极间式靶材阴极装置的制造方法
【专利摘要】一种极间式靶材阴极装置，包含一个主要磁铁单元、一个靶材及一个辅助磁铁单元。主要磁铁单元包括一个外环磁铁组件与一个具反向延伸的两个端缘的内磁铁组件。靶材设于外环磁铁组件与内磁铁组件间且具一个溅射面及一个相反于溅射面的背面，并包括两个各具反向延伸的第一端缘与第二端缘的主体部与至少一个弯曲部。主体部的第一端缘与第二端缘互相对应，且弯曲部连接于主体部的第一端缘或第二端缘。辅助磁铁单元与靶材间隔设置且相对溅射面靠近背面，并包括至少一个间隔设置于内磁铁组件的该两个端缘中的一者与外环磁铁组件间以邻近弯曲部的第一辅助磁铁组件，令垂直溅射面的磁场强度均匀分布。
【专利说明】
极间式靶材阴极装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种靶材(target)阴极装置，特别是涉及一种极间式靶材(inter-pole target)阴极装置。
【背景技术】
[0002]极间式革El材阴极装置是一种将革El材配置于永久磁铁(permanent magnet)间的革巴材阴极装置，其目的为在革El材上方提供方向更为平行于革El材派射面(sputtering surface)的磁场，以借此提高靶材的利用效率。参阅图1，一种现有的极间式靶材阴极装置I，包含一个永久磁铁组件11与一个设置于该永久磁铁组件11的环形靶材12。该永久磁铁组件11具有一个外环永久磁铁111，及一个由该外环永久磁铁111所围绕的内永久磁铁112。该环形靶材12是围绕该内永久磁铁112以间隔地介于该外环永久磁铁111与该内永久磁铁112间。透过该永久磁铁组件11以令该环形靶材12配置于该外环永久磁铁111及该内永久磁铁112间的设计，使该永久磁铁组件11于邻近该环形靶材12上方的一个溅射面121所产生的磁场拥有较低的垂直分量，并以平行于该环形靶材12的该溅射面121的水平分量为主，如此一来，带电离子更能均匀地轰击该环形靶材12的溅射面121以从该溅射面121溅射出待镀粒子。
[0003]然而，由于位于该环形靶材12的两弯曲段(图未示)两侧的外环永久磁铁111与内永久磁铁112，也沿所述弯曲段曲向地配置。因此，该永久磁铁组件11在位于该环形靶材12的所述弯曲段上方所产生的磁场拥有较高的垂直分量，导致带电离子不易轰击该环形靶材12的溅射面121，因而降低该现有的极间式靶材阴极装置I的该环形靶材12弯曲段的溅射效率。
[0004]经上述的说明可知，如何改良极间式靶材阴极装置的结构以提升靶材的溅射效率，是此技术领域的相关技术人员所待突破的难题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种极间式靶材阴极装置。
[0006]本实用新型极间式靶材阴极装置包含一个主要磁铁单元、一个靶材，及一个辅助磁铁单元。
[0007]该主要磁铁单元包括一个外环磁铁组件与一个设置于该外环磁铁组件内的内磁铁组件，该内磁铁组件具有反向延伸的两个端缘。
[0008]该靶材设置于该外环磁铁组件与该内磁铁组件间且具有一个溅射面及一个相反于该溅射面的背面，该靶材包括两个分别间隔设置于该内磁铁组件的相反两侧外的主体部与至少一个弯曲部，各主体部具有反向延伸的一个第一端缘与一个第二端缘，所述主体部的第一端缘与第二端缘分别是相互对应，该弯曲部是连接所述主体部的第一端缘或第二端缘。
[0009]该辅助磁铁单元与该靶材间隔设置且相对该溅射面靠近该背面，并包括至少一个第一辅助磁铁组件，该第一辅助磁铁组件是间隔设置于该内磁铁组件的该两个端缘中的一者与该外环磁铁组件间，以邻近该弯曲部并令垂直该溅射面的磁场强度均匀分布。
[0010]较佳地，前述极间式靶材阴极装置，该靶材的弯曲部与第一辅助磁铁组件的数量各是一对，该靶材的该对弯曲部是分别连接所述主体部的所述第一端缘与所述第二端缘，以令该靶材是呈一个环形并围绕该内磁铁组件，且所述主体部与该对弯曲部共同具有该溅射面与该背面，该对第一辅助磁铁组件是分别间隔设置于该内磁铁组件的该两个端缘与该外环磁铁组件间。
[0011 ]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，该辅助磁铁单元还包括两对第二辅助磁铁组件，该两对第二辅助磁铁组件是分别设置于该内磁铁组件的该两侧外且邻近该内磁铁组件的该两个端缘。
[0012]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，该靶材还包括一个内围绕部及一个外围绕部，该内围绕部与该外围绕部是分别自该溅射面的一个内周缘及一个外周缘背向该背面凸伸。
[0013]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，该靶材的该内围绕部及该外围绕部分别与该靶材的该溅射面界定出一个150度至170度的夹角。
[0014]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，该内围绕部与该外围绕部各具有一个远离该溅射面的端面，该外环磁铁组件具有一个背向该靶材的该背面的端面，该内磁铁组件还具有一个背向该靶材的该背面的端面，该主要磁铁单元的所述端面的一个高度是介于该溅射面与该内围绕部及该外围绕部的端面间。
[0015]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，该外环磁铁组件与该内磁铁组件分别还具有两个软磁铁与一个叠置于所述软磁铁间的永久磁铁。
[0016]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，各第一辅助磁铁组件具有一个软磁铁与一个设置于该第一辅助磁铁组件的该软磁铁与该靶材的背面间的永久磁铁。
[0017]更佳地，前述极间式靶材阴极装置，各第二辅助磁铁组件具有一个永久磁铁。
[0018]本实用新型的有益效果在于:透过该辅助磁铁单元令邻近该靶材的弯曲部且垂直该溅射面的磁场强度均匀分布，以借此改善该靶材的弯曲部的溅射效率并从而提升该靶材的整体溅射效率。
【附图说明】
[0019]图1是一个剖视图，说明一种现有的极间式靶材阴极装置；
[0020]图2是一个立体图，说明本实用新型极间式靶材阴极装置的一个第一实施例；
[0021]图3是一个仰视图，说明本实用新型该第一实施例的一个主要磁铁单元、一个靶材，及一个辅助磁铁单元；
[0022]图4是沿图3的剖线IV-1V所取得的一个剖面图，说明该辅助磁铁单元的一个第一辅助磁铁组件与该靶材间的相对位置关系；
[0023]图5是一个数值模拟图，说明一个比较例的一个靶材的一个溅射面的磁场强度分布；
[0024]图6是一个数值模拟图，说明本实用新型极间式靶材阴极装置的一个第二实施例的一个靶材的一个溅射面的磁场强度分布；
[0025]图7是一个数值模拟图，说明本实用新型该第一实施例的靶材的一个溅射面的磁场强度分布。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。
[0027]参阅图2、图3及图4所示，本实用新型极间式靶材阴极装置的一个第一实施例，包含一个主要磁铁单元2、一个靶材3，及一个辅助磁铁单元4。本实用新型该第一实施例主要是用来作为一个磁控派镀系统(magnetron sputtering system)的革E材阴极装置，其是设置于一个磁座5(magnetic yoke)的一个支撑件51上，并在配合一个架设于该支撑件51上的阳极装置7的架构下，共同产生一个高电压差以激发该磁控溅镀系统内的一种中性气体从而形成带电离子，使带电离子在磁场的作用下产生罗伦兹力(Lorentz force)以轰击该革巴材3的一个溅射面31，令该靶材3溅射面31的粒子(如，原子与分子)被溅射出该溅射面31，从而镀制于一个基板(图未示)上。在图2至图4中，该磁座5、该支撑件51，及该阳极装置7是以假想线表示。
[0028]该主要磁铁单元2包括一个外环磁铁组件21与一个设置于该外环磁铁组件21内的内磁铁组件22。该外环磁铁组件21具有一个端面211、两个软磁铁212，及一个叠置于所述软磁铁212间的永久磁铁213。该内磁铁组件22具有反向延伸的两个端缘221、一个端面222、两个软磁铁223，及一个叠置于所述软磁铁223间的永久磁铁224。所述软磁铁212、223的功效在调整所述永久磁铁213、224所产生的磁场，以令磁场能均匀且平行地通过该靶材3上方。
[0029]该靶材3设置于该外环磁铁组件21与该内磁铁组件22间，且具有该溅射面31及一个相反于该溅射面31的背面32。如图2及图3所示，该靶材3包括两个分别间隔设置于该内磁铁组件22的相反两侧225外的主体部33、一对弯曲部34、一个内围绕部35及一个外围绕部36。该外环磁铁组件21的端面211与该内磁铁组件22的端面222皆是背向该靶材3的背面32。各主体部33具有反向延伸的一个第一端缘331与一个第二端缘332，所述主体部33的第一端缘331与第二端缘332分别是相互对应，该对弯曲部34是分别连接所述主体部33的第一端缘331与第二端缘332，以令该靶材3是呈一个环形并围绕该内磁铁组件22，且所述主体部33与该对弯曲部34共同具有该溅射面31与该背面32。该内围绕部35与该外围绕部36是分别自该溅射面31的一个内周缘311及一个外周缘312背向该背面32凸伸，并各自具有一个远离该溅射面31的端面351、361。须说明的是，在本实用新型该第一实施例中，该靶材3的弯曲部34的数量是以一对为例做说明，但不以本例为限。此外，该对弯曲部34的目的在于连接所述主体部33;因此，本实用新型也可以仅用单一个弯曲部34连接所述主体部33的第一端缘331或第二端缘332。
[0030]值得一提的是，为了使带电离子能更均匀地轰击该靶材3的溅射面31以提升该靶材3的利用效率。该靶材3的该内围绕部35及该外围绕部36分别与该靶材3的溅射面31界定出一个150度至170度的夹角Θ，且该主要磁铁单元2的所述端面211、222的一个高度是介于该溅射面31与该内围绕部35及该外围绕部36的端面351、361间。该阳极装置7则是盖覆于该外环磁铁组件21的端面211。较佳地，该内围绕部35及该外围绕部36的端面351、361与该溅射面31间的高度差为2至15厘米。
[0031]该辅助磁铁单元4与该靶材3间隔设置且相对该溅射面31靠近该背面32，并包括一对第一辅助磁铁组件41与两对第二辅助磁铁组件42。该对第一辅助磁铁组件41是分别间隔设置于该内磁铁组件22的该两端缘221与该外环磁铁组件21间，且各第一辅助磁铁组件41具有一个软磁铁411与一个设置于该第一辅助磁铁组件41的该软磁铁411与该靶材3的背面32间的永久磁铁412。该两对第二辅助磁铁组件42分别具有一个永久磁铁，且是分别设置于该内磁铁组件22的该两侧225外并邻近该内磁铁组件22的该两个端缘221。须说明的是，在本实用新型该第一实施例中，该辅助磁铁单元4的第一辅助磁铁组件41与第二辅助磁铁组件42的数量各自是以一对与两对为例做说明，但不以本例为限。此外，各第一辅助磁铁组件41与各对第二辅助磁铁组件42是针对邻近各弯曲部34调整磁场，若仅要针对邻近其中一个弯曲部34处调整磁场，本实用新型也可利用单一个第一辅助磁铁组件41与单一对第二辅助磁铁组件42。
[0032]详细地说，当于该阳极装置7与该第一实施例间施予该高电压差时，受该高电压差激发的中性气体所产生的带电离子会受该主要磁铁单元2的内磁铁组件22与外环磁铁组件21产生的磁场牵引而轰击该靶材3的溅射面31。特别是在邻近该对弯曲部34且垂直该溅射面31的磁场，可在该对第一辅助磁铁组件41与该两对第二辅助磁铁组件42的调整下更为均匀地趋近于零，以借此提升带电离子于该对弯曲部34的轰击程度，进而改善该靶材3的利用效率。
[0033]本实用新型极间式靶材阴极装置的一个第二实施例大致上是相同于该第一实施例，其不同处是在于，该第二实施例的该辅助磁铁单元4未包括该两对第二辅助磁铁组件42。详细地来说，本实用新型该第二实施例仅借由该对第一辅助磁铁组件41，令邻近该对弯曲部34并垂直该溅射面31的磁场强度均匀分布，而达成本实用新型的功效，其相关左证数据则容后说明。
[0034]此外，本实用新型极间式靶材阴极装置的一个比较例大致上是相同于所述实施例，其不同处是在于，该比较例未包含该辅助磁铁单元4 ο需说明的是，由于该第一实施例的结构与该第二实施例及该比较例的结构差异仅在于有无该辅助磁铁单元4。因此，为简化整体说明书的篇幅，
【申请人】于此不再另外提供该第二实施例与该比较例的图式。
[0035]参阅图5至图7，显示有该比较例(见图5)、该第二实施例(见图6)，及该第一实施例(见图7)的磁场强度分布，其分别是以数值模拟的方式来分析各主要磁铁单元2于其靶材3的溅射面31上所产生的垂直其溅射面31的磁场强度分布。
[0036]比较图5与图6并参阅图3可知，该比较例(见图5)在未引入有该辅助磁铁单元4的架构下，于邻近该靶材3的该对弯曲部34上方的垂直溅射面31的磁场强度已趋近100G，未能与位处于所述主体部33上方的垂直溅射面31的磁场强度(趋近0G)—致;反观该第二实施例(见图6)，该第二实施例仅利用设置于该对弯曲部34下方的该对第一辅助磁铁组件41便能大幅地减少所述主体部33至该对弯曲部34上方的磁场强度变化(已减少至趋近0G)，确实能达成邻近该对弯曲部34并垂直该溅射面31的磁场强度均匀分布的功效，使邻近该对弯曲部34的溅射面31的垂直分量的磁场强度下降以增加该靶材3的该对弯曲部34处的溅射效率。
[0037]进一步地比较图6与图7并配合参阅图3可知，该第二实施例(见图6)借由该对第一辅助磁铁组件41虽可令该靶材3的各主体部33的该第一端缘331与该第二端缘332处的垂直溅射面31的磁场强度趋近50G;然而，该第一实施例(见图7)进一步地借由该两对第二辅助磁铁组件42，更能使该靶材3的各主体部33的第一端缘331与第二端缘332处的垂直溅射面31的磁场强度降低至趋近OG，令该靶材3的各主体部33与该对弯曲部34间的垂直分量的磁场强度变化降低，改善该靶材3的各主体部33的第一、二端缘331、332处的溅射效率，从而加强了该靶材3的整体溅射效率。
[0038]综上所述，本实用新型极间式靶材阴极装置透过该辅助磁铁单元4令邻近该对弯曲部34并垂直该溅射面31的磁场强度均匀分布，以借此改善该靶材3的弯曲部34的溅射效率，并从而提升该靶材3的整体溅射效率，确实能达成本实用新型的目的。
【主权项】
1.一种极间式靶材阴极装置，包含:一个主要磁铁单元、一个靶材，及一个辅助磁铁单元;其特征在于: 该主要磁铁单元包括一个外环磁铁组件与一个设置于该外环磁铁组件内的内磁铁组件，该内磁铁组件具有反向延伸的两个端缘;该靶材设置于该外环磁铁组件与该内磁铁组件间且具有一个溅射面及一个相反于该溅射面的背面，该靶材包括两个分别间隔设置于该内磁铁组件的相反两侧外的主体部与至少一个弯曲部，各主体部具有反向延伸的一个第一端缘与一个第二端缘，所述主体部的第一端缘与第二端缘分别是相互对应，该弯曲部是连接所述主体部的第一端缘或第二端缘;该辅助磁铁单元与该靶材间隔设置且相对该溅射面靠近该背面，并包括至少一个第一辅助磁铁组件，该第一辅助磁铁组件是间隔设置于该内磁铁组件的该两个端缘中的一者与该外环磁铁组件间，以邻近该弯曲部并令垂直该溅射面的磁场强度均勾分布。2.如权利要求1所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:该靶材的弯曲部与第一辅助磁铁组件的数量各是一对，该靶材的该对弯曲部是分别连接所述主体部的所述第一端缘与所述第二端缘，以令该靶材是呈一个环形并围绕该内磁铁组件，且所述主体部与该对弯曲部共同具有该溅射面与该背面，该对第一辅助磁铁组件是分别间隔设置于该内磁铁组件的该两个端缘与该外环磁铁组件间。3.如权利要求2所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:该辅助磁铁单元还包括两对第二辅助磁铁组件，该两对第二辅助磁铁组件是分别设置于该内磁铁组件的该两侧外且邻近该内磁铁组件的该两个端缘。4.如权利要求2所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:该靶材还包括一个内围绕部及一个外围绕部，该内围绕部与该外围绕部是分别自该溅射面的一个内周缘及一个外周缘背向该背面凸伸。5.如权利要求4所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:该靶材的该内围绕部及该外围绕部分别与该靶材的该溅射面界定出一个150度至170度的夹角。6.如权利要求4所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:该内围绕部与该外围绕部各具有一个远离该溅射面的端面，该外环磁铁组件具有一个背向该靶材的该背面的端面，该内磁铁组件还具有一个背向该靶材的该背面的端面，该主要磁铁单元的所述端面的一个高度是介于该溅射面与该内围绕部及该外围绕部的端面间。7.如权利要求3所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:该外环磁铁组件与该内磁铁组件分别还具有两个软磁铁与一个叠置于所述软磁铁间的永久磁铁。8.如权利要求2所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:各第一辅助磁铁组件具有一个软磁铁与一个设置于该第一辅助磁铁组件的该软磁铁与该靶材的背面间的永久磁铁。9.如权利要求3所述的极间式靶材阴极装置，其特征在于:各第二辅助磁铁组件具有一个永久磁铁。
【文档编号】C23C14/35GK205590792SQ201620312480
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】叶崇宇, 苏晖家, 叶承朋, 颜嘉宏, 黄琬瑜, 卢木森, 黄原, 黄一原
【申请人】凌嘉科技股份有限公司