专利名称：溅射薄膜的厚度均匀性修正装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种离子束溅射沉积薄膜的制造技术，具体涉及一种用于修正溅射原子 流量分布以控制薄膜均匀性的修正装置。
背景技术：
薄膜技术在电子、通讯及其他领域都有重要的应用。制备薄膜的工艺和技术有许多种， 按沉积过程可分为化学沉积和物理沉积，物理沉积尤以溅射技术的应用最为广泛，发展最快 。溅射是通过高能离子撞击材料的表面，使表面原子逸出并沉积在基片上形成薄膜的过程。 在电子器件的制造中，溅射比起其它技术有很多优点，如溅射靶材大，可在较大的基片上沉积均匀的薄膜；薄膜厚度容易控制；适宜于合金镀膜，薄膜的强度、光洁度、晶粒结构良好 ，材料性能接近块体材料；没有X-射线对器件的损害等。
尽管溅射比起其他薄膜技术可以获得更好的厚度均匀性，但对于尺寸较大的基片，以及 愈来愈高的技术标准，控制好薄膜厚度的均匀性对于器件的性能是至关重要的。薄膜厚度的 均匀性，还会影响薄膜器件性能参数的一致性，产品的批次合格率。对于大规模集成电路和 片式薄膜元器件的制造来说， 一块十来公分的基片上要做成几百个的微型元件，因此薄膜在 整个基片上厚度的均匀性，对产品的性能、质量和规模化生产无疑具有极其重要的意义。根 据实验测定，即使性能良好的溅射设备，直径大于5cm的基片的厚度不均匀度可达1％以上， 更大尺寸例如20cm的基片的不均匀度可达到5％以上。为了提高生产效率，必须采用大尺寸的 基片，但是即使1%的偏差对于高精度的元器件(例如高精密的薄膜片式电阻器阻值偏差要求 0.05%， 0.1%， 0.5%)来说也是不能接受的。大规模集成电路更是如此。所以，控制整个溅 射基片上薄膜厚度的均匀性对于薄膜电子元器件的制造是至关重要的。
迄今为止，为提高溅射薄膜的均匀性，采取了很多措施，例如，基片采用行星运行的方 式，就是说，基片在自身转动的同时，随着基座作公转，此法可以改善薄膜的均匀性，但不 能进一步提高均匀度。另一种方式是采用修正板技术，通常是采用一种棒状的调节装置，作 小范围的三维转动，以进一步提高薄膜的均匀性，但该装置的转动方式是固定的，修正装置 的结构也是固定的，不便于根据具体的设备和使用情况作相应的调整，同时装置在转动时对 粒子流产生一种搅动作用，会带来一定的副作用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种溅射薄膜的厚度均匀性修正装置。该装置用 于调节溅射原子流量分布以改善薄膜厚度的均匀性，可以方便地连续调节溅射原子流量分布 ，对沉积在基片上的薄膜厚度进行修正，提高薄膜的均匀性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案溅射薄膜的厚度均匀性修正装置 。包括修正块和旋钮，修正块通过细杆与旋钮固定连接；所述的修正块是由固定块和活动块 两部分连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体。
上述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，固定块与细杆固定连接；在固定块直边一侧 的侧面中部开有小槽和螺孔；在活动块直边的中部设有薄形凸缘和螺丝孔；活动块的凸缘可 插入固定块的小槽中，活动块的螺丝孔与固定块的螺孔具有相同的尺寸；固定块和活动块是 通过螺丝连接成一个整体。
前述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，固定块上小槽的深度或者是活动块上凸缘的 宽度可以根据需要进行加深或加长。
前述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，在旋钮上设有指针；细杆穿过一个刻度盘的 中心孔；刻度盘位于旋钮和修正块之间，并且刻度盘与旋钮、修正块是分开固定的，不会随 旋钮或修正块一起转动。
前述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置中，细杆的长度是使得修正块正好位于基片的中 轴线上。
有益效果本实用新型是通过修正块对溅射原子流的遮挡作用来改变溅射原子在基片上 的分布，从而改善薄膜的均匀性达到对溅射薄膜的厚度均匀性进行修正的目的。本实用新型 的修正块与旋钮是固定连接，通过手动或电动转动旋钮可连续地调节修正块的转动角度，从 而改变修正块阻挡溅射原子流的投影宽度。同时由于本实用新型的修正块是由活动块和固定 块两部分通过螺丝活动连接成一个整体，通过旋转螺丝能在小范围内调整修正块的宽度，使 修正块能进一步改变阻挡溅射原子流的投影宽度，达到修正溅射原子流分布、更好的改善薄 膜厚度均匀性的目的。与现有技术相比，具有结构简单，操作方便，调节范围大，修正效果 好的特点。
图l是本实用新型的结构示意图； 图2是本实用新型的爆炸示意图； 图3是固定块的结构示意图4是图3的侧视图5是活动块的结构示意图6是图5的侧视图7是本实用新型的应用示意图8是本实用新型工作原理图1;
图9是本实用新型工作原理图2;
图10是本实用新型工作原理图3;
图ll是刻度盘的结构示意图。
具体实施方式
实施例下面通过一个离子束溅射沉积薄膜的具体应用，来说明本实用新型的基本结构 和工作原理。如图7所示，用于薄膜制备的离子束溅射系统包括，溅射室12，溅射室12通过
抽气口13抽真空，使其达到规定的真空度。溅射室12的一侧设有离子发射枪14，高能溅射离 子以一定的角度对着安装在溅射靶装置15上的溅射靶16轰击，将溅射靶16表面的原子打出， 形成溅射原子流17;在溅射原子17的路径上一定距离内设有安装在基座18上的基片19，溅射 原子以较高的速度飞向基片19，并沉积在上面形成薄膜。基座控制器20通过控制基座马达使 基座18以一定速度旋转，基片19可随基座18旋转，也可以在随基座18公转的同时自转。在溅 射耙16与基片19之间，设有本实用新型的溅射薄膜厚度均匀性修正装置21，修正装置21通过 支架22安装在溅射室12上，修正装置21不随基座18—起运动；修正装置21可以采用手动方式 调节，也可以通过控制器23以电子方式调节其旋转角度，以此来改变修正装置阻挡溅射原子 流量的宽度。
本实用新型修正装置的构成如图l、图2所示。主要包括修正块l、旋钮2，修正块l通过 细杆3与旋钮2固定连接，细杆3的长度使得修正块1正好位于基片19的中轴线上。旋钮2通过 手动或电动可连续地调节修正块l的转动角度。修正块l由固定块4和活动块5两部分通过螺丝 IO连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体，其最佳形状通过实验确定。调整螺丝 IO可以小范围改变修正块I的宽度。固定块4与细杆3固定连接；本实用新型固定块4的结构如 图3、图4所示。在固定块4直边一侧的侧面中部开有小槽6和螺孔7，目的是与活动块5进行配 合连接。本实用新型活动块5的结构如图5、图6所示。在活动块5直边的中部设有薄形凸缘8 和螺丝孔9;凸缘8刚好可以插入小槽6中，螺丝孔9与螺孔7有相同的尺寸；小槽6的深度或者 凸缘8的宽度可以根据需要加深或加长，调节螺丝10可以调整修正块1两部分的相对位置，同 时改变修正块l的宽度，但调节范围限制于凸缘8的宽度，即修正块l加宽时，不能使修正块
l中央露出缝隙，失去遮挡。细杆3穿过刻度盘11的中心孔，刻度盘11位于旋钮2和修正块1之 间，并且刻度盘11与旋钮2、修正块l是分开固定，不会随旋钮2或修正块1转动。刻度盘ll的 结构如图12所示，用于指示旋钮2或修正块1的转动角度。在旋钮2上设有指针，可以通过刻 度盘ll连续地对修正块l的转动角度进行调节，同时改变修正块l阻挡溅射原子流的投影宽度 ，达到修正溅射原子流分布的目的，改善薄膜的均匀性。
本实用新型的工作原理如图8、 9、 IO所示。固定块4、活动块5位于溅射原子流17的飞行 路径上，溅射时基片19旋转，修正块l起到遮挡部分溅射原子，改变其在基片19上分布的作 用，其遮挡和修正效果取决于修正块1在基片19上的投影宽度D及其形状。除了溅射原子流 17断面分布的不均匀外，随着设备的使用时间，以及溅射过程中溅射靶的消耗都会使这种分 布随时间变化，因此，要随时调整修正参数，改善分布的均匀性。如图8所示，此时固定块4 、活动块5平行于旋转着的基片19，修正块1在基片19上的投影宽度D最大，也具有最大的遮 挡面积。溅射原子流17被修正块1遮挡，因此改变了溅射原子在基片19上的沉积分布，由于 基片19随基座不停地转动，愈靠近中心的部位，被修正块l遮挡的几率愈大，沉积的原子愈 少；由中心往两边遮挡宽度逐渐减小，沉积的原子逐渐增加，因此，通过修正块l的遮挡作 用可以调节溅射原子流17在基片19上的沉积分布，达到调节薄膜均匀性的目的。我们知道， 溅射原子流在断面上是呈一定规律分布的，而且每一台设备的溅射原子流断面的原子数分布 不尽相同，其准确的分布需要通过实验来确定。通过实验很容易掌握某台设备准确的溅射原 子流分布，例如，通过测量无遮挡沉积薄膜的厚度分布，进行适当的数学处理，便可以确定 溅射原子的分布规律，由此可以确定修正块的最佳遮挡形状，使得修正块的均匀性调节作用 达到最佳。任何一台设备准确的、最佳的修正块形状必须通过实验确定。但是即使分布拟合 足够精确，修正块的形状仍然不可能完全将分布修正均匀，总会有一定的偏差，同时实际使 用时分布还会随时间变化，因此，能实时调节修正效果的设计就十分必要。见图9所示，通 过旋扭2转动一个角度，修正块1的投影宽度D变小，这种调整可以渐进地改变投影形状和宽 度；另一方面，调节螺丝10也可以改变修正块1和投影宽度D，见图10所示。通过两种调节定 量的配合使用可以实现修正效果的连续调节，达到最佳效果，最大程度改善薄膜厚度的均匀 性。
权利要求权利要求1一种溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，包括修正块(1)和旋钮(2)，其特征在于修正块(1)通过细杆(3)与旋钮(2)固定连接；所述的修正块(1)是由固定块(4)和活动块(5)两部分连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体。
2.根据权利要求l所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特征在 于所述的固定块(4)与细杆(3)固定连接；在固定块(4)直边的侧面中部开有小槽( 6)和螺孔(7);在活动块(5)直边的中部设有薄形凸缘(8)和螺丝孔(9);凸缘(8) 可插入小槽(6)中，螺丝孔(9)与螺孔(7)有相同的尺寸；固定块(4)和活动块(5) 通过螺丝(10)连接成一个整体。
3.根据权利要求2所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特征在 于小槽(6)的深度或者凸缘(8)的宽度可以根据需要加深或加长
4.根据权利要求l、 2或3所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其 特征在于在旋钮(2)上设有指针；细杆(3)穿过刻度盘(11)的中心孔；刻度盘(11) 位于旋钮(2)和修正块(1)之间且与旋钮(2)、修正块(1)分开固定，不会随旋钮(2)或修正块(1)转动。
5.根据权利要求1或2所述的溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其特 征在于细杆(3)的长度是使修正块(1)正好位于基片(19)的中轴线上。
专利摘要本实用新型公开了一种溅射薄膜的厚度均匀性修正装置，其构成包括修正块(1)和旋钮(2)，修正块(1)通过细杆(3)与旋钮(2)固定连接；所述的修正块(1)是由固定块(4)和活动块(5)两部分连接成一个整体，形成一个中间宽两头窄的偏平体。本实用新型可通过旋钮连续地手动或电动调整修正块的转动角度，以此对溅射原子流量分布进行修正，达到改善沉积薄膜厚度均匀性的目的；本实用新型具有结构简单、操作灵活、调节范围大、修正效果好等特点。
文档编号C23C14/34GK201212059SQ20082030132
公开日2009年3月25日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者萍 叶, 周瑞山, 平 张, 敏 张, 铎 张, 青 张, 殷志茹, 倩 王, 罗向阳, 强 谢, 龚国刚, 龚漫莉 申请人:贵州振华云科电子有限公司