專(zhuān)利名稱：旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及相應(yīng)的磁控濺射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜制作領(lǐng)域，特別是涉及一種可顯著提高鍍膜區(qū)域的等離子體濃度的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及相應(yīng)的磁控濺射裝置。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶因其表面刻蝕均勻而具有較高的靶材使用率(大于70%)，同時(shí)較高的薄膜均勻性以及旋轉(zhuǎn)濺射特性可以很好的消除靶面起弧等常見(jiàn)于平面靶材的缺點(diǎn)。常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶如圖I所示，圖I為現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)示意圖，其中該旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括極靴11、多個(gè)磁控管12以及靶材13。其中靶材13為中空的圓 柱形，極靴11和磁控管12設(shè)置在其內(nèi)部，磁控管12包括設(shè)置在兩側(cè)的N極和S極，其中N極和S極產(chǎn)生如圖中所示的平衡磁場(chǎng)，輝光放電產(chǎn)生的等離子體通過(guò)該平衡磁場(chǎng)束縛在靶材13附近，等離子體在電場(chǎng)的作用下對(duì)靶材13進(jìn)行轟擊。然而現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶具有以下缺陷一、由于輝光放電產(chǎn)生的等離子體被平衡磁場(chǎng)僅僅束縛在靶材13附近，在距離靶材13較遠(yuǎn)的位置，等離子體濃度迅速降低，使得等離子體轟擊所產(chǎn)生的靶材原子到達(dá)基板的鍍膜區(qū)域時(shí)的能量較低(即鍍膜區(qū)域的等離子體濃度較低)，不足以生成較為致密的膜層，使得膜層表面較為粗糙，不利于后續(xù)制程的進(jìn)行。二、同時(shí)由于等離子體被平衡磁場(chǎng)僅僅束縛在靶材13附近，使得靶材13和基板之間間距的調(diào)節(jié)范圍較小，可能會(huì)影響到生成膜層的均勻性。故，有必要提供一種旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及磁控濺射裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及磁控濺射裝置，該旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶設(shè)置有非平衡閉合的磁場(chǎng)，從而提高了鍍膜區(qū)域的等離子體濃度，使得生成的膜層質(zhì)量更佳、均勻性更好，解決了現(xiàn)有的磁控濺射裝置的基板的鍍膜區(qū)域的等離子體濃度較低，使得生成的膜層粗糙，同時(shí)膜層均勻性難以調(diào)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其包括圓柱形靶材，其內(nèi)部包括一容納空間；極靴，設(shè)置于所述容納空間內(nèi)；磁控管，沿所述圓柱形靶材的軸向鑲嵌于所述極靴的外表面，包括設(shè)置在所述磁控管中部的第一磁極以及設(shè)置在所述磁控管兩側(cè)的第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反。在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶中，所述第二磁極的磁強(qiáng)大于所述第一磁極的磁強(qiáng)。在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶中，相鄰的所述磁控管的所述第二磁極的極性相反。
在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶中，所述極靴為圓柱體或正棱柱體。在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶中，所述極靴與所述圓柱形靶材同軸。在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶中，所述旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括至少四個(gè)所述磁控管，所述磁控管均勻的鑲嵌于所述極靴的整個(gè)外表面。在本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶中 ，所述旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括六個(gè)所述磁控管，所述磁控管均勻的鑲嵌于所述極靴的整個(gè)外表面。本發(fā)明還涉及一種磁控濺射裝置，其包括屏蔽罩，包括一濺射口 ；基板，設(shè)置在所述濺射口，用于沉積鍍膜材料；以及旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，設(shè)置在所述屏蔽罩與所述基板構(gòu)成的腔體內(nèi)，包括圓柱形靶材，其內(nèi)部包括一容納空間；極靴，設(shè)置于所述容納空間內(nèi)；磁控管，沿所述圓柱形靶材的軸向鑲嵌于所述極靴的外表面，包括設(shè)置在所述磁控管中部的第一磁極以及設(shè)置在所述磁控管兩側(cè)的第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反。在本發(fā)明所述的磁控濺射裝置中，所述第二磁極的磁強(qiáng)大于所述第一磁極的磁強(qiáng)，相鄰的所述磁控管的所述第二磁極的極性相反。在本發(fā)明所述的磁控濺射裝置中，所述旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括六個(gè)所述磁控管，所述磁控管均勻的鑲嵌于所述極靴的整個(gè)外表面。相較于現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及磁控濺射裝置，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶設(shè)置有非平衡閉合的磁場(chǎng)，從而提高了鍍膜區(qū)域的等離子體濃度，使得生成的膜層質(zhì)量更佳、均勻性更好，解決了現(xiàn)有的磁控濺射裝置的基板的鍍膜區(qū)域的等離子體濃度較低，使得生成的膜層粗糙，同時(shí)膜層均勻性難以調(diào)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的磁控濺射裝置的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下21、屏蔽罩；22、基板；23、旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶；231、圓柱形靶材；232、極靴；233、磁控管；2331、N極-S極-N極型的磁控管；2332、S極-N極-S極型的磁控管。
具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例的說(shuō)明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「?jìng)?cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用以說(shuō)明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。在圖中，結(jié)構(gòu)相似的單元是以相同標(biāo)號(hào)表示。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明的磁控濺射裝置的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該磁控濺射裝置包括屏蔽罩21、基板22以及旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶23，屏蔽罩21包括一濺射口?；?2設(shè)置在該濺射口，用于沉積鍍膜材料。旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶23設(shè)置在屏蔽罩21與基板22構(gòu)成的腔體內(nèi)，該旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶23包括圓柱形靶材231、極靴232以及磁控管233，該圓柱形靶材231內(nèi)部中空，包括一容納空間。極靴232設(shè)置于該容納空間內(nèi)，極靴232優(yōu)選為圓柱體或正棱柱體等規(guī)則的形狀，以獲得較佳的磁場(chǎng)形狀，這樣圓柱形靶材231與極靴232可同軸設(shè)置。六個(gè)磁控管233沿圓柱形靶材231的軸向鑲嵌于極靴232的外表面，每個(gè)磁控管 233均包括第一磁極和第二磁極，第一磁極沿圓柱形靶材231的軸向設(shè)置在磁控管233的中部，第二磁極沿圓柱形靶材231的軸向設(shè)置在磁控管233的兩側(cè)，第一磁極和第二磁極的極性相反，即第一磁極為N極，第二磁極為S極；或第一磁極為S極，第二磁極為N極。這樣即構(gòu)成了如圖所示的N極-S極-N極型的磁控管2331和S極-N極-S極型的磁控管2332。在本實(shí)施例中，第二磁極的磁強(qiáng)(磁極強(qiáng)度或通過(guò)第二磁極的磁通量)大于第一磁極的磁強(qiáng)(磁極強(qiáng)度活通過(guò)第一磁極的磁通量)，即N極-S極-N極型的磁控管2331中的N極的磁強(qiáng)大于S極的磁強(qiáng)，S極-N極-S極型的磁控管2332中的S極的磁強(qiáng)大于N極的磁強(qiáng)。同時(shí)相鄰的磁控管233的第二磁極的極性相反，即與N極-S極-N極型的磁控管2331相鄰的均是S極-N極-S極型的磁控管2332，N極-S極-N極型的磁控管2331和S極-N極-S極型的磁控管2332依次設(shè)置在極靴232的外表面。這樣每個(gè)磁控管233都形成了非平衡閉合的磁場(chǎng)，而每個(gè)磁控管233與相鄰的磁控管233之間形成平衡閉合的磁場(chǎng)(即每個(gè)磁控管233必然有磁力線要延伸到相鄰的磁控管233以形成閉合磁場(chǎng))，這樣增強(qiáng)了磁控管233之間區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度，使得磁控濺射裝置的腔體內(nèi)高濃度等離子體的區(qū)域更大。在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶23包括了六個(gè)上述的磁控管233，這六個(gè)磁控管233均勻的鑲嵌于極靴232的整個(gè)外表面，即每個(gè)磁控管233的橫截面的中心與極靴232的橫截面的中心的連線成60度。這樣保證了磁控管233在圓柱形靶材231處所形成磁場(chǎng)的均勻性，使得磁場(chǎng)內(nèi)的等離子體對(duì)圓柱形靶材231進(jìn)行均勻的轟擊，進(jìn)而保證了濺射出的靶材原子在基板22上形成均勻的薄膜。當(dāng)然根據(jù)實(shí)際的情況也可只設(shè)置四個(gè)磁控管233，這些磁控管233也是均勻的鑲嵌于極靴232的整個(gè)外表面。如采用四個(gè)磁控管233，即每個(gè)磁控管233的橫截面的中心與極靴232的橫截面的中心的連線成90度。本發(fā)明的磁控濺射裝置使用時(shí)，在作為陰極的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶23和作為陽(yáng)極的基板22之間加上正交的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，然后向屏蔽罩21和基板22所構(gòu)成的腔體內(nèi)充入惰性氣體(通常為氬氣)，在電場(chǎng)的作用下，氬氣電離成帶正電的氬離子和電子，氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊圓柱形靶材231，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子在基板22上沉積形成薄膜；同時(shí)，氬離子在轟擊圓柱形靶材231時(shí)放出二次電子，二次電子在加速飛向基板22的過(guò)程中受到磁場(chǎng)的洛倫茲力的影響，被束縛在靠近圓柱形靶材231表面的高濃度的等離子體區(qū)域內(nèi)。由于每個(gè)磁控管233形成非平衡閉合的磁場(chǎng)，因此在現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶的基礎(chǔ)上通過(guò)改變磁場(chǎng)分布，保證N極和S極在圓柱形靶材231的靶面形成的平行于祀面的橫向磁場(chǎng)能有效地束縛住派射出的二次電子，維持穩(wěn)定的磁控派射放電；同時(shí)另一部分電子在N極和S極產(chǎn)生的垂直于靶面的縱向磁場(chǎng)的作用下從圓柱形靶材231的區(qū)域中逃逸出來(lái)，飛向基板22上的鍍膜區(qū)域，飛向基板22的電子會(huì)與中性的靶材原子發(fā)生碰撞，進(jìn)一步增強(qiáng)基板22的鍍膜區(qū)域的等離子體的濃度。因此本發(fā)明的磁控濺射裝置可以改善圓柱形靶材231的靶面的磁場(chǎng)分布，使得更好的束縛住濺射出的二次電子，從而提高濺射效率和離化率；同時(shí)還可提高逃逸的二次電子的能量，從而顯著的提高基板22的鍍膜區(qū)域的等離子體的濃度，使鍍膜區(qū)域的成膜速率更快，電學(xué)及薄膜結(jié)晶性更好，薄膜的表面粗糙度降低，均勻性更佳；此外由于磁控管233的非平衡閉合的磁場(chǎng)的設(shè)置，使得高濃度等離子體區(qū)域更大，圓柱形靶材231和基板22之間的間距調(diào)節(jié)范圍也較大，有利的保證了制作薄膜的均勻性、結(jié)晶程度以及表面粗糙度。使用高斯儀測(cè)量本發(fā)明的磁控濺射裝置的有效的磁場(chǎng)范圍，較現(xiàn)有技術(shù)的磁控濺射裝置的有效的磁場(chǎng)范圍大60% 100%，基板22的鍍膜區(qū)域的等離子體濃度提高了 20% 40%,同時(shí)生成的薄膜的厚度的非均勻性小于4%，電學(xué)性能的非均勻性小于3%。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及磁控濺射裝置設(shè)置有非平衡閉合的磁場(chǎng)，改善圓柱形靶材的靶面的磁場(chǎng)分布，提高了鍍膜區(qū)域的等離子體濃度，使得生成膜層質(zhì)量更佳、均勻性·更好，解決了現(xiàn)有的磁控濺射裝置的基板的鍍膜區(qū)域的等離子體濃度較低，使得生成的膜層粗糙，同時(shí)膜層均勻性難以調(diào)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，但上述優(yōu)選實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，包括 圓柱形靶材，其內(nèi)部包括一容納空間； 極靴，設(shè)置于所述容納空間內(nèi)； 磁控管，沿所述圓柱形靶材的軸向鑲嵌于所述極靴的外表面，包括設(shè)置在所述磁控管中部的第一磁極以及設(shè)置在所述磁控管兩側(cè)的第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，所述第二磁極的磁強(qiáng)大于所述第一磁極的磁強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，相鄰的所述磁控管的所述第二磁極的極性相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，所述極靴為圓柱體或正棱柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，所述極靴與所述圓柱形靶材同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括至少四個(gè)所述磁控管，所述磁控管均勻的鑲嵌于所述極靴的整個(gè)外表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括六個(gè)所述磁控管，所述磁控管均勻的鑲嵌于所述極靴的整個(gè)外表面。
8.—種磁控濺射裝置，其特征在于，包括 屏蔽罩，包括一派射口 ； 基板，設(shè)置在所述濺射口，用于沉積鍍膜材料；以及 旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶，設(shè)置在所述屏蔽罩與所述基板構(gòu)成的腔體內(nèi)，包括 圓柱形靶材，其內(nèi)部包括一容納空間； 極靴，設(shè)置于所述容納空間內(nèi)； 磁控管，沿所述圓柱形靶材的軸向鑲嵌于所述極靴的外表面，包括設(shè)置在所述磁控管中部的第一磁極以及設(shè)置在所述磁控管兩側(cè)的第二磁極，所述第一磁極和第二磁極的極性相反。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述第二磁極的磁強(qiáng)大于所述第一磁極的磁強(qiáng)，相鄰的所述磁控管的所述第二磁極的極性相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括六個(gè)所述磁控管，所述磁控管均勻的鑲嵌于所述極靴的整個(gè)外表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及相應(yīng)的磁控濺射裝置，該旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶包括圓柱形靶材、極靴以及磁控管，該磁控管包括設(shè)置在磁控管中部的第一磁極以及設(shè)置在磁控管兩側(cè)的第二磁極，第一磁極和第二磁極的極性相反。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁控濺射靶及相應(yīng)的磁控濺射裝置提高了鍍膜區(qū)域的等離子體濃度，使得生成的膜層質(zhì)量更佳、均勻性更好。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102719799SQ20121018771
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者寇浩 申請(qǐng)人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司