[发明专利]一种磁控溅射装置

说明书

本发明涉及一种磁控溅射装置。磁控溅射装置包括背板、磁铁以及减磁装置。其中所述磁铁设置于所述背板一侧，所述磁铁在所述背板的竖直投影面内平行于所述背板的一条边做往返周期运动；所述减磁装置设置于所述背板朝向所述磁铁的表面上；其中所述减磁装置包括线圈组和控制单元。磁控溅射装置通过减磁装置中的线圈切割所述磁铁的磁场产生感应电流进而通过所述感应电流产生次生磁场，从而抵消所述磁铁的磁场强度，减少等离子对靶材的刻蚀作用，从而避免靶材浪费增加靶材的利用率。本发明提供的磁控溅射装置避免了频繁更换靶材，提高磁控溅射装置的稼动率，从而降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制程设备领域，尤其涉及其中的物理气相沉积阶段使用的一种磁控溅射装置。

背景技术

PVD(英文全称：Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)是指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。它的作用是可以使某些有特殊性能(强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等)的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能。PVD基本方法:真空蒸发、溅射、离子镀(空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀)。

磁控溅射是物理气相沉积中的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，而磁控溅射法有效地克服了阴极溅射速率低和电子使基片温度升高的弱点，因而获得了迅速发展和广泛应用。

磁控溅射的工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。

其中磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

目前磁控溅射技术已广泛应用于半导体、平板显示行业，现有的平面靶采用磁体相对靶材来回运动的溅射方式，由于磁铁加减速运动，导致靶材不均匀刻蚀，在靶材表面产生跑道形凹槽，使靶材利用率低下，一般平面靶材磁控溅射装置的靶材利用率不超过40％，且频繁换靶导致设备稼动率降低，使生产成本增加。因此需要寻求一种新型的磁控溅射装置以改善上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种磁控溅射装置，其能够解决目前的磁控溅射装置的利用率低、生产成本高等问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种磁控溅射装置，其中包括：背板、磁铁以及减磁装置。其中所述减磁设置于所述背板一侧，所述磁铁在所述背板的竖直投影面内平行于所述背板的一条边做往返周期运动；所述减磁装置设置于所述背板朝向所述磁铁的表面上；所述减磁装置包括线圈组和控制单元，其中所述线圈组包括两个线圈，其中所述线圈通过切割所述磁铁磁场产生感应电流进而产生次生磁场；所述控制单元与所述线圈相连并控制所述线圈的开闭，进而控制所述次生磁场的强度。

进一步地，其中所述减磁装置还包括负载，所述负载与所述控制单元连接。

进一步地，其中所述减磁装置只包括一组线圈组，所述线圈组包括的所述两个线圈的位置分别对应于所述磁铁往返周期运动的两个边缘位置。