CN201212059Y - 溅射薄膜的厚度均匀性修正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其构成包括修正块(1)和旋钮(2)，修正块(1)通过细杆(3)与旋钮(2)固定连接；所述的修正块(1)是由固定块(4)和活动块(5)两部分连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体。本实用新型可通过旋钮连续地手动或电动调整修正块的转动角度，以此对溅射原子流量分布进行修正，达到改善沉积薄膜厚度均匀性的目的；本实用新型具有结构简单、操作灵活、调节范围大、修正效果好等特点。

Description

溅射薄膜的厚度均匀性修正装置

技术领域

本实用新型涉及一种离子束溅射沉积薄膜的制造技术，具体涉及一种用于修正溅射原子流量分布以控制薄膜均匀性的修正装置。

背景技术

薄膜技术在电子、通讯及其他领域都有重要的应用。制备薄膜的工艺和技术有许多种，按沉积过程可分为化学沉积和物理沉积，物理沉积尤以溅射技术的应用最为广泛，发展最快。溅射是通过高能离子撞击材料的表面，使表面原子逸出并沉积在基片上形成薄膜的过程。在电子器件的制造中，溅射比起其它技术有很多优点，如溅射靶材大，可在较大的基片上沉积均匀的薄膜；薄膜厚度容易控制；适宜于合金镀膜，薄膜的强度、光洁度、晶粒结构良好，材料性能接近块体材料；没有X-射线对器件的损害等。

尽管溅射比起其他薄膜技术可以获得更好的厚度均匀性，但对于尺寸较大的基片，以及愈来愈高的技术标准，控制好薄膜厚度的均匀性对于器件的性能是至关重要的。薄膜厚度的均匀性，还会影响薄膜器件性能参数的一致性，产品的批次合格率。对于大规模集成电路和片式薄膜元器件的制造来说，一块十来公分的基片上要做成几百个的微型元件，因此薄膜在整个基片上厚度的均匀性，对产品的性能、质量和规模化生产无疑具有极其重要的意义。根据实验测定，即使性能良好的溅射设备，直径大于5cm的基片的厚度不均匀度可达1％以上，更大尺寸例如20cm的基片的不均匀度可达到5％以上。为了提高生产效率，必须采用大尺寸的基片，但是即使1％的偏差对于高精度的元器件(例如高精密的薄膜片式电阻器阻值偏差要求0.05％，0.1％，0.5％)来说也是不能接受的。大规模集成电路更是如此。所以，控制整个溅射基片上薄膜厚度的均匀性对于薄膜电子元器件的制造是至关重要的。

迄今为止，为提高溅射薄膜的均匀性，采取了很多措施，例如，基片采用行星运行的方式，就是说，基片在自身转动的同时，随着基座作公转，此法可以改善薄膜的均匀性，但不能进一步提高均匀度。另一种方式是采用修正板技术，通常是采用一种棒状的调节装置，作小范围的三维转动，以进一步提高薄膜的均匀性，但该装置的转动方式是固定的，修正装置的结构也是固定的，不便于根据具体的设备和使用情况作相应的调整，同时装置在转动时对粒子流产生一种搅动作用，会带来一定的副作用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种溅射薄膜的厚度均匀性修正装置。该装置用于调节溅射原子流量分布以改善薄膜厚度的均匀性，可以方便地连续调节溅射原子流量分布，对沉积在基片上的薄膜厚度进行修正，提高薄膜的均匀性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：溅射薄膜的厚度均匀性修正装置。包括修正块和旋钮，修正块通过细杆与旋钮固定连接；所述的修正块是由固定块和活动块两部分连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体。

上述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，固定块与细杆固定连接；在固定块直边一侧的侧面中部开有小槽和螺孔；在活动块直边的中部设有薄形凸缘和螺丝孔；活动块的凸缘可插入固定块的小槽中，活动块的螺丝孔与固定块的螺孔具有相同的尺寸；固定块和活动块是通过螺丝连接成一个整体。

前述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，固定块上小槽的深度或者是活动块上凸缘的宽度可以根据需要进行加深或加长。

前述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，在旋钮上设有指针；细杆穿过一个刻度盘的中心孔；刻度盘位于旋钮和修正块之间，并且刻度盘与旋钮、修正块是分开固定的，不会随旋钮或修正块一起转动。

前述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，细杆的长度是使得修正块正好位于基片的中轴线上。

有益效果：本实用新型是通过修正块对溅射原子流的遮挡作用来改变溅射原子在基片上的分布，从而改善薄膜的均匀性达到对溅射薄膜的厚度均匀性进行修正的目的。本实用新型的修正块与旋钮是固定连接，通过手动或电动转动旋钮可连续地调节修正块的转动角度，从而改变修正块阻挡溅射原子流的投影宽度。同时由于本实用新型的修正块是由活动块和固定块两部分通过螺丝活动连接成一个整体，通过旋转螺丝能在小范围内调整修正块的宽度，使修正块能进一步改变阻挡溅射原子流的投影宽度，达到修正溅射原子流分布、更好的改善薄膜厚度均匀性的目的。与现有技术相比，具有结构简单，操作方便，调节范围大，修正效果好的特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的爆炸示意图；

图3是固定块的结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是活动块的结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是本实用新型的应用示意图；

图8是本实用新型工作原理图1；

图9是本实用新型工作原理图2；

图10是本实用新型工作原理图3；

图11是刻度盘的结构示意图。

具体实施方式

实施例：下面通过一个离子束溅射沉积薄膜的具体应用，来说明本实用新型的基本结构和工作原理。如图7所示，用于薄膜制备的离子束溅射系统包括，溅射室12，溅射室12通过抽气口13抽真空，使其达到规定的真空度。溅射室12的一侧设有离子发射枪14，高能溅射离子以一定的角度对着安装在溅射靶装置15上的溅射靶16轰击，将溅射靶16表面的原子打出，形成溅射原子流17；在溅射原子17的路径上一定距离内设有安装在基座18上的基片19，溅射原子以较高的速度飞向基片19，并沉积在上面形成薄膜。基座控制器20通过控制基座马达使基座18以一定速度旋转，基片19可随基座18旋转，也可以在随基座18公转的同时自转。在溅射靶16与基片19之间，设有本实用新型的溅射薄膜厚度均匀性修正装置21，修正装置21通过支架22安装在溅射室12上，修正装置21不随基座18一起运动；修正装置21可以采用手动方式调节，也可以通过控制器23以电子方式调节其旋转角度，以此来改变修正装置阻挡溅射原子流量的宽度。

本实用新型修正装置的构成如图1、图2所示。主要包括修正块1、旋钮2，修正块1通过细杆3与旋钮2固定连接，细杆3的长度使得修正块1正好位于基片19的中轴线上。旋钮2通过手动或电动可连续地调节修正块1的转动角度。修正块1由固定块4和活动块5两部分通过螺丝10连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体，其最佳形状通过实验确定。调整螺丝10可以小范围改变修正块1的宽度。固定块4与细杆3固定连接；本实用新型固定块4的结构如图3、图4所示。在固定块4直边一侧的侧面中部开有小槽6和螺孔7，目的是与活动块5进行配合连接。本实用新型活动块5的结构如图5、图6所示。在活动块5直边的中部设有薄形凸缘8和螺丝孔9；凸缘8刚好可以插入小槽6中，螺丝孔9与螺孔7有相同的尺寸；小槽6的深度或者凸缘8的宽度可以根据需要加深或加长，调节螺丝10可以调整修正块1两部分的相对位置，同时改变修正块1的宽度，但调节范围限制于凸缘8的宽度，即修正块1加宽时，不能使修正块1中央露出缝隙，失去遮挡。细杆3穿过刻度盘11的中心孔，刻度盘11位于旋钮2和修正块1之间，并且刻度盘11与旋钮2、修正块1是分开固定，不会随旋钮2或修正块1转动。刻度盘11的结构如图12所示，用于指示旋钮2或修正块1的转动角度。在旋钮2上设有指针，可以通过刻度盘11连续地对修正块1的转动角度进行调节，同时改变修正块1阻挡溅射原子流的投影宽度，达到修正溅射原子流分布的目的，改善薄膜的均匀性。

本实用新型的工作原理如图8、9、10所示。固定块4、活动块5位于溅射原子流17的飞行路径上，溅射时基片19旋转，修正块1起到遮挡部分溅射原子，改变其在基片19上分布的作用，其遮挡和修正效果取决于修正块1在基片19上的投影宽度D及其形状。除了溅射原子流17断面分布的不均匀外，随着设备的使用时间，以及溅射过程中溅射靶的消耗都会使这种分布随时间变化，因此，要随时调整修正参数，改善分布的均匀性。如图8所示，此时固定块4、活动块5平行于旋转着的基片19，修正块1在基片19上的投影宽度D最大，也具有最大的遮挡面积。溅射原子流17被修正块1遮挡，因此改变了溅射原子在基片19上的沉积分布，由于基片19随基座不停地转动，愈靠近中心的部位，被修正块1遮挡的几率愈大，沉积的原子愈少；由中心往两边遮挡宽度逐渐减小，沉积的原子逐渐增加，因此，通过修正块1的遮挡作用可以调节溅射原子流17在基片19上的沉积分布，达到调节薄膜均匀性的目的。我们知道，溅射原子流在断面上是呈一定规律分布的，而且每一台设备的溅射原子流断面的原子数分布不尽相同，其准确的分布需要通过实验来确定。通过实验很容易掌握某台设备准确的溅射原子流分布，例如，通过测量无遮挡沉积薄膜的厚度分布，进行适当的数学处理，便可以确定溅射原子的分布规律，由此可以确定修正块的最佳遮挡形状，使得修正块的均匀性调节作用达到最佳。任何一台设备准确的、最佳的修正块形状必须通过实验确定。但是即使分布拟合足够精确，修正块的形状仍然不可能完全将分布修正均匀，总会有一定的偏差，同时实际使用时分布还会随时间变化，因此，能实时调节修正效果的设计就十分必要。见图9所示，通过旋扭2转动一个角度，修正块1的投影宽度D变小，这种调整可以渐进地改变投影形状和宽度；另一方面，调节螺丝10也可以改变修正块1和投影宽度D，见图10所示。通过两种调节定量的配合使用可以实现修正效果的连续调节，达到最佳效果，最大程度改善薄膜厚度的均匀性。

Claims (5)

1. 【权利要求1】一种溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，包括修正块(1)和旋钮(2)，其特征在于：修正块(1)通过细杆(3)与旋钮(2)固定连接；所述的修正块(1)是由固定块(4)和活动块(5)两部分连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体。
2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特征在于：所述的固定块(4)与细杆(3)固定连接；在固定块(4)直边的侧面中部开有小槽(6)和螺孔(7)；在活动块(5)直边的中部设有薄形凸缘(8)和螺丝孔(9)；凸缘(8)可插入小槽(6)中，螺丝孔(9)与螺孔(7)有相同的尺寸；固定块(4)和活动块(5)通过螺丝(10)连接成一个整体。
3. 【权利要求3】根据权利要求2所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特征在于：小槽(6)的深度或者凸缘(8)的宽度可以根据需要加深或加长
4. 【权利要求4】根据权利要求1、2或3所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特征在于：在旋钮(2)上设有指针；细杆(3)穿过刻度盘(11)的中心孔；刻度盘(11)位于旋钮(2)和修正块(1)之间且与旋钮(2)、修正块(1)分开固定，不会随旋钮(2)或修正块(1)转动。
5. 【权利要求5】根据权利要求1或2所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特征在于：细杆(3)的长度是使修正块(1)正好位于基片(19)的中轴线上。

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