專利名稱：提升靶材利用率的構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種磁性濺射沉積的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改變掃描式靶座的運(yùn) 動(dòng)極限處的靶材磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁路幾何形狀，降低極限處靶材轟擊率以提升靶材利用率的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
濺射(Sputtering)為一種用來形成薄膜的方法，主要原理是在濺射設(shè)備的反應(yīng) 腔室中產(chǎn)生等離子體，再使得等離子體中的離子以加速方式對(duì)濺射的靶材(target)進(jìn)行 轟擊，以造成靶材表面的原子濺出飛向基板，并在該基板表面形成一層薄膜的沉積。請(qǐng)參閱圖1，其是一種現(xiàn)有的掃描式靶座的磁式濺射設(shè)備，其主要由反應(yīng)腔室81、 靶材82、磁性座83、基座84、及基板85所構(gòu)成。反應(yīng)腔室81在真空狀態(tài)下通入帶電荷的等 離子體離子，因?yàn)榘胁?2及基座84分別與陰極及陽極相連接而在其間產(chǎn)生電位梯度，所以 帶正電的等離子體離子會(huì)向陰極的靶材82進(jìn)行轟擊，靶材82的原子會(huì)被濺出而在放置于 基座84上的基板85表面沉積而形成薄膜。磁性座83會(huì)往復(fù)移動(dòng)在靶材82的背面進(jìn)行掃描，以利用磁性座83的磁場(chǎng)變化等 離子體離子對(duì)靶材82的轟擊情況，來改變基板85表面薄膜沉積的速率。但是前述的掃描式靶座的磁式濺射設(shè)備，會(huì)因磁性座83在運(yùn)動(dòng)極限處運(yùn)動(dòng)折返 的方向改變而明顯地造成對(duì)靶材82增加轟擊的情形，如圖2所示，一旦轟擊部分接近穿透 靶材82時(shí)，那么整個(gè)靶材82就必須報(bào)費(fèi)而無法再使用，造成靶材利用率過低的問題。請(qǐng)參閱中國臺(tái)灣專利公告第574407號(hào)“磁控式搖擺掃描型濺射機(jī)”，其在長(zhǎng)形磁 鐵的兩端設(shè)置消磁裝置，以減弱該處的磁場(chǎng)強(qiáng)度，來解決磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的問題。但是必 須對(duì)所使用的每一個(gè)長(zhǎng)形磁鐵進(jìn)行消磁裝置的包覆，而且在更換濺射制作工藝時(shí)，有時(shí)無 法繼續(xù)使用同款磁鐵，而需再更換磁鐵，再進(jìn)行另一次的包覆工作，這些繁復(fù)的工作并不利 于生產(chǎn)，因此仍有再改善的必要。請(qǐng)?jiān)賲㈤喼袊_(tái)灣專利公告第1278526號(hào)“改善磁控式濺射機(jī)的磁場(chǎng)均勻性的方 法及該磁控式濺射機(jī)”，其揭示一種改善有關(guān)利用磁控的實(shí)驗(yàn)或制作工藝?yán)鐬R射設(shè)備中 磁場(chǎng)均勻性的方法，通過在多次使用設(shè)備后獲得磁場(chǎng)接受面的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布狀況，再依據(jù) 磁場(chǎng)強(qiáng)度分布，制備一補(bǔ)償板，使得補(bǔ)償板在對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)接受面的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較大處具 有相對(duì)較高的鐵磁性，及在對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)接受面的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較小處具有相對(duì)較低的鐵磁 性，由此改善磁場(chǎng)接受面的磁場(chǎng)均勻性，以解決磁控式濺射機(jī)中靶材使用率和成膜均勻度 的問題。美國US6190516專利中也揭示了類似的技術(shù)，其設(shè)置一背板，在背板上方裝有靶 材，并在靶材內(nèi)部的預(yù)定區(qū)域中埋設(shè)低導(dǎo)磁材料，而使靶材形成高導(dǎo)磁區(qū)及低導(dǎo)磁區(qū)，而在 背板下方的磁性座則組合有N、S磁極，由此提升靶材的磁場(chǎng)均勻度，以增加靶材的使用率。但是使用這一類的的技術(shù)都必須預(yù)先了解磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布狀況，才能再依據(jù)磁場(chǎng) 強(qiáng)度分布狀況來不同磁性強(qiáng)度的磁鐵或?qū)Т挪牧系姆植嘉恢?，一旦磁?chǎng)條件或?yàn)R射條件改變則必須重新改變磁鐵或?qū)Т挪牧喜荚O(shè)的位置，因此仍有再加以改進(jìn)的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于解決前述各項(xiàng)問題而提供一種在磁性座往復(fù)位移的極限 處設(shè)置導(dǎo)磁件，以降低磁場(chǎng)表面強(qiáng)度而能提升靶材利用率的構(gòu)造。為達(dá)前述目的，本發(fā)明提升靶材利用率的構(gòu)造由一磁性座與兩個(gè)導(dǎo)磁件所組成。 該磁性座可相對(duì)于該靶材往復(fù)位移，而該兩個(gè)導(dǎo)磁件分別設(shè)置于緊鄰該磁性座往復(fù)位移的 兩極限位置處。由此，當(dāng)磁性座位移至接近導(dǎo)磁件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁力線壓縮現(xiàn)象及磁路幾何形狀改 變的現(xiàn)象，而降低磁性座對(duì)靶材的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，而能減緩靶材在兩端所產(chǎn)生的轟擊現(xiàn)象 以提升靶材的利用率。在一實(shí)施例中，該磁性座具有一座體，該座體鄰靠該靶材的一面結(jié)合有一支撐座， 在該支撐座中間布設(shè)一第一極性磁性件，且在該第一極性磁性件外圍圈設(shè)一圈第二極性磁 性件，據(jù)此構(gòu)成一磁性座。在一實(shí)施例中，各導(dǎo)磁件設(shè)置于該磁性座位移至兩極限處時(shí)鄰近該第二極性磁性 件外側(cè)的下方與該靶材之間的位置；在另一實(shí)施例中，各導(dǎo)磁件設(shè)置于該磁性座位移至兩 極限處時(shí)鄰近該第二極性磁性件外側(cè)的位置，由此，使磁性座位移至極限處時(shí)能降低對(duì)靶 材的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度。

本發(fā)明前述的特點(diǎn)、特性，將從下述實(shí)施例的詳細(xì)說明與附圖中，獲得深入了解。


圖1是現(xiàn)有掃描式靶座的磁式濺射設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的靶材兩端產(chǎn)生轟擊的示意圖；圖3是本發(fā)明的構(gòu)造示意圖；圖4是本發(fā)明的磁性座的立體外觀圖；圖5A是現(xiàn)有技術(shù)磁性座件的磁路分析圖；圖5B是本發(fā)明的磁性座接近導(dǎo)磁件時(shí)的磁路分析圖；圖6是本發(fā)明與現(xiàn)有的磁場(chǎng)強(qiáng)度比較表；圖7是本發(fā)明與現(xiàn)有的靶材兩端受轟擊情形比較圖；圖8是本發(fā)明應(yīng)用于多靶材磁性濺射設(shè)備的示意圖；及圖9是本發(fā)明第二實(shí)例的構(gòu)造示意圖。主要元件符號(hào)說明靶材1磁性座2座體20第一極性磁性件21第二極性磁性件22支撐座23導(dǎo)磁件3磁性座4第二極性磁性件42導(dǎo)磁件5反應(yīng)腔室81靶材82磁性座83基座84
基板85磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系曲線Cl、C2靶材受轟擊弧線Al、A具體實(shí)施例方式茲配合附圖將本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)說明如下。請(qǐng)參考圖3至圖7。圖3是本發(fā)明的構(gòu)造示意圖；圖4是本發(fā)明的磁性座的立體 外觀圖；圖5A是現(xiàn)有技術(shù)磁性座件的磁路分析圖；圖5B是本發(fā)明的磁性座接近導(dǎo)磁件時(shí) 的磁路分析圖；圖6是本發(fā)明與 現(xiàn)有技術(shù)的磁場(chǎng)強(qiáng)度比較表；圖7是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的 靶材兩端受轟擊情形比較圖。本發(fā)明提升靶材利用率的構(gòu)造，可應(yīng)用于單靶材或多靶材的磁性濺射設(shè)備。在本 實(shí)施例中以單靶材的磁性濺射設(shè)備為例說明，其在一靶材1的上方設(shè)置一磁性座2，且該磁 性座2可相對(duì)于該靶材1進(jìn)行往復(fù)位移。該磁性座2具有一座體20，在該座體20鄰靠該靶材1的一面中間布設(shè)一第一極性 磁性件21，并在該第一極性磁性件21外圍圈設(shè)一圈第二極性磁性件22，而為使第一極性磁 性件21與第二極性磁性件22能穩(wěn)固安置，可在該座體20上設(shè)置一支撐座23，并使第一極 性磁性件21與第二極性磁性件22固定于該支撐座23中，并且在鄰近該磁性座2往復(fù)位移 的兩極限處分別設(shè)置一導(dǎo)磁件3。在本實(shí)施例中，該座體20以導(dǎo)磁性材料所制成的長(zhǎng)矩形體的形態(tài)；該第一極性磁 性件21與第二極性磁性件22均可由多數(shù)個(gè)永久磁石排列而成；該支撐座23由非導(dǎo)磁性材 料所制成；該導(dǎo)磁件3則可由鐵、鈷、鎳及其合金所制成；在本實(shí)施例中，各導(dǎo)磁件3設(shè)置于 該磁性座2位移至兩極限處時(shí)鄰近該第二極性磁性件22外側(cè)的下方位置，亦即各導(dǎo)磁件3 置于第二極性磁性件22與該靶材1之間。請(qǐng)參閱圖5A與圖5B，圖5A是現(xiàn)有技術(shù)磁性座件的磁路分析圖；圖5B是本發(fā)明的 磁性座接近導(dǎo)磁件時(shí)的磁路分析圖。由于各導(dǎo)磁件3設(shè)置于該磁性座2位移至兩極限處時(shí) 鄰近該第二極性磁性件22外側(cè)的下方位置，因此當(dāng)磁性座2位移至接近極限處時(shí)，磁力線 便會(huì)受到導(dǎo)磁件3的導(dǎo)引而產(chǎn)生壓縮現(xiàn)象，使磁路的幾何形狀改變，比對(duì)圖5A與圖5B即可 明顯看出此一現(xiàn)象。磁性座2在接近導(dǎo)磁件3時(shí)所產(chǎn)生的磁力線壓縮現(xiàn)象及磁路幾何形狀改變的現(xiàn) 象，會(huì)降低磁性座2對(duì)靶材1的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，圖6所示即為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的磁場(chǎng)強(qiáng)度 比較表，圖6中Cl曲線是現(xiàn)有技術(shù)未設(shè)置導(dǎo)磁件時(shí)磁性座的磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離的關(guān)系曲線， C2曲線是本發(fā)明具有導(dǎo)磁件時(shí)的磁性座的磁場(chǎng)強(qiáng)度與距離的關(guān)系曲線，由圖6中可以發(fā) 現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的磁性座在位移至運(yùn)動(dòng)極限處時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最高值約340高斯，而本發(fā)明的 磁性座2在位移至運(yùn)動(dòng)極限處時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度最高值僅約240高斯，其磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯降低許
^^ ο而磁性座2在運(yùn)動(dòng)極限處磁場(chǎng)強(qiáng)度降低的作用，將使得本發(fā)明的磁性座2因在位 移極限處運(yùn)動(dòng)折返的方向改變對(duì)靶材增加轟擊的現(xiàn)象得以降低，而明顯能減緩靶材1在兩 端所產(chǎn)生的轟擊現(xiàn)象。如圖7所示，其是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的靶材兩端受轟擊情形比較圖， 圖中的弧線Al是現(xiàn)有技術(shù)未設(shè)置導(dǎo)磁件時(shí)靶材1兩端遭受轟擊的凹陷情況；而弧線A2則 是本發(fā)明設(shè)置導(dǎo)磁件時(shí)靶材1兩端遭受轟擊的凹陷情況，比較圖7中的弧線Al與弧線A2即可發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明確實(shí)能減緩靶材1在兩端所產(chǎn)生的轟擊現(xiàn)象，而可增加靶材的利用率。請(qǐng)參閱圖8，其是本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。其用于大面積鍍膜的多靶材的磁性濺 射設(shè)備示意圖，其具有三個(gè)靶材1，且對(duì)應(yīng)每個(gè)靶材1分別設(shè)有一磁性座2與兩導(dǎo)磁件3，如 此也可達(dá)到與前述第一實(shí)施例相同的功效。再請(qǐng)參閱圖9，其是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中各導(dǎo)磁件5分別設(shè)置于 該磁性座4位移至極限處時(shí)鄰近該第二極性磁性件42外側(cè)的位置，亦即各導(dǎo)磁件5設(shè)置于 緊鄰該磁性座4的位置。如此也可達(dá)到與前述第一實(shí)施例相同的功效。

雖然以前述的若干實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉 此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作更動(dòng)與潤(rùn)飾的等效替換，仍為本發(fā)明的專 利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提升靶材利用率的構(gòu)造，包括 磁性座，其可相對(duì)于該靶材往復(fù)位移；及兩個(gè)導(dǎo)磁件，其分別設(shè)置于緊鄰該磁性座往復(fù)位移的兩極限位置處。
2.依權(quán)利要求1所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中該磁性座具有座體，在該座體鄰 靠該靶材的一面中間布設(shè)第一極性磁性件，并于該第一極性磁性件外圍圈設(shè)一圈第二極性 磁性件。
3.依權(quán)利要求2所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中該磁性座進(jìn)一步具有支撐座，并 使該第一極性磁性件與第二極性磁性件固定在該支撐座中。
4.依權(quán)利要求3所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中該支撐座由非導(dǎo)磁性材料所制成。
5.依權(quán)利要求2所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中該第一極性磁性件與第二極性磁 性件由多個(gè)永久磁石排列而成。
6.依權(quán)利要求2所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中該座體以導(dǎo)磁性材料制成長(zhǎng)矩形 體的形態(tài)。
7.依權(quán)利要求2所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中各導(dǎo)磁件設(shè)置于該磁性座位移至 兩極限處時(shí)鄰近該第二極性磁性件外側(cè)的下方與該靶材之間的位置。
8.依權(quán)利要求2所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中各導(dǎo)磁件設(shè)置于該磁性座位移至 兩極限處時(shí)鄰近該第二極性磁性件外側(cè)的位置。
9.依權(quán)利要求1所述的提升靶材利用率的構(gòu)造，其中導(dǎo)磁件由鐵、鈷、鎳及其合金所制 成。
10.一種運(yùn)用權(quán)利要求1所述的構(gòu)造的濺射設(shè)備，其中該濺射設(shè)備為一單靶材的磁性 濺射設(shè)備。
11.一種運(yùn)用權(quán)利要求1所述的構(gòu)造的濺射設(shè)備，其中該濺射設(shè)備為一多靶材的磁性 濺射設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開一種提升靶材利用率的構(gòu)造，其主要由一磁性座與兩個(gè)導(dǎo)磁件所組成。磁性座可相對(duì)于靶材往復(fù)位移，而兩導(dǎo)磁件分別設(shè)置于緊鄰磁性座往復(fù)位移的兩極限位置之處。由此，當(dāng)磁性座位移至接近導(dǎo)磁件時(shí)，會(huì)降低磁性座對(duì)靶材的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，以減緩靶材在兩端所產(chǎn)生的轟擊現(xiàn)象來提升靶材的利用率。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102102186SQ20091025347
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者李侃峰, 梁沐旺, 陳冠州, 黃建福 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院