極間式靶材陰極裝置的制造方法
【專利摘要】一種極間式靶材陰極裝置，包含一個主要磁鐵單元、一個靶材及一個輔助磁鐵單元。主要磁鐵單元包括一個外環(huán)磁鐵組件與一個具反向延伸的兩個端緣的內(nèi)磁鐵組件。靶材設(shè)于外環(huán)磁鐵組件與內(nèi)磁鐵組件間且具一個濺射面及一個相反于濺射面的背面，并包括兩個各具反向延伸的第一端緣與第二端緣的主體部與至少一個彎曲部。主體部的第一端緣與第二端緣互相對應(yīng)，且彎曲部連接于主體部的第一端緣或第二端緣。輔助磁鐵單元與靶材間隔設(shè)置且相對濺射面靠近背面，并包括至少一個間隔設(shè)置于內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣中的一者與外環(huán)磁鐵組件間以鄰近彎曲部的第一輔助磁鐵組件，令垂直濺射面的磁場強度均勻分布。
【專利說明】
極間式靶材陰極裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種靶材(target)陰極裝置，特別是涉及一種極間式靶材(inter-pole target)陰極裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]極間式革El材陰極裝置是一種將革El材配置于永久磁鐵(permanent magnet)間的革巴材陰極裝置，其目的為在革El材上方提供方向更為平行于革El材派射面(sputtering surface)的磁場，以借此提高靶材的利用效率。參閱圖1，一種現(xiàn)有的極間式靶材陰極裝置I，包含一個永久磁鐵組件11與一個設(shè)置于該永久磁鐵組件11的環(huán)形靶材12。該永久磁鐵組件11具有一個外環(huán)永久磁鐵111，及一個由該外環(huán)永久磁鐵111所圍繞的內(nèi)永久磁鐵112。該環(huán)形靶材12是圍繞該內(nèi)永久磁鐵112以間隔地介于該外環(huán)永久磁鐵111與該內(nèi)永久磁鐵112間。透過該永久磁鐵組件11以令該環(huán)形靶材12配置于該外環(huán)永久磁鐵111及該內(nèi)永久磁鐵112間的設(shè)計，使該永久磁鐵組件11于鄰近該環(huán)形靶材12上方的一個濺射面121所產(chǎn)生的磁場擁有較低的垂直分量，并以平行于該環(huán)形靶材12的該濺射面121的水平分量為主，如此一來，帶電離子更能均勻地轟擊該環(huán)形靶材12的濺射面121以從該濺射面121濺射出待鍍粒子。
[0003]然而，由于位于該環(huán)形靶材12的兩彎曲段(圖未示)兩側(cè)的外環(huán)永久磁鐵111與內(nèi)永久磁鐵112，也沿所述彎曲段曲向地配置。因此，該永久磁鐵組件11在位于該環(huán)形靶材12的所述彎曲段上方所產(chǎn)生的磁場擁有較高的垂直分量，導(dǎo)致帶電離子不易轟擊該環(huán)形靶材12的濺射面121，因而降低該現(xiàn)有的極間式靶材陰極裝置I的該環(huán)形靶材12彎曲段的濺射效率。
[0004]經(jīng)上述的說明可知，如何改良極間式靶材陰極裝置的結(jié)構(gòu)以提升靶材的濺射效率，是此技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員所待突破的難題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種極間式靶材陰極裝置。
[0006]本實用新型極間式靶材陰極裝置包含一個主要磁鐵單元、一個靶材，及一個輔助磁鐵單元。
[0007]該主要磁鐵單元包括一個外環(huán)磁鐵組件與一個設(shè)置于該外環(huán)磁鐵組件內(nèi)的內(nèi)磁鐵組件，該內(nèi)磁鐵組件具有反向延伸的兩個端緣。
[0008]該靶材設(shè)置于該外環(huán)磁鐵組件與該內(nèi)磁鐵組件間且具有一個濺射面及一個相反于該濺射面的背面，該靶材包括兩個分別間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的相反兩側(cè)外的主體部與至少一個彎曲部，各主體部具有反向延伸的一個第一端緣與一個第二端緣，所述主體部的第一端緣與第二端緣分別是相互對應(yīng)，該彎曲部是連接所述主體部的第一端緣或第二端緣。
[0009]該輔助磁鐵單元與該靶材間隔設(shè)置且相對該濺射面靠近該背面，并包括至少一個第一輔助磁鐵組件，該第一輔助磁鐵組件是間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣中的一者與該外環(huán)磁鐵組件間，以鄰近該彎曲部并令垂直該濺射面的磁場強度均勻分布。
[0010]較佳地，前述極間式靶材陰極裝置，該靶材的彎曲部與第一輔助磁鐵組件的數(shù)量各是一對，該靶材的該對彎曲部是分別連接所述主體部的所述第一端緣與所述第二端緣，以令該靶材是呈一個環(huán)形并圍繞該內(nèi)磁鐵組件，且所述主體部與該對彎曲部共同具有該濺射面與該背面，該對第一輔助磁鐵組件是分別間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣與該外環(huán)磁鐵組件間。
[0011 ]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，該輔助磁鐵單元還包括兩對第二輔助磁鐵組件，該兩對第二輔助磁鐵組件是分別設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的該兩側(cè)外且鄰近該內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣。
[0012]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，該靶材還包括一個內(nèi)圍繞部及一個外圍繞部，該內(nèi)圍繞部與該外圍繞部是分別自該濺射面的一個內(nèi)周緣及一個外周緣背向該背面凸伸。
[0013]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，該靶材的該內(nèi)圍繞部及該外圍繞部分別與該靶材的該濺射面界定出一個150度至170度的夾角。
[0014]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，該內(nèi)圍繞部與該外圍繞部各具有一個遠離該濺射面的端面，該外環(huán)磁鐵組件具有一個背向該靶材的該背面的端面，該內(nèi)磁鐵組件還具有一個背向該靶材的該背面的端面，該主要磁鐵單元的所述端面的一個高度是介于該濺射面與該內(nèi)圍繞部及該外圍繞部的端面間。
[0015]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，該外環(huán)磁鐵組件與該內(nèi)磁鐵組件分別還具有兩個軟磁鐵與一個疊置于所述軟磁鐵間的永久磁鐵。
[0016]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，各第一輔助磁鐵組件具有一個軟磁鐵與一個設(shè)置于該第一輔助磁鐵組件的該軟磁鐵與該靶材的背面間的永久磁鐵。
[0017]更佳地，前述極間式靶材陰極裝置，各第二輔助磁鐵組件具有一個永久磁鐵。
[0018]本實用新型的有益效果在于:透過該輔助磁鐵單元令鄰近該靶材的彎曲部且垂直該濺射面的磁場強度均勻分布，以借此改善該靶材的彎曲部的濺射效率并從而提升該靶材的整體濺射效率。
【附圖說明】
[0019]圖1是一個剖視圖，說明一種現(xiàn)有的極間式靶材陰極裝置；
[0020]圖2是一個立體圖，說明本實用新型極間式靶材陰極裝置的一個第一實施例；
[0021]圖3是一個仰視圖，說明本實用新型該第一實施例的一個主要磁鐵單元、一個靶材，及一個輔助磁鐵單元；
[0022]圖4是沿圖3的剖線IV-1V所取得的一個剖面圖，說明該輔助磁鐵單元的一個第一輔助磁鐵組件與該靶材間的相對位置關(guān)系；
[0023]圖5是一個數(shù)值模擬圖，說明一個比較例的一個靶材的一個濺射面的磁場強度分布；
[0024]圖6是一個數(shù)值模擬圖，說明本實用新型極間式靶材陰極裝置的一個第二實施例的一個靶材的一個濺射面的磁場強度分布；
[0025]圖7是一個數(shù)值模擬圖，說明本實用新型該第一實施例的靶材的一個濺射面的磁場強度分布。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0027]參閱圖2、圖3及圖4所示，本實用新型極間式靶材陰極裝置的一個第一實施例，包含一個主要磁鐵單元2、一個靶材3，及一個輔助磁鐵單元4。本實用新型該第一實施例主要是用來作為一個磁控派鍍系統(tǒng)(magnetron sputtering system)的革E材陰極裝置，其是設(shè)置于一個磁座5(magnetic yoke)的一個支撐件51上，并在配合一個架設(shè)于該支撐件51上的陽極裝置7的架構(gòu)下，共同產(chǎn)生一個高電壓差以激發(fā)該磁控濺鍍系統(tǒng)內(nèi)的一種中性氣體從而形成帶電離子，使帶電離子在磁場的作用下產(chǎn)生羅倫茲力(Lorentz force)以轟擊該革巴材3的一個濺射面31，令該靶材3濺射面31的粒子(如，原子與分子)被濺射出該濺射面31，從而鍍制于一個基板(圖未示)上。在圖2至圖4中，該磁座5、該支撐件51，及該陽極裝置7是以假想線表示。
[0028]該主要磁鐵單元2包括一個外環(huán)磁鐵組件21與一個設(shè)置于該外環(huán)磁鐵組件21內(nèi)的內(nèi)磁鐵組件22。該外環(huán)磁鐵組件21具有一個端面211、兩個軟磁鐵212，及一個疊置于所述軟磁鐵212間的永久磁鐵213。該內(nèi)磁鐵組件22具有反向延伸的兩個端緣221、一個端面222、兩個軟磁鐵223，及一個疊置于所述軟磁鐵223間的永久磁鐵224。所述軟磁鐵212、223的功效在調(diào)整所述永久磁鐵213、224所產(chǎn)生的磁場，以令磁場能均勻且平行地通過該靶材3上方。
[0029]該靶材3設(shè)置于該外環(huán)磁鐵組件21與該內(nèi)磁鐵組件22間，且具有該濺射面31及一個相反于該濺射面31的背面32。如圖2及圖3所示，該靶材3包括兩個分別間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件22的相反兩側(cè)225外的主體部33、一對彎曲部34、一個內(nèi)圍繞部35及一個外圍繞部36。該外環(huán)磁鐵組件21的端面211與該內(nèi)磁鐵組件22的端面222皆是背向該靶材3的背面32。各主體部33具有反向延伸的一個第一端緣331與一個第二端緣332，所述主體部33的第一端緣331與第二端緣332分別是相互對應(yīng)，該對彎曲部34是分別連接所述主體部33的第一端緣331與第二端緣332，以令該靶材3是呈一個環(huán)形并圍繞該內(nèi)磁鐵組件22，且所述主體部33與該對彎曲部34共同具有該濺射面31與該背面32。該內(nèi)圍繞部35與該外圍繞部36是分別自該濺射面31的一個內(nèi)周緣311及一個外周緣312背向該背面32凸伸，并各自具有一個遠離該濺射面31的端面351、361。須說明的是，在本實用新型該第一實施例中，該靶材3的彎曲部34的數(shù)量是以一對為例做說明，但不以本例為限。此外，該對彎曲部34的目的在于連接所述主體部33;因此，本實用新型也可以僅用單一個彎曲部34連接所述主體部33的第一端緣331或第二端緣332。
[0030]值得一提的是，為了使帶電離子能更均勻地轟擊該靶材3的濺射面31以提升該靶材3的利用效率。該靶材3的該內(nèi)圍繞部35及該外圍繞部36分別與該靶材3的濺射面31界定出一個150度至170度的夾角Θ，且該主要磁鐵單元2的所述端面211、222的一個高度是介于該濺射面31與該內(nèi)圍繞部35及該外圍繞部36的端面351、361間。該陽極裝置7則是蓋覆于該外環(huán)磁鐵組件21的端面211。較佳地，該內(nèi)圍繞部35及該外圍繞部36的端面351、361與該濺射面31間的高度差為2至15厘米。
[0031]該輔助磁鐵單元4與該靶材3間隔設(shè)置且相對該濺射面31靠近該背面32，并包括一對第一輔助磁鐵組件41與兩對第二輔助磁鐵組件42。該對第一輔助磁鐵組件41是分別間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件22的該兩端緣221與該外環(huán)磁鐵組件21間，且各第一輔助磁鐵組件41具有一個軟磁鐵411與一個設(shè)置于該第一輔助磁鐵組件41的該軟磁鐵411與該靶材3的背面32間的永久磁鐵412。該兩對第二輔助磁鐵組件42分別具有一個永久磁鐵，且是分別設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件22的該兩側(cè)225外并鄰近該內(nèi)磁鐵組件22的該兩個端緣221。須說明的是，在本實用新型該第一實施例中，該輔助磁鐵單元4的第一輔助磁鐵組件41與第二輔助磁鐵組件42的數(shù)量各自是以一對與兩對為例做說明，但不以本例為限。此外，各第一輔助磁鐵組件41與各對第二輔助磁鐵組件42是針對鄰近各彎曲部34調(diào)整磁場，若僅要針對鄰近其中一個彎曲部34處調(diào)整磁場，本實用新型也可利用單一個第一輔助磁鐵組件41與單一對第二輔助磁鐵組件42。
[0032]詳細地說，當(dāng)于該陽極裝置7與該第一實施例間施予該高電壓差時，受該高電壓差激發(fā)的中性氣體所產(chǎn)生的帶電離子會受該主要磁鐵單元2的內(nèi)磁鐵組件22與外環(huán)磁鐵組件21產(chǎn)生的磁場牽引而轟擊該靶材3的濺射面31。特別是在鄰近該對彎曲部34且垂直該濺射面31的磁場，可在該對第一輔助磁鐵組件41與該兩對第二輔助磁鐵組件42的調(diào)整下更為均勻地趨近于零，以借此提升帶電離子于該對彎曲部34的轟擊程度，進而改善該靶材3的利用效率。
[0033]本實用新型極間式靶材陰極裝置的一個第二實施例大致上是相同于該第一實施例，其不同處是在于，該第二實施例的該輔助磁鐵單元4未包括該兩對第二輔助磁鐵組件42。詳細地來說，本實用新型該第二實施例僅借由該對第一輔助磁鐵組件41，令鄰近該對彎曲部34并垂直該濺射面31的磁場強度均勻分布，而達成本實用新型的功效，其相關(guān)左證數(shù)據(jù)則容后說明。
[0034]此外，本實用新型極間式靶材陰極裝置的一個比較例大致上是相同于所述實施例，其不同處是在于，該比較例未包含該輔助磁鐵單元4 ο需說明的是，由于該第一實施例的結(jié)構(gòu)與該第二實施例及該比較例的結(jié)構(gòu)差異僅在于有無該輔助磁鐵單元4。因此，為簡化整體說明書的篇幅，
【申請人】于此不再另外提供該第二實施例與該比較例的圖式。
[0035]參閱圖5至圖7，顯示有該比較例(見圖5)、該第二實施例(見圖6)，及該第一實施例(見圖7)的磁場強度分布，其分別是以數(shù)值模擬的方式來分析各主要磁鐵單元2于其靶材3的濺射面31上所產(chǎn)生的垂直其濺射面31的磁場強度分布。
[0036]比較圖5與圖6并參閱圖3可知，該比較例(見圖5)在未引入有該輔助磁鐵單元4的架構(gòu)下，于鄰近該靶材3的該對彎曲部34上方的垂直濺射面31的磁場強度已趨近100G，未能與位處于所述主體部33上方的垂直濺射面31的磁場強度(趨近0G)—致;反觀該第二實施例(見圖6)，該第二實施例僅利用設(shè)置于該對彎曲部34下方的該對第一輔助磁鐵組件41便能大幅地減少所述主體部33至該對彎曲部34上方的磁場強度變化(已減少至趨近0G)，確實能達成鄰近該對彎曲部34并垂直該濺射面31的磁場強度均勻分布的功效，使鄰近該對彎曲部34的濺射面31的垂直分量的磁場強度下降以增加該靶材3的該對彎曲部34處的濺射效率。
[0037]進一步地比較圖6與圖7并配合參閱圖3可知，該第二實施例(見圖6)借由該對第一輔助磁鐵組件41雖可令該靶材3的各主體部33的該第一端緣331與該第二端緣332處的垂直濺射面31的磁場強度趨近50G;然而，該第一實施例(見圖7)進一步地借由該兩對第二輔助磁鐵組件42，更能使該靶材3的各主體部33的第一端緣331與第二端緣332處的垂直濺射面31的磁場強度降低至趨近OG，令該靶材3的各主體部33與該對彎曲部34間的垂直分量的磁場強度變化降低，改善該靶材3的各主體部33的第一、二端緣331、332處的濺射效率，從而加強了該靶材3的整體濺射效率。
[0038]綜上所述，本實用新型極間式靶材陰極裝置透過該輔助磁鐵單元4令鄰近該對彎曲部34并垂直該濺射面31的磁場強度均勻分布，以借此改善該靶材3的彎曲部34的濺射效率，并從而提升該靶材3的整體濺射效率，確實能達成本實用新型的目的。
【主權(quán)項】
1.一種極間式靶材陰極裝置，包含:一個主要磁鐵單元、一個靶材，及一個輔助磁鐵單元;其特征在于: 該主要磁鐵單元包括一個外環(huán)磁鐵組件與一個設(shè)置于該外環(huán)磁鐵組件內(nèi)的內(nèi)磁鐵組件，該內(nèi)磁鐵組件具有反向延伸的兩個端緣;該靶材設(shè)置于該外環(huán)磁鐵組件與該內(nèi)磁鐵組件間且具有一個濺射面及一個相反于該濺射面的背面，該靶材包括兩個分別間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的相反兩側(cè)外的主體部與至少一個彎曲部，各主體部具有反向延伸的一個第一端緣與一個第二端緣，所述主體部的第一端緣與第二端緣分別是相互對應(yīng)，該彎曲部是連接所述主體部的第一端緣或第二端緣;該輔助磁鐵單元與該靶材間隔設(shè)置且相對該濺射面靠近該背面，并包括至少一個第一輔助磁鐵組件，該第一輔助磁鐵組件是間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣中的一者與該外環(huán)磁鐵組件間，以鄰近該彎曲部并令垂直該濺射面的磁場強度均勾分布。2.如權(quán)利要求1所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:該靶材的彎曲部與第一輔助磁鐵組件的數(shù)量各是一對，該靶材的該對彎曲部是分別連接所述主體部的所述第一端緣與所述第二端緣，以令該靶材是呈一個環(huán)形并圍繞該內(nèi)磁鐵組件，且所述主體部與該對彎曲部共同具有該濺射面與該背面，該對第一輔助磁鐵組件是分別間隔設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣與該外環(huán)磁鐵組件間。3.如權(quán)利要求2所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:該輔助磁鐵單元還包括兩對第二輔助磁鐵組件，該兩對第二輔助磁鐵組件是分別設(shè)置于該內(nèi)磁鐵組件的該兩側(cè)外且鄰近該內(nèi)磁鐵組件的該兩個端緣。4.如權(quán)利要求2所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:該靶材還包括一個內(nèi)圍繞部及一個外圍繞部，該內(nèi)圍繞部與該外圍繞部是分別自該濺射面的一個內(nèi)周緣及一個外周緣背向該背面凸伸。5.如權(quán)利要求4所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:該靶材的該內(nèi)圍繞部及該外圍繞部分別與該靶材的該濺射面界定出一個150度至170度的夾角。6.如權(quán)利要求4所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:該內(nèi)圍繞部與該外圍繞部各具有一個遠離該濺射面的端面，該外環(huán)磁鐵組件具有一個背向該靶材的該背面的端面，該內(nèi)磁鐵組件還具有一個背向該靶材的該背面的端面，該主要磁鐵單元的所述端面的一個高度是介于該濺射面與該內(nèi)圍繞部及該外圍繞部的端面間。7.如權(quán)利要求3所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:該外環(huán)磁鐵組件與該內(nèi)磁鐵組件分別還具有兩個軟磁鐵與一個疊置于所述軟磁鐵間的永久磁鐵。8.如權(quán)利要求2所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:各第一輔助磁鐵組件具有一個軟磁鐵與一個設(shè)置于該第一輔助磁鐵組件的該軟磁鐵與該靶材的背面間的永久磁鐵。9.如權(quán)利要求3所述的極間式靶材陰極裝置，其特征在于:各第二輔助磁鐵組件具有一個永久磁鐵。
【文檔編號】C23C14/35GK205590792SQ201620312480
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】葉崇宇, 蘇暉家, 葉承朋, 顏嘉宏, 黃琬瑜, 盧木森, 黃原, 黃一原
【申請人】凌嘉科技股份有限公司