[发明专利]一种平面靶材的磁场结构及其使用方法和磁控溅射设备

说明书

技术领域

本发明涉及磁控溅射技术领域，特别涉及一种平面靶材的磁场结构及其使用方法和磁控溅射设备。

背景技术

磁控溅射技术真空镀膜工艺中最重要的设备之一，磁控溅射是在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场，借助于靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的过程。磁控溅射技术被广泛使用在工业上的很多领域，目前普遍采用的平面靶材的磁场结构。

在现有大型磁控溅射设备中，平面靶材一般采用如图1所示的磁铁分布。这种单层的磁铁分布造成靶材表面磁场分布不均匀，在磁力线较强的区域，束缚的等离子体较多，此区域等离子体密度较大，对靶材的刻蚀速率也较大，导致在靶材表面出现刻蚀不均匀的情况，如图2所示，有的区域靶材先消耗完，在靶材先消耗完的位置形成波谷。其中将磁铁1固定在靶材3上时一般是通过如图2所示的固定板4实现的，如果继续对该靶材3进行刻蚀，则会对波谷位置靶材3下方的固定板4造成损伤，这样导致虽然其它区域到的靶材还有很多剩余，但是该靶材却不能继续使用，必须更换新的靶材，造成靶材的使用率很低。

可见现有技术中的磁控溅射设备对靶材的利用率很低，浪费资源，增加加工成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提高磁控溅射设备对靶材的利用率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种平面靶材的磁场结构，包括第一级磁铁和第二级磁铁，第二级磁铁设置在第一级磁铁的空隙中，且第二级磁铁到靶材表面的垂直距离大于第一级磁铁到靶材表面的垂直距离。

进一步地，第一级磁铁和第二级磁铁平行设置。

进一步地，第一级磁铁和第二级磁铁通过固定板设置在靶材上。

进一步地，所述固定板上具有凹槽，将第一级磁铁固定在凹槽中，将第二级磁铁固定在固定板表面凹槽之外的位置。

进一步地，所述固定板上具有凸出于固定板平面的凸点，第一级磁铁固定在固定板平面上，第二级磁铁固定在凸点位置。

进一步地，还包括第三级磁铁，设置在第二级磁铁的空隙中或者位于第一级磁铁的空隙同时也位于第一级磁铁的空隙中。

进一步地，第一级磁铁、第二级磁铁以及第三级磁铁为电磁铁或永久磁铁。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种平面靶材的磁场结构的使用方法，利用靠近靶材的第一级磁铁对靶材表面进行一级溅射，一级溅射完成后，远离靶材的第二级磁铁继续对靶材表面进行二级溅射，且二级溅射的位置位于靶材上一级溅射未到达的区域。

进一步地，二级溅射完成后，第三级磁铁继续对靶材表面进行三级溅射，且三级溅射的位置位于靶材上一级溅射和二级溅射未均到达的区域。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种磁控溅射设备，该磁控溅射设备中包括以上所述的平面靶材的磁场结构。

(三)有益效果

本发明实施例提供的一种平面靶材的磁场结构，包括第一级磁铁和第二级磁铁，第二级磁铁设置在第一级磁铁的空隙中，且第二级磁铁到靶材表面的垂直距离大于第一级磁铁到靶材表面的垂直距离。通过增加与原来第一级磁铁向平行的第二级磁铁，两级磁铁相结合使得在第一级磁铁在靶材表面形成磁场的薄弱区域上有第二级磁铁产生的磁场作为弥补，改善靶材表面磁场的均匀性，从而使得靶材表面的等离子密度趋于均匀，保证靶材消耗不会出现有的部分过快的问题，可以改善靶材表面的刻蚀均匀性，从而提高靶材的使用率。通过具有该磁场结构的靶材对基板进行溅射，可以保证基板上成膜的均匀性。同时本发明还提供了上述平面靶材的磁场结构的使用方法以及基于上述平面靶材的磁场结构的磁控溅射设备。

附图说明

图1是现有技术中利用单级磁铁形成磁场结构的示意图；

图2是现有技术中刻蚀后形成的靶材截面图；

图3是本发明实施例一中提供的一种平面靶材的磁场结构的示意图；

图4是采用本发明实施例一中磁场结构刻蚀后的靶材截面图；

图5是本发明实施例一中第一级磁铁和第二级磁铁通过固定板设置在靶材上的第一种实现方式示意图；

图6是本发明实施例一中第一级磁铁和第二级磁铁通过固定板设置在靶材上的第一种实现方式示意图；

图7是本发明实施例一中磁场结构另一种构成的示意图；

图8是本发明实施例二中提供的一种平面靶材的磁场结构的使用方法的步骤流程图。

具体实施方式