一种磁控溅射镀膜装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及薄膜制备技术领域，尤其是一种磁控溅射镀膜装置，该镀膜装置具有磁控溅射单元，所述溅射单元具有靶材和磁铁，该镀膜装置具有至少两个溅射单元，所述溅射单元的溅射方向呈汇聚状，每个所述溅射单元的溅射方向与所述靶材之中心和所述工件之中心的连线之间的夹角小于等于45度。本实用新型专利技术的优点是：能够实现在工件周围同时使用多个靶材进行溅射，并且可以将溅射方向聚焦到工件表面，最大程度地将工件表面进行覆盖沉积镀膜，最大程度地将靶材溅射出来的膜料沉积到工件上，提高了膜层对工件的覆盖性和沉积速率。膜层对工件的覆盖性和沉积速率。膜层对工件的覆盖性和沉积速率。

【技术实现步骤摘要】
一种磁控溅射镀膜装置


[0001]本技术涉及薄膜制备
，尤其是一种磁控溅射镀膜装置。

技术介绍

[0002]随着市场上薄膜的应用领域越来越广，越来越多的产品需要进行表面镀膜处理，作为物理气相沉积的一种镀膜方法，磁控溅射因其采用离子溅射的沉积方案，有效率高、速率稳定以及膜层致密性好等优点而广泛应用于半导体、智能穿戴、车载等零部件的光学镀膜和装饰镀膜应用上，但是磁控溅射因其溅射方向具有方向性，导致其在一些零部件上的镀膜膜层的覆盖性不佳，尤其是一些大弧面零部件和非平面的零部件镀膜，很难做到在非规整的零部件上各个位置都能镀上膜层；而且镀膜速率也受到一定限制，导致镀膜加工工序的时间较长，产能较低。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种磁控溅射镀膜装置，通过在工件的四周布置多个溅射单元，并对溅射单元的溅射方向及相对位置进行设计，大大提高工件表面的膜层覆盖性，提高磁控溅射的沉积速率。
[0004]本技术目的实现由以下技术方案完成：
[0005]一种磁控溅射镀膜装置，用于对工件表面进行溅射镀膜，该镀膜装置具有磁控溅射单元，所述溅射单元具有靶材和磁铁，其特征在于：该镀膜装置具有至少两个溅射单元，所述溅射单元的溅射方向呈汇聚状，每个所述溅射单元的溅射方向与所述靶材之中心和所述工件之中心的连线之间的夹角小于等于45度。
[0006]所述工件可旋转，其所述工件之中心为所述工件的旋转中心。
[0007]每个所述溅射单元的溅射方向与所述靶材之中心和所述工件之中心的连线之间的夹角小于等于15度。
[0008]所述溅射单元均匀对称布置在所述工件的四周。
[0009]所述工件的四周设置有四个所述溅射单元，其中两个溅射单元间隔一定距离并布置在所述工件的上方，另两个溅射单元间隔一定距离并布置在所述工件的下方。
[0010]位于所述工件的上方的两个溅射单元位于同一高度；位于所述工件的下方的两个溅射单元位于同一高度。
[0011]所述水平间距和所述垂直间距可调。
[0012]所述靶材为圆柱旋转靶或平面靶材。
[0013]本技术的优点是：能够实现在工件周围同时使用多个靶材进行溅射，并且可以将溅射方向聚焦到工件表面，最大程度地将工件表面进行覆盖沉积镀膜，最大程度地将靶材溅射出来的膜料沉积到工件上，提高了膜层对工件的覆盖性和沉积速率；经过实测，通过以上的靶材安装和磁铁安装方式进行磁控溅射镀膜，可以有效提高工件表面的膜层覆盖效果，并将镀膜时的沉积速率提高30%以上，缩短镀膜加工工序的时间，提高产能。
附图说明
[0014]图1为本技术的结构示意图；
[0015]图2为本技术的位置关系示意图。
具体实施方式
[0016]以下结合附图通过实施例对本技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
[0017]如图1
‑
2所示，图中标记1
‑
9表示为：工件1、第一靶材2、第二靶材3、第三靶材4、第四靶材5、第一磁铁6、第二磁铁7、第三磁铁8、第四磁铁9。
[0018]实施例：本实施例中的高效率磁控溅射镀膜装置通过在工件的四周外围设置多个溅射单元，并对溅射单元的溅射方向及相对位置进行设计，将溅射单元的溅射方向对焦到工件的表面；利用多个溅射单元同时对工件执行磁控镀膜工艺，大大提高工件表面的膜层覆盖性，提高磁控溅射的沉积速率。
[0019]如图1所示，本实施例中的高效率磁控溅射镀膜装置以四个溅射单元为例进行说明；在实际使用时，溅射单元的数量可根据沉积速率的要求进行增减，但一般而言，溅射单元的数量以偶数为优选，便于对各溅射单元进行控制以及保证工件1上所覆盖的膜层的均匀性。
[0020]具体而言，本实施例包括由第一靶材2和第一磁铁6构成的第一溅射单元、由第二靶材3和第二磁铁7构成的第二溅射单元、由第三靶材4和第三磁铁8构成的第三溅射单元以及由第四靶材5和第四磁铁9构成的第四溅射单元。其中第一溅射单元和第二溅射单元固定在工件1的上方并位于同一高度，第三溅射单元和第四溅射单元固定在工件1的下方并位于同一高度；四个溅射单元可呈对称状布置。工件1可旋转，以提高覆盖在工件1上的膜层的均匀性。
[0021]如图2所示，第一靶材2与第二靶材3的距离等于第三靶材4与第四靶材5的垂直距离a，第一靶材2与第三靶材4的距离等于第二靶材3与第四靶材5的水平距离b；四个溅射单元的各靶材的位置连线为矩形。结合各靶材之间的垂直距离a以及水平距离b，计算arctan（b/a）得到各靶材的磁铁的偏转角度θ。第一磁铁6、第二磁铁7、第三磁铁8、第四磁铁9分别在竖直方向朝向工件1按照偏转角度θ的角度安装。
[0022]如图2所示，每个溅射单元均具有其溅射方向，以第一溅射单元的第一靶材2和第一磁铁6为例，该第一靶材2为圆筒形靶材，A、B之间的弧为溅射面，溅射面的法线方向为其溅射方向（如图2中箭头方向所示）。在本实施例中，各溅射单元的溅射方向与靶材之中心和工件之中心的连线之间的夹角小于等于45度，即允许偏差角α均小于等于45度。优选地，该允许偏差角α小于等于15度。在一些实施例中，随着允许偏差角α的减小可获取更加的镀膜效率，尤其对于3D工件而言可显著提高其镀膜均匀性；当各溅射单元的溅射方向与靶材之中心和工件之中心的连线之间的夹角小于等于15度且该溅射方向与该连线基本重合或重合（该允许偏差角α的角度为0度）时，可达到最优的镀膜效果。同样地，除了圆筒形靶材外，上述情况也适用于平面靶材。
[0023]在本实施例中，各溅射单元的溅射方向可汇聚在工件1上的一聚焦点处，该工件1上的聚焦点可以是工件的旋转中心，或是工件的中心，或是工件的表面中心。但同时，通过
在工件1的外围设置多个磁控溅射单元，使各磁控溅射单元不完全聚焦在工件1上也可实现提高沉积速率的效果。此外，磁控溅射单元所提供的磁场可以是相同的，以使多个磁控溅射单元在工件1自其出的磁场是相同的。
[0024]镀膜时，在工艺腔室抽真空后，横截面为矩形的工件1传送到四个溅射单元的几何中心位置，并以四个溅射单元的几何中心位置为圆心进行匀速旋转镀膜，通入氩气等反应气体，开启各溅射单元的溅射电源，从而实现对工件1四个面的全方位的沉积镀膜。经过实测，通过该装置镀膜后的工件1各个边的膜厚非常一致，而且通过测试膜厚可知，沉积速率提高了30%以上。
[0025]本实施例在具体实施时：四个溅射单元的磁铁的安装方向均为磁极均面向于工件1的位置。第一磁铁6和第四磁铁9的安装方向可以在第一靶材2到第四靶材5的对角线
±
45
°
范围内调整；第二磁铁7和第三磁铁8的安装方向可以在第二靶材3到第三靶材4的对角线
±
45
°
范围内调整。优选地，各磁铁磁极安装方向与靶材的中心到工件的中心或工件旋转中心的连线重合，以保证镀膜质量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁控溅射镀膜装置，用于对工件表面进行溅射镀膜，该镀膜装置具有磁控溅射单元，所述溅射单元具有靶材和磁铁，其特征在于：该镀膜装置具有至少两个溅射单元，所述溅射单元的溅射方向呈汇聚状，每个所述溅射单元的溅射方向与所述靶材之中心和所述工件之中心的连线之间的夹角小于等于45度。2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置，其特征在于：所述工件可旋转，其所述工件之中心为所述工件的旋转中心。3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置，其特征在于：每个所述溅射单元的溅射方向与所述靶材之中心和所述工件之中心的连线之间的夹角小于等于15度。4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射镀膜装置，其特征在于：所述溅射单元均匀对称布...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，刘建伟，秦亲亲，吕启蒙，
申请(专利权)人：光驰科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：