專利名稱：磁控式濺鍍靶及磁控式濺鍍系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍍膜領(lǐng)域，尤其涉及一種用于濺鍍磁控式濺鍍靶及一種磁控式濺鍍系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
濺鍍(Sputter)是指在陰極(通常為靶材)與陽極(通常為安裝待鍍基片的基片 安裝座或鍍膜腔體壁)之間加一個正交磁場和電場，在真空鍍膜腔體中充入所需要的惰性 氣體(通常為氬氣)，在電場的作用下，氬氣電離成氬離子(帶正電荷)和電子，氬離子在電 場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉積在待鍍 基片上成膜。同時，氬離子在轟擊靶材時放出二次電子，二次電子在加速飛向基片的過程中 受到磁場洛侖磁力的影響，被束縛在靠近靶材表面的等離子體區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)等離子體 密度很高。在電磁場的共同作用下，二次電子的運(yùn)動軌跡為沿電場方向加速，同時繞磁場方 向螺旋前進(jìn)的復(fù)雜曲線，使得該二次電子的運(yùn)動路徑變長，在運(yùn)動過程中不斷與氬原子發(fā) 生碰撞電離出大量的氬離子轟擊靶材，經(jīng)過多次碰撞后電子的能量逐漸降低，擺脫磁力線 的束縛，遠(yuǎn)離靶材，最終以極低的能量飛向待鍍基片，使得待鍍基片的升溫較低。磁控濺射利用磁場束縛以延長二次電子的運(yùn)動路徑，改變二次電子的運(yùn)動方向， 提高惰性氣體的電離率和有效利用電子的能量，從而提升濺鍍速率?？蓞㈤咺.Safi在 2000 年在 Surface & Coating Technology 上發(fā)表的論文 Recent Aspects Concerning DC ReactiveMagnetron Sputtering of Thin Film :a Review。目前，由于磁控濺鍍的磁控濺射靶中的磁控靶材的磁鐵的磁力線的不密集與分布 不均，造成靶材被轟擊的區(qū)域分布不均勻，從而使得靶材部分區(qū)域侵蝕嚴(yán)重，部分區(qū)域沒有 被侵蝕，使得靶材的利用率低下。

發(fā)明內(nèi)容
因此，有必要提供一種具有較高的靶材利用率的磁控式濺鍍靶及磁控式濺鍍系 統(tǒng)。以下將以實(shí)施例說明一種磁控式濺鍍靶及磁控式濺鍍系統(tǒng)。一種磁控式濺鍍靶，其包括磁控裝置和設(shè)置于磁控裝置的磁場內(nèi)的靶材，其特征 在于，所述磁控裝置包括金屬板、多個第一磁鐵和多個第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵的磁 力線方向相反，所述多個第一磁鐵和多個第二磁鐵成多行多列排布地嵌設(shè)于金屬板中，且 每一行中至少一個第一磁鐵與一個第二磁鐵相鄰，每一列中也至少有一個第一磁鐵與第二 磁鐵相鄰，從而磁控裝置的磁場內(nèi)具有沿著所述行的方向延伸的磁力線和沿著所述列的方 向延伸的磁力線。一種磁控式濺鍍系統(tǒng)，其包括鍍膜室、承載座及如上所述的磁控式濺鍍靶，所述磁 控式濺鍍靶固定于鍍膜室，靶材與鍍膜室的內(nèi)壁圍成一鍍膜腔，所述承載座收容于鍍膜腔 內(nèi)并與靶材相對設(shè)置，所述承載座用于承載鍍膜基材。
本技術(shù)方案的磁控式濺鍍靶中，磁控裝置包括多行多列設(shè)置的磁鐵，使得相鄰磁 鐵之間的距離變小，使得磁力線分布密集。另外，磁控裝置的多個第一磁鐵和多個第二磁鐵 呈多行多列排布地嵌設(shè)于金屬板中，且每一行中至少一個第一磁鐵與一個第二磁鐵相鄰， 每一列中也至少有一個第一磁鐵與第二磁鐵相鄰，從而磁控裝置的磁場內(nèi)具有沿著所述行 的方向延伸的磁力線和沿著所述列的方向延伸的磁力線，在進(jìn)行濺鍍時，可以提高濺鍍的 速度并提高靶材的利用率。


圖1是本技術(shù)方案第一實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶的立體示意圖。圖2是本技術(shù)方案第一實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶的分解示意圖。圖3是圖1沿III - III線的剖面示意圖。圖4是第一實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶的磁控裝置的示意圖。圖5本技術(shù)方案第二實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶的立體示意圖。圖6是第二實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶的磁控裝置的示意圖。圖7是本技術(shù)方案提供的磁控式濺鍍系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及多個實(shí)施例對本技術(shù)方案提供的磁控式濺鍍靶及磁控式濺鍍系 統(tǒng)作進(jìn)一步說明。請一并參閱圖1至圖3，本技術(shù)方案第一實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶100包括一個 收容座110、一個磁控裝置120、一個靶材130、兩個固定板140、四個固定件150及一個驅(qū)動 裝置160。收容座110用于收容磁控裝置120并固定靶材130。收容座110包括平板111、第 一凸壁112和第三凸壁113。本實(shí)施例中，平板111為長方形，其具有一收容面1111。第一 凸壁112和第二凸壁113形成于收容面1111，并沿著長方形的平板111的長度方向延伸。 第一凸壁112、第二凸壁113及收容面1111形成一收容空間114。第一凸壁112和第二凸 壁113之間的距離與磁控裝置120的寬度相對應(yīng)，第一凸壁112和第二凸壁113凸出于收 容面1111的高度與磁控裝置120的高度相對應(yīng)。在第一凸壁112具有與收容面1111平行 的第一頂面1121，自第一頂面1121向第一凸壁112內(nèi)開設(shè)有安裝孔(圖未示)，本實(shí)施例 中，在第一頂面1121開設(shè)有兩個安裝孔。第二凸壁113具有與收容面1111平行的第二頂 面1131，在第二頂面1131也開設(shè)有兩個安裝孔，安裝孔的內(nèi)壁可設(shè)置由內(nèi)螺紋。磁控裝置120收容于收容座110的收容空間114內(nèi)。磁控裝置120包括一個金屬 板121、磁鐵122及支撐元件123。金屬板121為長方形板，金屬板121的長度大于平板111 的長度，金屬板121的寬度小于第一凸壁112和第二凸壁113的間距。金屬板121具有第一 表面1211、與第一表面1211相對的第二表面1212、連接于第一表面1211和第二表面1212 之間的第一側(cè)面1213，及與第一側(cè)面1213相對的第二側(cè)面1214。第一表面1211與收容面 1111相接觸，第二表面1212與收容面1111相背，第一側(cè)面1213與第一凸壁112相對，第二 側(cè)面1214與第二凸壁113相對。請參閱圖4，多個磁鐵122陣列嵌設(shè)于金屬板121中，并且每個磁鐵122的一個磁極從第二表面1212露出。本實(shí)施例中，金屬板121中嵌設(shè)的磁鐵122沿著金屬板121的長 度方向排為四行，每行磁鐵的個數(shù)為九個，即多個磁鐵122形成四行九列的陣列結(jié)構(gòu)。多個 磁鐵122包括多個第一磁鐵1221和多個第二磁鐵1222，第一磁鐵1221和第二磁鐵1222 的磁力線方向相反。即第一磁鐵1221的N極從第二表面1212露出，則第二磁鐵1222的S 極從第二表面露出；反之，當(dāng)?shù)谝淮盆F1221的S極從第二表面露出，則第二磁鐵1222的N 極從第二表面1212露出。第一磁鐵1221與第二磁鐵1222相互間隔設(shè)置，每個第一磁鐵 1221與且僅與第二磁鐵1222相鄰，不與第一磁鐵1221相鄰，每個第二磁鐵1222與且僅與 第一磁鐵1221相鄰，不與第二磁鐵1222相鄰。例如，第一行的多個磁鐵122按照第一磁鐵 1221、第二磁鐵1222、第一磁鐵1221、第二磁鐵1222……第一磁鐵1221的順序排列，第二行 的多個磁鐵122則按照第二磁鐵1222、第一磁鐵1221、第二磁鐵1222、第一磁鐵1221…… 第二磁鐵1222的順序排列，第三行的多個磁鐵122與第一行磁鐵排列順序相同，第四行的 多個磁鐵122與第二行磁鐵的排列順序相同，從而得到每個第一磁鐵1221與且僅與第二磁 鐵1222相鄰，每個第二磁鐵1222與且僅與第一磁鐵1221相鄰。磁力線存在于每相鄰的兩 個第一磁鐵1221和第二磁鐵1222之間，多個磁鐵120產(chǎn)生的磁力線既沿著金屬板121的 長度方向分布又沿著金屬板121的寬度方向分布。并且，相鄰兩行磁鐵之間的距離較小，從 而多個磁鐵120產(chǎn)生的磁力線分布較密集。當(dāng)然，也可以根據(jù)實(shí)際采用的金屬板121的大 小，設(shè)置不同行數(shù)和列數(shù)的磁鐵，以使得多個磁鐵120產(chǎn)生密集的磁力線。本實(shí)施例中，支撐元件123為多根支撐柱1230。多根支撐柱1230分別固定于第一 側(cè)面1213和第二側(cè)面1214，用于支撐金屬板121。每根支撐柱1230的高度大于金屬板121 第一表面1211和第二表面1212的間距。本實(shí)施例中，每根支撐柱1230為圓柱形，每根支 撐柱1230具有支撐面1231、與支撐面1231相對的頂面1232及連接于頂面1232和支撐面 1231之間的側(cè)面1233。每個支撐柱1230均通過側(cè)面1233固定于金屬板121的第一側(cè)面 1213或第二側(cè)面1214，并每個金屬柱1230的支撐面1231凸出于第二表面1212，并且凸出 于第二表面1212的長度相同。優(yōu)選地，金屬柱1230的支撐面1231凸出于第二表面1212的 長度為1厘米至2厘米。每個支撐柱1230也可以滑動安裝于金屬板121的第一側(cè)面1213 和第二側(cè)面1214，使得每個支撐柱1230可以在金屬板121和第一凸壁112之間和金屬板 121和第二凸壁113之間轉(zhuǎn)動。支撐面1231與靶材130相接處，頂面1232與收容面1111 相接觸。靶材130由用于鍍膜的金屬材料制成。本實(shí)施例中，靶材130為長方形板狀，其長 度與第一凸壁112和第二凸壁113長度相對應(yīng)，其寬度與第一凸壁112和第二凸壁113的 間距相對應(yīng)。靶材130具有相對的安裝面131和轟擊面132。靶材130開設(shè)有四個貫穿安 裝面131和轟擊面132的四個第一通孔133，第一通孔133與第一凸壁112和第二凸壁113 開設(shè)的安裝孔相對應(yīng)。兩個固定板140分別為長條狀，每個固定板140的長度與第一凸壁112和第二凸 壁113的間距相對應(yīng)，每個固定板140開設(shè)有兩個與第一通孔133相對應(yīng)的第二通孔141。 本實(shí)施例中，磁控式濺鍍靶100包括四個固定件150，固定件150的外表面可設(shè)置有與安裝 孔的內(nèi)螺紋配合的外螺紋。固定件150可以為本領(lǐng)域常見的螺栓等元件。每個固定件150 的直徑與安裝孔、第一通孔133和第二通孔141的孔徑相配合，每個固定件150穿過第二通 孔141、第一通孔133配合鎖入安裝孔中，使得靶材130的轟擊面132與固定板140接觸，靶材130的安裝面131與第一凸壁112的第一頂面1121和第二凸壁113的第二頂面1131 相抵，磁控裝置120的金屬柱123的支撐面1231與靶材130的安裝面131相接觸，從而使 得靶材130位于磁控裝置120產(chǎn)生的磁場內(nèi)，并且金屬板121的第二表面1212與靶材130 的安裝面131相互平行并且相距一定距離。固定件150的個數(shù)也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定為2個、3個或者其它個數(shù)。驅(qū)動裝置160用于驅(qū)動磁控裝置120產(chǎn)生運(yùn)動，其可以為本技術(shù)領(lǐng)域常見的氣缸 等驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置160與磁控裝置120相連，其可以驅(qū)動磁控裝置120沿著第一凸壁 112和第二凸壁113的延伸方向往復(fù)運(yùn)動。在進(jìn)行濺鍍時，驅(qū)動裝置160驅(qū)動磁控裝置120的移動，磁控裝置120的多個磁鐵 122產(chǎn)生的沿著金屬板121的寬度方向分布磁力線也會發(fā)生平行移動，從而靶材130的轟擊 面132分布的磁力線也發(fā)生移動，在進(jìn)行濺鍍時，可以使得靶材130的轟擊面132被均勻侵 蝕，從而提高靶材130的利用率。請參見圖5及圖6，本技術(shù)方案第二實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶200的結(jié)構(gòu)與第 一實(shí)施例的磁控式濺鍍靶100的結(jié)構(gòu)相近，不同之處在于，磁控裝置220的金屬板221中嵌 設(shè)的多個磁鐵222按如下排列方式排列第一行的磁鐵按照第一磁鐵2221、第二磁鐵2222、 第一磁鐵2221、第二磁鐵2222……第一磁鐵2221的順序排列，第二行的多個磁鐵222的排 列方式與第一行磁鐵的排列方式相同，第三行多個磁鐵222按照第二磁鐵2222、第一磁鐵 2221、第二磁鐵2222、第一磁鐵2221……第二磁鐵2222的順序排列，第四行磁鐵與第三行 磁鐵排列順序相同。從而沿著金屬板221的長度方向延伸磁力線存在于每一行相鄰的兩個 第一磁鐵2221和第二磁鐵2222之間，沿著金屬板221的寬度方向沿伸的磁力線存在于位 于同一列的第一行和第四行的磁鐵之間及同一列的第二行和第三行的磁鐵之間。因此，磁 控裝置200多產(chǎn)生的磁力線既沿著金屬板221的長度方向分布又沿著金屬板221的寬度方 向分布，且設(shè)置有四行的磁鐵，使得相鄰兩行磁鐵之間的距離較小，從而多個磁鐵120產(chǎn)生 的磁力線分布較密集。并且，本實(shí)施例中的磁控裝置200的支撐元件223為兩個支撐塊2230。兩個支撐 塊2230使得靶材130與磁控裝置220相距一定距離。兩個支撐塊2230分別為長條狀，并 分別固定于金屬板221的第二表面2212靠近第一側(cè)面2213的一側(cè)和第二表面2212靠近 第二側(cè)面2214的一側(cè)。兩個支撐塊223的厚度相等，兩個支撐塊2230用于與靶材230接 觸并使得靶材230與磁控裝置220相距一定距離。支撐塊2230個數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，其也可以為一個、三個或者三個以上。本技術(shù)方案還提供一種采用上述磁控式濺鍍靶的磁控式濺鍍系統(tǒng)，下面以包括第 一實(shí)施例提供的磁控式濺鍍靶的磁控式濺鍍系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。請參見圖7，磁控式濺鍍系統(tǒng)300包括磁控式濺鍍靶310、鍍膜室320、抽真空裝置 330、氣體供應(yīng)裝置340、承載座350、冷卻腔360、制冷裝置370及電源380。鍍膜室320包 括底壁321和側(cè)壁322。磁控式濺鍍靶310固定于側(cè)壁322，使得靶材311與底壁322平行， 靶材311、側(cè)壁322及底壁321圍成一鍍膜腔323。承載座350設(shè)置于底壁321并與磁控式 濺鍍靶310相對，用于承載鍍膜基材。氣體供應(yīng)裝置340與鍍膜腔323相連通，用于向鍍膜 腔323提供鍍膜用氣體，如氬氣等。抽真空裝置330與鍍膜腔323相連通，用于在濺鍍時保 證鍍膜腔323內(nèi)的真空度。電源380與靶材311 (陰極)、承載座(陽極)相連接，其用于在鍍膜腔體內(nèi)提供高壓電場以將氬氣電離成氬離子與電子。冷卻腔360環(huán)繞磁控式濺鍍靶310設(shè)置，并與磁控式濺鍍靶310中金屬板312和 靶材311之間的空隙相連通。制冷裝置370設(shè)置于冷卻腔360內(nèi)，其可以為風(fēng)扇、空調(diào)等制 冷裝置。在進(jìn)行濺鍍時，制冷裝置370用于冷卻腔體360內(nèi)注入冷空氣，以使得冷卻腔360 保持一定溫度，從而使得與冷卻腔360相連通的金屬板312和靶材311之間的空隙溫度降 低，從而可以避免靶材311在進(jìn)行濺鍍時溫度過高。本實(shí)施例中，冷卻腔360內(nèi)設(shè)置有制冷 裝置370，以提高散熱的效率，并且加速金屬板312和靶材311之間的空隙的氣體流通。本實(shí)施例中的磁控式濺鍍系統(tǒng)300，采用的磁控式濺鍍靶310采用的磁控裝置具 有不同方向的磁力線分布，并且可以產(chǎn)生移動，在進(jìn)行濺鍍時，可以提高濺鍍的效率，并可 以提高靶材利用率，從而可以降低濺鍍成本。另外，采用冷卻腔360及制冷裝置370對靶材 311進(jìn)行降溫散熱，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中采用采用冷卻水進(jìn)行散熱造成的靶材短路真空度 不佳的問題?？梢岳斫獾氖牵瑢τ诒绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做 出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種磁控式濺鍍靶，其包括磁控裝置和設(shè)置于磁控裝置的磁場內(nèi)的靶材，其特征在于，所述磁控裝置包括金屬板、多個第一磁鐵和多個第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵的磁力線方向相反，所述多個第一磁鐵和多個第二磁鐵呈多行多列排布地嵌設(shè)于金屬板中，且每一行中至少一個第一磁鐵與一個第二磁鐵相鄰，每一列中也至少有一個第一磁鐵與第二磁鐵相鄰，從而磁控裝置的磁場內(nèi)具有沿著所述行的方向延伸的磁力線和沿著所述列的方向延伸的磁力線。
2.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，每一列中多個第一磁鐵和多個第 二磁鐵相互交替排列。
3.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，每一行中的多個第一磁鐵和多個 第二磁鐵相互交替排列。
4.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，金屬板與靶材之間的距離在1厘米 至2厘米之間。
5.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，所述磁控裝置還包括設(shè)置于金屬 板與靶材之間的支撐元件，所述支撐元件用于支撐金屬板并間隔金屬板與靶材。
6.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，所述磁控裝置還包括支撐元件，所 述支撐元件設(shè)置于金屬板并向靶材方向延伸，用于支撐金屬板并間隔金屬板與靶材。
7.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，所述磁控裝置還包括收容座，所述 靶材固定于所述收容座，所述磁控裝置設(shè)置于靶材與收容座之間。
8.如權(quán)利要求1所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，所述磁控式濺鍍靶還包括驅(qū)動裝 置，所述驅(qū)動裝置與磁控裝置相連接，用于驅(qū)動磁控裝置相對于靶材運(yùn)動。
9.如權(quán)利要求8所述的磁控式濺鍍靶，其特征在于，所述磁控裝置沿著所述行的方向 運(yùn)動。
10.一種磁控式濺鍍系統(tǒng)，其包括鍍膜室、承載座以及如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的 磁控式濺鍍靶，所述磁控式濺鍍靶固定于鍍膜室，且其靶材與鍍膜室圍成一個鍍膜腔，所述 承載座收容于鍍膜腔內(nèi)并與靶材相對設(shè)置，所述承載座用于承載鍍膜基材。
11.如權(quán)利要求10所述的磁控式濺鍍系統(tǒng)，其特征在于，所述磁控式濺鍍系統(tǒng)還包括 冷卻腔及制冷裝置，冷卻腔環(huán)繞磁控式濺鍍靶設(shè)置，制冷裝置設(shè)置于冷卻腔內(nèi)，用于產(chǎn)生冷 空氣從而在濺鍍時對靶材降溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁控式濺鍍靶，其包括磁控裝置和設(shè)置于磁控裝置的磁場內(nèi)的靶材，其特征在于，所述磁控裝置包括金屬板、多個第一磁鐵和多個第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵的磁力線方向相反，所述多個第一磁鐵和多個第二磁鐵呈多行多列排布地嵌設(shè)于金屬板中，且每一行中至少一個第一磁鐵與一個第二磁鐵相鄰，每一列中也至少有一個第一磁鐵與第二磁鐵相鄰，從而磁控裝置的磁場內(nèi)具有沿著所述行的方向延伸的磁力線和沿著所述列的方向延伸的磁力線。
文檔編號C23C14/56GK101851746SQ20091030134
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者裴紹凱 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司