CN215103503U - 一种靶材溅射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种靶材溅射装置，包括：阴极背板、磁铁、靶材结构和导线；所述导线螺旋绕设于所述磁铁上，所述磁铁于所述阴极背板内往复运动；所述靶材结构置于所述阴极背板一侧；所述靶材结构包括靶材背板和靶材，所述靶材固定于所述靶材背板上；且所述靶材远离所述靶材背板的一侧上设置有凸起结构。上述技术方案，通过所述导线螺旋绕设于所述磁铁上，解决磁控溅射机台中溅射所述靶材利用率低的问题，弥补磁控溅射过程中磁场分布不均匀的缺陷，同时提高所述靶材的利用率，减少机台开腔换靶频率，进而提高设备稼动率。

Description

一种靶材溅射装置

技术领域

本实用新型涉及溅射设备领域，尤其涉及一种靶材溅射装置。

背景技术

半导体工业中，靶材主要分为圆柱靶材和平面靶材，请参阅图2；平面靶材多采用磁控溅射技术沉积；磁控溅射即PVD(Physical Vapor Deposition：物理气相沉积)是指在真空条件下，采用中电压、大电流的电弧放电技术，电离惰性气体He产生He离子，He轰击靶材使靶材原子在磁场的控制下旋转并均匀地沉积在基板上；

磁控溅射技术中分布有电场和磁场；电场的作用是将等离子体约束在靶面附近，增加碰撞几率，提高了离化效率；磁场的作用是使等离子体约束在闭合磁力线以下运动并均匀地沉积在基板上。在磁控溅射过程中，请参阅图1，由于磁控溅射设备所产生的能量(磁场和电场)分布的不均匀性，导致电子分布不均匀，进而靶材被轰击的位置空间不均匀性，虽然可以通过磁场构造去优化靶材粒子出射位置的均匀性，但是磁场的结构性分布决定靶材粒子出射率，造成平面阴极靶材的利用率只有20％～25％，造成材料的浪费和加工成本的提高。

实用新型内容

为此，需要提供一种靶材溅射装置，提高靶材的利率，减少更换靶材的频率，同时提高设备的稼动率和产能。

为实现上述目的，本申请提供了一种靶材溅射装置，包括：阴极背板、磁铁、靶材结构和导线；所述导线螺旋绕设于所述磁铁上，所述磁铁于所述阴极背板内往复运动；所述靶材结构置于所述阴极背板一侧；所述靶材结构包括靶材背板和靶材，所述靶材固定于所述靶材背板上；且所述靶材远离所述靶材背板的一侧上设置有凸起结构。

进一步地，所述磁铁为单条的条形磁铁，且所述磁铁与所述磁铁的运动方向垂直。

进一步地，所述凸起结构为梯形或长方形。

进一步地，所述磁铁扫过的区域分为加速区域、匀速区域和减速区域；所述靶材上设置有两个所述凸起结构，两个所述凸起结构分别对应所述加速区域和减速区域。

进一步地，所述靶材背板为铜靶材背板。

进一步地，所述凸起结构的厚度为3mm至6mm，所述凸起结构的宽度为 4cm至8cm。

进一步地，所述凸起结构的厚度为4mm，所述凸起结构的宽度为6cm。

区别于现有技术，上述技术方案，通过所述磁铁和导线的设置，解决磁控溅射机台中溅射所述靶材利用率低的问题，弥补磁控溅射过程中磁场分布不均匀的缺陷，同时提高所述靶材的利用率，减少机台开腔换靶频率，进而提高设备稼动率。

附图说明

图1为背景技术中的磁控溅射设备结构图；

图2为背景技术中的平面靶材结构图；

图3为背景技术中被溅射后的靶材结构图；

图4为所述一种靶材溅射装置结构图；

图5为所述凸起结构图；

图6为所述凸起结构被溅射后所述靶材结构图。

附图标记说明：

1、阴极背板；2、磁铁；3、靶材结构；4、导线；5、凸起结构；

31、靶材背板；32、靶材。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图6，在本申请中，所述一种靶材溅射装置，包括：阴极背板1、磁铁2、靶材结构3和导线4；所述导线4螺旋绕设于所述磁铁2上，所述磁铁2于所述阴极背板1内往复运动；所述靶材结构3置于所述阴极背板1一侧；所述靶材结构3包括靶材背板31和靶材32，所述靶材32固定于所述靶材背板31上；且所述靶材32远离所述靶材背板31的一侧上设置有凸起结构5。需要说明的是，在某些实施中，所述磁铁2为单条的条形磁铁，且所述磁铁2与所述磁铁2的运动方向垂直。还需要进一步说明的是，所述导线4与外部电源连接形成通电导线4。在磁铁2周围配置一圈通电导线4，和所述磁铁2形成一个可时刻控制磁力的大小和方向的磁场，通过控制导线4 中电流的大小和电流的方向，进而控制该磁场的大小和方向。还需要说明的是，所述磁铁2在阴极背板1内来回运动。即，所述磁铁通过设置于所述阴极背板上的滑动机构与所述阴极背板滑动连接。具体的，所述磁铁2从一端部移动至另一端部的过程为一个运动周期；即所述磁铁2从最左端移动至最右端为一个运动周期，所述磁铁2从最右端移动至最左端也为一个运动周期。在一个运动周期内，所述磁铁2是先进行加速运动，然后再做匀速运动，最后是减速运动；以此，分为加速区域、匀速区域和减速区域，此三个区域为所述磁铁2扫过的区域。进一步的，所述磁铁2从左至右是先加速再匀速最后减速；而所述磁铁2从右至左也是先加速再匀速最后减速。所述靶材32上设置有两个所述凸起结构5，两个所述凸起结构5分别对应所述加速区域和减速区域。所述靶材32上的两个所述凸起结构5与所述靶材32的材质相同。还需要进一步说明的是，所述靶材背板31优选的为铜靶材背板31。上述技术方案，通过所述导线4螺旋绕设于所述磁铁2上，解决磁控溅射机台中溅射所述靶材32利用率低的问题，弥补磁控溅射过程中磁场分布不均匀的缺陷，同时提高所述靶材32的利用率，减少机台开腔换靶频率，进而提高设备稼动率。

请参阅图4，加速运动的运动轨迹L1＝V1*t1+1/2a*t1*t1,其中V1为0，匀速运动的轨迹S＝V*t2，减速运动的轨迹L2＝V*t3-1/2a*t3*t3，为了使所述靶材结构3各处的靶材粒子出射量一致，其中磁场Bx、tx和Lx形成一固定的计算公式：∫Bx*tx*Lx＝∫B*S*t2，即∫1/2Bx*a*tx*tx*tx＝∫B*S*t2, 其中匀速运动的长度S，磁场B，运动的时间是确定的，Bx为匀速运动区域和加速运动区域磁场的大小，加速运动区域和减速运动区域的磁场Bx大小通过通电导线4电流的大小来控制，a为磁铁2运动的加速度，a加速度固定不变， tx为磁铁2运动的时间，通过该套计算系统，可精确的控制磁铁2在阴极背板1上来回运动时，靶材32各处靶材粒子的出射量，提高所述靶材32利用率。具体的，在加速区域或减速区域内，所述磁铁2任意时刻的速度均小于匀速区域的速度；若磁场强度不变、所述磁铁的移动速度不变的情况下，在加速区域和减速区域对应位置所述靶材结构所收到的溅射量最多，即所述靶材结构在加速区域和减速区域所消耗的所述靶材最多。为此在本申请中，通过动态调节，当所述磁铁在经过加速区域和减速区域时，减小磁场，使在加速区域和减速区域对应位置所述靶材的消耗量与匀速区域对应位置所述靶材的消耗量相同。上述技术方案，通过所述磁铁和导线的设置，解决磁控溅射机台中溅射所述靶材利用率低的问题，弥补磁控溅射过程中磁场分布不均匀的缺陷，同时提高所述靶材的利用率，减少机台开腔换靶频率，进而提高设备稼动率。

还需要说明的是，为了避免靶材结构3使用之后形成图3所示的形状，在制作本申请所述靶材结构3过程中，通过在图3的缺口位置先制备所述凸起结构5，所述凸起结构5的形状不限于梯形，长方形，其厚度大小为3mm至 6mm,优选为4mm，其宽度范围为4cm至8cm，优选为6cm；请参阅图5，所述靶材32上的所述凸起结构5，可用于弥补所述磁铁2控制的磁场不均匀的缺陷，弥补该区域的靶材粒子出射量高于其他区域的缺陷，残靶寿命到期之后其结构为平面，残靶各处的厚度均匀，请参阅图6，以此提高了所述靶材32 利用率，减少所述靶材32更换次数，提高机台稼动率。在某些实施例中，所述靶材结构3也可直接应用于背景技术中所提及的磁控溅射设备中。

当然，在某些实施例中，所述一种靶材溅射装置还包括：控制单元，所述控制单元与所述导线、磁铁以及阴极背板电连接，通过控制通过所述导线的电流大小来控制加速区域、匀速区域和减速区域的磁场大小。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种靶材溅射装置，其特征在于，包括：阴极背板、磁铁、靶材结构和导线；所述导线螺旋绕设于所述磁铁上，所述磁铁于所述阴极背板内往复运动；所述靶材结构置于所述阴极背板一侧；所述靶材结构包括靶材背板和靶材，所述靶材固定于所述靶材背板上；且所述靶材远离所述靶材背板的一侧上设置有凸起结构。

2.根据权利要求1所述一种靶材溅射装置，其特征在于，所述磁铁为单条的条形磁铁，且所述磁铁与所述磁铁的运动方向垂直。

3.根据权利要求1所述一种靶材溅射装置，其特征在于，所述凸起结构为梯形或长方形。

4.根据权利要求1所述一种靶材溅射装置，其特征在于，所述磁铁扫过的区域分为加速区域、匀速区域和减速区域；所述靶材上设置有两个所述凸起结构，两个所述凸起结构分别对应所述加速区域和减速区域。

5.根据权利要求1所述一种靶材溅射装置，其特征在于，所述靶材背板为铜靶材背板。

6.根据权利要求1所述一种靶材溅射装置，其特征在于，所述凸起结构的厚度为3mm至6mm，所述凸起结构的宽度为4cm至8cm。

7.根据权利要求6所述一种靶材溅射装置，其特征在于，所述凸起结构的厚度为4mm，所述凸起结构的宽度为6cm。

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