本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磁控濺射裝置及磁控濺射系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

物理氣相沉積(PVD)技術(shù)應(yīng)用于很多領(lǐng)域，其利用濺射靶材組件可提供帶有原子級光滑表面的具有精確厚度的薄膜材料沉積物。靶材組件是由符合濺射性能的靶材和適于與靶材結(jié)合并具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)成。

在濺射過程中，靶材組件裝配在濺射基臺上，位于充滿惰性氣體的腔室里的靶材暴露于電場中，從而產(chǎn)生等離子區(qū)。等離子區(qū)的等離子與濺射靶材表面發(fā)生碰撞，從而從靶材表面逸出原子。靶材與待涂布基材之間的電壓差使得逸出原子在基材表面上形成預(yù)期的薄膜。

目前，磁控濺射裝置廣泛應(yīng)用于液晶顯示器的制備中，隨著濺射工藝的逐漸改進(jìn)，很多低電阻率材料也逐漸被應(yīng)用于濺射工藝中。因此，在同一臺的磁控濺射裝置上，使用不同材料的金屬靶材也逐漸增多。由于不同的金屬靶材對磁力線的阻隔和削弱作用不同，因此在同一磁控濺射裝置中，使用不同材料的金屬靶材時(shí)，靶材上方形成的磁場大小也不同?，F(xiàn)有技術(shù)是通過手動調(diào)節(jié)磁靶的方式來調(diào)整磁場大小的。由于人為因素，這種調(diào)整只能是大致的粗調(diào)節(jié)，不利于提高鍍膜的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的第一目的在于提供了一種磁控濺射裝置，旨在改善現(xiàn)有磁控濺射裝置中通過手動方式調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度的精度不高的問題。

本實(shí)用新型的第二目的在于提供了一種磁控濺射系統(tǒng)，這種磁控濺射系統(tǒng)包括上述磁控濺射裝置和相應(yīng)的控制系統(tǒng)，自動化程度高，有利于工業(yè)大生產(chǎn)。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種磁控濺射裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有磁靶、靶材組件、用于安裝基材的爐盤和用于調(diào)整靶材組件與基材之間的磁場強(qiáng)度的緩沖組件。磁靶固定于殼體的內(nèi)壁并用于提供磁場，爐盤設(shè)置于殼體的內(nèi)壁并用于安裝基材，靶材組件設(shè)置于磁靶并與爐盤相對設(shè)置。緩沖組件設(shè)置于靶材組件和磁靶之間，緩沖組件包括驅(qū)動裝置和至少兩個(gè)依次疊放的調(diào)整板，每個(gè)調(diào)整板通過驅(qū)動裝置移入或移出工作區(qū)域。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述殼體的內(nèi)壁開設(shè)有用于容納調(diào)整板的容置腔室，容置腔室遠(yuǎn)離殼體的一側(cè)設(shè)置有用于打開或關(guān)閉容置腔室的活動板。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述驅(qū)動裝置包括電機(jī)，電機(jī)與調(diào)整板之間通過連桿連接。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述每個(gè)調(diào)整板的厚度2-4cm，相鄰兩個(gè)調(diào)整板的厚度相同或不同。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述調(diào)整板由多個(gè)調(diào)整塊拼接組成，每個(gè)調(diào)整塊通過連桿與驅(qū)動裝置連接。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述調(diào)整塊在水平面上的投影為等腰三角形，相鄰兩個(gè)調(diào)整塊的移動方向相互垂直。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述靶材組件包括固定連接的金屬靶材和背板，背板可拆卸連接于磁靶。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述金屬靶材包括一體成型的基底和凸臺，基底具有上表面和下表面，背板設(shè)有凹槽，凹槽由底面和周面圍合而成，基底的下表面焊接于凹槽的底面，基底的上表面設(shè)有鋸齒狀凸起，上表面與背板靠近凸臺的一面位于同一平面。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述背板遠(yuǎn)離凸臺的一側(cè)開設(shè)有多個(gè)散熱通道，多個(gè)散熱通道間隔均勻分布。

一種磁控濺射系統(tǒng)，包括上述磁控濺射裝置，以及與磁控濺射裝置相匹配的控制系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：

這種磁控濺射裝置的殼體為中空結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)設(shè)置的磁靶為濺射反應(yīng)提供磁場，殼體內(nèi)安裝的爐盤用于安裝待涂布的基材，在濺射反應(yīng)時(shí)，爐盤還能將基材加熱至預(yù)設(shè)溫度，便于薄膜的形成。靶材組件安裝于磁靶上，并于上述基材相對設(shè)置，靶材組件為濺射反應(yīng)提供濺射源，通過更換不同材質(zhì)的靶材組件，能夠制備具有不同性能的半導(dǎo)體薄膜。

同時(shí)，這種磁控濺射裝置還設(shè)置有緩沖組件，緩沖組件包括多個(gè)調(diào)整板，這些調(diào)整板依次疊放，通過自動化控制這些調(diào)整板的移入或者移出工作區(qū)域，能夠調(diào)整靶材組件與基材之間的磁場強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)粒子的遷移速度和遷移軌跡。這種緩沖組件有利于在更換不同材質(zhì)的靶材組件時(shí)，方便快捷的調(diào)整磁場大小，有效的解決了現(xiàn)有的通過手動方式調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度的精度不高的問題，提高生產(chǎn)效率。

這種磁控濺射裝置，能夠通過緩沖組件有效的解決了現(xiàn)有的通過手動方式調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度的精度不高的問題，提高半導(dǎo)體薄膜的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。包括這種磁控濺射裝置的磁控濺射系統(tǒng)，具有自動化程度高的優(yōu)點(diǎn)，有利于工業(yè)化大生產(chǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的磁控濺射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的磁控濺射裝置中的調(diào)整板與連桿裝配后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的磁控濺射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的磁控濺射裝置中的靶材組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-磁控濺射裝置；200-磁控濺射裝置；110-殼體；111-反應(yīng)腔體；112-容置腔室；113-活動板；120-磁靶；130-靶材組件；131-金屬靶材；132-背板；133-濺射面；230-靶材組件；231-金屬靶材；232-背板；233-濺射面；234-基底；235-凸臺；236-凸起；237-凹槽；238-散熱通道；140-爐盤；141-基材；150-緩沖組件；151-連桿；152-調(diào)整板；153-調(diào)整塊。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施方式中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本實(shí)用新型一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施方式?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實(shí)施例1，參照圖1和圖2所示，

本實(shí)施例提供一種磁控濺射裝置100，如圖1所示，這種磁控濺射裝置100包括殼體110，殼體110具有中空結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中殼體110為四邊體形，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，殼體110也可以為柱形或者多面體形。殼體110具有一個(gè)相對密閉的反應(yīng)腔體111，磁控濺射反應(yīng)就發(fā)生在反應(yīng)腔體111中。

殼體110內(nèi)的反應(yīng)腔體111中設(shè)置有磁靶120，磁靶120用于為濺射反應(yīng)提供磁場。通常，在同一臺磁控濺射裝置100中，磁靶120的磁場大小及位置是固定不變的。

爐盤140設(shè)置于殼體110的內(nèi)壁，爐盤140與磁靶120相對設(shè)置。在濺射反應(yīng)時(shí)，在爐盤140上安裝基材141，并用爐盤140將基材141加熱至預(yù)設(shè)溫度，便于金屬原子在基材141的表面沉積，形成半導(dǎo)體薄膜。

靶材組件130設(shè)置于反應(yīng)腔體111內(nèi)的磁靶120上，靶材組件130包括固定連接的金屬靶材131和背板132，本實(shí)施例中這種固定連接的方式為焊接。背板132可拆卸的連接于磁靶120，這種可拆卸連接的方式可以為卡接、磁吸或粘接。

金屬靶材131靠近基材141的一面為濺射面133，濺射面133與基材141相對設(shè)置。在濺射過程中，真空的反應(yīng)腔體111內(nèi)產(chǎn)生氬離子，并向具有負(fù)電勢的金屬靶材131加速運(yùn)動，在加速過程中氬離子獲得動量，并轟擊金屬靶材的濺射面133，撞擊出金屬原子，隨后金屬原子遷移到基材141表面沉積并形成薄膜，完成濺射過程。

金屬靶材131可以是鈦靶、鋁靶、錫靶、鉛靶、鎳靶、銀靶、硒靶和鋯靶等，采用這些金屬靶材131作為濺射源，可以制備多種不同性能的半導(dǎo)體薄膜。然而，由于不同的金屬靶材131對磁力線的阻隔和削弱作用不同，因此在同一磁控濺射裝置中，使用不同材料的金屬靶材131時(shí)，金屬靶材131上方形成的磁場大小也不同。而在實(shí)際生產(chǎn)中，常常需要更換不同的金屬靶材，來制備性能優(yōu)良的半導(dǎo)體薄膜。為了使金屬靶材131與基材141之間的磁場強(qiáng)度滿足不同材質(zhì)的金屬靶材131的使用需求，則需要根據(jù)金屬靶材131對磁力線的阻隔和削弱作用的強(qiáng)弱，通過調(diào)節(jié)金屬靶材131與磁靶120之間的距離來調(diào)整磁場大小。

磁控濺射裝置100的反應(yīng)腔體111內(nèi)還設(shè)置有緩沖組件150，緩沖組件150設(shè)置于靶材組件130和磁靶120之間，用以調(diào)節(jié)金屬靶材131與磁靶120之間的距離，進(jìn)而調(diào)整靶材組件130與基材141之間的磁場強(qiáng)度。

緩沖組件150包括至少兩個(gè)依次疊放的調(diào)整板152，每個(gè)調(diào)整板152的厚度2-4cm，相鄰兩個(gè)調(diào)整板152的厚度可以相同，也可以不同。在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)調(diào)整板152的厚度不同，便于更加精確的調(diào)整磁場大小。調(diào)整板152可以設(shè)置多個(gè)，比如兩個(gè)、四個(gè)或六個(gè)等，在本實(shí)施例中的磁控濺射裝置100中，設(shè)置了三個(gè)調(diào)整板152。這三個(gè)調(diào)整板152依次疊放，通過驅(qū)動裝置來根據(jù)實(shí)際需要將調(diào)整板152移入或移出工作區(qū)域，來調(diào)整金屬靶材131與基材141之間的距離。

緩沖組件150還包括驅(qū)動裝置(圖未示)，在本實(shí)施例中，驅(qū)動裝置為電機(jī)(圖未示)。如圖2所示，電機(jī)與調(diào)整板152之間通過連桿151連接，該連桿151具有可收縮的結(jié)構(gòu)，便于調(diào)整板152移入或移出工作區(qū)域。

殼體110的內(nèi)壁還開設(shè)有容置腔室112，該容置腔室112用于容納移出工作區(qū)域的調(diào)整板152，避免移出工作區(qū)域的調(diào)整板152在濺射的過程中，金屬原子沉積于調(diào)整板152的表面形成反濺射物，既不利于調(diào)整板152的長時(shí)間使用，也可能會由于反濺射物的脫落而影響濺射環(huán)境。

容置腔室112遠(yuǎn)離殼體110的一側(cè)設(shè)置有用于打開或關(guān)閉容置腔室112的活動板113。當(dāng)需要調(diào)整金屬靶材131與基材141之間的磁場強(qiáng)度時(shí)，打開活動板113，使容置腔室112與反應(yīng)腔體111相連通，再通過驅(qū)動裝置將位于容置腔室112內(nèi)的調(diào)整板152移至金屬靶材131與磁靶120之間，或者將金屬靶材131與磁靶120之間的調(diào)整板152移至容置腔室112內(nèi)，關(guān)閉活動板113，完成調(diào)整過程。

與現(xiàn)有技術(shù)中手動調(diào)節(jié)磁場大小相比，這種調(diào)節(jié)方式更加精確，比如可以預(yù)先在容置腔室112內(nèi)放置多種厚度不同的調(diào)整板152，隨后磁控濺射裝置100的控制系統(tǒng)再根據(jù)不用材料的特性，通過模擬計(jì)算出需要的調(diào)整板152的總厚度，再通過控制電機(jī)上的連桿151來將不同厚度的調(diào)整板152移至工作區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。這種方式的自動化程度高，能夠節(jié)省人力成本，并提高調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度的準(zhǔn)確性，有利于提高半導(dǎo)體薄膜的質(zhì)量。

為了進(jìn)一步提高調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例中，如圖2所示，調(diào)整板152由多個(gè)調(diào)整塊153拼接組成，每個(gè)調(diào)整塊153通過連桿151與驅(qū)動裝置連接。調(diào)整塊153表面的形狀可以為三角形，矩形或其他滿足實(shí)際需求的行政，本實(shí)施例中，調(diào)整塊153在水平面上的投影為等腰三角形，相鄰兩個(gè)調(diào)整塊153的移動方向相互垂直。這樣設(shè)置便于調(diào)整板152移出或移入工作區(qū)域。

這種磁控濺射裝置100，能夠通過緩沖組件150有效的解決了現(xiàn)有的通過手動方式調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度的精度不高的問題，降低人工成本，提高生產(chǎn)效率及半導(dǎo)體薄膜的質(zhì)量。

實(shí)施例2參照圖3和圖4所示，

本實(shí)施例提供一種磁控濺射裝置200，如圖3所示，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和實(shí)施例1相同，不同之處在于靶材組件230的結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，這種磁控濺射裝置200的靶材組件230包括金屬靶材231和背板232。金屬靶材231包括一體成型的基底234和凸臺235，基底234和凸臺235均是由相同的金屬材料加工制成。凸臺235靠近基材141的一面為濺射面233?；?34具有上表面(圖未示)和下表面(圖未示)，上表面與凸臺235相鄰，下表面與背板232連接。

背板232設(shè)有凹槽237，凹槽237由底面(圖未示)和周面(圖未示)圍合而成，基底234的下表面焊接于凹槽237的底面，基底234的上表面設(shè)有鋸齒狀凸起236，上表面與背板232靠近凸臺235的一面位于同一平面。

這種鋸齒狀凸起236能夠增大基底234表面的粗糙度，且能夠改變反濺射物的運(yùn)動軌跡，使其容易呈鋸齒狀沉積在基底234的凸起236之間，減少了在濺射反應(yīng)中反濺射物所受到的沖擊力，增加了反濺射物在靶材組件230上的附著力，從而極大的減少了反濺射物脫落的情況發(fā)生，有效的提高了金屬薄膜的質(zhì)量。

由于背板232與金屬靶材231是通過焊接的方式連接在一起的，為了防止在濺射中由于溫度升高，金屬靶材231中的金屬會催化背板232與金屬靶材231之間的焊料融化，以至于影響濺射效果。因此，在本實(shí)施例提供的磁控濺射裝置200中，在背板232遠(yuǎn)離凸臺235的一側(cè)開設(shè)有多個(gè)散熱通道238，多個(gè)散熱通道238間隔均勻分布。通過上述散熱通道238的設(shè)置，能夠?qū)饘侔胁?31進(jìn)行充分冷卻，有利于防止上述情況發(fā)生。在實(shí)際生產(chǎn)中，這些散熱通道238可以通過機(jī)械加工的方式形成。

這種磁控濺射裝置200，能夠有效的避免反濺射物脫落對濺射環(huán)境的影響，有效提高反應(yīng)腔體111內(nèi)金屬薄膜的質(zhì)量，從而提高半導(dǎo)體器件的性能。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種磁控濺射系統(tǒng)(圖未示)，這種磁控濺射系統(tǒng)包括上述磁控濺射裝置100和控制系統(tǒng)(圖未示)，該控制系統(tǒng)與上述磁控濺射裝置100相匹配，并能夠控制這種磁控濺射裝置100的運(yùn)行。使用這種磁控濺射系統(tǒng)進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜的制備，自動化程度高，有利于工業(yè)大生產(chǎn)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。