电磁控溅镀阴极制造技术

本发明专利技术提供一种电磁控溅镀阴极，包含:一导磁基板；一封闭排列的第一永久磁铁环，座于该导磁基板的外围上；一封闭排列的第二永久磁铁环座于该导磁基板中线上，该第二永久磁铁环与该第一永久磁铁环的N极相对于靶面为相反方向；一封闭的电磁线圈设于导磁基板上，且相对于第二永久磁铁环而言。电磁线圈邻接于第一永久磁铁环，该电磁线圈导入的电流周期变化以变化电浆团的位置以轰击靶材；电磁线圈的范围在靶外围至三分之二靶宽之间；一冷却铜底板设于第二永久磁铁环、第一永久磁铁环所包围的空间内且在该封闭的电磁线圈上；及一靶材设于该冷却铜底板上。利用本发明专利技术，电浆团能在控制线圈电流大小及周期而位移位置，以达到提高靶材利用率的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种溅镀靶装置，特别是指一种在溅镀靶后方设有永久磁铁、导磁铁 及电磁线圈，利用安排电磁线圈的位置及导入该电磁线圈的电流作变化达到变化磁场的大 小而达到改变电浆位置的目的，进而达成提升靶材利用率的目的。
技术介绍
磁控派镀（magnetronsputtering)是指真空派镀腔内在派镀革巴材的后方安排电 磁铁或永久磁铁以产生磁场并使得磁力线由靶材后方穿透至靶材的前方，再回到的靶材的 后方的电磁铁或永久磁铁。电浆产生器利用磁场的导引将电浆离子气体轰击金属靶材的预 定区域以敲出金属原子，再沉积金属原子于靶材下方的工件表面上以形成薄膜。电浆气体 可以包含惰性气体如氩气，或者是可以和靶材反应的反应气体。 这样的结果将使得靶材犹如一个穿隧（tunnel-like)的结构形成一电子阱 (electrontrap)。这种效应在穿隧形的电子讲在金属革E材形成一封闭回路后会更进一步 强化，而变得更有效率。然而，它却使电浆形成回路，而使得靶材犹如被穿隧般的损耗，这结 果将存在靶材的利用率被显著降低的缺点。 因此，一种可移动磁场的溅镀靶，例如日本专利JP63-247366设计一种可移动的 环状靶，以达到靶材表面可被均匀削减目的。另中国台湾专利第1299365号。揭示一可移 动靶件的溅镀装置及方法。这个装置需要一线性电机来驱动靶材。 现有技术的再一的实施例可以参见中国台湾专利第1391514,这个专利所揭示的 磁控溅镀靶，请参见图1所示的立体局部剖面图。请参阅图1所示的一种磁控溅镀机200 包含一载板210,包含中间导磁部及外侧铝环部213、一磁铁组220、一内部线圈230、一外部 线圈240、一中间磁环250、一靶材260以及一导磁铁环270,磁铁组220设置于载板210的 承载表面211上，以提供磁场源，内部线圈230绕于一永久磁铁221上。永久磁铁221外侧 还包含一外部磁铁环222,内部线圈230绕设于永久磁铁221以增强磁场源，内部线圈230 的较佳匝数约为40匝，外部线圈240设置于磁铁组220外侧以改变轴向磁场最低点位置， 外部线圈240的匝数约为900匝，该中间磁环250设置于磁铁组220的该永久磁铁221与 该外部磁铁环222之间以增强中间的磁场并改变该磁控溅镀机200内磁场的大小，导磁铁 环270设置于该靶材260的该第一表面261下，以便径向引导磁场的磁力线方向，使得磁场 方向平行于该靶材260,此外，导磁铁环270对应于中间磁环250。外部磁铁环222比中间 磁环250高。利用中间磁环250、导磁铁环270及外部线圈240等组件，以达到磁力线绕行 方向不会过度集中于该靶材260的部分区域，导致靶材260被蚀刻穿透而提高靶材260的 使用期限的目的。 现有技术的溅镀靶的再一的实施例可以参见美国专利US第6338781号，该专利由 Sichmann等人所获得。请参照图2所示为半个阴极（含靶材）的结构图，另一半个阴极（含 靶材）与图2的结构图是以回转轴44为中心，呈镜像对称的（未图示），永久磁铁9和转 轴44之间的距离以Rg表示。如图2所示，半个阴极的结构图包含第一导磁轭铁21，第二导 磁轭铁21'，两者间以一永久磁铁9所连接。第二导磁轭铁21'又连接一鞋型导磁材料14。 螺栓20则连接于第一导磁轭铁21。 第一导磁轭铁21和第二导磁轭铁21'之间的空间容置一溅镀靶8,而溅镀靶8的 上方则另有两个线圈76、77。在两个线圈76、77中间则是一铁心75,它也是导磁材料同时 提供遮蔽功能，它遮蔽了革E空间（targetspace;即革E和待派镀基板27之间的空隙）84对 抗永久磁铁 9 的短路磁力线（shieldsthetargetspace84againsttheshortcircuit magneticfieldlinesofthemagnet9)，因此，磁场变化可因相当低的电流注入于电磁 线圈而产生。图2同时示对应的磁力线42, 42'路径分布。 上述的现有技术省却了靶材移动的驱动装置，但得有外、内圈永久磁铁（它们的 高度不同）及内、外圈电磁铁。电磁铁没有冷却装置。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种电磁控溅镀阴极，电浆团能在控制线圈电流大小及周 期而位移位置，以达到提高靶材利用率的目的。本专利技术能够使用内外永久磁铁与一圈的电 磁线圈，变化导入线圈的电流，达到变化磁场的目的，进而可使靶材的靶面侵蚀范围扩大， 有效消除靶面不均匀的侵蚀，特别是靶材边缘的镀膜可以更均匀。 本专利技术提供一种电磁控溅镀阴极，包括： 一导磁基板； -封闭排列的第一永久磁铁环，座于该导磁基板的外圈上； 一封闭排列的第二永久磁铁环，座于该导磁基板的中线上，该第二永久磁铁环与 该第一永久磁铁环的N极相对于靶面为相反方向； 封闭的电磁线圈设于该导磁基板上，且相对于该第二永久磁铁环而言。该电磁线 圈邻接该第一永久磁铁环，该电磁线圈导入的电流周期变化以变化电浆团的位置以轰击靶 材； 一冷却铜底板设于该第二永久磁铁环、该第一永久磁铁环所包围的空间内且介于 该封闭的电磁线圈及靶材之间；及 -靶材设于该冷却铜底板上。 在优选的实施方式中，所述导磁基板为单位阶梯形，该单位阶梯形为中间段有一 相对较高的平台，所述的封闭排列的第二永久磁铁环座于该平台中线上，以支撑该冷却铜 底板，该导磁基板的平台部位的下方容置一冷却水路。 在优选的实施方式中，所述导磁基板上还包含至少一支撑柱，该支撑柱高度与该 电磁线圈高度大致相等或略高，以使得该冷却铜底板为该支撑柱所支撑。 在优选的实施方式中，所述电磁线圈范围在靶外缘到距靶宽2/3之间。 在优选的实施方式中，所述电磁线圈范围在靶材中线到距靶宽2/3之间。 本专利技术还提供一种电磁控溅镀阴极，该磁控溅镀阴极包括： 一导磁基板，该导磁基板为单位阶梯形，该单位阶梯形为中间段有一相对较高的 平台； -封闭排列的第一永久磁铁环，座于该导磁基板的外圈上；一封闭排列的第二永久磁铁环，座于该导磁基板之平台的中线上，该第二永久磁 铁环与该第一永久磁铁环的N极相对于该靶面为相反方向； 封闭的电磁线圈设于该导磁基板上，且相对于该第二永久磁铁环而言。该电磁线 圈邻接该第一永久磁铁环，该电磁线圈导入的电流周期变化以变化电浆团的位置以轰击靶 材； 一冷却铜底板设于该第二永久磁铁环、该第一永久磁铁环所包围的空间内且介于 该封闭的电磁线圈及靶材之间；及 一靶材设于该冷却铜底板上。 在优选的实施方式中，所述电磁线圈范围在靶外缘到距靶宽2/3之间。 在优选的实施方式中，所述电磁线圈范围在靶材中线到距靶宽2/3之间。 本专利技术的电磁控溅镀阴极的特点及优点是：（a)只需一圈封闭的电磁线圈，又因 电磁线圈封闭于冷却铜板Z形（即前述的单位阶梯形状）导磁基板100, 100'，第一永久 磁铁环110所产生的容置空间内。因此，冷却铜板既可冷却线圈也可冷却靶材。（b)现有 技术溅镀机磁场由靶材下方穿越进入腔体，靶材厚度受限，约在1公分以内，以免影响磁 场强度。本专利技术磁场由靶材两侧横越，散热良好的平面金属靶厚度可达3cm。（c)相较于 Sichmann的现有技术，本专利技术的电浆移动范围比现有技术增加35%，也因此，电浆移动效 率可提高10%以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁控溅镀阴极，其特征在于，该磁控溅镀阴极包括：一导磁基板；一封闭排列的第一永久磁铁环，座于该导磁基板的外圈上；一封闭排列的第二永久磁铁环，座于该导磁基板的中线上，该第二永久磁铁环与该第一永久磁铁环的N极相对于靶面为相反方向；封闭的电磁线圈设于该导磁基板上，且相对于该第二永久磁铁环而言；该电磁线圈邻接该第一永久磁铁环，该电磁线圈导入的电流周期变化以变化电浆团的位置以轰击靶材；一冷却铜底板设于该第二永久磁铁环、该第一永久磁铁环所包围的空间内且介于该封闭的电磁线圈及靶材之间；及一靶材设于该冷却铜底板上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑兆希，
申请(专利权)人：兆阳真空动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71