CN201924073U - 一种平面矩形磁控溅射靶装置 - Google Patents

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邢丽芬
李兆廷
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Dongxu Optoelectronic Technology Co Ltd
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CHENGDU TAIYISI SOLAR TECHNOLOGY Co Ltd
HEBEI DONGXU INVESTMENT Corp CO Ltd
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Abstract

一种平面矩形磁控溅射靶装置，上述装置的结构中包括：导磁基板、定位在导磁基板上、借助PVC隔板隔开的外围磁钢和内磁钢，以及在外围磁钢和内磁钢的上端面依次设置的铜背板和靶材，关键是：所述的外围磁钢的两个端头设置为圆弧状，在PVC隔板上增设连接在外围磁钢与内磁钢之间的导磁片。本实用新型的有益效果是：增强了靶表面的磁场均匀性，消除了“端部效应”，提高了溅射沟道深度的均匀性，消除端部拐弯处刻蚀严重的现象，增加了靶面横向刻蚀区域的宽度，相对延长了靶的寿命，使得靶材的一次利用率提高30％左右。

Description

一种平面矩形磁控溅射靶装置
技术领域
本实用新型属于电子机械技术领域，涉及一种在磁控溅射系统中用的平面矩形靶，特别是一种能够改善磁场均匀性、增加靶面刻蚀均匀性，从而延长靶材寿命，提高靶材利用率的平面矩形磁控溅射靶装置。
背景技术
磁控溅射技术目前是一种应用十分广泛的薄膜沉积技术，溅射技术上的不断发展和对新功能薄膜的探索研究，使磁控溅射应用延伸到许多生产和科研领域，在电子、光学、表面功能薄膜、薄膜发光材料等许多方面都有广泛的应用。特别是用磁控溅射技术制备的透明导电玻璃目前广泛应用于平板显示器、太阳能电池、建筑玻璃(Low-E玻璃)、微波与射频屏蔽装置与器件、传感器等。
磁控溅射技术已发展成为工业镀膜生产中最主要的技术之一，在批量镀膜生产中特别关注靶材利用率、膜层均匀性、沉积速率以及溅射过程稳定性等方面的问题。在磁控溅射镀膜设备中，采用的是不均匀的磁场，因此会使等离子体产生局部收缩效应。同时，会使靶上局部位置的溅射刻蚀速率极大，其结果是在较短时间内靶上就会产生显著的不均匀刻蚀，靶材的利用率一般仅在20％～30％。为了提高靶材的利用率，人们采取了各种各样的措施，如改善磁场形状及分布、使磁铁在阴极内部移动等等。因此，磁场的分析研究十分重要，相关问题的研究将具有重要的学术和实践价值。
靶材利用率不高有以下不足：首先，造成靶材的浪费，使产品的成本居高不下；其次，换靶周期缩短，使得设备的开机率降低，影响整个生产线的产能。
靶材利用率不高是因为磁场分布不均匀，溅射跑道窄且端部容易先刻穿。磁场分布与阴极的磁场设计有关，只有改变磁场设计，将磁力线与靶平面吻合的越多，刻蚀的面积越大，靶材的利用率越高。
现有技术中通过以下措施来提高靶材利用率：1.采用旋转靶，利用率约为70％-85％，阴极结构复杂，靶材也需要相应的做成圆柱状，目前国内靶材制造的工艺相对落后，很多材料尚无法做成圆柱状，大部分需要国外进口，且价格昂贵，给旋转靶的推广带来了诸多不便。2.矩形平面靶采用移动阴极，利用率可达35％-40％，靶阴极的磁极做成可以移动式的，整个靶材表面的磁场均匀性有所改善，靶材的刻蚀会更加均匀，但是阴极设计的结构相对复杂，成本较高，维护不便。3.将靶材切成若干小块，用拼接的方式固定，这样溅射后只需要更换刻蚀跑道的靶材即可，靶材利用率可以提高，但是在实际的生产过程中操作起来相对麻烦，需经常跟换，时间浪费很长，经济性不高。4.矩形平面靶改善阴极磁极设计，增强靶表面的磁场均匀性，利用率约为25-30％。该方法只是对阴极的磁极设计做调整，实施比较方便，成本低廉。
传统的平面矩形靶，虽然靶的两个端部也有磁铁，但是端部磁场强度仅为中部磁场强度的30％～40％。由于端部磁场强度与中部磁场强度存在着差异，所以靶的两个端部的溅射刻蚀与中间部位也有着差异，称之为“端部效应”。
发明内容
为了提高靶面磁场的均匀性、刻蚀的均匀性、靶材的利用率，设计了一种平面矩形磁控溅射靶装置，有效地解决了“端部效应”，增大了刻蚀面积、提高了靶面磁场的均匀性及靶材的利用率。
本实用新型采用的技术方案是：一种平面矩形磁控溅射靶装置，上述装置的结构中包括：导磁基板、定位在导磁基板上、借助PVC隔板隔开的外围磁钢和内磁钢，以及在外围磁钢和内磁钢的上端面依次设置的铜背板和靶材，关键是：所述的外围磁钢的两个端头设置为圆弧状。
在PVC隔板上增设连接在外围磁钢与内磁钢之间的导磁片。
本实用新型的有益效果是：增强了靶表面的磁场均匀性，消除了“端部效应”，提高了溅射沟道深度的均匀性，消除端部拐弯处刻蚀严重的现象，增加了靶面横向刻蚀区域的宽度，相对延长了靶的寿命，使得靶材的一次利用率提高30％左右。
附图说明
图1是本实用新型的机构示意图。
图2是图1的A-A向截面图。
附图中，1是外围磁钢，3是内磁钢，4是导磁片，5是PVC板，6是靶材，7是铜背板，8是导磁基板。
具体实施方式
一种平面矩形磁控溅射靶装置，上述装置的结构中包括：导磁基板8、定位在导磁基板8上、借助PVC隔板5隔开的外围磁钢1和内磁钢3，以及在外围磁钢1和内磁钢3的上端面依次设置的铜背板7和靶材6，重要的是：所述的外围磁钢1的两个端头设置为圆弧状。圆弧状的设计，提高靶面磁场的均匀性，降低端部拐弯处刻蚀严重的现象。
在PVC隔板5上增设连接在外围磁钢1与内磁钢3之间的导磁片4。导磁片4使磁力线水平区域范围增加，从而提高溅射沟道深度的均匀性。
所述的导磁片4的宽度是25-35mm，厚度为1-1.5mm。
所述的内磁钢3的高度是18-25mm，宽度是20-24mm。
所述的外围磁钢1的高度是18-25mm。
所述的外围磁钢1的圆弧状端头的宽度是20-24mm，其余部位的宽度为12-15mm。
本实用新型在具体实施时，导磁基板8的长度为596mm、宽度为136mm、厚度为10mm。考虑到磁钢宽度对靶面磁场的影响，外围磁钢1的圆弧状端头的宽度是20mm，其余部位的宽度为12.5mm，内磁钢3的宽度是20mm；考虑到磁钢高度对靶面磁场的影响，外围磁场1与内磁钢3的高度是20mm。首先，外围磁钢1的两个端头设置为圆弧状，在导磁基板8上定位外围磁钢1和内磁钢3，外围磁钢1与内磁钢3借助PVC隔板5隔开、定位，在外围磁钢1与内磁钢3之间的PVC隔板5上用螺丝固定设置导磁片4，导磁片4的宽度是30mm，厚度是1mm，然后在外围磁钢1与内磁钢3的上端面依次设置铜背板7和靶材6。外围磁场1的两个端头为圆弧状磁钢，增强了靶面磁场强度的均匀性，放置导磁片4后，磁力线水平区域范围增加，从而提高溅射沟道深度的均匀性，可以消除端部拐弯处刻蚀严重的现象，增加靶面横向刻蚀区域宽度，进而延长靶的寿命，靶材的一次使用率可以提高30％-35％。

Claims (6)

1.一种平面矩形磁控溅射靶装置，上述装置的结构中包括：导磁基板(8)、定位在导磁基板(8)上、借助PVC隔板(5)隔开的外围磁钢(1)和内磁钢(3)，以及在外围磁钢(1)和内磁钢(3)的上端面依次设置的铜背板(7)和靶材(6)，其特征在于：所述的外围磁钢(1)的两个端头设置为圆弧状。
2.根据权利要求1所述的一种平面矩形磁控溅射靶装置，其特征在于：在PVC隔板(5)上增设连接在外围磁钢(1)与内磁钢(3)之间的导磁片(4)。
3.根据权利要求2所述的一种平面矩形磁控溅射靶装置，其特征在于：所述的导磁片(4)的宽度是25-35mm，厚度为1-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种平面矩形磁控溅射靶装置，其特征在于：所述的内磁钢(3)的高度是18-25mm，宽度是20-24mm。
5.根据权利要求1所述的一种平面矩形磁控溅射靶装置，其特征在于：所述的外围磁钢(1)的高度是18-25mm。
6.根据权利要求1所述的一种平面矩形磁控溅射靶装置，其特征在于：所述的外围磁钢(1)的圆弧状端头的宽度是20-24mm，其余部位的宽度为12-15mm。
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