[發(fā)明專利]一種自適應磁場調整型磁控濺射鍍膜設備及其鍍膜方法

有效

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• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103556122B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 馬棟梁;崔德國
• 申請（專利權）人: 蘇州矩陣光電有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/56
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本發(fā)明涉及磁控濺射鍍膜領域，具體涉及一種自適應磁場調整型磁控濺射鍍膜設備及其制備方法。

背景技術

磁控濺射鍍膜技術具有濺射速率高、沉積速率高、沉積溫度低、薄膜質量好等優(yōu)點，是目前鍍膜工業(yè)化生產中最主要的技術之一。

電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子或分子，呈中性的靶材原子或分子沉積在基片上成膜。

磁控濺射鍍膜設備中的靶材通常由高純的貴金屬或者合金制成，價格昂貴，是否能最大限度的使用靶材，成為影響磁控濺射鍍膜技術成本和利潤的重要因素。靶材可分為平面靶材和柱形靶材，其中，柱形靶材的結構緊湊，利用率高，但是濺射時，整個靶材表面上形成多個輝光環(huán)，不能形成連續(xù)的條形輝光，在鍍制大面積膜層時，均勻性差，很難滿足生產要求。而平面靶材的結構簡單，鍍膜均勻性和重復性好，因此實際生產中以平面靶材為主。如圖1a和1b所示，由于磁控濺射鍍膜設備中永磁鐵的位置固定，施加在平面靶材上的磁力線上的分布位置也是固定的，隨著長時間的濺射，平面靶材的磁力線分布區(qū)域會形成深淺不規(guī)則的條形凹坑（如圖1c所示），使得靶材周圍的磁力線與靶材表面的平行度變差，嚴重影響鍍膜的均勻性；而且，當凹坑深度達到一定程度時，靶材無法繼續(xù)使用，因此，平面靶材的利用率極低，僅為20～30%。

專利文獻CN102453880A公開了一種改善磁控濺射薄膜均勻性的方法，具體在真空腔內基片和等離子體區(qū)域之間附件一個平行的勻強磁場區(qū)域，即：基片與靶材位于同一軸線上，在基片和靶材之間設置兩塊外加磁鐵，并設定兩塊磁鐵產生65～150安/米的磁場。

上述專利文件中，一旦所述外加磁鐵的磁力大小和位置被固定，則平行磁場的磁場強度和磁場方向也被固定，無法做到根據濺射動態(tài)隨時變換磁場強度大小及方向。而且，為了達到調整鍍膜的均勻性的目的，需要根據濺射動態(tài)更換磁鐵以及調整磁鐵位置，生產的連續(xù)性差，不但影響生產效率和生產成本，而且重復性差；更重要的是，無法解決平面靶材的利用率極低的問題。

平面靶的磁場強度直接影響到鍍膜均勻性，當靶材消耗一定程度時，需要對靶材上的磁場變化進行測量，以調整磁場。中國專利CN202548307U公開了一種平面靶磁場強度的檢測裝置，包括檢測機構、機架及其平臺，平面靶放置在機架的平臺上，所述機架設有移動裝置，檢測機構安裝在移動裝置的滑動架上，滑動架帶動檢測機構做X向和Y向運動。上述專利文件中，平面靶材需放置在平臺上，由定位塊限定位置，測量時需要將磁控濺射鍍膜設備中的靶材連同磁鐵部分一起完整的拆卸下來，固定在所述平面靶磁場強度的檢測裝置中的平臺上再做測量。鍍膜過程中需要對靶材進行多次測量，這就必須重復拆裝靶材和磁鐵多次，不但生產效率低下、生產成本高；而且，靶材規(guī)格多樣化，再加上人為因素誤差，很難保證第一次測量與后續(xù)測量都在同一位置，所測量的數據可靠性差。同時，在測量的過程中，靶材暴露在空氣中，易受到灰塵和空氣中的水汽影響；加上探頭與靶面的接觸摩擦等其他因素，會造成靶材的污染和浪費，不利于提高鍍膜質量和提高靶材利用率。

另外，上述專利中所用的檢測機構為磁強計，其端部的探頭具有一定的彈性，測量時，將探頭與平面靶的靶面恰好接觸，前后左右移動來測量磁場強度。探頭與平面靶的接觸恰好接觸很難控制，如果探頭過多接觸靶面，不但易對探頭造成損傷，也容易污染靶面，一旦探頭損壞，就必須重新更換探頭以及重新定標，工序繁雜；若探頭跟靶面存在間隔，則無法準確測得磁場數據。綜上，專利文件CN202548307U公開的平面靶磁場強度的檢測裝置，檢測方法復雜，生產的連續(xù)性差，不但影響鍍膜效率和生產成本，而且重復性差，也未能無法解決平面靶材的利用率極低的問題。

發(fā)明內容

為此，本發(fā)明所要解決的是現有技術中磁控濺射鍍膜設備生產連續(xù)性差和平面靶材利用率低的技術問題，提供一種能實時偵測磁場并作出調整，生產效率高、平面靶材利用率高的自適應磁場調整型磁控濺射鍍膜設備及其鍍膜方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：

本發(fā)明所述的一種自適應磁場調整型磁控濺射鍍膜設備，包括腔室，平行且依次設置在腔室內的基片、靶材和磁軛，以及靠近靶材且直接設置在磁軛上的若干永磁鐵，相鄰永磁鐵的磁極方向相反，永磁鐵的磁極方向垂直于靶材；其特征在于，

相鄰所述永磁鐵之間還設置有通電線圈，以及固定設置在所述通電線圈和所述磁軛之間的霍爾傳感器，所述通電線圈的長度方向與所述永磁鐵磁極方向垂直；