本發(fā)明涉及顯示技術領域，具體地，涉及一種磁控元件和磁控濺射裝置。

背景技術：

銦錫氧化物(ito)薄膜在可見光區(qū)域具有良好的透光性,并且導電性優(yōu)異，被用做led器件的透明電極層。銦錫氧化物薄膜通常通過物理氣相沉積的方法形成在基板上，物理氣相沉積法的實施通常采用磁控濺射(pvd)設備。

典型的pvd設備如圖1所示。包括高真空工藝腔7、被濺射的靶材6、磁控管8、承載基片9的托盤10，腔室11和靶材6中間充滿了去離子水，去離子水用于在磁控濺射過程中對靶材6降溫，抽氣腔12能將工藝腔7中抽真空。

為了提高濺射效率，磁控管8放置在靶材6背面，它包括極性相反的內磁極81和外磁極82，內磁極81和外磁極82之間能在臨近工藝腔7的范圍內形成磁場。其中，內磁極81由一個或多個磁鐵圍設成環(huán)狀，外磁極82也由一個或多個磁鐵圍設成環(huán)狀，外磁極82包圍內磁極81。內磁極81和外磁極82之間的間隔區(qū)域能形成磁場，該磁場束縛工藝腔7內靠近靶材6附近的電子，限制電子的運動范圍，并延長電子的運動軌跡，使電子最大幅度地離化氬原子形成氬離子，氬離子受靶材6負電壓吸引轟擊靶材6，撞擊出靶材原子，并在基片9上沉積，從而形成濺射膜層。因此，內磁極81和外磁極82之間的間隔區(qū)域也被稱作等離子體路徑。為了達到均勻濺射的目的，磁控管8通過電機14帶動，在靶材6表面均勻掃描，旋轉速度為60-100rpm。

目前，內磁極和外磁極之間的間隔區(qū)域的寬度通常為20-35mm。磁控管在濺射過程中都能使靶材6進行均勻腐蝕，即 相同時間內，靶材6邊緣濺射下來的粒子與中心處濺射下來的粒子數(shù)基本相等，但是由于靶材6不同半徑處濺射粒子到基片9的角度分布不同，統(tǒng)計結果為靶材6邊緣處粒子到達基片9整體角度小于靶材6中心處粒子到達基片9的整體角度，所以導致沉積在基片9上的膜層13中間厚，邊緣薄(如圖2所示)。特別是在短程濺射(即靶材6與基片9之間的間距為50-60mm時)工藝中，對于通常采用得直徑為300mm的基片9來說，形成在基片9上的膜層13的厚度均勻性大于3％，且標準差均勻性大于2％，這樣的膜層13會直接影響其使用性能，同時也無法滿足客戶要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，提供一種磁控元件和磁控濺射裝置。該磁控元件能使靶材中心區(qū)域在濺射時的腐蝕速率減慢，繼而使靶材邊緣區(qū)域在濺射時的腐蝕速率相對靶材中心區(qū)域的腐蝕速率加快，從而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區(qū)域的厚度與邊緣區(qū)域的厚度趨于一致，進而改善了現(xiàn)有技術中沉積膜層中間厚邊緣薄的問題，使沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，也可使膜層厚度的標準差均勻性不大于2％。

本發(fā)明提供一種磁控元件，包括分別呈環(huán)狀曲線的第一磁極和第二磁極，所述第一磁極和所述第二磁極極性相反，所述第一磁極和所述第二磁極相互嵌套且相互之間形成磁場，所述第一磁極和所述第二磁極之間形成的間隔區(qū)域的寬度為第一間距，所述第一間距能使沉積在基片上的膜層厚度均勻性不大于3％。

優(yōu)選地，所述第一間距的范圍為40-60mm。

優(yōu)選地，所述第一間距為45mm。

優(yōu)選地，所述第一磁極和所述第二磁極的環(huán)狀曲線的極坐標方程為r²＝a×θ²+b×(tanθ)²+c，其中，a、b和c為常量，θ為環(huán)狀曲線上任意一點的極角，r為環(huán)狀曲線上任意一點的極徑。

優(yōu)選地，所述第一磁極和所述第二磁極的環(huán)狀曲線的極坐標方程為θ＝r-arctan(r)，其中，θ為環(huán)狀曲線上任意一點的極角，r為環(huán)狀曲線上任意一點的極徑。

優(yōu)選地，所述第二磁極圍設在所述第一磁極的外圍，所述磁控元件的旋轉中心位于所述第一磁極和所述第二磁極之間形成的間隔區(qū)域內，所述第二磁極的遠離所述靶材中心一側的邊緣覆蓋與其對應的所述靶材的邊緣。

本發(fā)明還提供一種磁控濺射裝置，包括上述磁控元件。

優(yōu)選地，還包括靶材，所述靶材的中心與所述磁控元件的旋轉中心相重合。

優(yōu)選地，還包括托盤，用于承載基片，所述托盤設置在所述靶材的下方，且所述托盤與所述靶材相對；所述托盤的直徑小于或等于330mm。

優(yōu)選地，所述靶材與所述基片之間的間距范圍為50-70mm。

優(yōu)選地，所述磁控濺射裝置用于濺射導體材料，所述導體材料包括氧化銦錫、氮化鈦或銅。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所提供的磁控元件，通過將第一磁極和第二磁極之間的間隔區(qū)域的寬度設置為第一間距，第一間距能通過使靶材中心區(qū)域濺射時入射粒子分布密度的減小程度明顯大于靶材邊緣區(qū)域濺射時入射粒子分布密度的減小程度，從而使靶材中心區(qū)域在濺射時的腐蝕速率減慢，且靶材中心區(qū)域在濺射時的腐蝕速率的減慢程度明顯大于靶材邊緣區(qū)域在濺射時的腐蝕速率的減慢程度，繼而使靶材邊緣區(qū)域在濺射時的腐蝕速率相對靶材中心區(qū)域的腐蝕速率加快，進而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區(qū)域的厚度與邊緣區(qū)域的厚度趨于一致，改善了沉積膜層的均勻性，解決了現(xiàn)有技術中沉積膜層中間厚邊緣薄的問題，使沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，也可使膜層厚度的標準差均勻性不大于2％。

本發(fā)明所提供的磁控濺射裝置，通過采用上述磁控元件，使沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，也可使膜層厚度的標準 差均勻性不大于2％，從而改善了沉積膜層的均勻性，解決了沉積膜層中間厚邊緣薄的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中磁控濺射設備的結構示意圖；

圖2為圖1中的磁控濺射設備在短程濺射過程中在基片上沉積膜層的厚度示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中磁控元件的結構俯視圖；

圖4為本發(fā)明實施例1中另一種磁控元件的結構俯視圖；

圖5為本發(fā)明實施例1中又一種磁控元件的結構俯視圖；

圖6為采用圖3-圖5中的磁控元件時靶材的腐蝕速率示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例2中磁控元件的結構俯視圖。

其中的附圖標記說明：

1.第一磁極；2.第二磁極；3.間隔區(qū)域；l.第一間距；4.靶材中心區(qū)域；5.靶材邊緣區(qū)域；6.靶材；p.靶材的中心；7.工藝腔；8.磁控管；81.內磁極；82.外磁極；9.基片；10.托盤；11.腔室；12.抽氣腔；13.膜層；14.電機；aa'.靶材中心區(qū)域所對應的間隔區(qū)域的弧長；bb'.靶材邊緣區(qū)域所對應的間隔區(qū)域的弧長。

具體實施方式

為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明所提供的一種磁控元件和磁控濺射裝置作進一步詳細描述。

實施例1：

本實施例提供一種磁控元件，用于在磁控濺射過程中設置在靶材6的上方，如圖3所示，包括分別呈環(huán)狀曲線的第一磁極1和第二磁極2，第一磁極1和第二磁極2極性相反，第一磁極1 和第二磁極2相互嵌套且相互之間形成磁場，靶材6的中心p用于對應位于第一磁極1和第二磁極2之間形成的間隔區(qū)域3中，第一磁極1和第二磁極2之間形成的間隔區(qū)域3的寬度為第一間距l(xiāng)，第一間距l(xiāng)能使沉積在基片上的膜層厚度均勻性不大于3％。

其中，第一間距l(xiāng)為間隔區(qū)域3中第一磁極1的外側邊緣和第二磁極2的內側邊緣之間的最短直線距離。第一間距l(xiāng)能使靶材中心區(qū)域4濺射時入射粒子分布密度的減小程度明顯大于靶材邊緣區(qū)域5濺射時入射粒子分布密度的減小程度，從而使靶材中心區(qū)域4在濺射時的腐蝕速率的減慢程度明顯大于靶材邊緣區(qū)域5在濺射時的腐蝕速率的減慢程度，進而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區(qū)域的厚度與邊緣區(qū)域的厚度趨于一致，最終使沉積在基片上的膜層厚度均勻性不大于3％，也可使沉積在基片上的膜層厚度標準差均勻性不大于2％。第一磁極1和第二磁極2之間形成的磁場能將帶電粒子束縛在靶材6表面特定區(qū)域，從而增強電離效率，增加等離子體密度和能量，進而增加濺射率。

其中，第一間距l(xiāng)的范圍為40-60mm。該尺寸范圍的第一間距l(xiāng)，相比于現(xiàn)有技術中20-35mm的間隔區(qū)域3的寬度，能使與圍繞靶材6的中心p的間隔區(qū)域3(也即等離子體路徑區(qū)域)相對應的靶材中心區(qū)域4濺射時入射粒子的分布密度相對減小(即入射粒子分布相對稀疏)，靶材中心區(qū)域4以外的靶材邊緣區(qū)域5濺射時入射粒子的分布密度雖然也相對減小，但由于靶材中心區(qū)域4所對應的間隔區(qū)域3的弧長aa'較短，而靶材邊緣區(qū)域5所對應的間隔區(qū)域3的弧長bb'較長，所以靶材邊緣區(qū)域5濺射時入射粒子的分布密度的變化明顯不及靶材中心區(qū)域4濺射時入射粒子分布密度的變化大；同時，由于靶材邊緣區(qū)域5對應的間隔區(qū)域3的磁場強度和靶材中心區(qū)域4對應的間隔區(qū)域3的磁場強度相對于現(xiàn)有技術均無明顯變化，所以，相比于現(xiàn)有技術，本實施例中的第一間距l(xiāng)能使靶材中心區(qū)域4在濺射時的腐蝕速率相對減慢，而靶材邊緣區(qū)域5在濺射時的腐蝕速率無明顯變 化，從而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區(qū)域的厚度與邊緣區(qū)域的厚度趨于一致，進而改善了現(xiàn)有技術中沉積膜層中間厚邊緣薄的問題，使沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，也可使膜層厚度的標準差均勻性不大于2％。

需要說明的是，在磁控濺射的工藝過程中，靶材中心區(qū)域4的濺射粒子對應沉積于基片的中心區(qū)域，以形成基片上膜層的中心區(qū)域；靶材邊緣區(qū)域5的濺射粒子對應沉積于基片的邊緣區(qū)域(即基片中心區(qū)域以外的區(qū)域)，以形成基片上膜層的邊緣區(qū)域。

本實施例中，優(yōu)選第一間距l(xiāng)為45mm。該尺寸的間隔區(qū)域3的寬度能使磁控元件對沉積形成在基片上的膜層的厚度均勻性有最佳改善，使從而使形成的膜層能夠滿足客戶要求。

本實施例中，第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線外形相似，第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線外形均為哨子形；第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線的極坐標方程為r²＝a×θ²+b×(tanθ)²+c，其中，a、b和c為常量，θ為環(huán)狀曲線上任意一點的極角，r為環(huán)狀曲線上任意一點的極徑。

需要說明的是，第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線外形也可以均為對稱腎形(如圖4所示)或非對稱腎形(如圖5所示)，對稱腎形和非對稱腎形的環(huán)狀曲線的極坐標方程式與上述哨子形的環(huán)狀曲線的環(huán)狀曲線的極坐標方程式相同。

如圖3-圖5所示，磁控元件的旋轉中心位于第一磁極1和第二磁極2之間形成的間隔區(qū)域3內。磁控元件的旋轉中心與靶材的中心p重合，靶材6呈圓盤形，靶材6的中心p對應位于第一磁極1和第二磁極2之間形成的間隔區(qū)域3中。如圖6所示為采用圖3-圖5中的磁控元件時靶材6的腐蝕速率示意圖，其中，橫坐標為靶材6的半徑，縱坐標為靶材6的腐蝕速率，從圖6中可以看出，在靶材6的中心p(即圓盤的圓心),也即橫坐標為0的位置，靶材6的腐蝕速率大約為1；而在靶材6的半徑為0.8的邊緣位置，靶材6的腐蝕速率大約為2.2，由此可見，通過將間隔區(qū)域3的寬度也即第一間距l(xiāng)的取值范圍設置為 40-60mm，能使靶材中心區(qū)域4在濺射時的腐蝕速率相對未改進前減慢，從而使靶材邊緣區(qū)域5在濺射時的腐蝕速率相對靶材中心區(qū)域4的腐蝕速率加快，從而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區(qū)域的厚度與邊緣區(qū)域的厚度趨于一致，進而改善了現(xiàn)有技術中沉積膜層中間厚邊緣薄的問題，使沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，同時使膜層厚度的標準差均勻性不大于2％。

本實施例中，第二磁極2圍設在第一磁極1的外圍，第二磁極2的遠離靶材6中心一側的邊緣用于覆蓋與其對應的靶材6的邊緣。如此設置，在磁控濺射的工藝過程中，磁控元件形成的磁場能夠覆蓋整個靶材6，加之，磁控元件在濺射過程中能以與靶材6中心p對應的位置點為旋轉中心旋轉，所以能使靶材6實現(xiàn)全靶腐蝕，同時還能實現(xiàn)靶材6的均勻腐蝕，并提高靶材6的腐蝕效率。

實施例2：

本實施例提供一種磁控元件，與實施例1不同的是，如圖7所示，第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線外形相似，第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線外形均為螺旋環(huán)形；第一磁極1和第二磁極2的環(huán)狀曲線的極坐標方程為θ＝r-arctan(r)，其中，θ為環(huán)狀曲線上任意一點的極角，r為環(huán)狀曲線上任意一點的極徑。

本實施例中磁控元件的其他結構與實施例1中相同，此處不再贅述。

實施例1-2的有益效果：實施例1-2中所提供的磁控元件，通過將第一磁極和第二磁極之間的間隔區(qū)域的寬度設置為第一間距，第一間距能通過使靶材中心區(qū)域濺射時入射粒子分布密度的減小程度明顯大于靶材邊緣區(qū)域濺射時入射粒子分布密度的減小程度，從而使靶材中心區(qū)域在濺射時的腐蝕速率減慢，且靶材中心區(qū)域在濺射時的腐蝕速率的減慢程度明顯大于靶材邊緣區(qū)域在濺射時的腐蝕速率的減慢程度，繼而使靶材邊緣區(qū)域在濺 射時的腐蝕速率相對靶材中心區(qū)域的腐蝕速率加快，進而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區(qū)域的厚度與邊緣區(qū)域的厚度趨于一致，改善了現(xiàn)有技術中沉積膜層中間厚邊緣薄的問題，使沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，也可使膜層厚度的標準差均勻性不大于2％。

實施例3：

本實施例提供一種磁控濺射裝置，包括實施例1-2任意一個中的磁控元件。

本實施例中，磁控濺射裝置還包括靶材，磁控元件位于靶材的上方，且在靶材的正投影方向上。靶材的中心與磁控元件的旋轉中心相重合，磁控元件的第二磁極遠離靶材中心的一側的邊緣覆蓋靶材的邊緣。還包括托盤，用于承載基片，托盤設置在靶材的下方，且托盤與靶材相對；托盤的直徑小于或等于330mm。即通過采用實施例1-2任意一個中的磁控元件，能使分布在直徑330mm以內的托盤上的基片沉積膜層的厚度均勻性達到不大于3％，也可使標準差均勻性不大于2％；而現(xiàn)有技術中的磁控元件只能使分布在直徑300mm以內的托盤上的基片沉積膜層的厚度均勻性可以勉強滿足要求。

本實施例中，靶材與基片之間的間距范圍為50-70mm。即采用實施例1-2任意一個中的磁控元件的磁控濺射裝置能更好地改善短程濺射中沉積在基片上的膜層厚度的均勻性。需要說明的是，對于靶材與基片之間的間距為70mm以上的長程濺射，該磁控元件同樣能改善沉積在基片上的膜層厚度的均勻性，使沉積膜層滿足要求。

本實施例中，磁控濺射裝置用于濺射導體材料，導體材料包括氧化銦錫、氮化鈦或銅。

本實施例中，磁控濺射裝置還包括電機，電機與磁控元件連接，磁控元件連接電機的位置為磁控元件的旋轉中心，電機能帶動磁控元件在平行于靶材的平面內繞其旋轉中心旋轉，旋轉中心 與靶材的中心相重合。如此設置，既有利于實現(xiàn)全靶腐蝕，又能提高靶材的腐蝕均勻性和腐蝕效率。

通過采用實施例1-2任意一個中的磁控元件，使該磁控濺射裝置沉積膜層的厚度均勻性能夠不大于3％，也可使膜層厚度的標準差均勻性不大于2％，從而改善了沉積膜層中間厚邊緣薄的問題。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。