[發明專利]一種磁控元件和磁控濺射裝置

在審

• 申請號: 201610089138.2
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN107090573A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 楊玉杰;羅建恒;耿波;張同文
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 彭瑞欣,張天舒

技術領域

本發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)薄膜在可見光區域具有良好的透光性,并且導電性優異，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狀，外磁極82也由一個或多個磁鐵圍設成環狀，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。

發明內容

本發明針對現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域在濺射時的腐蝕速率減慢，繼而使靶材邊緣區域在濺射時的腐蝕速率相對靶材中心區域的腐蝕速率加快，從而使濺射后沉積在基片上的膜層的中心區域的厚度與邊緣區域的厚度趨于一致，進而改善了現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％。

本發明提供一種磁控元件，包括分別呈環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％。

優選地，所述第一間距的范圍為40-60mm。

優選地，所述第一間距為45mm。

優選地，所述第一磁極和所述第二磁極的環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為環狀曲線上任意一點的極角，r為環狀曲線上任意一點的極徑。

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

優選地，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。

本發明還提供一種磁控濺射裝置，包括上述磁控元件。

優選地，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。

優選地，所述靶材與所述基片之間的間距范圍為50-70mm。

優選地，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。