本发明专利技术提供一种溅射磁控管装置，其包括定位基座、导磁体、固定轴和磁体组件，其中：所述的磁体组件包括端部磁体阵列、延目标体轴向平行设置的中间磁体阵列和两侧磁体阵列，所述的导磁体包括中间导磁体和端部导磁体，所述的中间磁体阵列和两侧磁体阵列与导磁体之间设置有可旋转或沿中间导磁体滑动的导磁片，所述的端部磁体阵列设置于端部导磁体上并与中间磁体阵列和两侧磁体阵列形成封闭磁场；该装置通过导磁片来调节两侧磁体阵列与中间磁体阵列相隔的间距以及夹角，可有效改善目标体表面的磁场分布，即能够实现根据溅射工艺需求目标体表面磁场分布的实施方式，并且使得调整磁场分布的过程变得简单有效。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及真空溅射镀膜领域，特别是涉及一种可调磁场分布的溅射磁控管装置。
技术介绍
磁控溅射装置按照目标体的类型分成为平面磁控溅射装置和圆柱形磁控溅射装 置，其中平面型的磁控溅射装置由于提供磁场的磁体相对于目标 体通常为静止的，这样磁场在目标体表面的分布相对位置不变。我们知道磁场的分布就决 定了电子的浓度分布，进一步的影响到等离子体浓度的分布，我们通常认为等离子体浓度 就直接的影响到目标体表面的刻蚀强度。这样，我们就容易得到目标体表面某处的磁感应 强度越强某处溅射就会越强烈造成刻蚀轨迹深度越深。这样的结果使得目标体表面形成刻 蚀沟槽造成目标体过快的被刻蚀穿透。当然，我们必须在原目标体被刻蚀穿透之前更换为 新的目标体，这会使得生产的成本增加和效率大大下降。行业内，对于这种形式的平面溅射 装置，目标体的利用率 在25%左右。当然，有相应的技术资料和专利例如EP082088A2以及US0173455A1有交待 过产生磁场的磁体相对于目标体作往复的移动或者旋转运动来达到提高目标体利用率的 目的。还有CN1861836A的专利中公开了一种采用第一磁体和第二磁体的有效组合和移动 方式来实现目标体大范围的刻蚀。专利号为US005458759A的专利公开了采用多组磁体组 合在目标体表面形成多个刻蚀回路的方式以达到目标体的大面积溅射。以上所介绍的技术和方法可以在一定的程度上提高目标体的利用率。但这对于我 们大规模连续生产上来说还是不够的，并且为了实现上述的方案往往使得结构变得过于复 杂。对于上述的一些问题采用圆柱形的磁控溅射装置可以得到较好的解决。我们熟知，圆柱形磁控溅射装置由于磁体构件与目标体不是相对静止的，在目标 体上的溅射区域随着磁体构件与目标体的相对旋转运动而连续的改变，由此不会形成平面 磁控溅射装置那样的刻蚀沟道，整个的目标体表面很光滑，有利于保证衬底上膜层的质量。 对于圆柱形磁控溅射装置我们通常分成为磁体构件旋转目标体静止和目标体旋转磁体构 件静止两种方式。对于CN1938813A中公开的设计是通过在两个极性方向相反的磁体排之间引入两个同样极性相反的辅助磁体排，并且与以前的两个磁体排 在目标体长度方向上平行。这样就形成了 “远磁场”和“近磁场”，其中“远磁场”延伸到衬 底附近实现“非平衡”磁场的目的，“近磁场”用于约束目标体附近的电子形成稳定的等离子体。我们知道，圆柱形磁控溅射装置相对于平面磁控溅射装置而言其目标体的利用率 有很大的提高，通常可以达到70%以上。然而就圆柱形磁控溅射装置而言其端部较快的刻 蚀是影响它目标体利用率进一步提高的关键。我们的解释是由于电子在端部区域较磁场的 直线段有较慢的漂移速度，造成该区域电子浓度较直线段高，从而就会有相对较高的等离子体浓度，出现端部较强的刻蚀。最终我们看到的结果是在两个端部会形成凹下的环形。关 于上述的不良结果，相关的科研技术人员也提出了很多的改进方法。其中最简单的方式就 是增加目标体端部的厚度使得直线段被刻蚀穿透时端部还没有被刻蚀穿透。还有就是在端 部换成刻蚀溅射速率低的目标体，这样就会减弱端部的刻蚀。但最优化的是从问题的根源 出发寻求解决的办法，也就是从优化端部的磁场设计来改善端部的刻蚀。在W09954911A1中透露了通过在端部形成勺状或者椭圆形状的刻蚀跑道可以减 弱目标体端部刻蚀的程度，以使得目标体的利用率提高，衬底膜层的均勻性也得到提升。在 US005364518中透露了通过增加端部刻蚀面积从而降低目标体端部等离子体浓度来达到减 弱端部刻蚀程度的目的。在W09621750中透露了通过优化端部磁场将端部的刻蚀轨迹宽度 减少并成三角形或者椭圆形等形状，这样在相同等离子浓度情况下由于刻蚀的面积减少使 得目标体端部刻蚀减弱。在CN1537318A中透露了一种通过调节磁体构件与目标体表面相对位置高度来调 节目标体表面磁场分布，从而改变圆柱形磁控溅射器的工作状态。但该专利公开的调节位 置高度的方式显得有些复杂。它具有两个相互啮合的斜面，使其中一个锥面前后移动来达 到另一个锥面上升或者下降的目的。对于圆柱形磁控溅射装置，磁场对于溅射沉积工艺过程而言是至关重要的，磁场 的分布影响到目标体的溅射速率，影响到溅射电源的工作电压最终影响涉及到衬底上沉积 膜层的质量。由于我们在用柱状磁控溅射装置进行镀膜工艺前，对于磁场分布的确切要求 是不明确的，即使可以提前得到所需磁场的分布，但实际装配完成一套圆柱形磁控溅射装 置后其磁场的分布与我们的预期状态是有一定差异的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可调磁场分布的溅射磁控管装 置，该装置能够根据溅射工艺需求目标体表面磁场分布的实施方式，并且使得调整磁场分 布的过程变得简单有效。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术是通过下列技术方案实现的本专利技术提供一种溅射磁控管装置，所述的溅射磁控管包括定位基座、导磁体、固定 轴和磁体组件，该磁体组件通过磁力设置于导磁体上，该导磁体通过固定轴固定于定位基 座上，其中所述的磁体组件包括端部磁体阵列、延目标体轴向平行设置的中间磁体阵列和 两侧磁体阵列，所述的导磁体包括中间导磁体和端部导磁体，所述的中间磁体阵列和两侧 磁体阵列与导磁体之间设置有可旋转或沿中间导磁体滑动的导磁片，所述的端部磁体阵列 设置于端部导磁体上并与中间磁体阵列和两侧磁体阵列形成封闭磁场。本专利技术所述的定位基座上还设置有调节导磁体上下移动的调节定位装置，该调节 定位装置与导磁体相抵制。所述的导磁体与定位基座之间还设置有支座，该支座的底面与调节装置相抵制， 该支座与导磁体的侧面通过紧固螺钉结合所述的中间磁体阵列、两侧磁体阵列和端部磁体阵列中单个磁体的磁极方向一 致，两侧磁体阵列和端部磁体阵列的磁极方向与中间磁体整列的磁极方向相反。所述的端部磁体阵列中的磁体少于中间磁体阵列和两侧磁体阵列，该端部磁体阵列呈不规则的层状结构排列。所述的端部磁体阵列的导磁体与中部导磁体分别开设有位置相对应的通孔和螺 纹孔，并采用连接件通过所述的孔相互连接在一起所述的调节定位装置是在定位基座上开设螺纹孔，并通过螺钉穿过螺纹孔来调节 导磁体的位移和定位。所述的导磁体的表面是平面、棱柱面或圆弧面，导磁片与导磁体相贴合的面与导 磁体的形状相一致。所述的磁体组件采用钕铁硼或钐_钴材料制成，所述的磁体组件表面镀有导磁材 料。所述的固定轴上还设置有定位销或紧固套。与现有技术相比，本专利技术提供一种溅射磁控管装置，该装置通过在中间磁体阵列 和两侧磁体阵列与导磁体之间设置可旋转或沿导磁体滑动的导磁片，通过导磁片来调节两 侧磁体阵列与中间磁体阵列相隔的间距以及夹角，可有效改善目标体表面的磁场分布，即 能够实现根据溅射工艺需求目标体表面磁场分布的实施方式，并且使得调整磁场分布的过 程变得简单有效。本专利技术进一步取得的技术效果是本专利技术提供的溅射磁控管装置，其可在所述的 定位基座上还设置有调节导磁体上下移动的调节定位装置，通过该调节装置来调整导磁体 与目标体表面的距离，增强或者减弱目标体表面的磁感应强度。附图说明图1是本专利技术实施例垂直于目标体轴线的剖面结构示意图；图2是本专利技术实施例调整夹角后垂直于目标体轴线的剖面结构示意图；图3是本专利技术实施例的溅射磁控管的立体拆分示本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溅射磁控管装置，所述的溅射磁控管包括定位基座、导磁体、固定轴和磁体组件，该磁体组件通过磁力设置于导磁体上，该导磁体通过固定轴固定于定位基座上，其特征在于：所述的磁体组件包括端部磁体阵列、延目标体轴向平行设置的中间磁体阵列和两侧磁体阵列，所述的导磁体包括中间导磁体和端部导磁体，所述的中间磁体阵列和两侧磁体阵列与导磁体之间设置有可旋转或沿中间导磁体滑动的导磁片，所述的端部磁体阵列设置于端部导磁体上并与中间磁体阵列和两侧磁体阵列形成封闭磁场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许生，徐升东，庄炳河，郭杏元，
申请(专利权)人：深圳市豪威薄膜技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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