TW201315828A - 平面磁控濺射陰極 - Google Patents

Abstract

一種平面磁控濺射陰極，其包括靶材、磁體裝置、磁靴，所述磁體裝置裝設於靶材的背面，所述磁體裝置包括平行且間隔設置的三第一磁體，該三第一磁體分別設置於靶材的兩側和中間，該磁體裝置還包括四第二磁體，該四第二磁體為兩兩一組設置於相鄰的二第一磁體之間；且該磁體裝置中相鄰的第一磁體與第二磁體的極性排布相反，相鄰的二第二磁體的極性排布相反。本發明平面磁控濺射陰極能夠使靶材表面的磁場強度分佈更加均勻，使得靶材表面的蝕刻區大大寬化，從而有效提高了靶材的利用率。

Description

平面磁控濺射陰極

本發明涉及一種平面磁控濺射陰極，尤其涉及一種能夠提高靶材利用率的平面磁控濺射陰極。

物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡稱PVD)，係一種利用物理方式在基材上沉積薄膜的技術。磁控濺射技術係物理氣相沉積技術的一種。在磁控濺射鍍膜技術中，高能離子(通常為電場加速的氬氣離子)轟擊靶材表面，靶材表面離子或原子與入射的高能離子交換能量後從靶材表面飛濺出來，並在基材上沉積成膜。

目前，在磁控濺射鍍膜技術應用領域，廣泛使用的係平面磁控濺射陰極。如圖1所示的習知的平面磁控濺射陰極200包括靶材201、磁體裝置203、磁靴205。所述磁體裝置203包括三個磁體210，該三個磁體210裝設於靶材201的背面(即與靶材201的濺射面相對的一面)。所述磁靴205設置於磁體裝置203相對於所述靶材201的一面。圖2所示為圖1去除所述靶材201後，從圖1箭頭所示的方向觀測所述磁體裝置203。如圖2所示，所述每一磁體210由複數磁鐵207縱向堆疊而成，且相鄰的二磁體210之間的極性(N極和S極的朝向)排布相反。在濺射過程中，靶材201表面的磁場強度分佈如圖1中虛線所示。靶材201表面的磁場強度的水準分量越高的區域，其濺射速率越高，消耗也就越大，因此濺射一段時間後，靶材201表面就會出現如圖1所示的蝕刻坑211。蝕刻坑211最深處，對應磁場水準分量最強的地方，而靶材201的其他部位蝕刻較淺，甚至沒有蝕刻。當蝕刻坑211深到一定程度，靶材201就需要更換，否則靶材201將被擊穿，對鍍膜設備造成損壞。平面陰極的靶材201的不均勻刻蝕，使得靶材201的利用率較低，通常只有20-30%，鍍膜成本較高。

有鑒於此，提供一種能夠有效提高靶材利用率的平面磁控濺射陰極。

一種平面磁控濺射陰極，其包括靶材、磁體裝置、磁靴，所述磁體裝置裝設於靶材的相對於濺射表面的一面，所述磁靴設置於磁體裝置遠離所述靶材的一面，所述磁體裝置包括平行且等間隔設置的三第一磁體，該三第一磁體分別設置於靶材的兩側和中間，且相鄰的二第一磁體的極性排布相反，該磁體裝置還包括四第二磁體，該四第二磁體為兩兩一組設置於相鄰的二第一磁體之間，且每一第二磁體均與所述第一磁體平行；且該磁體裝置中相鄰的第一磁體與第二磁體的極性排布相反，相鄰的二第二磁體的極性排布相反。

本發明平面磁控濺射陰極在原有裝設的三第一磁體的基礎上，還增加了四第二磁體，如此使得靶材表面的磁場強度分佈更加均勻，使得靶材表面的蝕刻區大大寬化，從而有效提高了靶材的利用率。

請參閱圖3，本發明平面磁控濺射陰極100包括靶材10、磁體裝置50、磁靴30。所述靶材10為平面靶，其包括一濺射表面11。所述磁體裝置50垂直裝設於靶材10的相對於濺射表面11的一面，所述磁靴30設置於磁體裝置50遠離所述靶材10的一面。磁靴30用以遮罩所述磁體裝置50鄰近磁靴30一側的磁場。

所述磁體裝置50包括平行設置的三第一磁體510和四第二磁體530，且每一第一磁體510的N極和S極的連線和每一第二磁體530的N極和S極的連線均垂直所述靶材10。所述三第一磁體510分別等間隔設置於靶材10的兩側和中間，且每相鄰的二第一磁體510 的極性排布相反。

所述四第二磁體530為兩兩一組設置，每組第二磁體530設置於相鄰的二第一磁體510之間，且每一第一磁體510與相鄰的第二磁體530的極性排布相反，每相鄰的二第二磁體530的極性排布相反。

圖4所示為圖3去除所述靶材10後，從圖3箭頭所示的方向觀測所述磁體裝置50。如圖4所示，每一第一磁體510由複數條形的第一磁鐵511縱向堆疊而成，且同一第一磁體510中的複數第一磁鐵511的極性排布相同。每一第二磁體530由複數條形的第二磁鐵531縱向堆疊而成，且同一第二磁體530中的複數第二磁鐵531的極性排布相同。

所述每一第一磁鐵511與每一第二磁鐵531的磁性大小接近，但為節省平面磁控濺射陰極100的裝配空間，每一第二磁鐵531的體積小於每一第一磁鐵511的體積。

如圖5所示的靶材10表面的磁力線分佈示意圖，二磁力線指向方向相反，二者發生抵消使得磁場強度降低，二磁力線指向方向相同，相互疊加使得磁場強度增強。如此第二磁體530的設置使得靶材10表面磁場強度的分佈變得均勻(如圖6所示)，整個靶材10的刻蝕區大大寬化，從而將靶材10的利用率提高至70-80%。

本發明平面磁控濺射陰極100藉由於第一磁體510之間設置第二磁體530，使所述靶材10表面的磁場強度分佈更加均勻，使得靶材10表面的蝕刻區大大寬化，從而有效提高了靶材10的利用率。

200．．．平面磁控濺射陰極

201．．．靶材

203．．．磁體裝置

205．．．磁靴

210．．．磁體

207．．．磁鐵

211．．．蝕刻坑

100．．．平面磁控濺射陰極

10．．．靶材

11．．．濺射表面

50．．．磁體裝置

510．．．第一磁體

511．．．第一磁鐵

530．．．第二磁體

531．．．第二磁鐵

30．．．磁靴

圖1為習知的平面磁控濺射陰極的俯視示意圖；

圖2為習知的平面磁控濺射陰極的磁體裝置的正面示意圖；

圖3為本發明較佳實施例的平面磁控濺射陰極的俯視示意圖；

圖4為本發明較佳實施例的平面磁控濺射陰極的磁體裝置的正面示意圖；

圖5為本發明較佳實施例的靶材表面的磁力線分佈示意圖；

圖6為本發明較佳實施例的靶材表面的磁場強度分佈示意圖。

100．．．平面磁控濺射陰極

10．．．靶材

11．．．濺射表面

50．．．磁體裝置

510．．．第一磁體

530．．．第二磁體

30．．．磁靴

Claims (6)

1. 一種平面磁控濺射陰極，其包括靶材、磁體裝置、磁靴，所述磁體裝置裝設於靶材的相對於濺射表面的一面，所述磁靴設置於磁體裝置遠離所述靶材的一面，所述磁體裝置包括平行且等間隔設置的三第一磁體，該三第一磁體分別設置於靶材的兩側和中間，且每相鄰的二第一磁體的極性排布相反，其改良在於：該磁體裝置還包括四第二磁體，該四第二磁體為兩兩一組設置於相鄰的二第一磁體之間，且每一第二磁體均與所述第一磁體平行；且該磁體裝置中相鄰的第一磁體與第二磁體的極性排布相反，相鄰的二第二磁體的極性排布相反。
2. 如申請專利範圍第1項所述之平面磁控濺射陰極，其中所述靶材為平面靶。
3. 如申請專利範圍第1項所述之平面磁控濺射陰極，其中每一第一磁體由複數條形的第一磁鐵縱向堆疊而成，且同一第一磁體中的複數第一磁鐵的極性排布相同；每一第二磁體由複數條形的第二磁鐵縱向堆疊而成，且同一第二磁體中的複數第二磁鐵的極性排布相同。
4. 如申請專利範圍第3項所述之平面磁控濺射陰極，其中每一第一磁鐵的N極和S極的連線和每一第二磁鐵的N極和S極的連線均垂直所述靶材。
5. 如申請專利範圍第3項所述之平面磁控濺射陰極，其中所述第一磁鐵與第二磁鐵的磁性大小相當。
6. 如申請專利範圍第3項所述之平面磁控濺射陰極，其中第二磁鐵的體積小於第一磁鐵的體積。