[实用新型]一种用于防止非靶材料溅射的装置

说明书

一种用于防止非靶材料溅射的装置，适用于解决现有磁控溅射技术中的周圈间隙放电导致外框的原子被溅射出来污染膜层的问题，包括一圈绝缘材料和一圈高磁导率的软磁材料，分别简称绝缘层和软磁层。绝缘层和软磁层被紧密安装在磁控溅射阴极靶外框的外侧，绝缘层在外框和软磁层之间。软磁层选用易饱和、高磁导率的软磁材料制作。绝缘层采用耐高温的聚合物制作。该装置能够有效消除靶材侧面打火和溅射出非靶材料的可能性，并具有磁屏蔽作用，并可大幅降低对屏蔽罩或外框的加工精度要求。

技术领域

本实用新型涉及新一代信息技术领域，尤其涉及新型平板显示、高性能集成电路制造过程中使用的真空镀膜技术，特别是磁控溅射技术。

背景技术

磁控溅射镀膜技术正广泛应用在透明导电膜、超硬镀膜、抗腐蚀镀膜、磁性镀膜、建筑玻璃镀膜、光学镀膜以及装饰用镀膜等诸多领域，已经成为工业镀膜生产中最主要的技术之一。

磁控溅射是物理气相沉积的一种，具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。该技术包括靶、电源和靶的工作模式等部分，靶是其中的关键。通常，靶接入400V~600V的负电位，基片接地，两者构成以靶为阴极、基片为阳极的放电场。阴极靶内装有磁路模块，可以是永磁体或电磁铁，给靶面提供0.03T~0.06T的磁通密度。磁力线平行于靶表面并与电场正交，被磁力线与靶表面所封闭的空间就是对电子产生束缚效应的等离子区。以通入氩气为例，辉光放电产生的Ar正离子被加速后，不断地轰击靶材表面，使靶材原子溅射出来沉积到位于靶对面的基片上，形成溅射膜层。

具体工作原理如下：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，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正离子来轰击靶材，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。

阴极靶的结构示意图如图1。在靶设计时，靶芯四周与外框之间设计有抑制放电的间隙。这个间隙的宽度由巴邢定律确定。对于直流磁控溅射来说，间隙δ：

式中U为磁控溅射的直流电压，B为磁通密度。若U为500V，B为300Gs，则mm。通常取δ值为1.5mm～2mm。对于长度大于1000mm的靶，通过加工做到周圈间隙均匀一致是相当困难的。所以，很多靶都可能出现周圈间隙连续放电的问题，导致外框的原子被溅射出来污染膜层，并可能有靶烧损或短路现象。

因此，需要一种装置，用来防止非靶材料被溅射出来，该装置可以解决或至少减轻上 述现有技术中所存在的部分或全部缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于防止非靶材料溅射的装置，适用于解决现有磁控 溅射技术中的周圈间隙放电导致外框的原子被溅射出来污染膜层的问题。

本实用新型的这种装置，包括一圈绝缘材料和一圈高磁导率的软磁材料，分别简称绝 缘层和软磁层，它们被安装在外框的外侧。安装示意图如图1。

其中：绝缘层采用耐高温的聚合物制作，具体材料是聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚酰胺、聚酰亚胺的一种或几种；软磁层采用高磁导率的材料制作，具体材料是钴基非晶态合金或铁镍合金。