磁控溅射装置的制作方法

本实用新型涉及物理气相沉积技术领域，具体地涉及一种磁控溅射装置。

背景技术：

磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，磁控溅射广泛地应用于集成电路、液晶显示器以及薄膜太阳能等领域。磁控溅射通过在靶材背板后方引入磁场，利用磁场来束缚带电粒子，增加靶材表面的等离子体的密度，提高靶材溅射的速率。带电荷的粒子(Ar+)在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的中性靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜；产生的二次电子被磁场力束缚在靠近靶面的等离子体区域内，围绕靶面做运动。电子在运动过程中不断地与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子轰击靶材，从而实现高速率沉积。但也正是磁场强弱分布的问题，导致靶材局部消耗相对过快，降低靶材的利用率。

均匀的磁场可以由磁体的高速往复运动产生。当磁体运动到轨道的边缘位置时，需要停滞后再返回。当磁体停滞时，由于中心磁场弱，边缘磁场强，会在靶材两端留下“W”形的凹痕，如图1所示。随着靶材的消耗，靶材容易在“W”形凹痕的最低处被击穿，从而造成整个靶材使用寿命的结束，严重时会打到背板，导致产品报废，而在其他位置靶材未得到充分利用，靶材的利用率较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的靶材边缘消耗过快，其他区域的靶材不能充分利用，靶材利用率低的问题，提供一种磁控溅射装置，该装置延长了靶材的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种磁控溅射装置，包括：

磁场生成装置，包括磁履带和至少两个转动轮，其中所述磁履带包括履带和多个等间距并列固定在所述履带上的磁体，所述磁履带缠绕于所述至少两个转动轮上，形成上下平行的履带传动结构；

靶材，设置在所述磁场生成装置形成的均匀磁场内，且与所述磁履带平行；

两块磁屏蔽板，分别设置在所述靶材的两端，屏蔽超出所述靶材的磁场，

其中，所述均匀磁场的长度大于等于所述靶材的长度，所述磁体的长度大于所述靶材的宽度。

进一步地，所述靶材设置在所述磁场生成装置形成的均匀磁场内的所述磁履带的上方或下方。

进一步地，所述装置还包括履带导轨，设置在与所述靶材临近的磁履带下方，用于支撑所述磁履带。

进一步地，所述履带导轨的材质为铜或铜合金。

进一步地，所述至少两个转动轮中的至少一个转动轮设置为驱动轮。

进一步地，所述磁体通过非磁性框固定在所述履带上。

进一步地，至少一个磁体设置为多段小磁体连续拼接。

进一步地，所有磁体设置为多段等长的小磁体等间隔拼接，所述间隔与所述小磁体的长度相同。

进一步地，所述磁屏蔽板具有高磁导率。

进一步地，所述磁体的形状为圆棱柱、圆柱或方柱。

通过在所述磁控溅射装置上设置磁场生成装置，包括磁履带和至少两个转动轮，其中所述磁履带包括履带和多个等间距并列固定在所述履带上的磁体，所述磁履带缠绕于所述至少两个转动轮上，形成上下平行的履带匀速传动结构；靶材，设置在所述磁场生成装置形成的均匀磁场内，且与所述磁履带平行；以及两块磁屏蔽板，分别设置在所述靶材的两端，屏蔽超出所述靶材的磁场，其中，所述均匀磁场的长度大于等于所述靶材的长度，所述磁体的长度大于所述靶材的宽度，从而改善对靶材轰击的均匀性，解决了靶材边缘消耗过快，其他区域的靶材不能充分利用，靶材利用率低的问题，提高靶材的寿命。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是现有技术中靶材边缘消耗不均匀形成的W形凹痕的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种磁控溅射装置的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种磁控溅射装置中磁履带的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的另一种磁控溅射装置的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的又一种磁控溅射装置的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的再一种磁控溅射装置的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例提供的一种磁控溅射装置中的磁体的示意图。

附图标记说明

100 磁场生成装置 101 磁履带

102 转动轮 103 履带

104 磁体 200 靶材

300 磁屏蔽板 400 履带导轨

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实施例提供一种磁控溅射装置，如图2所示为本实用新型一实施例提供的一种磁控溅射装置的结构示意图，该磁控溅射装置包括：

磁场生成装置100，包括磁履带101和至少两个转动轮102，其中如图3所示，所述磁履带101包括履带103和多个等间距并列固定在所述履带上的磁体104，所述磁履带101缠绕于所述至少两个转动轮102上，形成上下平行的履带传动结构；

靶材200，设置在所述磁场生成装置100形成的均匀磁场内，且与所述磁履带101平行，图中将均匀磁场用划线区域标注；

两块磁屏蔽板300，分别设置在所述靶材200的两端，屏蔽超出所述靶材的磁场，

其中，所述均匀磁场的长度大于等于所述靶材200的长度，所述磁体104的长度大于所述靶材200的宽度。

其中，所述磁履带101中的磁体104数量可以根据靶材200长度及相邻磁体104间距进行调节，以便形成的均匀磁场的长度大于所述靶材200的长度。

通过上述磁控溅射装置中采用磁体组装成磁履带及匀速传动运行方式，在靶材区域形成均匀稳定的磁场，从而形成厚度均匀的薄膜，且避免在靶材表面形成凹痕，增加了靶材的利用率，延长了靶材的使用寿命。

其中，由于磁场生成装置100中的转动轮102的存在，当磁履带101上的磁体104传动到转动轮102上时，磁体104与靶材200的距离出现变化，例如当磁履带101上的磁体104从上方传动到转动轮102外侧时，所述磁体104相对于靶材200的距离出现变化，在靶材区域不能形成均匀的磁场，因此需要将超出所述靶材200的磁场用两块磁屏蔽板300屏蔽，由此也需要磁场生成装置100形成的均匀磁场的长度要大于等于所述靶材200的长度，而所述磁体104的长度要大于所述靶材200的宽度。另外，所述磁屏蔽板300具有高磁导率，例如镍铁合金，或超低碳钢等。

其中，所述磁场生成装置100中可以设置多个转动轮102，以支撑所述磁履带101，避免由于磁履带101重力作用，所述磁履带101中间部位会向下凹，影响磁场分布。

另外，所述靶材200可以设置在如图2所示的所述磁场生成装置100形成的均匀磁场内的所述磁履带101的下方，也可以如图4所示的将所述靶材200设置在所述磁场生成装置100形成的均匀磁场内的所述磁履带101的上方，同时也将磁屏蔽板300设置在所述磁履带101的上方，与所述靶材位于同一侧。只要是在所述磁场生成装置100形成的均匀磁场内，均可设置所述靶材200，并使用磁屏蔽板300屏蔽超出所述靶材200的磁场。

另外，如图5和6所示，所述装置还包括履带导轨400，设置在与所述靶材200临近的磁履带101下方，用于支撑所述磁履带101，以避免由于磁履带101重力作用，所述磁履带101中间部位会向下凹，影响磁场分布。如图5所示，当靶材200位于磁履带101下方时，所述履带导轨400设置在与所述靶材200临近的磁履带101下方，如图6所示，当靶材200位于磁履带101上方时，所述履带导轨400设置在与所述靶材200同侧的磁履带101下方。其中，所述履带导轨400的材质可以为铜或铜合金，但并不限于此。

另外，所述转动轮102可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转带动所述履带103，其中，所述至少两个转动轮102中的至少一个转动轮设置为驱动轮。

另外，所述磁体104通过非磁性框(图中未示)固定在所述履带103上，所述非磁性框的材质可以为塑料，或者是铜、铝、镁、锌金属非磁性材质。

其中，所述磁体104的形状可以采用但不限于如图7所示的圆棱柱，还可以是圆柱、方柱等其他形状。

另外，至少一个磁体可以设置为多段小磁体连续拼接。其中，小磁体的N极与另一小磁体的S极拼接后形成磁体，也可以多段小磁体异性磁极相互拼接后形成磁体，连续拼接形成的磁体可以看成一个整体，实际上与一整块磁体是一样的，所述履带上的其他磁体可以是一整块磁体，也可以是由多段小磁体连续拼接的磁体。

另外，所述履带上的所有磁体可以设置为多段等长的小磁体等间隔拼接。其中，所述履带上的所有磁体均为多段等长的小磁体等间隔拼接，且间隔与所述多段小磁体的长度相同。

上述无论是连续拼接的磁体，还是不连续拼接的磁体，均用非磁性框固定在所述履带上。

通过上述磁控溅射装置，由于靶材区域被均匀分布的磁场所覆盖，在此区域内的等离子体(e^-和Ar⁺)也呈均匀分布的状态，从而形成厚度均匀的薄膜，靶材溅射的均匀性提高，增加了靶材的利用率和使用寿命。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。