一种磁控元件和磁控溅射装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁控元件和磁控溅射装置。该磁控元件包括分别呈环状曲线的第一磁极和第二磁极，第一磁极和第二磁极极性相反，第一磁极和第二磁极相互嵌套且相互之间形成磁场，第一磁极和第二磁极之间形成的间隔区域的宽度为第一间距，第一间距能使沉积在基片上的膜层厚度均匀性不大于3％。该磁控元件通过使靶材中心区域溅射时入射粒子分布密度的减小程度明显大于靶材边缘区域溅射时入射粒子分布密度的减小程度，从而使靶材中心区域在溅射时的腐蚀速率的减慢程度明显大于靶材边缘区域在溅射时的腐蚀速率的减慢程度，从而使溅射后沉积在基片上的膜层的中心区域的厚度与边缘区域的厚度趋于一致，进而使沉积膜层的厚度均匀性不大于3％。

Magnetic control element and magnetron sputtering device

The invention provides a magnetic control element and a magnetron sputtering device. The magnetic element including a ring curve of the first and second magnetic poles, the first and second magnetic poles of opposite polarity, the first and second magnetic poles are nested with each other to form magnetic field interval is formed between the first and second magnetic poles of the width of the space, the first space can make the deposition of film thickness on the substrate the uniformity is less than 3%. The magnetic element by reducing the degree of decrease of the sputtering target center region when the incident particle density distribution is significantly greater than the target edge region when sputtering incident particle density distribution, slow down the degree of corrosion rate so that the target center area slowed down the extent of corrosion rate in the sputtering target material is significantly greater than the edge region in the sputtering, so that after sputtering thickness and edge area of center area coating deposited on the substrate and the thickness of the line, and then make the deposited film thickness uniformity is less than 3%.

【技术实现步骤摘要】
一种磁控元件和磁控溅射装置
本专利技术涉及显示
，具体地，涉及一种磁控元件和磁控溅射装置。
技术介绍
铟锡氧化物(ITO)薄膜在可见光区域具有良好的透光性,并且导电性优异，被用做LED器件的透明电极层。铟锡氧化物薄膜通常通过物理气相沉积的方法形成在基板上，物理气相沉积法的实施通常采用磁控溅射(PVD)设备。典型的PVD设备如图1所示。包括高真空工艺腔7、被溅射的靶材6、磁控管8、承载基片9的托盘10，腔室11和靶材6中间充满了去离子水，去离子水用于在磁控溅射过程中对靶材6降温，抽气腔12能将工艺腔7中抽真空。为了提高溅射效率，磁控管8放置在靶材6背面，它包括极性相反的内磁极81和外磁极82，内磁极81和外磁极82之间能在临近工艺腔7的范围内形成磁场。其中，内磁极81由一个或多个磁铁围设成环状，外磁极82也由一个或多个磁铁围设成环状，外磁极82包围内磁极81。内磁极81和外磁极82之间的间隔区域能形成磁场，该磁场束缚工艺腔7内靠近靶材6附近的电子，限制电子的运动范围，并延长电子的运动轨迹，使电子最大幅度地离化氩原子形成氩离子，氩离子受靶材6负电压吸引轰击靶材6，撞击出靶材原子，并在基片9上沉积，从而形成溅射膜层。因此，内磁极81和外磁极82之间的间隔区域也被称作等离子体路径。为了达到均匀溅射的目的，磁控管8通过电机14带动，在靶材6表面均匀扫描，旋转速度为60-100rpm。目前，内磁极和外磁极之间的间隔区域的宽度通常为20-35mm。磁控管在溅射过程中都能使靶材6进行均匀腐蚀，即相同时间内，靶材6边缘溅射下来的粒子与中心处溅射下来的粒子数基本相等，但是由于靶材6不同半径处溅射粒子到基片9的角度分布不同，统计结果为靶材6边缘处粒子到达基片9整体角度小于靶材6中心处粒子到达基片9的整体角度，所以导致沉积在基片9上的膜层13中间厚，边缘薄(如图2所示)。特别是在短程溅射(即靶材6与基片9之间的间距为50-60mm时)工艺中，对于通常采用得直径为300mm的基片9来说，形成在基片9上的膜层13的厚度均匀性大于3％，且标准差均匀性大于2％，这样的膜层13会直接影响其使用性能，同时也无法满足客户要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种磁控元件和磁控溅射装置。该磁控元件能使靶材中心区域在溅射时的腐蚀速率减慢，继而使靶材边缘区域在溅射时的腐蚀速率相对靶材中心区域的腐蚀速率加快，从而使溅射后沉积在基片上的膜层的中心区域的厚度与边缘区域的厚度趋于一致，进而改善了现有技术中沉积膜层中间厚边缘薄的问题，使沉积膜层的厚度均匀性能够不大于3％，也可使膜层厚度的标准差均匀性不大于2％。本专利技术提供一种磁控元件，包括分别呈环状曲线的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极极性相反，所述第一磁极和所述第二磁极相互嵌套且相互之间形成磁场，所述第一磁极和所述第二磁极之间形成的间隔区域的宽度为第一间距，所述第一间距能使沉积在基片上的膜层厚度均匀性不大于3％。优选地，所述第一间距的范围为40-60mm。优选地，所述第一间距为45mm。优选地，所述第一磁极和所述第二磁极的环状曲线的极坐标方程为r2＝a×θ2+b×(tanθ)2+c，其中，a、b和c为常量，θ为环状曲线上任意一点的极角，r为环状曲线上任意一点的极径。优选地，所述第一磁极和所述第二磁极的环状曲线的极坐标方程为θ＝r-arctan(r)，其中，θ为环状曲线上任意一点的极角，r为环状曲线上任意一点的极径。优选地，所述第二磁极围设在所述第一磁极的外围，所述磁控元件的旋转中心位于所述第一磁极和所述第二磁极之间形成的间隔区域内，所述第二磁极的远离所述靶材中心一侧的边缘覆盖与其对应的所述靶材的边缘。本专利技术还提供一种磁控溅射装置，包括上述磁控元件。优选地，还包括靶材，所述靶材的中心与所述磁控元件的旋转中心相重合。优选地，还包括托盘，用于承载基片，所述托盘设置在所述靶材的下方，且所述托盘与所述靶材相对；所述托盘的直径小于或等于330mm。优选地，所述靶材与所述基片之间的间距范围为50-70mm。优选地，所述磁控溅射装置用于溅射导体材料，所述导体材料包括氧化铟锡、氮化钛或铜。本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的磁控元件，通过将第一磁极和第二磁极之间的间隔区域的宽度设置为第一间距，第一间距能通过使靶材中心区域溅射时入射粒子分布密度的减小程度明显大于靶材边缘区域溅射时入射粒子分布密度的减小程度，从而使靶材中心区域在溅射时的腐蚀速率减慢，且靶材中心区域在溅射时的腐蚀速率的减慢程度明显大于靶材边缘区域在溅射时的腐蚀速率的减慢程度，继而使靶材边缘区域在溅射时的腐蚀速率相对靶材中心区域的腐蚀速率加快，进而使溅射后沉积在基片上的膜层的中心区域的厚度与边缘区域的厚度趋于一致，改善了沉积膜层的均匀性，解决了现有技术中沉积膜层中间厚边缘薄的问题，使沉积膜层的厚度均匀性能够不大于3％，也可使膜层厚度的标准差均匀性不大于2％。本专利技术所提供的磁控溅射装置，通过采用上述磁控元件，使沉积膜层的厚度均匀性能够不大于3％，也可使膜层厚度的标准差均匀性不大于2％，从而改善了沉积膜层的均匀性，解决了沉积膜层中间厚边缘薄的问题。附图说明图1为现有技术中磁控溅射设备的结构示意图；图2为图1中的磁控溅射设备在短程溅射过程中在基片上沉积膜层的厚度示意图；图3为本专利技术实施例1中磁控元件的结构俯视图；图4为本专利技术实施例1中另一种磁控元件的结构俯视图；图5为本专利技术实施例1中又一种磁控元件的结构俯视图；图6为采用图3-图5中的磁控元件时靶材的腐蚀速率示意图；图7为本专利技术实施例2中磁控元件的结构俯视图。其中的附图标记说明：1.第一磁极；2.第二磁极；3.间隔区域；L.第一间距；4.靶材中心区域；5.靶材边缘区域；6.靶材；P.靶材的中心；7.工艺腔；8.磁控管；81.内磁极；82.外磁极；9.基片；10.托盘；11.腔室；12.抽气腔；13.膜层；14.电机；aa'.靶材中心区域所对应的间隔区域的弧长；bb'.靶材边缘区域所对应的间隔区域的弧长。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术所提供的一种磁控元件和磁控溅射装置作进一步详细描述。实施例1：本实施例提供一种磁控元件，用于在磁控溅射过程中设置在靶材6的上方，如图3所示，包括分别呈环状曲线的第一磁极1和第二磁极2，第一磁极1和第二磁极2极性相反，第一磁极1和第二磁极2相互嵌套且相互之间形成磁场，靶材6的中心P用于对应位于第一磁极1和第二磁极2之间形成的间隔区域3中，第一磁极1和第二磁极2之间形成的间隔区域3的宽度为第一间距L，第一间距L能使沉积在基片上的膜层厚度均匀性不大于3％。其中，第一间距L为间隔区域3中第一磁极1的外侧边缘和第二磁极2的内侧边缘之间的最短直线距离。第一间距L能使靶材中心区域4溅射时入射粒子分布密度的减小程度明显大于靶材边缘区域5溅射时入射粒子分布密度的减小程度，从而使靶材中心区域4在溅射时的腐蚀速率的减慢程度明显大于靶材边缘区域5在溅射时的腐蚀速率的减慢程度，进而使溅射后沉积在基片上的膜层的中心区域的厚度与边缘区域的厚度趋于一致，最终使沉积在基片上的膜层厚度均匀性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控元件，包括分别呈环状曲线的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极极性相反，所述第一磁极和所述第二磁极相互嵌套且相互之间形成磁场，其特征在于，所述第一磁极和所述第二磁极之间形成的间隔区域的宽度为第一间距，所述第一间距能使沉积在基片上的膜层厚度均匀性不大于3％。

【技术特征摘要】
1.一种磁控元件，包括分别呈环状曲线的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极极性相反，所述第一磁极和所述第二磁极相互嵌套且相互之间形成磁场，其特征在于，所述第一磁极和所述第二磁极之间形成的间隔区域的宽度为第一间距，所述第一间距能使沉积在基片上的膜层厚度均匀性不大于3％。2.根据权利要求1所述的磁控元件，其特征在于，所述第一间距的范围为40-60mm。3.根据权利要求1所述的磁控元件，其特征在于，所述第一间距为45mm。4.根据权利要求1所述的磁控元件，其特征在于，所述第一磁极和所述第二磁极的环状曲线的极坐标方程为r2＝a×θ2+b×(tanθ)2+c，其中，a、b和c为常量，θ为环状曲线上任意一点的极角，r为环状曲线上任意一点的极径。5.根据权利要求1所述的磁控元件，其特征在于，所述第一磁极和所述第二磁极的环状曲线的极坐标方程为θ＝r-arctan(r)，其中，θ为环状曲线上任意一点的极角，r为环状曲线上任...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉杰，罗建恒，耿波，张同文，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11