动的总路程也会增加，相应的增加了电子与Ar原子的相撞几率，因此Ar气电离率更高，溅射的效率也更高。
进一步的，每列磁铁由若干矩形磁铁拼接而成；长条状的磁铁制备成本较高，采用若干矩形磁铁拼接成长条状磁铁，可大幅降低磁铁组件的成本。
进一步的，若干列磁铁的两端固定设置有隔磁板；在若干列磁铁的两端固定设置隔磁板后，可阻止在若干列磁铁两端所对应区域发生溅射，防止该区域提前穿透而造成整个靶材的提前报废。
进一步的，磁铁座中设有S形布置的冷却水道；在溅射过程中，靶材因受到Ar+离子轰击而产生高温，此高温传递至磁铁会使磁铁失磁，通过冷却水道对磁铁进行降温，防止磁铁因高温而失磁。
进一步的，磁铁座连接有电动推杆，电动推杆驱动磁铁座做往复运动。
进一步的，基片固定台与铜背板施加有非对称矩形波电压，用于消除非导电靶材在溅射过程中的“中毒”现象，以维持溅射过程的持续发生；壳体内衬板与铜背板之间施加有直流电压，用于使Ar气发生电离，生成等离子体。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明公开的一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，在用于固定靶材的铜背板下部设置了活动磁铁组件；在溅射镀膜过程中，磁铁组件往复移动，使靶材的溅射区域不断发生改变，解决了以往靶材溅射固定在某个区域的弊端，使靶材溅射区域增加，从而提高了高价值靶材的利用率，使企业的经济效益得以提高。
附图说明
图1为靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备结构示意图；
图2为靶材固定台结构示意图；
图3为磁铁在磁铁组件上布置结构示意图；
图4为磁铁座冷却水道布置结构示意图；
图中：1、壳体；2、靶材固定台；2.1、滑台座；2.2、滑台；2.3、磁铁组件；2.3.1、磁铁座；2.3.1.1、冷却水道；2.3.2、磁铁；2.3.3、隔磁板；2.4、铜背板；2.5、靶材；2.6、电动推杆；3、基片固定台；4、基片；5、靶材。
实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，参见说明书附图1：包括壳体1、靶材固定台2、基片固定台3，壳体内表面固定设置有导电的壳体内衬板，靶材固定台2、基片固定台3固定设置在壳体1内部；
参见说明书附图2：靶材固定台2包括滑台座2.1、滑台2.2、磁铁组件2.3、铜背板2.4、电动推杆2.6，滑台座2.1固定设置在壳体1内部，电动推杆2.6的壳体固定设置在滑台座2.1侧边，滑台2.2滑动设置在滑台座2.1上部，电动推杆2.6的伸缩杆与滑台2.2固定连接，当电动推杆2.6的伸缩杆运动时，带动滑台2.2在滑台座2.1上部滑动；磁铁组件2.3固定设置在滑台2.2上部，随滑台一起滑动；铜背板2.4设置在滑台上部，与滑台座2.1固定连接；靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备工作时，靶材5固定设置在铜背板2.4上部；
参见说明书附图3、4：磁铁组件2.3包括磁铁座2.3.1、磁铁2.3.2、隔磁板2.3.3；磁铁座2.3.1为平板状，上板面均布阵列设有十条磁铁凹槽，凹槽宽度与凹槽之间隔离带宽度相等，磁铁凹槽两端设有两条隔磁板凹槽；每条磁铁凹槽中设有十个矩形磁铁2.3.2，十个矩形磁铁2.3.2拼接成条形磁铁，相邻两个磁铁凹槽中的条形磁铁位于上表面的磁极相反；两条隔磁板2.3.3分别设置在磁铁凹槽两端的隔磁板凹槽中；磁铁座2.3.1内部设有S形布置的冷却水道2.3.1.1，冷却水道2.3.1.1中循环流动有冷却液；
靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备所使用的靶材5，其长度S大于磁铁组件2.3一个磁铁2.3.2的宽度L；
基片固定台3与铜背板2.4施加有非对称矩形波电压；壳体1内衬板与铜背板2.4之间施加有直流电压。
靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备工作时，靶材5固定设置在铜背板2.4上，基片4固定设置在基片固定台3上，电动推杆2.6以10米/分钟的速度，推动滑台2.2做往复运动，滑台2.2往复运动的行程为磁铁2.3.2的宽度L；靶材5在整个溅射过程中，溅射区域基本覆盖整个靶材5上表面，使靶材5整体均匀消耗，避免靶材5因局部溅射过渡而造成穿孔，从而将靶材5的利用率从30%左右提高到70% 以上。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (7)
1.一种靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，包括壳体（1）、靶材固定台（2）、基片固定台（3），靶材固定台（2）、基片固定台（3）固定设置在壳体（1）内部；靶材固定台（2）上固定设置有铜背板（2.4）；其特征是：铜背板（2.4）下部活动设置有磁铁组件（2.3）。
2.根据权利要求1所述靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，其特征是：磁铁组件（2.3）包括磁铁座（2.3.1）、磁铁（2.3.2），磁铁座（2.3.1）上部以磁极交错的方式分离固定设置有若干列磁铁（2.3.2）。
3.根据权利要求2所述靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，其特征是：每列磁铁（2.3.2）由若干矩形磁铁拼接而成。
4.根据权利要求2所述靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，其特征是：若干列磁铁的两端固定设置有隔磁板（2.3.3）。
5.根据权利要求2所述靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，其特征是：磁铁座（2.3.1）座中设有S形布置的冷却水道（2.3.1.1）。
6.根据权利要求2所述靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，其特征是：磁铁座（2.3.1）连接有电动推杆（2.6）。
7.根据权利要求2所述靶材高利用率真空磁控溅射镀膜设备，其特征是：基片固定台（3）与铜背板（2.4）施加有非对称矩形波电压；壳体（1）内衬板与铜背板（2.4）之间施加有直流电压。
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