柱状磁控溅射器制造技术

本发明专利技术公开了一种柱状磁控溅射器，包括靶筒、弧形屏蔽罩和磁极装置，弧形屏蔽罩位于靶筒的侧面，所述磁极装置包括板状磁轭、在板状磁轭上同平面平行排列固定的一对侧面磁钢和中间磁钢、位于侧面磁钢与中间磁钢之间的中间间隔条，所述板状磁轭平行排列固定在与弧形屏蔽罩相对的靶筒的另一侧面。进一步，在所述中间磁钢的上下端部增设有增强磁钢，增强磁钢的靠近端面的高度低于增强磁钢的靠近中间磁钢端面的高度。本发明专利技术通过设置增强磁钢，克服了现有磁极排布会造成端部的磁场弱于中间的磁场的缺陷，使得整个靶面的水平磁场更加均匀，有利于整个靶刻蚀的均匀性而且形成了完整闭合的磁路，靶材的利用率得到了进一步的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁控溅射技术，可应用于生产线、单体设备的直流或者中 频方法制备薄膜。可以制备金属膜、介质膜，特别适合昂贵靶材的溅射。
技术介绍
磁控溅射技术与传统的蒸发及化学沉积薄膜等相比具有①优良的膜层 均匀性；②膜层与基片结合牢固；③可以通过改变相应参数和机械机构来 改善膜层的性质；④受基片性质影响小等优点得到了最为广泛的应用。在 生产过程中，考虑生产成本和生产效率，传统的圆柱磁控溅射器，靶材的 利用率没有得到最大的改善，而且较平面磁控溅射器而言，不能进行靶材 的再次拼接。平面矩形磁控溅射器在很多领域由于其靶材利用率低而显得没有优 势。针对传统平面磁控溅射器的缺点有了圆柱磁控溅射器的出现。对于圆 柱形磁控溅射器，很多的科技人员进行了大量的研究工作并取得了丰硕成 果图1所示是现有同轴圆柱形磁控溅射器，采用轴向冲磁的环状磁钢4 (其两端分别为S极和N极)，在其端面加上导磁材料做的环状极靴3，根 据磁力线沿表面分布的特点，这时磁力线是沿极靴3的外圆表面发散的。 这时该极靴3替换了一个磁极，而极靴的外圆表面发射的磁力线与理想的 环形磁铁的磁力线相同。最后刻蚀的效果是溅射轨迹为垂直于靶轴而分布 的刻蚀环6，圆形磁钢越薄所刻蚀的轨迹越窄，耙管越长，所刻蚀的轨道 越多。但由于各个磁环的磁场强度不会太均匀而造成刻蚀环的深度和形状 不一致，而且始终会造成局部的地方凸起使得靶材的利用率受到影响。其 实从实际应用中发现这种圆柱磁控溅射器的靶材利用率较平面磁控溅射器而言没有得大的提升。图2所示是现有的一种公告号为CN H17089A、申请号为94114940. 4 的柱状螺旋磁控溅射器，实现四周溅射，但从安装上很难保证螺旋磁钢排 布的均匀性，这种圆柱磁控溅射器在生产中应用很少。图3和图4所示是现有的一种圆柱磁控双面矩形磁控溅射器，它将矩 形磁控溅射器的溅射原理应用于圆柱磁控溅射器，将平面磁控溅射的磁场 以长轴为轴线巻成半圆形或圆形，经过一些修正便得到这种双平面矩形溅 射器，溅射器的磁场结构是由很多的长条形永磁体3沿靶轴方向排成几列 因而可以产生几列对称分布的细长跑道。可以采取的工作方式主要有两种①靶芯带动磁极旋转，而靶筒静止造成四周溅射的工作方式；②靶芯固定， 而驱动装置带动靶材做旋转造成的定向溅射工作方式。另外，其端部同样 需要形成闭合回路采用的方法是在两端加上环状的磁钢。在刻蚀的过程中， 在靶面形成连续的刻蚀轨迹，靶面始终保持光洁有利于溅射的均匀性。我 们知道这种圆柱磁控溅射对靶材的利用率较平面磁控溅射器有了很大提 高，但影响圆柱靶材进一步提高的一个主要因素就是端部刻蚀效应(会出 现端部刻蚀凹痕)，这也是由于磁场的设计所带来的，而且现在柱状磁控溅 射器的安装结构基本都采用安装在真空室的顶部，给应用带来了一定的限 制。综上所述，现有常用磁控溅射器，主要有以下的一些缺陷① 圆柱形靶材端部较中间段会出现较深的刻痕，这一点是影响圆柱 磁控溅射器材利用率进一步提高的主要原因；② 圆柱形磁控溅射器涉及到动密封的问题，现在常用的磁控溅射耙 都采用密封圈来做动密封，显然不能保证溅射器的长期稳定工作；③ 安装方式的单一，常用的圆柱磁控溅射器都采用溅射工作室顶部 安装的方式。限制了圆柱磁控溅射器的应用，所以有待对整体的 结构加以改变；④ 普通的圆柱磁控溅射器通常用于直流方式加载功率，限制了其应 用的领域。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是克服上述现有技术的不足，提出一种能使磁场 更均匀的柱状磁控溅射器。进一步地，本专利技术的目的之二是克服上述现有技术的不足，改善磁 极装置的磁场结构以很大程度上消弱端部效应，提高耙材的利用率的柱 状磁控溅射器。进一步地，本专利技术的目的之三是克服上述现有技术的不足，提出一 种能使安装更方便、灵活的柱状磁控溅射器。 实现上述目的的技术方案一种柱状磁控溅射器，包括靶筒、弧形屏蔽罩和磁极装置，弧形屏蔽 罩位于靶筒的侧面，所述磁极装置包括板状磁轭、在板状磁轭上同平面平 行排列固定的一对侧面磁钢和中间磁钢、位于侧面磁钢与中间磁钢之间的 中间间隔条，所述板状磁轭平行排列固定在与弧形屏蔽罩相对的耙筒的另 一侧面。在所述侧面磁钢和中间磁钢的表面分别固定有带切角的极靴。进一步地，在所述中间磁钢的上下端部增设有增强磁钢，增强磁钢的 靠近端面的高度低于增强磁钢的靠近中间磁钢端面的高度。进一步地，所述增强磁钢包括第一增强磁钢和第二增强磁钢，外端的第 一增强磁钢的上表面比位于第一增强磁钢与中间磁钢之间的第二增强磁钢 的上表面低，第二增强磁钢，是封闭磁钢，用于封闭磁场。进一步地，包括溅射器基座和溅射器安装座，所述耙筒、弧形屏蔽罩和磁极装置安装在溅射器基座内，所述溅射器基座与溅射器安装座密封连接固定，所溅射器安装座用于连接镀膜箱体。进一步地，所述溅射器基座上设置有后密封板，后密封板上设置有布 气管引入法兰，布气管连接到屏蔽罩，屏蔽罩上设置有出气口。 进一步地，成对设置有靶筒、弧形屏蔽罩和磁极装置。 采用上述技术方案，本专利技术有益的技术效果在于1、通过将磁钢设置成同平面平行排列固定的侧面磁钢和中间磁钢结 构，能使磁场排布更方便、更均匀。2、 通过在中间磁钢的上下端部增设增强磁钢，克服了现有磁极排布会 造成端部的磁场弱于中间的磁场的缺陷，使得整个靶面的水平磁场更加均 匀，在很大程度上消弱了磁场的端部效应(即，端部耙材受溅射刻蚀的深 度比中间段更深，影响靶材利用率。)，有利于整个耙刻蚀的均匀性而且形 成了完整闭合的磁路，靶材的利用率得到了进一步的提高。进一步地，将增强磁钢设计成第一增强磁钢和第二增强磁钢的结构， 加工制作工艺更方便、实用。3、 由于靶材利用率能得到很大的提高，对生产线而言，大大降低了更 换靶材而破空的频率，提高了生产效率。4、 在整体安装结构上抛弃了以前常用的法兰式连接而改为实用性很强 的溅射器基座连接方式。安装更加方便和通用，可以根据工艺和结构的要 求安装在真空室的侧面或者上下底板上。5、 用了磁流体来实现动密封，增强了装置长期运行的可靠性。6、 采用独特的布气方式，通过在后密封板上设置有布气管引入法兰， 布气管连接到屏蔽罩，在屏蔽罩上设置出气口，屏蔽罩在除了限制等离子 体的功能以外还成了布气的流阻挡板，有利于实现气流的阻挡效应，从而 改善了布气的均匀性。附图说明图1是现有同轴圆柱形磁控溅射器截面图；图2是现有柱状螺旋磁控溅射器结构；图3是现有圆柱双平面矩形磁控溅射器磁钢排布方案；图4是现有圆柱双平面矩形磁控溅射器整体结构；图5是本专利技术闭合柱状磁控溅射器正面视图；图6是本专利技术闭合柱状磁控溅射器安装图；图7是本专利技术闭合柱状磁控溅射器立体剖视图；图8是本专利技术闭合柱状磁控溅射器立体横截面图；图9是本专利技术闭合柱状磁控溅射器磁极排布横截面图；图IO是本专利技术闭合柱状磁控溅射器磁极排布纵截面图11是本专利技术闭合柱状磁控溅射器磁钢分布图； 图12是本专利技术闭合柱状磁控溅射器冷却水循环示意图； 图13是本专利技术闭合柱状磁控溅射器动密封示意图。具体实施方式一种闭合柱状磁控溅射器，参见图5-图13，包括旋转水座l、旋转轴 2、同步轮3、磁流体装置4、溅射器旋转基座5、靶筒(带管状耙材)6、 溅射器基座7、屏蔽罩8、主轴夹块9、后密封板IO、电刷环ll、变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柱状磁控溅射器，包括靶筒、弧形屏蔽罩和磁极装置，弧形屏蔽罩位于靶筒的侧面，其特征在于：所述磁极装置包括板状磁轭、在板状磁轭上同平面平行排列固定的一对侧面磁钢和中间磁钢、位于侧面磁钢与中间磁钢之间的中间间隔条，所述板状磁轭平行排列固定在与弧形屏蔽罩相对的靶筒的另一侧面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许生，徐升东，谭晓华，
申请(专利权)人：深圳豪威真空光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]