一种磁控溅射靶材的磁场设计方法与流程

1.本发明涉及一种磁控溅射靶材的磁场设计方法，属于真空磁控溅射镀膜技术领域。


背景技术：

2.随着pvd技术的不断发展，由于磁控溅射的镀膜温度低、膜层均匀、颗粒小等特点，受到越来越多的关注，但是靶材利用率有待于进一步提高，特别对贵金属靶材更是如此；对于柱磁控，靶材的利用率低主要是端部刻蚀槽太深，导致靶材提前报废；目前的行业共识是：靶材的利用率主要主要取决于端部磁场的设计。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种磁控溅射靶材的磁场设计方法。
4.本发明的技术解决方案是这样实现的：一种磁控溅射靶材的磁场设计方法，包含以下步骤：
5.①
建立xyz空间坐标系；
6.②
以z轴为长度方向，y轴为宽度方向，在yz平面上设置内层磁铁组、中间层磁铁组和外层磁铁组，每一层磁铁组均沿y轴和z轴对称；
7.③
给每一层磁铁组充磁；
8.④
建立磁场的模拟矢量图；
9.⑤
根据磁场的模拟矢量图，找出磁场水平分量的最小处；
10.⑥
将磁场水平分量的最小处与靶材蚀刻位置对比；
11.⑦
调整每一层磁铁组的充磁方向，直到磁场水平分量的最小处靠近靶材蚀刻位置。
12.优选的，所述步骤
③
中：
13.内层磁铁组沿+x轴方向充磁；
14.中间层磁铁组被z轴分为+y部分和-y部分，中间层磁铁组的+y部分沿-y轴方向充磁，中间层磁铁组的-y部分沿+y轴方向充磁；
15.外层磁铁组沿-x轴方向充磁。
16.优选的，将每一层磁铁组均分解为多个独立的单块磁铁；充磁时，对每个单块磁铁分别进行充磁。
17.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
18.本发明提供了一种磁控溅射靶材的磁场设计方法，将磁铁分为内、中、外三层结构，并分别进行充磁，根据不同的充磁方向，使磁场水平分量的最小处靠近靶材蚀刻位置；由于靶材刻蚀槽产生在平行于靶面磁场最强处周围，而且磁场水平分量越大，刻蚀越快；通过本方法可以将端部磁场水平分量降低，进而减少了端部的刻蚀，提高了靶材利用率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
20.附图1为本发明的磁铁在空间坐标系中的位置和部分结构示意图；
21.附图2为本发明的另一种实施方式的磁铁在空间坐标系中的位置和部分结构示意图；
22.附图3为本发明的一种充磁方向的磁铁横切面矢量图；
23.附图4为本发明的一种充磁方向的磁场x轴分量图。
具体实施方式
24.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.本发明所述的一种磁控溅射靶材的磁场设计方法，包含以下步骤：
28.①
建立xyz空间坐标系；
29.②
以z轴为长度方向，y轴为宽度方向，在yz平面上设置内层磁铁组1、中间层磁铁组和外层磁铁组3，每一层磁铁组均沿y轴和z轴对称；
30.可以参考图1，图1仅示意了+z轴部分的设计，图中的磁铁还可以以xy轴面对称，将磁铁延长到600-1000mm的总长。
31.③
给每一层磁铁组充磁；
32.优选内层磁铁组1沿+x轴方向充磁；
33.中间层磁铁组被z轴分为+y部分21和-y部分22，中间层磁铁组的+y部分21沿-y轴方向充磁，中间层磁铁组的-y部分22沿+y轴方向充磁；
34.外层磁铁组3沿-x轴方向充磁。
35.参考图2，可以将每一层磁铁组均分解为多个独立的单块磁铁；充磁时，对每个单
块磁铁分别进行充磁，有利于对磁场精确控制。
36.④
建立磁场的模拟矢量图，参考图3、4，图4仅示意了磁场的x轴分量，还需要建立y轴和z轴的分量。
37.⑤
然后再根据磁场的模拟矢量图，找出磁场水平分量的最小处。
38.⑥
再将磁场水平分量的最小处与靶材蚀刻位置对比。
39.依据靶材刻蚀槽产生在平行于靶面磁场最强处周围，且磁场水平分量越大，刻蚀越快的原理。
40.⑦
调整每一层磁铁组的充磁方向，直到磁场水平分量的最小处靠近靶材蚀刻位置，或重合，使端部磁场水平分量降低，这就减少了端部的刻蚀，提高了靶材利用率。
41.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种磁控溅射靶材的磁场设计方法，其特征在于，包含以下步骤：
①
建立xyz空间坐标系；
②
以z轴为长度方向，y轴为宽度方向，在yz平面上设置内层磁铁组(1)、中间层磁铁组和外层磁铁组(3)，每一层磁铁组均沿y轴和z轴对称；
③
给每一层磁铁组充磁；
④
建立磁场的模拟矢量图；
⑤
根据磁场的模拟矢量图，找出磁场水平分量的最小处；
⑥
将磁场水平分量的最小处与靶材蚀刻位置对比；
⑦
调整每一层磁铁组的充磁方向，直到磁场水平分量的最小处靠近靶材蚀刻位置。2.根据权利要求1所述的磁控溅射靶材的磁场设计方法，其特征在于：所述步骤
③
中：内层磁铁组(1)沿+x轴方向充磁；中间层磁铁组被z轴分为+y部分(21)和-y部分(22)，中间层磁铁组的+y部分(21)沿-y轴方向充磁，中间层磁铁组的-y部分(22)沿+y轴方向充磁；外层磁铁组(3)沿-x轴方向充磁。3.根据权利要求1所述的磁控溅射靶材的磁场设计方法，其特征在于：将每一层磁铁组均分解为多个独立的单块磁铁；充磁时，对每个单块磁铁分别进行充磁。

技术总结
本发明公开了一种磁控溅射靶材的磁场设计方法，将磁铁分为内、中、外三层结构，并分别进行充磁，根据不同的充磁方向，使磁场水平分量的最小处靠近靶材末端位置；由于靶材刻蚀槽产生在平行于靶面磁场最强处周围，而且磁场水平分量越大，刻蚀越快；通过本方法可以将端部磁场水平分量降低，进而减少了端部的刻蚀，提高了靶材利用率。高了靶材利用率。高了靶材利用率。


技术研发人员：范玉山
受保护的技术使用者：苏州德耐纳米科技有限公司
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2022/10/11