一種磁控濺射系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種磁控濺射系統(tǒng)，屬于濺射鍍膜工藝。本實(shí)用新型包括真空箱體，旋轉(zhuǎn)陰極，旋轉(zhuǎn)陰極包括設(shè)置于旋轉(zhuǎn)靶材內(nèi)部的一根或兩根磁棒；設(shè)置在真空箱體外側(cè)的第一、第二真空泵和用于連接真空泵的第一、第二管道；設(shè)置在真空箱體內(nèi)的第一、第二工藝氣體隔離板；設(shè)置在真空箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靶材和濺射沉積基板；第一、第二工藝氣體隔離板分別放置在沿旋轉(zhuǎn)靶材直徑方向的兩側(cè)，并將系統(tǒng)分為第一濺射區(qū)域和設(shè)置有濺射沉積基板的第二濺射區(qū)域。本實(shí)用新型能在一個(gè)系統(tǒng)中同步實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)陰極靶材表面清潔以及反應(yīng)濺射沉積鍍膜，不僅減少了鍍膜工藝中的打開(kāi)真空箱體反復(fù)清潔等操作，且提高了靶材表面氧化物或氮化物鍍膜速率，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種磁控濺射系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及濺射鍍膜工藝，尤其是涉及一種磁控濺射系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 磁控濺射鍍膜是目前應(yīng)用廣泛的鍍膜沉積工藝。在鍍膜過(guò)程中，對(duì)磁控濺射鍍膜 設(shè)備及磁控濺射系統(tǒng)的質(zhì)量要求很高，其中尤為重要的是磁控濺射陰極。利用磁控濺射鍍 膜設(shè)備可進(jìn)行金屬氧化物或金屬氮化物等薄膜的沉積，一般根據(jù)鍍膜需要選擇合適的金屬 靶材，引入活性鍍膜反應(yīng)氣體，如氧氣或氮?dú)獾?，適量與惰性氣體(如氬氣）混合形成工作氣 體，在磁控環(huán)境下與濺射出來(lái)的金屬粒子進(jìn)行反應(yīng)濺射沉積。在沉積的過(guò)程中，反應(yīng)濺射形 成的金屬氧化物或者氮化物有可能在靶材表面沉積形成薄膜。長(zhǎng)期鍍膜后靶材表面氧化物 或氮化物越積越厚，即"靶材中毒"，靶材表面濺射速率降低，容易引起結(jié)疤和打弧，不得不 進(jìn)行停機(jī)維護(hù)，從而降低了生產(chǎn)效率，提高了維護(hù)成本。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種通過(guò)在鍍膜過(guò)程中同步去除 靶材表面氧化物的沉積而維持靶材表面的清潔狀況來(lái)節(jié)省維護(hù)成本，提高鍍膜線生產(chǎn)效率 的磁控濺射系統(tǒng)及其清潔方法。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種磁控濺射系統(tǒng)，其特征在于，包括真空箱體，旋 轉(zhuǎn)陰極，所述旋轉(zhuǎn)陰極包括設(shè)置于旋轉(zhuǎn)靶材內(nèi)部的一根或兩根磁棒；設(shè)置在所述真空箱體 外側(cè)設(shè)有第一、第二真空泵和用于連接真空泵的第一、第二管道；設(shè)置在所述真空箱體內(nèi)的 第一、第二工藝氣體隔離板；設(shè)置在所述真空箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靶材和濺射沉積基板；所述第 一、第二工藝氣體隔離板分別放置在沿所述旋轉(zhuǎn)靶材直徑方向的兩側(cè)，并將所述系統(tǒng)分為 第一濺射區(qū)域和設(shè)置有濺射沉積基板的第二濺射區(qū)域。
[0005] 該磁控濺射系統(tǒng)在第一濺射區(qū)域和第二濺射區(qū)域分別對(duì)旋轉(zhuǎn)靶材進(jìn)行靶材表面 清潔和濺射沉積基板上的濺射沉積鍍膜，這樣不僅能及時(shí)清潔旋轉(zhuǎn)陰極的靶材表面，以防 氧化物或氮化物過(guò)厚而影響靶材表面濺射效率下降，而且鍍膜工藝和清潔靶材在同一磁控 濺射系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，無(wú)需停止鍍膜裝置并開(kāi)腔體清潔靶材，減少了維護(hù)費(fèi)用和生產(chǎn)線停工時(shí) 間，進(jìn)而提高了磁控濺射系統(tǒng)開(kāi)機(jī)率。此外，利用工藝氣體隔離板能有效防止充入真空箱體 內(nèi)的兩種不同氣體彼此大面積擴(kuò)散，優(yōu)化控制第一濺射區(qū)域內(nèi)的清潔和第二濺射區(qū)域內(nèi)的 鍍膜效率。
[0006] 所述第一、第二工藝氣體隔離板接近所述旋轉(zhuǎn)靶材的表面且與所述旋轉(zhuǎn)靶材的表 面保持間距d。
[0007] 所述間距d為10mm?30mm。
[0008] 所述磁棒為兩根時(shí)，所述兩根磁棒平行背靠背排列且固設(shè)于旋轉(zhuǎn)靶材內(nèi)。
[0009] 所述磁棒為一根時(shí)，所述磁棒可以在所述旋轉(zhuǎn)靶材內(nèi)部根據(jù)需要調(diào)整磁棒位置和 方向。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型磁控濺射系統(tǒng)能在一個(gè)系統(tǒng)中同步實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn) 陰極靶材表面氧化物或氮化物清潔以及金屬氧化物或金屬氮化物濺射沉積，不僅減少了鍍 膜工藝中的打開(kāi)真空箱體反復(fù)清潔等操作，提高了磁控濺射系統(tǒng)濺射鍍膜效率和開(kāi)機(jī)率； 而且通過(guò)減慢及減少靶材表面氧化物或氮化物形成速度及厚度，使得靶材表面氧化物或氮 化物反應(yīng)濺射速率提高，進(jìn)而提高金屬氧化物或金屬氮化物薄膜的生產(chǎn)效率，降低成產(chǎn)成 本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 下面將參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其中：
[0012] 圖1為本實(shí)用新型所述磁控濺射系統(tǒng)實(shí)施例一的原理示意圖；
[0013] 圖2為本實(shí)用新型所述磁控濺射系統(tǒng)實(shí)施例二的原理示意圖。
[0014] 圖中，1-真空箱體；21-第一真空泵；22-第二真空泵；31-第一工藝氣體隔離板； 32-第二工藝氣體隔離板；41-第一工藝氣體；42-第二工藝氣體；5-旋轉(zhuǎn)靶材；6-濺射沉積 基板；7-磁棒；d-第一或第二隔離板的端部與靶材表面的間距；L1-第一位置；L2-第二位 置。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：
[0016] 實(shí)施例一
[0017] 如圖1，本實(shí)用新型磁控濺射系統(tǒng)包括真空箱體1、設(shè)置在所述真空箱體1外側(cè)的 第一、第二真空泵21、22和用于連接真空泵的第一、第二管道以及均設(shè)置在所述真空箱體1 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)陰極、第一、第二工藝氣體隔離板31、32、旋轉(zhuǎn)靶材5和濺射沉積基板6。所述第一、 第二工藝氣體隔離板31、32分別放置在沿所述旋轉(zhuǎn)靶材5直徑方向的兩側(cè)，并將所述系統(tǒng) 分為第一濺射區(qū)域和設(shè)置有濺射沉積基板6的第二濺射區(qū)域；所述旋轉(zhuǎn)陰極包括設(shè)置于旋 轉(zhuǎn)靶材5內(nèi)部的一根磁棒7。其中，所述磁棒7可以在所述旋轉(zhuǎn)靶材5內(nèi)部根據(jù)需要調(diào)整磁 棒7位置和方向，例如圖中的第一位置L1或第二位置L2,但不限于圖中所述位置，以使得磁 棒7在第一濺射區(qū)域和第二濺射區(qū)域分別進(jìn)行靶材5表面清潔和濺射沉積基板6上的反應(yīng) 濺射沉積鍍膜。所述磁棒7由至少三排平行的磁鐵組成，所述每排磁鐵可以為多塊不同大 小的磁鐵或是整塊完整形狀的磁鐵構(gòu)成，所述磁鐵的磁力線方向垂直與靶材5表面，中間 一排的磁鐵的極性與相鄰兩排磁鐵的極性相反。
[0018] 為了防止兩種不同工藝氣體41、42相互擴(kuò)散，設(shè)置了第一、第二工藝氣體隔離板 31、32,同時(shí)所述第一、第二工藝氣體隔離板31、32接近所述旋轉(zhuǎn)靶材5的表面且與所述旋 轉(zhuǎn)靶材5的表面保持間距d，以盡量避免一種工藝氣體通過(guò)隔離板31、32的端部與靶材5表 面間的縫隙從一種工藝區(qū)域擴(kuò)散到對(duì)面的另一種工藝區(qū)域中；其中所述第一、第二工藝氣 體隔離板31、32選用耐高溫、不易受電場(chǎng)影響的材料。
[0019] 所述縫隙的寬度也就是所述隔離板31、32接近旋轉(zhuǎn)靶材5表面一端與所述旋轉(zhuǎn)靶 材5的表面之間的間距d，所述第一、第二隔離板31、32的端部分別與靶材5表面的間距均 為d，所述間距d不可為0mm，以防碰到旋轉(zhuǎn)靶材5表面，；且所述間距d不可過(guò)大，以盡可能 的控制第一、第二工藝氣體41、42從其所在工藝區(qū)域擴(kuò)散到對(duì)面的另一工藝區(qū)域中，所述 間距d優(yōu)選為10mm-30mm。
[0020] 在通過(guò)所述磁控濺射系統(tǒng)對(duì)濺射沉積基板6進(jìn)行濺射鍍膜時(shí)，選定鍍膜所需的金 屬靶材5,如鋁靶材等。當(dāng)所述磁棒7安裝于第二濺射區(qū)域內(nèi)，如第二位置L2時(shí)，同時(shí)打開(kāi) 所述第一、第二真空泵21、22,將所述第一濺射區(qū)域和第二濺射區(qū)域分別充滿第一工藝氣體 41和第二工藝氣體42 -定時(shí)間，直至所述第一濺射區(qū)域和第二濺射區(qū)域的氣體壓強(qiáng)相等， 氣體壓強(qiáng)范圍在lmTorr~50mTorr。其中所述第一工藝氣體41為純惰性氣體，如純氬氣，其 中所述第二工藝氣體42為混合氣體，可包括鍍膜反應(yīng)氣體和惰性氣體，如氬氣與氧氣（70 : 30)混合氣體，所述混合比例不限于上述比例，且根據(jù)氧化鋁光學(xué)特性設(shè)置合理混合氣體比 例。
[0021] 然后，接通與所述旋轉(zhuǎn)靶材5連接的濺射電源，此時(shí)所述磁控濺射系統(tǒng)進(jìn)行氧化 鋁濺射沉積，在濺射沉積基板6上形成氧化鋁薄膜。當(dāng)旋轉(zhuǎn)靶材5需要清潔維護(hù)時(shí)，先關(guān)閉 與所述旋轉(zhuǎn)靶材5連接的濺射電源，然后將磁棒7旋轉(zhuǎn)至第一位置L1，并再次打開(kāi)與所述旋 轉(zhuǎn)靶材5連接的濺射電源，使得磁棒7磁場(chǎng)工作于第一濺射區(qū)域，在第一工藝氣體41作用 下開(kāi)始清理靶材5表面氧化物。
[0022] 實(shí)施例二
[0023] 如圖2,本實(shí)用新型磁控濺射系統(tǒng)包括真空箱體1、設(shè)置在所述真空箱體1外側(cè)的 第一、第二真空泵21、22和用于連接真空泵的第一、第二管道以及均設(shè)置在所述真空箱體1 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)陰極、第一、第二工藝氣體隔離板31、32、旋轉(zhuǎn)靶材5和濺射沉積基板6。所述第 一、第二工藝氣體隔離板31、32分別放置在沿所述旋轉(zhuǎn)靶材5直徑方向的兩側(cè)，并將所述系 統(tǒng)分為第一濺射區(qū)域和設(shè)置有濺射沉積基板6的第二濺射區(qū)域；所述旋轉(zhuǎn)陰極包括設(shè)置于 旋轉(zhuǎn)靶材5內(nèi)部的兩根磁棒7。其中，所述兩根磁棒7平行背靠背排列且固設(shè)于旋轉(zhuǎn)靶材5 內(nèi)，例如圖中的第一位置L1和第二位置L2,但不限于圖中所述位置，以使得磁棒7在第一 濺射區(qū)域和第二濺射區(qū)域分別同時(shí)進(jìn)行靶材5表面清潔和反應(yīng)濺射沉積鍍膜。所述兩根磁 棒7均由至少三排平行的磁鐵組成，所述每排磁鐵可以為多塊不同大小的磁鐵或是整塊完 整形狀的磁鐵構(gòu)成，所述磁鐵的磁力線方向垂直與靶材5表面，中間一排的磁鐵的極性與 相鄰兩排磁鐵的極性相反。
[0024] 為了防止兩種不同工藝氣體41、42相互擴(kuò)散，設(shè)置了第一、第二工藝氣體隔離板 31、32,同時(shí)所述第一、第二工藝氣體隔離板31、32接近所述旋轉(zhuǎn)靶材5的表面且與所述旋 轉(zhuǎn)靶材5的表面保持間距d，以盡量避免一種工藝氣體通過(guò)隔離板31、32的端部與靶材5表 面的縫隙從一種工藝區(qū)域擴(kuò)散到對(duì)面的另一種工藝區(qū)域中；其中所述第一、第二工藝氣體 隔離板31、32選用耐高溫、不易受電場(chǎng)影響的材料。
[0025] 所述縫隙的寬度也就是所述隔離板31、32接近旋轉(zhuǎn)靶材5表面一端與所述旋轉(zhuǎn)靶 材5的表面之間的間距d，所述第一、第二隔離板31、32的端部分別與靶材5表面的間距均 為d，所述間距d不可為0mm，以防碰到旋轉(zhuǎn)靶材5表面；且所述間距d不可過(guò)大，以盡量控 制第一、第二工藝氣體41、42從其所在工藝區(qū)域擴(kuò)散到對(duì)面的另一工藝區(qū)域中，所述間距d 優(yōu)選為 10mm-30mm。
[0026] 在通過(guò)所述磁控濺射系統(tǒng)對(duì)濺射沉積基板6進(jìn)行濺射鍍膜時(shí)，選定鍍膜所需的金 屬靶材5,如鋁靶材等。所述兩根磁棒7分別安裝與所述第一、第二濺射區(qū)域內(nèi)，如第一位 置L1、第二位置L2,同時(shí)打開(kāi)所述第一、第二真空泵21、22,將所述第一濺射區(qū)域和第二濺 射區(qū)域分別充滿第一工藝氣體41和第二工藝氣體42 -定時(shí)間，直至所述第一濺射區(qū)域和 第二溉射區(qū)域的氣體壓強(qiáng)相等，氣體壓強(qiáng)范圍在lmTorr~50mTorr。其中所述第一工藝氣體 41為純惰性氣體，如純氬氣，所述第二工藝氣體42為混合氣體，可包括鍍膜反應(yīng)氣體和惰 性氣體，如氬氣與氧氣（70 :30)混合氣體，所述混合比例不限于上述比例，且根據(jù)氧化鋁光 學(xué)特性設(shè)置合理混合氣體比例。
[0027] 然后，接通與所述旋轉(zhuǎn)靶材5連接的濺射電源，所述旋轉(zhuǎn)靶材5旋轉(zhuǎn)，其中所述兩 根磁棒7固定設(shè)置在所述靶材5內(nèi)的第一位置L1和第二位置L2處，所述第一位置和第二 位置相互平行且背靠背設(shè)置。所述靶材5分別暴露在第一、第二濺射區(qū)域內(nèi)。所述第一濺 射區(qū)域內(nèi)的磁棒7在第一位置L1處，使得所述磁控濺射系統(tǒng)在所述第一濺射區(qū)域內(nèi)對(duì)所述 靶材5表面清潔；而所述第二濺射區(qū)域內(nèi)的磁棒7在第二位置L2處，使得所述磁控濺射系 統(tǒng)在第二濺射區(qū)域內(nèi)進(jìn)行氧化鋁濺射沉積，在濺射沉積基板6上形成氧化鋁薄膜。
[0028] 區(qū)別于實(shí)施例一，實(shí)施例二中的旋轉(zhuǎn)陰極具有兩根磁棒7且固設(shè)于靶材5內(nèi)部，而 實(shí)施例一中的旋轉(zhuǎn)陰極僅有一根磁棒7且可根據(jù)使用需要設(shè)置在磁控濺射系統(tǒng)的不同濺 射區(qū)域內(nèi)。實(shí)施例一中具有一根磁棒7的旋轉(zhuǎn)陰極在第二濺射區(qū)域進(jìn)行鍍膜，并在第一濺 射區(qū)域進(jìn)行清理，使得鍍膜和清理不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)；而具有兩根磁棒7的旋轉(zhuǎn)陰極可在兩個(gè) 濺射區(qū)域分別同時(shí)進(jìn)行鍍膜和清理，則實(shí)施例二的技術(shù)方案的鍍膜效率更快，更有利于提 高鍍膜設(shè)備使用效率。
[0029] 上述實(shí)施例中純惰性氣體和鍍膜反應(yīng)氣體不限于上述所提到的氣體，還可采用本 領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中的各類(lèi)氣體；所述濺射電源可以是直流、脈沖直流、中頻、射頻電源等。本領(lǐng) 域普通人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的靶材、氣體及濺射電源。
[0030] 上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用 新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì) 本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí) 用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種磁控濺射系統(tǒng)，其特征在于，包括真空箱體（1)，旋轉(zhuǎn)陰極，所述旋轉(zhuǎn)陰極包括 設(shè)置于旋轉(zhuǎn)靶材（5)內(nèi)部的一根或兩根磁棒（7); 設(shè)置在所述真空箱體（1)外側(cè)的第一、第二真空泵（21、22)和用于連接真空泵的第一、 第二管道； 設(shè)置在所述真空箱體（1)內(nèi)的第一、第二工藝氣體隔離板（31、32); 設(shè)置在所述真空箱體（1)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靶材（5 )和濺射沉積基板（6 ); 所述第一、第二工藝氣體隔離板（31、32)分別放置在沿所述旋轉(zhuǎn)靶材（5)直徑方向的 兩側(cè)，并將所述系統(tǒng)分為第一濺射區(qū)域和設(shè)置有濺射沉積基板（6)的第二濺射區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二工藝氣體隔離板 (31、32)接近所述旋轉(zhuǎn)靶材（5)的表面且與所述旋轉(zhuǎn)靶材（5)的表面保持間距d。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁控濺射系統(tǒng)，所述間距d為10?30mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁控濺射系統(tǒng)，其特征在于，所述磁棒（7)為兩根時(shí)，所述兩 根磁棒（7)平行背靠背排列且固設(shè)于旋轉(zhuǎn)靶材（5)內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁控濺射系統(tǒng)，其特征在于，所述磁棒（7)為一根時(shí)，所述磁 棒（7 )可以在所述旋轉(zhuǎn)靶材（5 )內(nèi)部根據(jù)需要調(diào)整磁棒（7 )位置和方向。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的磁控濺射系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二工藝氣體 隔離板（31、32)為具有耐高溫材料的隔離板。
【文檔編號(hào)】C23C14/35GK203846098SQ201420236381
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】趙軍, 劉鈞, 陳金良, 許倩斐 申請(qǐng)人:浙江上方電子裝備有限公司