磁控溅射靶的磁场组件、磁控溅射靶及其优化方法技术

本发明专利技术公开了一种磁控溅射靶的磁场组件，包括上导磁组件、下导磁板、以及设于上导磁组件和下导磁板之间的磁性支架，上导磁组件包括多个同心布置的导磁环，磁性支架包括多圈磁性支撑结构，多圈磁性支撑结构与所述导磁环一一对应布置，相邻两圈磁性支撑结构的磁极相反。本发明专利技术还提供一种包含前述磁场组件的磁控溅射靶。一种前述磁控溅射靶的优化方法，包括以下步骤：S1、进行磁控溅射成膜；S2、测试成膜的均匀性；S3、若成膜的均匀性未达到设计要求，则调整各圈磁性支撑结构的磁场强度，然后重复步骤S1和S2，直至成膜的均匀性达到设计要求；若成膜的均匀性达到设计要求，则完成优化。本发明专利技术具有靶材利用率高，成膜均匀性好等优点。

Magnetic field assembly, magnetron sputtering target and optimization method of magnetron sputtering target

The invention discloses a magnetic field assembly of a magnetron sputtering target, which comprises an upper magnetic conduction assembly, a lower magnetic conduction plate and a magnetic support arranged between the upper magnetic conduction assembly and the lower magnetic conduction plate. The upper magnetic conduction assembly comprises a plurality of concentric magnetic conduction rings, and the magnetic support comprises a multi-loop magnetic support structure, a multi-loop magnetic support structure and the conduction plate. The magnetic rings are arranged one by one, and the magnetic poles of the two adjacent magnetic supporting structures are opposite. The invention also provides a magnetron sputtering target containing the above magnetic field assembly. The optimization method of the magnetron sputtering target includes the following steps: S1, forming films by magnetron sputtering; S2, testing the uniformity of film formation; S3, if the uniformity of film formation does not meet the design requirements, adjusting the magnetic field intensity of the magnetic support structure of each ring, and then repeating S 1 and S 2 until the uniformity of film formation reaches the design level. If the uniformity of the film reaches the design requirements, the optimization is completed. The invention has the advantages of high target utilization rate, good film formation uniformity and the like.

【技术实现步骤摘要】
磁控溅射靶的磁场组件、磁控溅射靶及其优化方法
本专利技术涉及半导体工艺设备及其应用，尤其涉及一种磁控溅射靶的磁场组件、磁控溅射靶及其优化方法。
技术介绍
磁场组件是磁控溅射靶的关键部分，直接关系到溅射靶沉膜均匀性和靶材利用率。传统的圆形磁控溅射靶的磁场组件由中心磁铁和外环磁铁组成，当中心磁铁和外环磁铁的尺寸、磁场大小确定后，磁控溅射靶的沉膜均匀性和靶材利用率也即确定了。传统磁控溅射靶在靶材上最终形成一圈溅射跑道，也即靶材被轰击区域的形状与跑道相同，靶材的利用率有限；同时正对基片成膜时，表现出膜层中间厚而外侧薄的特点，成膜均匀性、一致性有限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种靶材利用率高，成膜均匀性好的磁控溅射的磁场组件。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种磁控溅射靶的磁场组件，包括上导磁组件、下导磁板、以及设于上导磁组件和下导磁板之间的磁性支架，所述上导磁组件包括多个同心布置的导磁环，所述磁性支架包括多圈磁性支撑结构，多圈所述磁性支撑结构与多个所述导磁环一一对应布置，相邻两圈磁性支撑结构的磁极相反。作为上述技术方案的进一步改进：各圈所述磁性支撑结构包括多根磁性棒，多根所述磁性棒沿圆周方向均匀布置，各所述磁性棒上端与所述导磁环相连，下端与所述下导磁板相连，同一圈中的各磁性棒磁极相同，相邻两圈磁性棒的磁极相反。作为上述技术方案的进一步改进：所述磁性支架还包括底板及设于底板上表面的多个第一环形支撑部，多个所述第一环形支撑部与多圈所述磁性支撑结构一一对应布置，各所述第一环形支撑部包括多个沿圆周方向均匀布置的第一支撑分块，所述第一支撑分块和所述底板上开设有安装通孔，所述磁性棒下端穿过所述安装通孔后与所述下导磁板相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述下导磁板中心开设有冷却液进孔，所述磁性支架中心开设有冷却液出孔，所述下导磁板下表面设有多个第二支撑分块，多个第二支撑分块沿圆周方向均匀布置。作为上述技术方案的进一步改进：中心的所述磁性支撑结构包括磁性支撑环，其余各圈所述磁性支撑结构包括多根磁性棒，多根所述磁性棒沿圆周方向均匀布置，各所述磁性棒上端与所述导磁环相连，下端与所述下导磁板相连，同一圈中的各磁性棒磁极相同，相邻两圈磁性棒的磁极相反，最内侧的一圈磁性棒与所述磁性支撑环的磁极相反。作为上述技术方案的进一步改进：所述磁性支架还包括底板及设于底板上表面的多个第一环形支撑部，多个所述第一环形支撑部与多圈所述磁性棒一一对应布置，各所述第一环形支撑部包括多个沿圆周方向均匀布置的第一支撑分块，所述第一支撑分块和所述底板上开设有安装通孔，所述磁性棒下端穿过所述安装通孔后与所述下导磁板相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述下导磁板中心开设有冷却液进孔，所述磁性支架的中心设有用于容纳孔，所述磁性支撑环位于所述容纳孔内，所述磁性支撑环上表面设有多个第三支撑分块，多个所述第三支撑分块沿圆周方向均匀布置，中心的所述导磁环布置于多个所述第三支撑分块上，所述下导磁板下表面设有多个第二支撑分块，多个第二支撑分块沿圆周方向均匀布置。作为上述技术方案的进一步改进：所述第三支撑分块上表面设有定位凸部，所述定位凸部与中心的所述导磁环侧面贴合。本专利技术还提供一种包含上述磁场组件的磁控溅射靶。本专利技术还提供一种上述磁控溅射靶的优化方法。一种上述磁控溅射靶的优化方法，包括以下步骤：S1、进行磁控溅射成膜；S2、测试成膜的均匀性；S3、若成膜的均匀性未达到设计要求，则调整各圈磁性支撑结构的磁场强度，然后重复步骤S1和S2，直至成膜的均匀性达到设计要求；若成膜的均匀性达到设计要求，则完成优化。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术公开的磁控溅射靶的磁场组件，设置有多圈同心布置的磁性支撑结构，相邻两圈磁性支撑结构的磁极相反，并一一对应地分摊到上导磁组件的各导磁环上，磁场组件在溅射靶工作时，通过上导磁组件可在靶材表面形成从中心向外N/S极交替的磁场，束缚电子往复螺旋运动，最终将工艺气体(例如氩气)电离，氩离子在电场作用下轰击靶材，将靶材粒子溅射出来沉积到基片表面，实现成膜；靶材表面可获得比磁场圈数少一的溅射跑道，提高了靶材的利用率；同时各圈磁场强度可根据成膜均匀性的测试结果进行优化，相应调整各圈磁场强度，从而提高对成膜均匀性。本专利技术公开的磁控溅射靶，包含上述的磁场组件，因而同样具有上述优点。本专利技术公开的磁控溅射靶的优化方法，根据成膜结果对各圈磁场强度进行调整，便可达到提高正对基片高均匀性成膜的目的，步骤简单，易于实现。附图说明图1是本专利技术磁控溅射靶的磁场组件的立体结构示意图。图2是本专利技术磁控溅射靶的磁场组件的剖视结构示意图。图3是本专利技术中的磁性支架的立体结构示意图。图4是本专利技术中的下导磁板的立体结构示意图。图5是本专利技术中的上导磁组件的立体结构示意图。图6是本专利技术中的磁性支撑环的立体结构示意图。图7是本专利技术磁控溅射靶的优化方法的流程图。图中各标号表示：1、上导磁组件；11、导磁环；2、下导磁板；21、冷却液进孔；22、第二支撑分块；23、回水环；3、磁性支架；31、磁性支撑结构；311、磁性棒；32、底板；321、安装通孔；33、第一环形支撑部；331、第一支撑分块；34、冷却液出孔；4、磁性支撑环；41、第三支撑分块；411、定位凸部；42、中心磁性环。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例一图1至图6示出了本专利技术磁控溅射靶的磁场组件的一种实施例，本实施例的磁控溅射靶的磁场组件，包括上导磁组件1、下导磁板2、以及设于上导磁组件1和下导磁板2之间的磁性支架3，上导磁组件1包括多个同心布置的导磁环11，磁性支架3包括多圈磁性支撑结构31，多圈磁性支撑结构31与多个导磁环11一一对应布置，相邻两圈磁性支撑结构31的磁极相反。本实施例中，导磁环11共四圈，在其他实施例中也可适当调整，优选三至五圈；磁性支架3优选较常见的磁铁支架。该磁控溅射靶的磁场组件，设置有多圈同心布置的磁性支撑结构31，相邻两圈磁性支撑结构31的磁极相反，并一一对应地分摊到上导磁组件1的各导磁环11上，磁场组件在溅射靶工作时，通过上导磁组件1可在靶材表面形成从中心向外N/S极交替的磁场，束缚电子往复螺旋运动，最终将工艺气体(例如氩气)电离，氩离子在电场作用下轰击靶材，将靶材粒子溅射出来沉积到基片表面，实现成膜；靶材表面可获得比磁场圈数少一的溅射跑道，也即本实施例中靶材表面可获得三个溅射跑道，提高了靶材的利用率；同时各圈磁场强度可根据成膜均匀性的测试结果进行优化，相应调整各圈磁场强度，从而提高对成膜均匀性。进一步地，本实施例中，中心的磁性支撑结构31包括磁性支撑环4，也即中心直径最小的导磁环11由磁性支撑环4提供支撑和磁场，其余各圈磁性支撑结构31包括多根磁性棒311，也即其余各导磁环11由磁性棒311提供支撑和磁场，多根磁性棒311沿圆周方向均匀布置，从而将磁场均匀地分摊至导磁环11上，保证各导磁环11上磁场的均匀性，各磁性棒311上端与导磁环11相连，下端与下导磁板2相连，同一圈中的各磁性棒311磁极相同，相邻两圈磁性棒311的磁极相反，最内侧的一圈磁性棒311(也即紧靠磁性支撑环4的一圈磁性棒311)与磁性支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁控溅射靶的磁场组件，其特征在于：包括上导磁组件(1)、下导磁板(2)、以及设于上导磁组件(1)和下导磁板(2)之间的磁性支架(3)，所述上导磁组件(1)包括多个同心布置的导磁环(11)，所述磁性支架(3)包括多圈磁性支撑结构(31)，多圈所述磁性支撑结构(31)与多个所述导磁环(11)一一对应布置，相邻两圈磁性支撑结构(31)的磁极相反。

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射靶的磁场组件，其特征在于：包括上导磁组件(1)、下导磁板(2)、以及设于上导磁组件(1)和下导磁板(2)之间的磁性支架(3)，所述上导磁组件(1)包括多个同心布置的导磁环(11)，所述磁性支架(3)包括多圈磁性支撑结构(31)，多圈所述磁性支撑结构(31)与多个所述导磁环(11)一一对应布置，相邻两圈磁性支撑结构(31)的磁极相反。2.根据权利要求1所述的磁控溅射靶的磁场组件，其特征在于：各圈所述磁性支撑结构(31)包括多根磁性棒(311)，多根所述磁性棒(311)沿圆周方向均匀布置，各所述磁性棒(311)上端与所述导磁环(11)相连，下端与所述下导磁板(2)相连，同一圈中的各磁性棒(311)磁极相同，相邻两圈磁性棒(311)的磁极相反。3.根据权利要求2所述的磁控溅射靶的磁场组件，其特征在于：所述磁性支架(3)还包括底板(32)及设于底板(32)上表面的多个第一环形支撑部(33)，多个所述第一环形支撑部(33)与多圈所述磁性支撑结构(31)一一对应布置，各所述第一环形支撑部(33)包括多个沿圆周方向均匀布置的第一支撑分块(331)，所述第一支撑分块(331)和所述底板(32)上开设有安装通孔(321)，所述磁性棒(311)下端穿过所述安装通孔(321)后与所述下导磁板(2)相连。4.根据权利要求2或3所述的磁控溅射靶的磁场组件，其特征在于：所述下导磁板(2)中心开设有冷却液进孔(21)，所述磁性支架(3)中心开设有冷却液出孔(34)，所述下导磁板(2)下表面设有多个第二支撑分块(22)，多个第二支撑分块(22)沿圆周方向均匀布置。5.根据权利要求1所述的磁控溅射靶的磁场组件，其特征在于：中心的所述磁性支撑结构(31)包括磁性支撑环(4)，其余各圈所述磁性支撑结构(31)包括多根磁性棒(311)，多根所述磁性棒(311)沿圆周方向均匀布置，各所述磁性棒(311)上端与所述导磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘鹏程，彭立波，龚俊，程文进，罗才旺，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43