專(zhuān)利名稱(chēng):一種可提高濺射工藝靶材利用率的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)濺射工藝用靶材的方法,特別涉及一種可提高磁控物理 濺射中靶材利用率的方法。
背景技術(shù):
磁控物理濺射作為一種良好的鍍膜工藝方法被廣泛的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。如圖1所 示,磁控物理濺射的原理是將制程氣體通入腔室102中,制程氣體在高能量作用下解離出 等離子體,利用等離子體中的離子在電場(chǎng)加速作用下撞擊固定于背板104上靶材103,將靶 材原子撞擊出來(lái),附著在目標(biāo)基板101上形成薄膜。為了增加成膜速率會(huì)增加磁體105,借 助磁體105產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)增加靶材濺射量以增加成膜速率。磁控物理濺射方法雖然成膜速 率較快,但其靶材利用率不高,具體成因如圖2所示,由于磁體203發(fā)出的磁力線204分布 不均,致使解離出來(lái)的等離子體中的離子分布亦不均勻,其離子濃度和磁力線204的分布 呈正比,即磁力線越密集的地方離子濃度就越大,如圖中虛線區(qū)域所示,相應(yīng)的該區(qū)域的靶 材201消耗量就越快,當(dāng)某一區(qū)域靶材201消耗殆盡露出背板202時(shí),整塊靶材201即告報(bào) 廢。圖3為平面靶材耗盡時(shí)平面各區(qū)域的材料消耗示意圖,一般平面靶材利用率僅為20 30%,剩余靶材材料301不能得到充分的利用,而在濺射鍍膜工藝中,靶材本身占據(jù)相當(dāng)一 定比例的生產(chǎn)成本,因此,提高靶材利用率是改進(jìn)濺射工藝的一項(xiàng)重要措施。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種可提高磁控物理濺射中靶材利用率的方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種提高靶材利用率的方法,包括以下步驟(1)對(duì)已耗盡的剩余平面靶材進(jìn)行測(cè)量,得出平面靶材不同區(qū)域的材料消耗深度 規(guī)律;(2)根據(jù)第(1)步測(cè)量結(jié)果對(duì)一體式平面靶材進(jìn)行分體模塊化設(shè)計(jì),將原靶材的 不同區(qū)域設(shè)計(jì)制成分別獨(dú)立且具有不同厚度的靶材模塊,各個(gè)獨(dú)立的靶材模塊的設(shè)計(jì)厚度 與其各自對(duì)應(yīng)區(qū)域的材料消耗深度成正相關(guān)關(guān)系;(3)將第(2)步制備的各個(gè)靶材模塊在配套的背板基座上拼合,形成模塊化靶材。 上述背板基座對(duì)應(yīng)于不同厚度靶材模塊的位置具有相應(yīng)高度的襯墊,以使各個(gè)靶材模塊拼 合后形成的模塊化靶材的頂面為一平面。上述各個(gè)相鄰靶材模塊的邊緣接合處還可以設(shè)計(jì)有能夠相互銜接的卡槽,相鄰靶 材模塊間通過(guò)卡槽形成一非直線型接口,可以防止離子通過(guò)靶材模塊間的縫隙撞擊到背板 基座,從而避免背板基座材料被濺射到目標(biāo)基板上導(dǎo)致污染。本發(fā)明根據(jù)平面靶材不同區(qū)域的材料消耗規(guī)律進(jìn)行靶材模塊化設(shè)計(jì),可以將磁控 物理濺射中的靶材利用率提高5 15%。
圖1磁控物理濺射原理示意圖;圖2磁控物理濺射平面靶材消耗示意圖;圖3平面靶材耗盡時(shí)各區(qū)域的材料消耗示意圖;圖4a平面靶材俯視圖;圖4b圖4a所示匪,界面的材料消耗曲線;圖4c圖4a所示NN’界面的材料消耗曲線;圖5a實(shí)施例1之靶材模塊a的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5b實(shí)施例1之靶材模塊b的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5c實(shí)施例1之靶材模塊c的結(jié)構(gòu)示意圖;圖6a靶材模塊a、b、c拼合成模塊化靶材示意圖;
圖6b圖6a所示模塊化靶材前視圖;圖7模塊化靶材耗盡時(shí)各區(qū)域的材料消耗示意圖;圖8a實(shí)施例2之靶材模塊c的結(jié)構(gòu)示意圖;圖8b實(shí)施例2之靶材模塊b的結(jié)構(gòu)示意圖;圖9a實(shí)施例2之模塊化靶材示意圖;圖9b圖9a所示模塊化靶材前視圖;圖9c圖9b所示虛線區(qū)域放大示意圖。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容更明顯易懂,下文特舉較佳實(shí)施例,并結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō) 明如下。實(shí)施例1本發(fā)明所述方法首先對(duì)已耗盡的剩余平面靶材進(jìn)行測(cè)量,圖4為平面靶材耗盡時(shí) 平面各區(qū)域的材料消耗示意圖,其中圖4a為平面靶材俯視圖,圖4b為圖4a所示MM’界面的 材料消耗曲線,圖4c為圖4a所示NN’界面的材料消耗曲線。經(jīng)過(guò)對(duì)不同界面的多次測(cè)量分 析得出,靶材401的A區(qū)域材料消耗深度為1 3. 5mm,B區(qū)域材料消耗深度為1 7mm,其 中402為背板基座。根據(jù)以上測(cè)量結(jié)果對(duì)原有一體式的平面靶材進(jìn)行分體模塊化設(shè)計(jì),即 根據(jù)原平面靶材不同區(qū)域的材料消耗深度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,將靶材的不同區(qū)域設(shè)計(jì)成分別獨(dú)立 且具有不同厚度的靶材模塊,在本實(shí)施例中,針對(duì)圖4a所述靶材,針對(duì)A區(qū)域設(shè)計(jì)靶材模塊 a501,如圖5a所示靶材模塊a的俯視圖和前視圖,針對(duì)B區(qū)域設(shè)計(jì)靶材模塊b502和靶材模 塊c503,分別如圖5b和圖5c所示靶材模塊b和c的俯視圖和相應(yīng)前視圖,靶材模塊a、b、 c的模塊厚度分別為Ha = 4mm, Hb = 6mm, Hc = 8mm,且各模塊厚度相對(duì)于其所對(duì)應(yīng)區(qū)域的 最大材料消耗深度具有0. 1 2mm的消耗裕量。當(dāng)然,也可以根據(jù)材料消耗曲線中不同區(qū) 域?qū)?yīng)的不同深度值將原平面靶材做更細(xì)的劃分,設(shè)計(jì)成其他的模塊組合,在此不做贅述。 當(dāng)要進(jìn)行磁控物理濺射時(shí),先將靶材模塊a、b、c固定于特定的背板基座601上,各個(gè)模塊位 置配合關(guān)系如圖6a所示,相鄰模塊間緊密拼接,背板基座601上對(duì)應(yīng)厚度較小模塊的區(qū)域, 如靶材模塊b對(duì)應(yīng)的區(qū)域,具有相應(yīng)高度的襯墊602,以使各個(gè)模塊拼合后形成的模塊化靶 材的頂面為一平面,如圖6b所示,使各個(gè)模塊拼合后形成的模塊化靶材603的整體效果等效于原一體式平面靶材。采用本實(shí)施例的模塊化靶材,當(dāng)靶材材料消耗殆盡時(shí),剩余靶材情況如圖7所示, 可見(jiàn),相對(duì)于原平面靶材,模塊化靶材各個(gè)區(qū)域的剩余材料701厚度都更小,即模塊化靶材 相對(duì)于平面靶材的材料利用率更高。實(shí)施例2在本實(shí)施例中,相鄰靶材模塊的邊緣接合處設(shè)計(jì)有能夠相互銜接的卡槽801,如圖 8a所示,為靶材模塊c802的俯視圖、前視圖和右視圖,在靶材模塊c的兩個(gè)側(cè)壁上設(shè)有卡槽 801,其中模塊厚度Hc = 8. Omm,卡槽沿803厚度hel = 2. 0mm,卡槽沿804厚度h。2 = 4. 0mm, 卡槽沿803、804相對(duì)模塊側(cè)壁突出約5mm。如圖8b所示,為靶材模塊b805的俯視圖、前視 圖和右視圖,在靶材模塊b的一個(gè)側(cè)壁上設(shè)有卡槽801,其中模塊厚度Hb = 6. 0mm,卡槽沿 806厚度hb = 2. 0mm,卡槽沿806相對(duì)模塊側(cè)壁突出約5mm。本實(shí)施例各個(gè)靶材模塊拼合后 如圖9a所示,圖中虛線為各個(gè)卡槽沿901的位置所在。圖9b為圖9a前視圖,如圖所示,模 塊b與模塊c的相鄰側(cè)壁緊密拼合,且模塊c的卡槽沿901嵌入模塊b的下方,使兩模塊間 形成一非直線的”L”型接口 902,如圖9c所示,以此防止離子通過(guò)靶材模塊間的縫隙撞擊到 背板基座903,從而避免背板基座903材料被濺射到目標(biāo)基板上導(dǎo)致污染。其他各個(gè)相鄰模 塊間的拼合關(guān)系與上述模塊b和c同理,不再贅述。本實(shí)施例其他方法步驟同實(shí)施例1。雖然本發(fā)明已以比較佳實(shí)施例揭露如上,然而其并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉 此技術(shù)人士,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此,本發(fā)明的 保護(hù)范圍當(dāng)以申請(qǐng)的專(zhuān)利范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種可提高濺射工藝靶材利用率的方法,包括以下步驟(1)對(duì)已耗盡的剩余平面靶材進(jìn)行測(cè)量,得出平面靶材不同區(qū)域的材料消耗深度規(guī)律;(2)根據(jù)第(1)步測(cè)量結(jié)果對(duì)一體式平面靶材進(jìn)行分體模塊化設(shè)計(jì),將原靶材的不同區(qū)域設(shè)計(jì)制成分別獨(dú)立的靶材模塊;(3)將第(2)步制備的各個(gè)靶材模塊在配套的背板基座上拼合,形成模塊化靶材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在于,所述各個(gè) 獨(dú)立的靶材模塊設(shè)計(jì)成具有不同的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在于,所述各個(gè) 獨(dú)立的靶材模塊的設(shè)計(jì)厚度與其各自對(duì)應(yīng)區(qū)域的材料消耗深度成正相關(guān)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在于,所述背板 基座,對(duì)應(yīng)于不同厚度靶材模塊的位置具有相應(yīng)高度的襯墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在于,所述各個(gè) 靶材模塊拼合后形成的模塊化靶材的頂面為一平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在 于,所述相鄰靶材模塊的邊緣接合處設(shè)計(jì)有能夠相互銜接的卡槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在于,所述相鄰 靶材模塊間通過(guò)卡槽形成一非直線型接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法,其特征在于,所述非直 線型接口呈” L”型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)濺射工藝用靶材的方法,特別涉及一種可提高磁控物理濺射中靶材利用率的方法。本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有平面靶材不同區(qū)域的材料消耗規(guī)律對(duì)靶材進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),可以顯著提高磁控物理濺射中的靶材利用率。
文檔編號(hào)C23C14/35GK101921989SQ20101021360
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者王磊, 邱勇, 高孝裕, 魏朝剛, 黃秀頎 申請(qǐng)人:昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司