濺射陰極裝置制造方法
【專利摘要】本公開提供了一種濺射陰極裝置，用于向鍍膜基板的表面進行濺射，其包括分離的多個陰極部件，每個陰極部件均包括陰極管及設(shè)置在該陰極管外周的至少一個平面靶材，所述多個陰極部件被布置成每個陰極部件的其中一個平面靶材朝向鍍膜基板的表面，從而對該表面進行濺射。本公開使用具有多個陰極部件的分割式陰極結(jié)構(gòu)，每個陰極部件上可以安裝有至少一個靶材，能夠借助多個平面靶材同時對鍍膜基板實施濺射，加快了鍍膜速率和提高了靶材利用率。
【專利說明】濺射陰極裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種鍍膜技術(shù)，尤其涉及一種濺射陰極裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有G4.5代串式(Cluster)濺射鍍膜機的鍍膜方式是用一塊平面靶材濺射到基板上成膜。如圖1所示，平面金屬靶材12安裝在鍍膜機的陰極管11上，等離子體轟擊金屬革巴材12碰撞出金屬原子,逸出的原子按照一定方向沉積在玻璃基板16上形成一定厚度的膜層。此種結(jié)構(gòu)有較多缺陷:靶材四個角的刻蝕最快，利用率低；一塊靶材用完后必須更換靶材，設(shè)備維護保養(yǎng)(PM)的周期短；一個室內(nèi)無法連續(xù)鍍多層膜；因易發(fā)小丘，一旦設(shè)備停止3分鐘以上則需要先跑測試片(Pre)，來把靶材表面的雜質(zhì)濺射到測試片上帶走，從而延長了工藝時間；并且成膜速率較低。
[0003]在所述【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
實用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上內(nèi)容，本實用新型公開了一種濺射陰極裝置，能夠加快鍍膜速率并提高靶材的利用率。
[0005]本公開的額外方面和優(yōu)點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本公開的實踐而習得。
[0006]本公開的一方面提供了一種濺射陰極裝置，用于向鍍膜基板的表面進行濺射，其包括分離的多個陰極部件，每個陰極部件均包括陰極管及設(shè)置在該陰極管外周的至少一個平面靶材，所述多個陰極部件被布置成每個陰極部件的其中一個平面靶材朝向鍍膜基板的表面，從而對該表面進行濺射。
[0007]一實施例中，每個陰極部件還包括支撐座和機架，陰極管安裝于支撐座上，機架與支撐座連接，并能夠帶動支撐座和陰極管旋轉(zhuǎn)，使得每個陰極部件的平面靶材選擇性的朝向鍍膜基板的表面。
[0008]一實施例中，陰極部件的數(shù)量為3個，包括第一陰極部件、第二陰極部件及第三陰極部件，第一陰極部件及第三陰極部件位于第二陰極部件的兩側(cè)，第一陰極部件與鍍膜基板的表面之間具有第一距離，第二陰極部件與鍍膜基板的表面之間具有第二距離，第三陰極部件與鍍膜基板的表面之間具有第三距離，其中，第一距離等于第三距離，且小于第二距離。
[0009]一實施例中，第二陰極部件的朝向鍍膜基板的表面的平面靶材是選擇性地與該表面平行，第一陰極部件的朝向鍍膜基板的表面的平面靶材以及第三陰極部件的朝向鍍膜基板的表面的平面靶材均以一預(yù)定角度來朝向該鍍膜基板的表面，且第一、第二及第三陰極部件相對于鍍膜基板的表面對稱設(shè)置。
[0010]一實施例中，第一、第二及第三陰極部件在鍍膜基板的表面上分別形成第一、第二及第三濺射區(qū)域，且第一濺射區(qū)域與第二濺射區(qū)域部分重疊，第二濺射區(qū)域與第三濺射區(qū)域部分重疊，且上述重疊部分面積相等。
[0011]一實施例中，每一陰極管外周均勻設(shè)置多個平面靶材。
[0012]一實施例中，每一陰極管垂直于其長度方向的截面為多邊形，且在與所述多邊形的每條邊對應(yīng)的側(cè)面上均布置有一個平面靶材。
[0013]一實施例中，所述截面為三角形、四邊形或五邊形。
[0014]一實施例中，每個陰極部件還包括屏蔽罩，屏蔽罩固定連接于機架，其沿著陰極管的長度方向設(shè)置并圍繞所述陰極管，且該屏蔽罩具有開口，在機架帶動支撐座和陰極管旋轉(zhuǎn)的過程中，使每一陰極部件的平面靶材選擇性的朝向鍍膜基板的表面并從開口露出。
[0015]本公開使用具有多個陰極部件的分割式陰極結(jié)構(gòu)，每個陰極部件上可以安裝有至少一個靶材，能夠借助多個平面靶材同時對鍍膜基板實施濺射，加快了鍍膜速率和提高了靶材利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更加明顯。
[0017]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的濺射鍍膜機的鍍膜方式示意圖；
[0018]圖2是示意性圖示根據(jù)本公開實施例的濺射鍍膜機的鍍膜方式的俯視圖；
[0019]圖3是根據(jù)本公開實施例的單個陰極部件的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；及
[0020]圖4是示意性圖示根據(jù)本公開實施例的重疊濺射區(qū)域的俯視圖。

【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本公開將全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清晰，夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細描述。
[0022]所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而沒有所述特定細節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。
[0023]本公開揭露一種由多根直立式靶材同時濺射的陰極結(jié)構(gòu)，能加快鍍膜速率和提高靶材利用率。本公開的陰極結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于真空鍍膜的生產(chǎn)設(shè)備中。
[0024]圖2是示意性圖示根據(jù)本公開實施例的濺射鍍膜機的鍍膜方式的俯視圖。如圖2所示，本實施例提供一種濺射陰極裝置，用于向鍍膜基板26的表面進行濺射。濺射陰極裝置包括分離的多個陰極部件210，每個陰極部件210均包括陰極管211及設(shè)置在該陰極管211外周上的至少一個平面靶材212，多個陰極部件210被布置成每個陰極部件210的其中一個平面靶材212朝向鍍膜基板26的表面，從而對該表面進行濺射。本公開使用具有多個陰極部件的分割式陰極結(jié)構(gòu)，每個陰極部件上可以安裝有至少一個靶材，能夠借助多個平面靶材同時對鍍膜基板實施濺射，加快了鍍膜速率和提高了靶材利用率。
[0025]如圖3所示，本實施例中，每個陰極部件210還包括支撐座34和機架35，陰極管211安裝于支撐座34上，機架35與支撐座34連接，并能夠帶動支撐座34旋轉(zhuǎn)，進而使陰極管211旋轉(zhuǎn)。陰極管211的旋轉(zhuǎn)過程中，其上的平面靶材212選擇性的朝向鍍膜基板26的表面。當陰極管211的三個側(cè)面上安裝相同材質(zhì)的靶材時，一面靶材用完后可以換面使用，減少設(shè)備維護保養(yǎng)(PM)的次數(shù)；當陰極管211的三個側(cè)面上安裝不同材質(zhì)的靶材時，可根據(jù)濺射需要選擇相應(yīng)的平面靶材，因此無需更換整個陰極部件。
[0026]優(yōu)選的，在陰極管211的內(nèi)部還可絕緣支承有中心支承管(未圖示)，中心支承管的底部設(shè)置有磁芯元件。中心支承管的內(nèi)腔與安裝在機架35上的進水管相通，在內(nèi)腔中流動著冷卻水，以避免長期工作后平面靶材212的工作溫度過高。
[0027]另外,支承座34可通過絕緣件及軸承絕緣地活動支承在機架35上。支承座34上設(shè)置有電刷(未圖示)，電源通過電刷和支承座34傳導連接到陰極管211上；工作時，高負電壓通過電刷經(jīng)由支承座34傳遞至陰極管211上。
[0028]如圖2所示，本實施例中，陰極部件210的數(shù)量為3個，包括第一陰極部件214、第二陰極部件215及第三陰極部件216。應(yīng)當理解，濺射陰極裝置中包括的陰極部件不限于三個，而是可以為兩個、四個或更多個，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況進行選擇，在此不再贅述。
[0029]其中，第一陰極部件214及第三陰極部件216位于第二陰極部件215的兩側(cè)，第一陰極部件214與鍍膜基板26的表面之間具有第一距離D1，第二陰極部件215與鍍膜基板26的表面之間具有第二距離D2，第三陰極部件216與鍍膜基板26的表面之間具有第三距離D3，其中，第一距離Dl等于第三距離D3，且小于第二距離D2。即，第一陰極部件214及第三陰極部件216相比于中間的第二陰極部件215更加靠近鍍膜基板26。上述的距離是指各陰極部件的幾何中心與鍍膜基板26的表面之間的垂直距離。
[0030]如圖2所示，第二陰極部件215的朝向鍍膜基板26的表面的平面靶材是選擇性地與該表面平行，第一陰極部件214的朝向鍍膜基板26的表面的平面靶材以及第三陰極部件216的朝向鍍膜基板26的表面的平面靶材均以一預(yù)定角度來朝向該鍍膜基板26的表面，且第一、第二及第三陰極部件214、215、216相對于鍍膜基板26的表面對稱設(shè)置。本實施例中，預(yù)定角度可為10度?30度，優(yōu)選為19度。應(yīng)當理解，各個陰極部件相對于鍍膜基板的距離和角度不限于此。
[0031]如圖4所示，第一、第二及第三陰極部件214、215、216在鍍膜基板26的表面上分別形成第一、第二及第三濺射區(qū)域Al、A2、A3，且第一濺射區(qū)域Al與第二濺射區(qū)域A2部分重疊，第二濺射區(qū)域A2與第三濺射區(qū)域A3部分重疊，且上述重疊部分d的面積相等。另夕卜，每一陰極管外周均勻設(shè)置多個平面靶材。每個平面靶材212可被固定在靶材背板(未示出)上，靶材背板可拆卸地安裝在陰極管211的一個側(cè)面上，靶材背板的尺寸可以與側(cè)面的尺寸基本一致。
[0032]其中，每一陰極管211垂直于其長度方向的截面為多邊形，且在與所述多邊形的每條邊對應(yīng)的側(cè)面上均布置有一個平面靶材。截面可為三角形、四邊形或五邊形。本實施例中，每一陰極管211的截面均為三角形，即，每一陰極管211上設(shè)有三個平面靶材212。
[0033]優(yōu)選地，每個陰極部件210還包括屏蔽罩213，屏蔽罩213固定連接于機架35，其沿著陰極管211的長度方向設(shè)置并圍繞所述陰極管211，且該屏蔽罩25具有開口，在機架35帶動支撐座34和陰極管211旋轉(zhuǎn)的過程中，使每一陰極部件210的平面靶材212選擇性的朝向鍍膜基板26的表面并從開口露出。而未露出的平面靶材212對著屏蔽罩213濺射可執(zhí)行洗靶(Aging)，將靶材表面的氧化物等雜質(zhì)濺射到屏蔽罩213上。屏蔽罩213的材質(zhì)一般為SUS，通過噴砂和熔射處理達到一定粗糙度。設(shè)備停機不超過兩小時可以進行洗靶來防止產(chǎn)品產(chǎn)生小丘，不用像現(xiàn)有技術(shù)一樣先跑測試片，減少了用于測試片的基片消耗和節(jié)省了工藝時間。
[0034]下面結(jié)合圖2說明根據(jù)本公開實施例的濺射鍍膜機的鍍膜方式。將鍍膜基板26送入真空鍍膜室內(nèi)，真空鍍膜室內(nèi)通入一定量的高純工藝氣體一如氧氣、氮氣或氬氣，在電磁場及游離電子的作用下工藝氣體形成帶正電的等離子體，等離子體被載有高負電壓的陰極管211吸引，在磁場的控制下按照一定的軌跡轟擊祀材212,碰撞出來的祀材原子按照一定方向沉積在基板26上形成一定厚度的膜層。本實施例中，安裝在三個陰極部件210上的三個靶材212同時進行濺射，比單個靶材濺射的成膜速率更高。而且,三個靶材同時濺射時會存在重疊區(qū)域，以便在基板26上獲得大致均勻的膜層。
[0035]濺射靶材的端部與中部的電場和磁場不相同，因此端部與中部的沉積質(zhì)量存在差異；一般地，端部形成的膜厚小于中部形成的膜厚。為了得到均勻的膜質(zhì)，通常情況下靶材的尺寸大于基板的尺寸，如圖1所示。本實施例中采用尺寸較小的三個靶材同時濺射，兩側(cè)的靶材相對于基板平面傾斜放置，這樣相鄰靶材的端部的濺射區(qū)域在基板26上重疊而形成重疊濺射區(qū)域d ;通過調(diào)整靶材212之間的夾角和不同靶材212的濺射功率，重疊濺射區(qū)域d的膜質(zhì)可以與其它區(qū)域的膜質(zhì)基本一樣，獲得大致均勻的膜層。例如，使兩側(cè)靶材的濺射功率大于中間靶材的濺射功率。
[0036]本實施例中，三個靶材中的每個都有與單一靶材一樣的濺射刻蝕曲線；相較于一整面的靶材來說，多個靶材的使用率更高。由于與基板中間位置對應(yīng)的靶材的使用較少，因此該靶材的使用率明顯會更高。
[0037]—個側(cè)面的濺射操作完成后，由另外設(shè)置的驅(qū)動裝置驅(qū)動支承座34旋轉(zhuǎn)(如圖2中箭頭所示)，從而帶動陰極管211和靶材212旋轉(zhuǎn)，使用陰極管211的另一個側(cè)面(例如側(cè)面B)上的靶材212來進行濺射。
[0038]當陰極管211的三個側(cè)面上安裝不同材質(zhì)的靶材時，鍍完第一層后旋轉(zhuǎn)陰極管來使用另一面鍍第二層，可以實現(xiàn)連續(xù)鍍多層膜，如Mo/Al/Mo、Ti/Al/Ti等。
[0039]綜上所述，本公開使用具有多個陰極部件的分割式陰極結(jié)構(gòu)，每個陰極部件上可以安裝有至少一個靶材，能夠借助多個平面靶材同時對鍍膜基板實施濺射，加快了鍍膜速率和提高了靶材利用率，且多個平面靶材分離的設(shè)置，可獨立控制，因此易于調(diào)整鍍膜品質(zhì)。另外，對著屏蔽罩濺射可執(zhí)行洗靶，將靶材表面的氧化物等濺射到屏蔽罩上，減少了用于測試片的基片消耗和節(jié)省了工藝時間。
[0040]以上具體地示出和描述了本公開的示例性實施方式。應(yīng)該理解，本公開不限于所公開的實施方式，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
【權(quán)利要求】
1.一種濺射陰極裝置，用于向鍍膜基板的表面進行濺射，其特征在于，其包括分離的多個陰極部件，每個陰極部件均包括陰極管及設(shè)置在該陰極管外周的至少一個平面靶材，所述多個陰極部件被布置成每個陰極部件的其中一個平面靶材朝向鍍膜基板的表面，從而對該表面進行濺射。
2.如權(quán)利要求1所述的濺射陰極裝置，其特征在于，每個陰極部件還包括支撐座和機架，陰極管安裝于支撐座上，機架與支撐座連接，并能夠帶動支撐座和陰極管旋轉(zhuǎn)，使得每個陰極部件的平面靶材選擇性的朝向鍍膜基板的表面。
3.如權(quán)利要求2所述的濺射陰極裝置，其特征在于，陰極部件的數(shù)量為3個，包括第一陰極部件、第二陰極部件及第三陰極部件，第一陰極部件及第三陰極部件位于第二陰極部件的兩側(cè)，第一陰極部件與鍍膜基板的表面之間具有第一距離，第二陰極部件與鍍膜基板的表面之間具有第二距離，第三陰極部件與鍍膜基板的表面之間具有第三距離，其中，第一距離等于第三距離，且小于第二距離。
4.如權(quán)利要求3所述的濺射陰極裝置，其特征在于，第二陰極部件的朝向鍍膜基板的表面的平面靶材是選擇性地與該表面平行，第一陰極部件的朝向鍍膜基板的表面的平面靶材以及第三陰極部件的朝向鍍膜基板的表面的平面靶材均以一預(yù)定角度來朝向該鍍膜基板的表面，且第一、第二及第三陰極部件相對于鍍膜基板的表面對稱設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的濺射陰極裝置，其特征在于，第一、第二及第三陰極部件在鍍膜基板的表面上分別形成第一、第二及第三濺射區(qū)域，且第一濺射區(qū)域與第二濺射區(qū)域部分重疊，第二濺射區(qū)域與第三濺射區(qū)域部分重疊，且上述重疊部分面積相等。
6.如權(quán)利要求5所述的濺射陰極裝置，其特征在于，每一陰極管外周均勻設(shè)置多個平面靶材。
7.如權(quán)利要求6所述的濺射陰極裝置，其特征在于，每一陰極管垂直于其長度方向的截面為多邊形，且在與所述多邊形的每條邊對應(yīng)的側(cè)面上均布置有一個平面靶材。
8.如權(quán)利要求7所述的濺射陰極裝置，其特征在于，所述截面為三角形、四邊形或五邊形。
9.如權(quán)利要求2-8中任一項所述的濺射陰極裝置，其特征在于，每個陰極部件還包括屏蔽罩，屏蔽罩固定連接于機架，其沿著陰極管的長度方向設(shè)置并圍繞所述陰極管，且該屏蔽罩具有開口，在機架帶動支撐座和陰極管旋轉(zhuǎn)的過程中，使每一陰極部件的平面靶材選擇性的朝向鍍膜基板的表面并從開口露出。
【文檔編號】C23C14/35GK204080100SQ201420436010
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】卞楷周 申請人:上海和輝光電有限公司