CN208151473U - 一种磁场可调的磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁场可调的磁控溅射装置，包括依次设置的基片、阳极和阴极，所述阴极包括阴极模块，所述阴极模块包括依次设置的基座、阴极板和靶材，所述基座与所述阴极板间设置磁体单元，所述磁体单元包括轭铁和设置在轭铁上的磁钢阵列，所述磁钢阵列上设置导磁材料，所述阴极板一面位于真空腔内，另一面位于真空腔外，所述磁体单元位于真空腔外。本装置磁场强弱可调控，在不破真空的状态下可对基片的膜层厚度进行调节，且不需要投入过多的费用，方法简单实用。

Description

一种磁场可调的磁控溅射装置

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射镀膜领域，具体涉及一种磁场可调的磁控溅射装置。

背景技术

目前，在真空磁溅射行业内修整产品膜层均匀性的控制方法主要有两种，一种是通过多管道气体控制分布系统进行调节，另一种则要改变阳极罩的开口宽度来调节沉积区域的宽窄来改变沉积膜厚的均匀性。

然而，就目前技术而言，通过多管道气体控制分布系统调节，必须安装很多价格昂贵的气体质量流量计及控制器，成本高且可调节膜厚的均匀性的能力有限。对于通过改变阳极罩的开口宽度进行膜层厚度调节，则必须要求破真空，且很难做到一次成功，这种方法增加了开机、关机、调试费用，使得生产成本急剧增加。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种磁场可调的磁控溅射装置，其磁场强弱可调控，在不破真空的状态下可对基片的膜层厚度进行调节，且不需要投入过多的费用，方法简单实用。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种磁场可调的磁控溅射装置，包括依次设置的基片、阳极和阴极，所述阴极包括阴极模块，所述阴极模块包括依次设置的基座、阴极板和靶材，所述基座与所述阴极板间设置磁体单元，所述磁体单元包括轭铁和设置在轭铁上的磁钢阵列，所述磁钢阵列上设置导磁材料，所述阴极板一面位于真空腔内，另一面位于真空腔外，所述磁体单元位于真空腔外，在不破真空的情况下，所述基座能够与所述阴极板分离，从而可以在磁体单元上添加或者更换导磁材料。

作为优选的，所述导磁材料横跨所述磁钢阵列。

作为优选的，所述导磁材料能够平行于所述轭铁移动。

作为优选的，所述磁钢阵列具有等间距排布的三列，每列所述磁钢阵列包括多个均匀排布的磁钢。

作为优选的，每个所述磁钢的大小、形状和磁性大小相同。

作为优选的，所述磁钢一面磁极紧贴轭铁，所述磁钢另一面磁极朝向靶材。

作为优选的，所述磁钢朝向靶材方向的部分磁极面上设置所述导磁材料。

作为优选的，同一列所述磁钢的N极指向相同，相邻的不同列的所述磁钢的N极指向相反。

作为优选的，所述阳极包括阳极板，所述阳极板内设置镂空孔。

作为优选的，所述镂空孔数量与所述靶材数量相同，所述镂空孔的形状和大小也与靶材相同。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型不需投入过多的费用，在不破真空的情况下控制粒子的沉积速率，进而调节基片表面膜层的膜厚，生产成本低。

2、本实用新型通过在磁钢上贴加导磁材料弱化部分空间的磁场，方法简单实用，可根据工作需求设置，可调节空间大。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型装置的剖面图；

图3为部分区域磁场弱化处理示意图。

其中，1-阳极板，2-靶材，3-阴极板，4-基座，5-导磁材料，6-磁钢，7-轭铁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参照图1～图3所示，本实用新型公开了一种磁场可调的磁控溅射装置，包括阳极板1，靶材2，阴极板3，基座4，导磁材料5，磁钢6，轭铁7。

如图1所示，本装置主要由阳极和阴极构成，两者平行设置。阳极包括阳极板1，阳极板内镂空设置两条对称的矩形孔状结构，该镂空孔大小、形状和数量与靶材相同，从靶材溅射出的粒子能够通过该镂空结构射出，并在基片上成膜。在阳极板的一侧平行设置阴极，该阴极包括两个阴极模块。每个阴极模块内依次设置靶材2，阴极板3以及基座4。

图2为该装置的剖面图。从图2中可以看出，在阴极板3与基座4间还设磁铁单元。磁铁单元包括轭铁7和垂直设置在轭铁上的磁钢阵列，磁钢阵列具有等间距排布的三列，每列磁钢阵列由多个均匀排布的磁钢6组成，每个磁钢的大小、形状和磁性大小相同，磁钢朝向靶材方向的部分磁极面上设置导磁材料5。导磁材料使得该区域空间磁场弱化。导磁材料位于靶材与磁钢之间，紧贴磁钢设置，其大小以及导磁性能强弱可根据需要进行选择。并且，导磁材料可以横跨三列磁钢部分区域并平行轭铁移动，进而覆盖不同区域的磁钢，对空间磁场进行调节。此外，阴极板一面位于真空腔内，另一面位于真空腔外，轭铁以及磁钢阵列位于真空腔外，在不破真空的情况下，基座可以打开，并在磁钢阵列上添加或者更换导磁材料。

对于溅射成膜，其工作原理是电子在电场的作用下加速飞向阳极，在此运动过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的Ar离子和电子，电子飞向阳极板，在此过程中不断和氩原子碰撞，产生更多的Ar离子和电子。Ar离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材粒子沉积在基片上成膜。在不施加磁场的情况下，电子在电场力的作用下迅速飞向基片表面，在此过程中，电子与氩原子碰撞几率低，Ar离子密度偏低，溅射效率低。因此在与电场方向正交的方向施加磁场，加速飞向基片的电子受洛仑兹力的影响而被束缚在靠近靶面的等离子体区域，电子运动路径变长，在运动过程中不断的与Ar原子发生碰撞电离出大量Ar离子轰击靶材，从而使得沉积在基片上的靶材粒子变多，膜层加厚。

目前，工业生产对于基片上沉积的膜层厚度有不同要求，通过磁场强度的调制可以对其膜层沉积的厚度进行调控。此外，有些产品本身膜层厚度不均，需要对其局部区域膜厚进行修正，那么通过调节该部分区域磁场即可实现。本实施例中，根据基片膜厚数据，优化沉积的参数，对应需要调节区域进行磁场弱化处理。具体操作为在部分磁钢上贴加导磁材料，弱化该区域的磁场，从而达到改变磁场束缚和电子运动轨迹的能力来改变溅射的膜层厚度。

如图3所示为部分区域磁场弱化处理的示意图。图中轭铁7上贴有三列磁钢6。值得注意的是，磁钢6垂直于轭铁7竖直排列，磁钢一面磁极紧贴轭铁，所述磁钢另一面磁极朝向靶材，同列磁钢磁极指向相同，不同列磁钢S极和N极交替分布，这使得该表面区域形成与电场正交的磁场。而导磁材料即贴在磁钢朝向靶材方向的部分磁极面上，这使得该部分磁场弱化，进而调控该区域对应的膜层厚度。

在本实施例中，阳极板一面设置阴极，在阳极板的另一面则设置基片，基片可相对阳极板平行移动，靶材粒子从阳极板的镂空孔溅射出沉积在基片上，并在基片上成膜，而基片相对于阳极板水平移动则能实现基片上大面积成膜。根据需求对磁铁单元进行弱化处理，可有效弱化该区域的磁场，从而降低该区域粒子的溅射速度，实现该区域膜层厚度的调控。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理能够在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种磁场可调的磁控溅射装置，包括依次设置的基片、阳极和阴极，其特征在于，所述阴极包括阴极模块，所述阴极模块包括依次设置的基座、阴极板和靶材，所述基座与所述阴极板间设置磁体单元，所述磁体单元包括轭铁和设置在轭铁上的磁钢阵列，所述磁钢阵列上设置导磁材料，所述阴极板一面位于真空腔内，另一面位于真空腔外，所述磁体单元位于真空腔外。

2.如权利要求1所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述导磁材料横跨所述磁钢阵列。

3.如权利要求1所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述导磁材料能够平行于所述轭铁移动。

4.如权利要求1所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述磁钢阵列具有等间距排布的三列，每列所述磁钢阵列包括多个均匀排布的磁钢。

5.如权利要求4所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，每个所述磁钢的大小、形状和磁性大小相同。

6.如权利要求5所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述磁钢一面磁极紧贴轭铁，所述磁钢另一面磁极朝向靶材。

7.如权利要求6所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述磁钢朝向靶材方向的部分磁极面上设置所述导磁材料。

8.如权利要求4所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，同一列所述磁钢的N极指向相同，相邻的不同列的所述磁钢的N极指向相反。

9.如权利要求1所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述阳极包括阳极板，所述阳极板内设置镂空孔。

10.如权利要求9所述的一种磁场可调的磁控溅射装置，其特征在于，所述镂空孔数量与所述靶材数量相同，所述镂空孔的形状和大小也与靶材相同。