一種磁控濺射裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種磁控濺射裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中利用磁控濺射技術(shù)進(jìn)行鍍膜時(shí)，靶材利用率較低的問(wèn)題。所述裝置包括被成膜基板、與所述被成膜基板相對(duì)設(shè)置的靶材，以及位于所述靶材的與被成膜基板相反的一側(cè)的磁鐵組件，所述裝置還包括與所述磁鐵組件的遠(yuǎn)離靶材的一端連接的第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于承載所述磁鐵組件，并通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述磁鐵組件與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種磁控濺射裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁控濺射【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種磁控濺射裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂磁控濺射，是指在陰極(通常為靶材)與陽(yáng)極(通常為安裝被成膜基板的基板安裝座或鍍膜腔體壁)之間加一個(gè)正交磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，在真空鍍膜腔體中充入所需要的惰性氣體(通常為氬氣)，氬氣電離成氬離子(帶正電荷)和電子，氬離子在驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材粒子，呈中性的靶材粒子(原子或分子)沉積在被成膜基板上成膜。
[0003]參見(jiàn)圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種磁控濺射裝置的工作原理示意圖；從圖1中可以看出，所述磁控濺射裝置包括:靶材11、用于承載靶材11的靶座12、位于所述靶材11和靶座12之間的用于形成磁場(chǎng)的磁鐵組件13、以及用于成膜的被成膜基板
14。此外，在所述被成膜基板與所述靶材之間還設(shè)置有與所述磁場(chǎng)正交分布的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，并且所述鍍膜腔體內(nèi)充有氬氣。
[0004]在所述驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)的作用下，點(diǎn)電荷el做加速運(yùn)動(dòng)，在飛向被成膜基板14的過(guò)程中，與鍍膜腔體內(nèi)的気原子發(fā)生碰撞，使気原子發(fā)生電尚，生成帶正電荷的IS尚子(Ar+)和帶負(fù)電荷二次電子e2。氬離子在驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)的作用下加速飛向靶材11，在驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下，氬離子運(yùn)動(dòng)軌跡為沿驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向加速、同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)的復(fù)雜曲線，使得該氬離子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，速度越來(lái)越大，能量越來(lái)越高；高能量的氬離子使得靶材11表面的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，被濺射出的粒子飛向被成膜基板14的表面，在所述被成膜基板14的表面成膜。
[0005]同時(shí)，氬離子在轟擊靶材時(shí)釋放出二次電子e2，二次電子e2在加速飛向基片的過(guò)程中受到磁場(chǎng)洛倫茲力的影響，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。在驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下，二次電子e2的運(yùn)動(dòng)軌跡為沿電場(chǎng)方向加速，同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)的復(fù)雜曲線，使得該二次電子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)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，最終二次電子以很低的能量到達(dá)被成膜基板14，避免二次電子對(duì)被成膜基板進(jìn)行轟擊。
[0006]電離的氬離子由于受到洛倫茲力的作用，會(huì)繞著磁場(chǎng)線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；相應(yīng)的，與磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的靶材區(qū)域是濺射發(fā)生最為激烈的部分，該部分被氬離子轟擊嚴(yán)重的部位會(huì)形成如圖2所示的凹槽，由于磁鐵組件13相對(duì)于靶材11位置固定，連續(xù)鍍膜作業(yè)會(huì)使得溝槽部位越來(lái)越深，最終導(dǎo)致靶材被擊穿。被擊穿的靶材無(wú)法再使用，必須對(duì)整個(gè)靶材進(jìn)行更換，導(dǎo)致靶材的利用率很低，靶材的利用率通常只能維持在30%左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁控濺射裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中利用磁控濺射技術(shù)進(jìn)行鍍膜時(shí)，靶材利用率較低的問(wèn)題。[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁控濺射裝置，所述裝置包括被成膜基板、與所述被成膜基板相對(duì)設(shè)置的靶材，以及位于所述靶材的與被成膜基板相反的一側(cè)的磁鐵組件；所述裝置還包括與所述磁鐵組件的遠(yuǎn)離靶材的一端連接的第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于承載所述磁鐵組件，并通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述磁鐵組件與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供的磁控濺射裝置，包括與所述磁鐵組件的遠(yuǎn)離靶材的一端連接的、用于承載所述磁鐵組件的第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，以及通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍；通過(guò)控制磁鐵組件與靶材的相對(duì)位置，可以有效增大參與磁控濺射的靶材的表面面積，使磁場(chǎng)在靶材表面的分布更加均勻，靶材表面受到的氬離子的轟擊更加均勻，進(jìn)而使得靶材不會(huì)因連續(xù)作業(yè)而產(chǎn)生較深的凹槽，有利于提高靶材的利用率，延長(zhǎng)靶材的使用時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。
[0010]較佳的，所述磁鐵組件包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的極性相反。利用所述兩個(gè)磁鐵，即可形成與驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)正交分布的磁場(chǎng)，使得氬離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下沿驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向加速、同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)，使得該氬離子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，速度越來(lái)越大，能量越來(lái)越高，高能量的氬離子使得靶材表面的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，被濺射出的粒子飛向被成膜基板的表面，在所述被成膜基板的表面成膜。同時(shí)，由氬原子電離產(chǎn)生的二次電子在所述磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下飛向被成膜基板時(shí)路徑邊長(zhǎng)，與氬原子發(fā)生碰撞，最終以很低的能量到達(dá)被成膜基板，避免二次電子對(duì)被成膜基板進(jìn)行轟擊。[0011]較佳的，所述兩個(gè)磁鐵緊密排列。當(dāng)所述兩個(gè)磁鐵緊密排列時(shí)，有利于提高參與磁控濺射的靶材的表面面積；此外，所述兩個(gè)磁鐵還可以分散排列。
[0012]較佳的，在通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述靶材運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述磁鐵組件與所述靶材之間的距離保持不變，使得磁鐵組件在平行于所述靶材的表面的平面上運(yùn)動(dòng)，保證覆蓋靶材表面的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不變。
[0013]較佳的，所述磁鐵組件靠近靶材的一端與所述靶材之間的垂直距離為5~8_。將磁鐵組件與靶材之間的垂直距離控制在5~8_之間，可以避免運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所述磁鐵組件與所述靶材相互摩擦而產(chǎn)生雜質(zhì)粒子,污染鍍膜腔體內(nèi)的惰性氣體,導(dǎo)致被成膜基板上的成膜的質(zhì)量降低；并且，將磁鐵組件與靶材之間的垂直距離控制在5~8mm之間，對(duì)覆蓋在所述靶材表面的磁場(chǎng)的強(qiáng)度影響不大，基本不會(huì)對(duì)磁控濺射造成影響。此外，實(shí)際工藝過(guò)程中可以對(duì)兩者之間的垂直距離進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將所述磁鐵組件與所述靶材之間的垂直距離設(shè)置在3~10_之間。
[0014]較佳的，在所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“弓”字型，該驅(qū)動(dòng)方式有利于提高參與磁控濺射的磁鐵組件的表面面積，使得磁場(chǎng)均勻覆蓋在所述靶材的表面，有利于提高靶材的利用率；此外，所述磁鐵組件在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，還可以在平行于所述靶材表面的平面上做“回”字形運(yùn)動(dòng)，同樣可以使得磁場(chǎng)均勻覆蓋所述靶材的表面，提高靶材的利用率。
[0015]較佳的，所述裝置還包括第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于承載所述被成膜基板，以及通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變。該裝置中，通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變，使得磁場(chǎng)的覆蓋區(qū)域與所述被成膜基板的覆蓋區(qū)域相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也使得所述被成膜基板上的成膜更加均勻。
[0016]本 發(fā)明實(shí)施例提供了一種采用上述的磁控濺射裝置進(jìn)行磁控濺射的方法，所述方法包括:通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述磁鐵組件與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的采用上述的磁控濺射裝置進(jìn)行磁控濺射方法，通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍，使得所述磁場(chǎng)在靶材表面上的分布更加均勻，靶材表面受到的氬離子的轟擊更加均勻，進(jìn)而使得靶材不會(huì)因連續(xù)作業(yè)產(chǎn)生較深的凹槽，有利于延長(zhǎng)了靶材的使用時(shí)間，提高了靶材的利用率。
[0018]較佳的，所述磁鐵組件包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的磁極的極性相反。利用所述兩個(gè)磁鐵，即可形成與用于與電場(chǎng)正交分布的磁場(chǎng)，使得氬離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下沿驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向加速、同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)，使得該氬離子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，速度越來(lái)越大，能量越來(lái)越高，高能量的氬離子使得靶材表面的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，被濺射出的粒子飛向被成膜基板的表面，在所述被成膜基板的表面成膜。同時(shí)，由氬原子電離產(chǎn)生的二次電子在所述磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下飛向被成膜基板時(shí)路徑邊長(zhǎng)，與氬原子發(fā)生碰撞，最終以很低的能量到達(dá)被成膜基板，避免二次電子對(duì)被成膜基板進(jìn)行轟擊。
[0019]較佳的，在所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述靶材運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述磁鐵組件與所述靶材之間的距離保持不變，使得磁鐵組件在平行于所述靶材的表面的平面上運(yùn)動(dòng)，保證覆蓋靶材表面的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不變。
[0020]較佳的，在所述驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“弓”字型，該驅(qū)動(dòng)方式有利于增大參與磁控濺射的磁鐵組件的表面面積，使得磁場(chǎng)均勻覆蓋在所述靶材的表面，提高靶材的利用率；此外，所述磁鐵組件在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，還可以在平行于所述靶材表面的平面上做“回”字形運(yùn)動(dòng)，同樣可以使得磁場(chǎng)均勻覆蓋所述靶材的表面，提高靶材的利用率。
[0021]較佳的，當(dāng)所述磁控濺射裝置還包括用于承載所述被成膜基板第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，所述方法還包括:
[0022]通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變，使得覆蓋在所述靶材表面上的磁場(chǎng)的覆蓋范圍與所述被成膜基板相對(duì)應(yīng)。該方法中，通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變，與所述靶材配合運(yùn)動(dòng)，使得磁場(chǎng)的覆蓋區(qū)域與所述被成膜基板的覆蓋區(qū)域相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也使得所述被成膜基板上的成膜更加均勻。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種磁控濺射裝置的工作原理示意圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中磁控濺射技術(shù)鍍膜時(shí)靶材的損耗情況示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁控濺射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)磁控組件運(yùn)動(dòng)的平面示意圖；
[0027]圖5為所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；[0028]圖6為利用本發(fā)明提供的磁控濺射裝置進(jìn)行鍍膜時(shí)，靶材的損耗情況示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁控濺射裝置及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中利用磁控濺射技術(shù)進(jìn)行鍍膜時(shí)，靶材利用率較低的問(wèn)題。
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁控濺射裝置，參見(jiàn)圖3 ;圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的磁控濺射裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖3中可以看出，所述磁控濺射裝置包括:用于成膜的靶材11，與所述靶材11相對(duì)設(shè)置的被成膜基板14，以及位于所述靶材11與被成膜基板14相反的一側(cè)的磁鐵組件13 ;所述磁控濺射裝置還包括:與所述磁鐵組件13的遠(yuǎn)離靶材11的一端連接的第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31 ;所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31用于承載所述磁鐵組件13，并通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31控制所述磁鐵組件13與所述靶材11的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件13產(chǎn)生的、覆蓋在靶材11表面上的與所述被成膜基板14相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。[0032]從圖3中可以看出，所述磁鐵組件13包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的極性相反，以形成與所述驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)正交分布的磁場(chǎng)，使得氬離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下沿驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向加速、同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)，使得該氬離子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，速度越來(lái)越大，能量越來(lái)越高，高能量的氬離子使得靶材表面的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，被濺射出的粒子飛向被成膜基板的表面，在所述被成膜基板的表面成膜。同時(shí)，由氬原子電離產(chǎn)生的二次電子在所述磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下飛向被成膜基板時(shí)路徑邊長(zhǎng)，與氬原子發(fā)生碰撞，最終以很低的能量到達(dá)被成膜基板，避免二次電子對(duì)被成膜基板進(jìn)行轟擊。此外，所述磁鐵組件還可以包括三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)磁鐵，且每?jī)蓚€(gè)相鄰的磁鐵靠近靶材的一端的極性相反。
[0033]進(jìn)一步的，所述兩個(gè)磁鐵所述兩個(gè)磁鐵緊密排列。當(dāng)所述兩個(gè)磁鐵緊密排列時(shí)，有利于增大參與磁控濺射的靶材的表面面積；此外，所述兩個(gè)磁鐵還可以分散排列。
[0034]在所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31的驅(qū)動(dòng)下所述磁鐵組件13沿預(yù)設(shè)的軌跡運(yùn)動(dòng)，在所述運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所述磁鐵組件13與所述靶材11之間的距離保持不變，使得磁鐵組件在平行于所述靶材的表面的平面上運(yùn)動(dòng)，保證覆蓋靶材的磁場(chǎng)均勻分布，控制覆蓋在所述靶材表面上的磁場(chǎng)的強(qiáng)度，使得靶材表面上受到的氬離子的轟擊更加均勻，提高靶材的利用率，同時(shí)使得被成膜基板上的成膜更加均勻。
[0035]較佳的，所述磁鐵組件13靠近靶材的一端與所述靶材11之間的垂直距離為5~8mm之間。將磁鐵組件與靶材之間的垂直距離控制在5~8mm之間，可以避免運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所述磁鐵組件移動(dòng)與所述靶材相互摩擦而產(chǎn)生雜質(zhì)粒子，污染鍍膜腔體內(nèi)的惰性氣體，導(dǎo)致被成膜基板上的成膜的質(zhì)量降低；并且，將磁鐵組件13與靶材11之間的垂直距離控制在5~8mm之間，對(duì)覆蓋在所述靶材11表面的磁場(chǎng)的強(qiáng)度影響不大，基本不會(huì)對(duì)磁控濺射造成影響。此外，實(shí)際工藝過(guò)程中可以對(duì)兩者之間的垂直距離進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將所述磁鐵組件與所述靶材之間的垂直距離設(shè)置在3~IOmm之間。[0036]在所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31的驅(qū)動(dòng)下，所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“弓”字型；參見(jiàn)圖4和圖5，圖4為在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31的下，磁鐵組件13在所述靶材的表面移動(dòng)的平面示意圖，圖5為所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；具體的:
[0037]在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31的驅(qū)動(dòng)下，在與所述靶材11平行的平面上，所述磁鐵組件13首先沿X軸正方向從與所述靶材11表面的左上角相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)移動(dòng)至與所述靶材11表面的右側(cè)相對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，所述靶材11沿Y軸正方向運(yùn)動(dòng)，每次在Y軸方向上運(yùn)動(dòng)的距離等于所述磁鐵組件13在Y軸方向上的寬度，然后所述磁鐵組件13沿X軸負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)至到與所述靶材11表面的左側(cè)相對(duì)應(yīng)的位置；按照上述方式驅(qū)動(dòng)磁鐵組件13不斷移動(dòng)，直至所述磁鐵組件13移動(dòng)至與所述靶材11表面的右下角相對(duì)應(yīng)的位置。當(dāng)移動(dòng)至與所述靶材表面的右下角位置相對(duì)應(yīng)的后，所述磁鐵組件13再沿原來(lái)路線逆行回到所述與靶材的左上角對(duì)應(yīng)的位置。通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31驅(qū)動(dòng)磁控組件13的按照上述方式進(jìn)行移動(dòng)，使得磁場(chǎng)均勻覆蓋在所述靶材的表面，靶材表面受到的轟擊更加均勻，靶材的表面上不會(huì)形成較深的凹槽，參見(jiàn)圖6 ;有利于提高所述磁鐵組件參與磁控濺射的表面面積，提高靶材的利用率，延長(zhǎng)靶材的使用期限，更有利于降低生產(chǎn)成本。
[0038]進(jìn)一步的，所述磁鐵組件13還可以沿預(yù)設(shè)的方向周期性移動(dòng)，每次運(yùn)動(dòng)的距離等于所述磁鐵組件在該方向上的寬度；例如，磁鐵組件每次移動(dòng)的周期為30秒，所述磁鐵組件13從與靶材的左上角對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期沿X軸正方向移動(dòng)一次，每次移動(dòng)的距離等于該磁鐵組件在沿X軸方向上的寬度，直至移動(dòng)到與所述靶材的右側(cè)相對(duì)應(yīng)的位置；然后，磁鐵組件13沿Y軸正方向移動(dòng)一次，所述磁鐵組件13在Y軸上移動(dòng)的距離等于該磁鐵組件在Y軸上的寬度，之后所述磁鐵組件13再沿X軸負(fù)方向周期性運(yùn)動(dòng)，至所述與所述靶材的左側(cè)相對(duì)應(yīng)的位置；按照該方式驅(qū)動(dòng)磁鐵組件13不斷移動(dòng)，直至所述磁鐵組件13移動(dòng)至與所述靶材11的右下角相對(duì)應(yīng)的位置。當(dāng)移動(dòng)至與所述靶材的右下角相對(duì)應(yīng)的位置后，所述磁鐵組件13再沿原來(lái)路線逆行回到所述與靶材的左上角的相對(duì)應(yīng)的位置。
[0039]此外，所述磁鐵組件在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，還可以在平行于所述靶材表面的平面上做“回”字形運(yùn)動(dòng)，同樣可以使得磁場(chǎng)均勻覆蓋所述靶材的表面，靶材表面受到的轟擊更加均勻，能夠提高所述磁鐵組件參與磁控濺射的表面面積，提高靶材的利用率，延長(zhǎng)靶材的使用期限，降低生成成本。所述磁鐵組件的運(yùn)動(dòng)軌跡還可以根據(jù)具體工藝的需要進(jìn)行設(shè)定。
[0040]從圖3中還可以看出，所述裝置還包括第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32，用于承載所述被成膜基板14，以及通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32控制所述被成膜基板14的與所述磁鐵組件13的相對(duì)位置不變。該裝置中，通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32控制所述被成膜基板14與所述磁鐵組件13的相對(duì)位置不變，并與所述靶材11配合運(yùn)動(dòng)，使得磁場(chǎng)的覆蓋區(qū)域與所述被成膜基板14的覆蓋區(qū)域相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也使得所述被成膜基板14上的成膜更加均勻。
[0041]例如，被成膜基板的表面面積小于所述靶材的面積的時(shí)候，要提高靶材的利用率，增大靶材參與磁 控濺射的表面面積，需要在移動(dòng)磁鐵組件的同時(shí)，適當(dāng)移動(dòng)所述被成膜基板的位置，使得所述被成膜基板的覆蓋面積與由所述磁鐵組件形成的磁場(chǎng)的覆蓋面積相對(duì)應(yīng)。如，當(dāng)被成膜基板的規(guī)格為Icmxlcm,而由磁鐵組件形成的磁場(chǎng)大小也為Icmxlcm時(shí)，所述被成膜基板14在第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32的驅(qū)動(dòng)下，與所述磁鐵組件13做同步運(yùn)動(dòng)，這樣不僅可以提高靶材的利用率，同時(shí)還可以提高磁控濺射的效率以及被成膜基板上的成膜質(zhì)量。
[0042]又例如，所述磁鐵組件的磁場(chǎng)的范圍小于所述被成膜基板的表面面積時(shí)，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)磁鐵組件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，以形成與所述被成膜基板的表面面積相應(yīng)的磁場(chǎng)；當(dāng)對(duì)下一被成膜基板進(jìn)行磁控濺射工藝時(shí)，通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)模塊32調(diào)整被成膜基板14的與靶材11的相對(duì)位置，使用不同的位置的靶材表面參與磁控濺射，同樣可以增大靶材參見(jiàn)磁控濺射的表面的面積，提高靶材的利用率，延長(zhǎng)靶材的使用期限。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種使用上述磁控濺射裝置進(jìn)行磁控濺射的方法，該方法包括:通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述磁鐵組件與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。
[0044]進(jìn)一步的，所述磁鐵組件包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的磁極的極性相反。利用所述兩個(gè)磁鐵，即可形成與用于與驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)正交分布的磁場(chǎng)，使得氬離子在驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下沿驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向加速、同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)，使得該氬離子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，速度越來(lái)越大，能量越來(lái)越高，高能量的氬離子使得靶材表面的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，被濺射出的粒子飛向被成膜基板的表面，在所述被成膜基板的表面成膜。同時(shí)，由氬原子電離產(chǎn)生的二次電子在所述磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下飛向被成膜基板時(shí)路徑邊長(zhǎng)，與氬原子發(fā)生碰撞，最終以很低的能量到達(dá)被成膜基板，避免二次電子對(duì)被成膜基板進(jìn)行轟擊。
[0045]在通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述靶材進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述磁鐵組件與所述靶材之間的距離保持不變，使得磁鐵組件在平行于所述靶材的表面的平面上運(yùn)動(dòng)，保證覆蓋靶材表面的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不變。
[0046]進(jìn)一步的 ，在所述驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“弓”字型，該驅(qū)動(dòng)方式有利于提高參與磁控濺射的磁鐵組件的表面面積，使得磁場(chǎng)均勻覆蓋在所述靶材的表面，提高靶材的利用率；此外，所述磁鐵組件在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，還可以在平行于所述靶材表面的平面上做“回”字形運(yùn)動(dòng)，同樣可以使得磁場(chǎng)均勻覆蓋所述靶材的表面，提高靶材的利用率。
[0047]進(jìn)一步的，當(dāng)所述磁控濺射裝置還包括用于承載所述被成膜基板第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，所述方法還包括:
[0048]通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變，使得覆蓋在所述靶材表面上的磁場(chǎng)的覆蓋范圍與所述被成膜基板相對(duì)應(yīng)。
[0049]具體的，本發(fā)明實(shí)施例提供的利用實(shí)施例一提供的裝置進(jìn)行磁控濺射的步驟包括:
[0050]第一步，根據(jù)工藝需求選定被成膜基板，所述被成膜基板可以為金屬材料，也可以為玻璃、塑料等非金屬材料。
[0051]第二步，對(duì)所述被成膜基板進(jìn)行預(yù)處理，除去被成膜基板表面的雜質(zhì)；該預(yù)處理過(guò)程包括對(duì)被成膜基板進(jìn)行化學(xué)除油、除蠟、酸洗、超聲波清洗以及烘干等步驟。
[0052]第三步，利用氬氣離子體對(duì)被成膜基板的表面進(jìn)行清洗，進(jìn)一步去除被成膜基板表面的油污，以改善被成膜基板表面與后續(xù)成膜層的結(jié)合力；該步驟具體包括:
[0053]將被成膜基板放入鍍膜腔體內(nèi)，對(duì)鍍膜腔體進(jìn)行抽真空至真空度為3 X 10-5托(Torr, T)，以300~600sCCm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)的流量向鍍膜腔體內(nèi)通入純度為99.999%的氬氣，調(diào)節(jié)偏壓至-150~-800伏特，對(duì)基體11表面進(jìn)行等離子體清洗，清洗時(shí)間為3~IOmin。
[0054]第四步，以氬氣為工作氣體，調(diào)節(jié)其流量至280~370SCCm，加熱該鍍膜腔體內(nèi)的溫度至100°c左右，開(kāi)啟已置于該磁控濺射裝置中的靶材的電源，設(shè)置其功率為8~10千瓦，對(duì)被成膜基板施加-10~-350V的驅(qū)動(dòng)電壓，該驅(qū)動(dòng)電壓的占空比為40%~60% ;該鍍膜腔體內(nèi)的點(diǎn)電荷在所述驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)下向被成膜基板加速運(yùn)動(dòng)，在飛向被成膜基板的過(guò)程中與氬氣發(fā)生碰撞，是氬原子電離成氬離子；電離出的氬離子在該驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)的作用下飛向靶材，轟擊靶材的表面，使得靶材11中的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，飛向被成膜基板14的表面。
[0055]第五步，通過(guò)第一控制結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)31，驅(qū)動(dòng)所述磁鐵組件13按照預(yù)設(shè)的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至被成膜基板上的膜厚達(dá)到工藝需要的厚度。通過(guò)移動(dòng)磁鐵組件，以改變磁鐵組件的磁場(chǎng)相對(duì)所述靶材的位置，使氬離子與更多的靶材表面發(fā)生碰撞，增大參與磁控濺射的靶材的表面面積。該步驟具體包括:
[0056]在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31的驅(qū)動(dòng)下，在與所述靶材11平行的平面上，所述磁鐵組件13首先沿X軸正方向從與所述靶材11的左上角相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其中，所述平面與所述磁鐵組件之間的距離為5~8mm ;當(dāng)所述磁鐵組件13移動(dòng)至所述與所述靶材11表面的右側(cè)相對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，所述靶材11沿Y軸正方向運(yùn)動(dòng)，每次沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)的距離等于所述磁鐵組件13在Y軸方向上的寬度，然后所述磁鐵組件13再沿X軸負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)至與所述靶材11的左側(cè)相對(duì)應(yīng)的位置；按照上述方式驅(qū)動(dòng)磁鐵組件13不斷移動(dòng)，直至所述磁鐵組件13移動(dòng)至與所述靶材11的右下角位置相對(duì)應(yīng)的位置。當(dāng)移動(dòng)至與所述靶材11的右下角相對(duì)應(yīng)的位置后，再沿原來(lái)路線逆行回到所述與靶材的左上角相對(duì)應(yīng)的位置；直至被成膜基板14上的膜厚達(dá)到工藝需要的厚度。
[0057]其中，所述磁鐵組件13包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的磁極的極性相反。利用所述兩個(gè)磁鐵，即可形成與驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)正交分布的磁場(chǎng)，使得氬離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下沿驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)方向加速、同時(shí)繞磁場(chǎng)方向螺旋前進(jìn)，使得該氬離子的運(yùn)動(dòng)路徑變長(zhǎng)，速度越來(lái)越大，能量越來(lái)越高，高能量的氬離子使得靶材表面的粒子(原子或離子)濺射出來(lái)，被濺射出的粒子飛向被成膜基板的表面，在所述被成膜基板的表面成膜。同時(shí)，由氬原子電離產(chǎn)生的二次電子在所述磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)的作用下飛向被成膜基板時(shí)路徑邊長(zhǎng)，與氬原子發(fā)生碰撞，最終以很低的能量到達(dá)被成膜基板，避免二次電子對(duì)被成膜基板進(jìn)行轟擊；
[0058]在通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31驅(qū)動(dòng)所述靶材11運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述磁鐵組件13與所述靶材11之間的距離保持不變，使得磁鐵組件13在平行于所述靶材的表面的平面上運(yùn)動(dòng)，保證覆蓋靶材表面的磁場(chǎng)的強(qiáng)度不變；
[0059]在工藝過(guò)程中，利用驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31驅(qū)動(dòng)所述磁鐵組件13做弓字型運(yùn)動(dòng)，有利于增大所述磁鐵組件13參與磁控濺射的表面面積，使得磁場(chǎng)均勻覆蓋在所述靶材11的表面，提高靶材的利用率；此外，所述磁鐵組件13在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)31的驅(qū)動(dòng)下，還可以在平行于所述靶材表面的平面上做“回”字形運(yùn)動(dòng)，同樣可以使得磁場(chǎng)均勻覆蓋所述靶材的表面，提聞祀材的利用率。
[0060]進(jìn)一步的，當(dāng)所述磁控濺射裝置還包括用于承載所述被成膜基板第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32時(shí)，所述方法還包括:
[0061] 通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32控制所述被成膜基板14與所述磁鐵組件13的相對(duì)位置不變，使得覆蓋在所述靶材11表面上的磁場(chǎng)的覆蓋范圍與所述被成膜基板14相對(duì)應(yīng)。
[0062]該方法中，通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)32承載和驅(qū)動(dòng)所述被成膜基板，使之與所述靶材配合運(yùn)動(dòng)，使得磁場(chǎng)的覆蓋區(qū)域與所述被成膜基板的覆蓋區(qū)域相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也使得所述被成膜基板上的成膜更加均勻。
[0063]綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁控濺射裝置及方法；所述裝置包括與所述磁鐵組件的遠(yuǎn)離靶材的一端連接的、用于承載所述磁鐵組件的第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，以及通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍；通過(guò)控制磁鐵組件與靶材的相對(duì)位置，可以有效增大參與磁控濺射的靶材的表面面積，使磁場(chǎng)在靶材表面的分布更加均勻，靶材表面受到的氬離子的轟擊更加均勻，進(jìn)而使得靶材不會(huì)因連續(xù)作業(yè)而產(chǎn)生較深的凹槽，有利于提高靶材的利用率，延長(zhǎng)靶材的使用時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。
[0064]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁控濺射裝置，所述裝置包括被成膜基板、與所述被成膜基板相對(duì)設(shè)置的靶材，以及位于所述靶材的與被成膜基板相反的一側(cè)的磁鐵組件，其特征在于，所述裝置還包括與所述磁鐵組件的遠(yuǎn)離靶材的一端連接的第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于承載所述磁鐵組件，并通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述磁鐵組件與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述磁鐵組件包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的極性相反。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)磁鐵緊密排列。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述靶材運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述磁鐵組件與所述靶材之間的距離保持不變。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述磁鐵組件靠近靶材的一端與所述靶材之間的垂直距離為5~8mm。
6.如權(quán)利要求1所 述的裝置，其特征在于，在所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“弓”字型。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，用于承載所述被成膜基板，以及通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變。
8.一種采用權(quán)利要求1~7任一權(quán)項(xiàng)所述的磁控濺射裝置進(jìn)行磁控濺射的方法，其特征在于，所述方法包括:通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述磁鐵組件與所述靶材的相對(duì)位置，進(jìn)而控制由所述磁鐵組件產(chǎn)生的、覆蓋在靶材表面上的與所述被成膜基板相應(yīng)的磁場(chǎng)的范圍。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述磁鐵組件包括兩個(gè)磁鐵，所述兩個(gè)磁鐵靠近靶材的一端的磁極的極性相反。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述靶材運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述磁鐵組件與所述靶材之間的距離保持不變。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，所述磁鐵組件沿所述靶材平面的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“弓”字型。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述磁控濺射裝置還包括用于承載所述被成膜基板第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，所述方法還包括: 通過(guò)所述第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制所述被成膜基板與所述磁鐵組件的相對(duì)位置不變，使得覆蓋在所述靶材表面上的磁場(chǎng)的覆蓋范圍與所述被成膜基板相對(duì)應(yīng)。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK103911592SQ201410102517
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】張啟平, 方旭東, 王偉, 孫文波 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 合肥京東方顯示光源有限公司