[发明专利]一种磁控元件和磁控溅射装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种磁控元件和磁控溅射装置。

背景技术

铟锡氧化物(ITO)薄膜在可见光区域具有良好的透光性,并且导电性优异，被用做LED器件的透明电极层。铟锡氧化物薄膜通常通过物理气相沉积的方法形成在基板上，物理气相沉积法的实施通常采用磁控溅射(PVD)设备。

典型的PVD设备如图1所示。包括高真空工艺腔7、被溅射的靶材6、磁控管8、承载基片9的托盘10，腔室11和靶材6中间充满了去离子水，去离子水用于在磁控溅射过程中对靶材6降温，抽气腔12能将工艺腔7中抽真空。

为了提高溅射效率，磁控管8放置在靶材6背面，它包括极性相反的内磁极81和外磁极82，内磁极81和外磁极82之间能在临近工艺腔7的范围内形成磁场。其中，内磁极81由一个或多个磁铁围设成环状，外磁极82也由一个或多个磁铁围设成环状，外磁极82包围内磁极81。内磁极81和外磁极82之间的间隔区域能形成磁场，该磁场束缚工艺腔7内靠近靶材6附近的电子，限制电子的运动范围，并延长电子的运动轨迹，使电子最大幅度地离化氩原子形成氩离子，氩离子受靶材6负电压吸引轰击靶材6，撞击出靶材原子，并在基片9上沉积，从而形成溅射膜层。因此，内磁极81和外磁极82之间的间隔区域也被称作等离子体路径。为了达到均匀溅射的目的，磁控管8通过电机14带动，在靶材6表面均匀扫描，旋转速度为60-100rpm。

目前，内磁极和外磁极之间的间隔区域的宽度通常为20-35mm。磁控管在溅射过程中都能使靶材6进行均匀腐蚀，即 相同时间内，靶材6边缘溅射下来的粒子与中心处溅射下来的粒子数基本相等，但是由于靶材6不同半径处溅射粒子到基片9的角度分布不同，统计结果为靶材6边缘处粒子到达基片9整体角度小于靶材6中心处粒子到达基片9的整体角度，所以导致沉积在基片9上的膜层13中间厚，边缘薄(如图2所示)。特别是在短程溅射(即靶材6与基片9之间的间距为50-60mm时)工艺中，对于通常采用得直径为300mm的基片9来说，形成在基片9上的膜层13的厚度均匀性大于3％，且标准差均匀性大于2％，这样的膜层13会直接影响其使用性能，同时也无法满足客户要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种磁控元件和磁控溅射装置。该磁控元件能使靶材中心区域在溅射时的腐蚀速率减慢，继而使靶材边缘区域在溅射时的腐蚀速率相对靶材中心区域的腐蚀速率加快，从而使溅射后沉积在基片上的膜层的中心区域的厚度与边缘区域的厚度趋于一致，进而改善了现有技术中沉积膜层中间厚边缘薄的问题，使沉积膜层的厚度均匀性能够不大于3％，也可使膜层厚度的标准差均匀性不大于2％。

本发明提供一种磁控元件，包括分别呈环状曲线的第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极极性相反，所述第一磁极和所述第二磁极相互嵌套且相互之间形成磁场，所述第一磁极和所述第二磁极之间形成的间隔区域的宽度为第一间距，所述第一间距能使沉积在基片上的膜层厚度均匀性不大于3％。

优选地，所述第一间距的范围为40-60mm。

优选地，所述第一间距为45mm。

优选地，所述第一磁极和所述第二磁极的环状曲线的极坐标方程为r²＝a×θ²+b×(tanθ)²+c，其中，a、b和c为常量，θ为环状曲线上任意一点的极角，r为环状曲线上任意一点的极径。

优选地，所述第一磁极和所述第二磁极的环状曲线的极坐标方程为θ＝r-arctan(r)，其中，θ为环状曲线上任意一点的极角，r为环状曲线上任意一点的极径。

优选地，所述第二磁极围设在所述第一磁极的外围，所述磁控元件的旋转中心位于所述第一磁极和所述第二磁极之间形成的间隔区域内，所述第二磁极的远离所述靶材中心一侧的边缘覆盖与其对应的所述靶材的边缘。

本发明还提供一种磁控溅射装置，包括上述磁控元件。

优选地，还包括靶材，所述靶材的中心与所述磁控元件的旋转中心相重合。

优选地，还包括托盘，用于承载基片，所述托盘设置在所述靶材的下方，且所述托盘与所述靶材相对；所述托盘的直径小于或等于330mm。

优选地，所述靶材与所述基片之间的间距范围为50-70mm。

优选地，所述磁控溅射装置用于溅射导体材料，所述导体材料包括氧化铟锡、氮化钛或铜。