本发明专利技术涉及真空镀膜磁控溅射沉积技术，更具体地，涉及一种在真空溅射镀膜时使用的溅射装置，包括：磁控管（１）和电磁线圈（６），彼此同轴相对放置，其中电磁线圈（６）可以沿着磁控管（１）中心轴线远近移动。通过控制电磁线圈（６）的电流大小及方向，和改变电磁线圈与磁控管的相对位置，可以方便有效地改变磁控管和基片区域的磁场位形分布，改变基片区域的等离子体密度。此外当电磁线圈（６）通以低频交流电时，靶材表面的刻蚀跑道变宽，刻蚀更均匀，可以简单有效的提高靶材利用率，同时可以改善沉积薄膜的厚度和性能在空间上的不均匀。本发明专利技术具有结构简单，方便、易操作等特点。
【技术实现步骤摘要】
—种磁控t^W體本专利技术涉及真空^^iim积駄，更具体地，涉及一种在真空舰镀膜时^OT的,twt^a，以及^这种^s^w的^。鹏微^iXi鹏舻中駐要的^t一，尤其适釺大面积鹏 妒。妒中離别关注IGt神J用率、沉积薄膜均匀性、基片区域等离子体密度 等方面的问题。通常鹏管是辨衡态和非平衡态的，平衡态鹏管内夕的励磁电 流MM^繊交流，直流电流方向和大小可以调节，电流大小变化范围在使电 磁线圈产生10>500高斯强度内，低频交流电流大小和频率可以调节，频率为 1(M000Hz，电流大小变化范围在使电自圈产生10>500高斯3M内。0M ig 管的IW可以^M、 M及氧化物氮化物等陶瓷耙材。 本专利技术的优点如下1. 本专利技术采用了电磁线圈装置采用外加电磁线圈可以有效方便的根据， 需要实时调整鹏管的非平衡度，也即实时g^片区鄉受等离^ ^鼓鹏。2. 相对于直接调整磁控管，采用调节外加电磁线圈电流可以在更大范围内 (]^">^ 级)6i^基片处的，离子电流密度，也即离^1*，而同时基片悬浮^ffi在小范围内变动，也即能保掛氐能离子會^击。3. 当电自圈通以fK^交流电的时候，可以简单有效的提^TO^用率，并 同时改善大面积沉积薄膜的厚度和性能在空间上的不均匀。4. 本专利技术还具有结构简单、安驗作方便、制m^低的优点。 附圉说明图l.本专利技术装置类型A真空室内部^置剖面示意图； 图2.本专利技术装置类型B真空室内部^g剖面示意图；图3. ^!^型A电麟圈體在離管,时繊位形分布示意图(剖面 右半部分视图)；图4. ^MI型A电纖圈體在基片P(銜时a^娜分布蔬图(剖面右 半部分视图)；图5. ^S类型A电磁线圈^在,管ITO时IWMIi力线与水平方向夹角的分布；图6.装置,A电磁线圈腹置在基片P(逝时耙材面磁力线与水平方向夹角 的分布图7. ^a类型A电,圈Sl在^管P(逝时i^管非平衡度随线圈电流 大小方向的变化；图8.裝WI型A电,圈]^fi在^管P(逝时基片中心，离子电流密度 和悬浮电位；图9. ^t类型A电鹏圈體在基片P(逝时基片中心娜离子电流密度和 悬浮电位；图IO.體类型B磁场娜分布示意图之一 (剖面右半部分视图)； 图ll.體类型B磁场位形分布示意图之二 (剖面右半部分视图)； 图中，l鹏管；2舰3外磁体；4中'll磁体；5基片；6电麟亂7电 磁线圈。下面结合附图和实施例进一步详细说明本专利技术^a类型A真空室内部^g剖面示意图如附图说明图10f^: ^^tii^装置包括鹏管1和电繊圈6，鹏管1包括IEM2、中'(1避体4和夕H1体3;基 片5 ]M在,管1的对面；电自圈6 M自管1中心轴^tg,并可以向 基片5方向来回移动或固定。鹏管l中，可以M调节中'亡磁体4、夕R^体3的相对 ggM4， )^^t 设置为平衡态或非平衡态,管。电磁线圈6围绕着fi^管l，当电自圈6通以电流B^m^生-冲与鹏管1同轴的附加繊(通常场强在几十到几百高斯的范围内)。当附加磁场的方向和^管1的中'。避体4的极性相同时，^J^1 向于闭合在耙材2前，磁控管l趋向平衡态，M^，当附加鹏的方向和鹏管 1中夕卜磁体3的极性相同时，磁力纖向于发散，部分磁力线发辦瞎片区域， ,管1趋向非平衡态。本发B月，电自圈6的一4^点i^i可以很方便简单 的根^Ui需要，只需舰顿电 圈6电流大小或者方向，就可以实时的调 节鹏管l的非平衡度(如图7麻，其中为了M:離管糊N平衡度，舰引 入几何非平衡系数Kg棘量即Kg=2Zo/W，其中，Zo为鹏零点到磁体(磁体)上表面的距离，w为两外围磁体之间距离)，也即efe^片区鄉受等离子体轰击的3破(如图8或9)。从图7中可以看出可以舰调节电流参 "便的得到所 需要非平衡度的磁控管(通以不同的线圈电M"应着不同糊呼衡度)。形卜调节外加电磁线圈电流可以在相当大范围内d个issm) 6S^S片处的，离子电流密度(即离^"通量)，而同时基片悬浮M在小范围内变动(实例结果中不超 过15V)，也即能保掛氐能离子能量轰击(如图8、 9所示)。此外，电磁线圈6所放置的位置不同，对耙材2鹏片5区域的 娜分布影响也不同。磁控管内磁体所产生的m^M衰减很快，，离耙面几个厘米W卜基片区域，场强只有几个高斯，难以对离子运动产生较大影响。当电,圈6 ^ftg在^管1附近的时候，如图3肝示(图中所示意的,管是圆形平面磁 控管，呈轴娜，因此只给出剖面右半部分视图，下同)，电纖圈通以电船后， 可以一定,的增强基片区域的场强;而当电磁线圈6 ^CS在基片5 ITO的时候， 如图4所示，电磁线圈通以相同励磁电流的情况下，基片区域的场强相比显著增 强，并M多更均匀的動线穿过基片区域， 1^#基片区域等离子條度得以 显著增强。这一点从实例中采用朗缪尔探针测量结果也可以证实。实例中溅射耙材为 ZnAl^^耙，直径80mm， ^U"M为320V， ^f功率密度约为1.5W/cm2，耙 基距为7cm。如图8是电磁线圈^fi在,管附近时的变化曲线。随着电磁线圈 电流由0.5A向-2A变化，基片中心^ (IB^^管中^^2)电流密度由 100pA/cm2升至，MA/cm2，变化了9倍左右，同时基片悬浮*￡￡也由8V升到 23V;鈔卜工作压舰两者的影响不甚明显，当压强较低时娜离子电流和基片 悬浮腿略高。图9是电鹏圈體在基片,时的变化曲线，随着电纖圈电 ^^化，幅度相同，也由2A向-2A变化，基片^Mf电流密度由^0[iA/cm2升至 ~1800pA/cm2，增加了20倍左右，相对于电磁线圈OT在^管P(诞时基片， 离子电流变化几乎大H咅，说明錢片区ii^线更为发散以及鹏鹏更强的 结果，这也可以从图4中li^磁力线分布图看出；同时基片悬浮^E也由5V到 23V之间变化，当电繊圈电流由0变化为-2A时，对应着鹏管由平衡态向非 平衡态的转变，相对于电鹏圈腿在鹏管TO时，基片悬浮腿的变化更为 缓慢，这可能是由于此时电鹏圈鄉对 ffil^才面鹏区鄉响更小的结果(如 图9所示)。jt^卜工作压3S^两者的影响也不甚明显，当压强樹氐时娜离子电流 和基片悬浮电压略高。因此从可以大幅度调节^S片，离子电流密度的角度， 电磁线圈适合OT在基片ITO。本专利技术，一个可以移动的电自圈的一^;点 也是可以根据不同員需要调节电磁线圈位置。本专利技术还提出了一种利用电磁线圈^g提高耙材利用率的施。当电鹏圈 6腿在鹏管1附近时，如图5麻实例中当电鹏圈电流在-2A至2A之间 的某一值突化时，虽然磁力线水平区域(磁力线水平区^fc定义为耙材表面磁 力线与水平方向夹角0小于20度的范围),宽度变化很小(实例中电磁线圈电 流为2A时对应为极端平衡态磁控管，磁力线水平区域,宽度约为7mm;电磁 线圈电流为-2A时对应为极端非平衡态磁控管，磁力线水平区域绝对宽度约为 6mm)，但是随着电磁线圈电流在-2A至2A之间变化，磁力线水平区,!Et才面 TO垂直分量零点相对于耙材面是横向左右移动的，磁力线7jC平区域宽度从6mm 增加至10mm，约增加67%，意BW刻蚀范围也明显扩大。我们知道横向亥ij^ft^i常发生在耙材WM直分量为零的地方，因jiWi调节^电磁线圈电饊 Sfe(ra以^^交流电可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁控管溅射装置，其特征在于：包括磁控管（１）和电磁线圈（６）两个部分，所述两个装置同轴相对放置；所述的电磁线圈（６）沿磁控管（１）中心线移动放置在磁控管（１）外侧或基片（５）旁或两者之间的任一位置；调节电磁线圈的电流大小及方向，产生一个与磁控管同轴的辅助磁场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖金泉，张小波，孙超，宫骏，华伟刚，石南林，闻立时，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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