CN201534876U - 一种平面磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平面磁控溅射装置，属于真空镀膜领域，为解决现有技术中平面磁控溅射装置的靶材利用率低的问题而设计。所述平面磁控溅射装置包括腔体，在所述腔体内依次设有基板、掩模板框架、靶材，在所述基板与所述靶材之间靶材刻蚀严重的相应区域设有附加电位板；所述附加电位板与所述基板和所述掩模板框架绝缘。所述磁控溅射装置可用于真空镀膜。

Description

一种平面磁控溅射装置

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜领域，尤其涉及提高靶材利用率的平面磁控溅射装置。

背景技术

目前，平面磁控溅射靶材因具有加工简单、安装方便、镀膜膜层致密、结合强度高、可长时间大批量生产等优点而被广泛应用于磁控溅射镀膜技术应用领域。

传统工艺中，磁控溅射系统包括基板、靶材、靶材背板、磁铁组和设备腔体等。如图1所示，在真空状态下，当靶材5被施加一个负电位，被镀膜工件加正电位时，在靶材5所在的真空室内形成匀强电场1，腔体内通入的气体Ar在一定压力和温度下被电离产生电子，电子在电场1和磁场2的作用下沿轨道3做长环形轨迹运动，撞击工艺气体产生更多的等离子体，其中等离子体中的阳离子飞向阴极撞击靶材，使得阴极靶材的原子被溅射出附着在阳极表面完成镀膜过程。由于矩形平面直流磁控溅射装置的磁场为三维分布，在该装置的工作区域即大部分直道区域磁场分布几乎是一致的，而在磁铁末端磁场区域4由于磁场分量的存在，平面靶材四个角区域刻蚀严重(约占整体表面积的4％)，当最低点刻蚀到一定程度时，靶材就需要更换。图2为传统技术中，靶材使用后中部和四角位置刻蚀深度对照图。其中，X轴表示靶材长边方向取样点，Y轴表示靶材短边方向取样点，Z轴为表示靶材厚度。可以看出，中部区域还有整个靶材厚度的一半多，四角位置已经击穿不能使用。一般而言靶材利用率不足30％，而在镀膜成本中，靶材所占比例较高。

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平面磁控溅射装置，所述平面磁控溅射装置可提高靶材的利用率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种平面磁控溅射装置，包括腔体，在所述腔体内依次设有基板、掩模板框架、靶材，在所述基板与所述靶材之间靶材刻蚀严重的相应区域设有附加电位板；

所述电位板与所述基板和所述掩模板框架绝缘。

与传统的技术相比，本实用新型平面磁控溅射装置在所述基板与所述靶材之间刻蚀严重区域设置了附加电位板，通过改变局部电场减小靶材刻蚀严重区域等离子体撞击靶材的速率，平衡磁铁端部磁场造成的反常刻蚀现象，从而减小靶材端部刻蚀与靶材平面直道区域的刻蚀差，达到提高靶材的利用率。与传统的技术相比，可将靶材的利用率由20％～30％提高到50％以上，大大降低生产成本。

附图说明

图1为现有技术平面溅射装置靶材表面电子运动原理示意图；

图2为现有技术平面溅射装置靶材末期刻蚀量示意图；

图3为附加电位板设于掩模板框架侧时的一种平面溅射装置的侧视图；

图4为附加电位板区域电场示意图；

图5为附加电位板设于掩模板框架一侧时的一种附加电位板安装示意图；

图6为附加电位板设于基板一侧时的一种平面溅射装置的侧视图；

图7为本实用新型平衡溅射装置的正面视图；

图8为图7的沿A向剖视图。

附图符号说明

1电场；2磁场；3电子运动轨迹；4靶材刻蚀严重区域；5靶材；6基板；7附加电位板；8靶材背板；9绝缘垫板；10设备腔体；11磁铁组；12掩模板框架；13绝缘套筒；14导电接线柱；15导电接口。

具体实施方式

本实用新型磁控溅射装置为了提高靶材利用率，在基板与靶材之间靶材刻蚀严重的相应区域设有附加电位板。

下面结合附图对本实用新型作详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种可提高靶材利用率的平面磁控溅射装置。

如图3所示，所述磁控溅射装置包括腔体，在腔体内依次设有基板6、掩模板框架12、设在掩模板框架上的附加电位板7、靶材5、靶材背板8、绝缘垫板9、设备腔体10、磁铁组11。

本实用新型磁控溅射装置，在基板与靶材之间靶材刻蚀严重的相应区域设有附加电位板，该附加电位板与基板和掩模板框架绝缘。

如图4所示，由于电场是矢量，在沉积时，设有附加电位板的区域即B区域，等离子体所受的电场力为A区域电场力与C区域电场力矢量和。

在靶材和基板之间设置的附加电位板与基板之间可以产生与电场C反向的电场A，此时的电场强度B＝C-A，以此来减小局部区域等离子体所受的电场力，进一步减小等离子体的溅射速率，从而减小靶材的刻蚀速率，可将靶材的利用率由20％～30％提高到50％以上，同时可提高成膜的均匀性。

通常情况下，因靶材四角区域存在磁场分量，导致靶材四角区域刻蚀严重，因此在本实施例中，附加电位板设于靶材刻蚀严重的四角区域。

将附加电位板设于靶材四角位置，可减小四角区域的电场强度，当设备工作时，该区域等离子体受电场力相对于磁场直道区域偏小，撞击靶材的等离子体的力度减小，从而减小该区域靶材刻蚀速率，通过调节附加电场的大小可以将靶材末端刻蚀速率调整至与靶材直道区域的刻蚀速率相近，从而大大提高靶材的利用率。

本实施例平面溅射装置，靶材设于掩模板框架上。

如图5所示，在掩模板框架上设有一通孔，在通孔中设有带绝缘套筒13的导电接线柱14，通孔的大小与带绝缘套筒的导电接线柱大小相应，在附加电位板7上设有导电接口15，该导电接口与导电接线柱相连。该导电接线柱又与可调直流电源相连。该电源可与设备沉积时的工作电源同步工作，也可以单独工作。

导电接口与导电接线柱通过连接部件相连，具体方式可以为：导电接线柱镶嵌在导电接口上，或导电接口通过螺母与导电接线柱相连等。

本实施例中，导电接线柱通过螺母与导电接口相连。

即在附加电位板上焊接带内螺纹的螺母，相应地，导电接线柱上设有与螺母的内螺纹相适配的螺纹，导电接口与导电接线柱通过该螺母相连。

其中，如图5所示，附加电位板7所在平面与掩模板框架所在平面间的距离D在2.0～5.0mm为宜，距离过大绝缘套筒侧面容易被溅射镀膜使电位板和设备腔体短路，距离过小则设备掩模板框架被镀膜后的厚膜与电位板短路。优选的，本实施例将附加电位板与掩模板框架的间距设为3.0mm。

实施例2

本实施例提供另一种平面磁控溅射装置。

本实施例中平面磁控溅射装置的结构与实施例1中平面磁控溅射装置结构基本相同，不同之处在于附加电位板的安装位置不同。

如图6所示，本实用新型平面溅射装置，附加电位板设于基板处。

在基板上设有一通孔，通孔中设有带绝缘套筒的导电接线柱，通孔大小与带绝缘套筒的导电接线柱大小相应；

在附加电位板上设有导电接口，该导电接口与导电接线柱相连，其示意图与图5类似。

其中，导电接口与导线接线柱相连的方式为：

在附加电位板上焊接带内螺纹的螺母，相应地，导电接线柱上设有与螺母的内螺纹相适配的螺纹，导电接口与导电接线柱通过该螺母相连。

其中，附加电位板所在平面与基板所在平面间的距离在2.0～5.0mm为宜，距离过大绝缘套筒侧面容易被溅射镀膜使电位板和基板短路，距离过小则基板被镀膜后的厚膜与附加电位板短路。

本实施例中，附加电位板设于基板上还可以为：

如图7、图8所示，在附加电位板上设有由与附加电位板同样材质制成的凸起，在掩模板框架上设有与附加电位板的形状相应的凹槽，附加电位板嵌入于该凹槽中，附加电位板的突起部分穿出掩模板框架，穿出掩模板框架部分连接在与电源相连的导线上，在附加电位板与掩模板框架间设有绝缘套13。

附加电位板嵌入于基板的凹槽中，可提高附加电位板安装的稳固性。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的宗旨和范围。若这些改动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。

Claims (9)

1.一种平面磁控溅射装置，包括腔体，在所述腔体内依次设有基板、掩模板框架、靶材，其特征在于：在所述基板与所述靶材之间靶材刻蚀严重的相应区域设有附加电位板；

所述附加电位板与所述基板和所述掩模板框架绝缘。

2.根据权利要求1所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：所述附加电位板设于所述掩模板框架上。

3.根据权利要求2所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：

在所述掩模板框架上设有一通孔，在所述通孔中设有带绝缘套筒的导电接线柱；

在所述附加电位板上设有导电接口；

所述导电接口与所述导电接线柱相连。

4.根据权利要求3所述的平面溅射装置，其特征在于：所述导电接口通过螺母与所述导电接线柱相连。

5.根据权利要求3所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：所述附加电位板所在平面与所述掩模板框架所在平面间的距离为2.0～5.0mm。

6.根据权利要求1所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：所述附加电位板设于所述基板上。

7.根据权利要求6所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：

在所述基板上设有一通孔，在所述通孔中设有带绝缘套筒的导电接线柱；

在所述附加电位板上设有导电接口；

所述导电接口与所述导电接线柱相连。

8.根据权利要求7所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：

在所述基板上设有凹槽，所述附加电位板嵌入于所述凹槽中，在所述附加电位板与所述基板之间设有绝缘套。

9.根据权利要求7所述的平面磁控溅射装置，其特征在于：所述附加电位板所在平面与所述基板所在平面间的距离为2.0～5.0mm。

Images