提高靶材利用率的溅射方法、溅射阴极装置及溅射设备与流程

本发明涉及真空溅射镀膜，尤其涉及一种提高靶材利用率的溅射方法、溅射阴极装置及溅射设备。

背景技术：

1、真空磁控溅射镀膜是一种常见的镀膜方法，真空磁控溅射镀膜是指将镀膜材料作为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，把靶材原子溅射沉积到镀膜基片上形成沉积层的一种镀膜技术。

2、在现有技术中，进行磁控溅射镀膜的阴极装置通常包括靶材以及磁控组件，磁控组件设置在靶材内部，靶材在真空腔室内旋转时在其内磁场与电场共同作用下被溅射，以实现对镀膜基片的镀膜。由于靶材在刻蚀过程中经常会出现刻蚀不均匀的情况，大大降低了对靶材的利用率。现有的一些手段一般在真空腔室的合适位置处增设阳极组件，从而优化靶材表面的电场磁场的分布情况，使得靶材均匀被刻蚀。但是阳极组件的调整不灵活不能很好的适配不同阴极布局情况，并且阳极组件的表面也会沉积一定厚度的膜层，造成靶材材料的浪费，增加了成本，并且阳极组件表面的膜层积累多了之后有很大概率剥落，掉落到镀膜基片容易对镀膜基片造成损伤，降低了产品良率。

3、因此，亟需一种提高靶材利用率的溅射方法、溅射阴极装置及溅射设备，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高靶材利用率的溅射方法、溅射阴极装置及溅射设备，使得靶材被均匀刻蚀，提高了靶材的利用率，并且无需额外增设阳极组件，降低了成本，提升了产品良率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、提高靶材利用率的溅射方法，将所述靶材的表面的刻蚀跑道的线性区域划分为相对排布的第一侧跑道以及第二侧跑道，所述提高靶材利用率的溅射方法包括如下步骤：

4、s1：获取相应的所述靶材进行镀膜的镀膜基片的膜厚分布情况；

5、s2：根据所述镀膜基片的膜厚分布情况，判断所述第一侧跑道和所述第二侧跑道两者中哪一者为等离子体增强侧跑道，哪一者为等离子体非增强侧跑道；

6、s3：将所述等离子体增强侧跑道的磁场强度整体减弱。

7、作为优选方案，所述提高靶材利用率的溅射方法在步骤s3之后还包括：

8、s4：减弱所述第一侧跑道和所述第二侧跑道的磁场强度，并且所述磁场强度的减弱量，沿所述刻蚀跑道上漂移电流的方向逐渐减小；或，增强所述第一侧跑道和所述第二侧跑道的磁场强度，并且所述磁场强度的增强量，沿所述刻蚀跑道上漂移电流的反方向逐渐减小。

9、作为优选方案，所述提高靶材利用率的溅射方法在步骤s4之后还包括：

10、在完成镀膜工艺后，获取真空腔室内所述靶材的形貌信息，当所述靶材的形貌信息满足预设需求时，则停止调节；

11、当所述靶材的形貌信息未满足预设需求时，则重复步骤s3或步骤s3～s4。

12、作为优选方案，获取所述真空腔室内所述靶材的形貌信息包括：

13、获取所述靶材上沿轴向排列的多个采集点的径向尺寸。

14、作为优选方案，其特征在于，当真空腔室内间隔设置有多个所述靶材时，依次判断出每个所述靶材上的所述等离子体增强侧跑道以及所述等离子体非增强侧跑道，并依次对每个所述靶材表面的所述刻蚀跑道的磁场强度进行步骤s3或步骤s3～s4的调节。

15、溅射阴极装置，采用如上所述的提高靶材利用率的溅射方法对所述靶材表面的所述刻蚀跑道各个位置的磁场强度进行调节，所述溅射阴极装置包括：

16、靶材，所述靶材转动设置于真空腔室内；

17、磁控组件，设置于所述靶材内部；以及

18、调节组件，所述调节组件被配置为根据所述镀膜基片的膜厚分布情况调节所述靶材表面的所述刻蚀跑道各个位置的磁场强度。

19、作为优选方案，所述磁控组件包括第一磁轭、第一磁铁阵列、第二磁轭以及第二磁铁阵列，所述第一磁轭以及所述第二磁轭均设置于所述靶材内，所述第一磁铁阵列设置于所述第一磁轭上，所述第二磁铁阵列设置于所述第二磁轭上，所述第一磁铁阵列以及所述第二磁铁阵列相邻排布，并且所述第一磁铁阵列以及所述第二磁铁阵列均沿所述靶材的轴向方向延伸；

20、所述调节组件包括第一调节件以及第二调节件，所述第一调节件被配置为调节所述第一磁铁阵列延伸方向上各个位置与所述靶材的间距，所述第二调节件被配置为调节所述第二磁铁阵延伸方向上各个位置与所述靶材的间距。

21、作为优选方案，所述第一调节件包括沿所述靶材的轴向间隔排布的多个第一调节部件，所述第一调节部件的输出端与所述第一磁轭连接，所述第一调节部件的输出端能够沿所述靶材的径向往复移动，以带动与所述第一调节部件的输出端连接处的所述第一磁轭靠近或远离所述靶材；所述第二调节件包括沿所述靶材的轴向间隔排布的多个第二调节部件，所述第二调节部件的输出端与所述第二磁轭连接，所述第二调节部件的输出端能够沿所述靶材的径向往复移动，以带动与所述第二调节部件的输出端连接处的所述第二磁轭靠近或远离所述靶材。

22、作为优选方案，所述磁控组件还包括冷却管件，所述第一磁轭以及所述第二磁轭均位于所述冷却管件的一侧，所述第一调节部件为第一调节螺栓，所述第一调节螺栓与所述冷却管件螺纹连接，所述第一调节螺栓旋拧穿过所述冷却管件与所述第一磁轭相连接；

23、所述第二调节部件为第二调节螺栓，所述第二调节螺栓与所述冷却管件螺纹连接，所述第二调节螺栓旋拧穿过所述冷却管件与所述第二磁轭相连接。

24、溅射设备，包括真空腔室、镀膜基片以及如上所述的溅射阴极装置，所述镀膜基片和所述溅射阴极装置均设置在所述真空腔室内，所述磁控组件产生的磁力线促进所述靶材溅射的原子沉积到所述镀膜基片上。

25、本发明的有益效果：

26、本发明提供了一种提高靶材利用率的溅射方法，将靶材的表面的刻蚀跑道的线性区域划分为相对排布的第一侧跑道以及第二侧跑道，获取镀膜基片的膜厚分布情况，根据镀膜基片的膜厚分布情况，判断第一侧跑道和第二侧跑道两者中哪一者为等离子体增强侧跑道，哪一者为等离子体非增强侧跑道，将等离子体增强侧跑道的磁场强度整体减弱，从而减弱了第一侧跑道或第二侧跑道上等离子体密度受增强效应的影响，使得靶材被均匀刻蚀，提高了靶材的利用率，并且无需额外增设阳极组件，降低了成本，提升了产品良率。

27、本发明还提供了一种溅射阴极装置，通过应用上述提高靶材利用率的溅射方法，使得靶材被均匀刻蚀，提高了靶材的利用率，并且无需额外增设阳极组件，降低了成本，提升了产品良率。

28、本发明还提供了一种溅射设备，通过应用上述溅射阴极装置，使得靶材被均匀刻蚀，提高了靶材的利用率，并且无需额外增设阳极组件，降低了成本，提升了产品良率。

技术特征：

1.提高靶材利用率的溅射方法，其特征在于，将靶材（1）的表面的刻蚀跑道（200）的线性区域划分为相对排布的第一侧跑道（210）以及第二侧跑道（220），所述提高靶材利用率的溅射方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高靶材利用率的溅射方法，其特征在于，所述提高靶材利用率的溅射方法在步骤s3之后还包括：

3.根据权利要求2所述的提高靶材利用率的溅射方法，其特征在于，所述提高靶材利用率的溅射方法在步骤s4之后还包括：

4.根据权利要求3所述的提高靶材利用率的溅射方法，其特征在于，获取所述真空腔室内所述靶材（1）的形貌信息包括：

5.根据权利要求2～4任一项所述的提高靶材利用率的溅射方法，其特征在于，当真空腔室内间隔设置有多个所述靶材（1）时，依次判断出每个所述靶材（1）上的所述等离子体增强侧跑道以及所述等离子体非增强侧跑道，并依次对每个所述靶材（1）表面的所述刻蚀跑道（200）的磁场强度进行步骤s3或步骤s3～s4的调节。

6.溅射阴极装置，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的提高靶材利用率的溅射方法对所述靶材（1）表面的所述刻蚀跑道（200）各个位置的磁场强度进行调节，所述溅射阴极装置包括：

7.根据权利要求6所述的溅射阴极装置，其特征在于，所述磁控组件（2）包括第一磁轭（21）、第一磁铁阵列（22）、第二磁轭（23）以及第二磁铁阵列（24），所述第一磁轭（21）以及所述第二磁轭（23）均设置于所述靶材（1）内，所述第一磁铁阵列（22）设置于所述第一磁轭（21）上，所述第二磁铁阵列（24）设置于所述第二磁轭（23）上，所述第一磁铁阵列（22）以及所述第二磁铁阵列（24）相邻排布，并且所述第一磁铁阵列（22）以及所述第二磁铁阵列（24）均沿所述靶材（1）的轴向方向延伸；

8.根据权利要求7所述的溅射阴极装置，其特征在于，所述第一调节件（31）包括沿所述靶材（1）的轴向间隔排布的多个第一调节部件（311），所述第一调节部件（311）的输出端与所述第一磁轭（21）连接，所述第一调节部件（311）的输出端能够沿所述靶材（1）的径向往复移动，以带动与所述第一调节部件（311）的输出端连接处的所述第一磁轭（21）靠近或远离所述靶材（1）；所述第二调节件（32）包括沿所述靶材（1）的轴向间隔排布的多个第二调节部件（321），所述第二调节部件（321）的输出端与所述第二磁轭（23）连接，所述第二调节部件（321）的输出端能够沿所述靶材（1）的径向往复移动，以带动与所述第二调节部件（321）的输出端连接处的所述第二磁轭（23）靠近或远离所述靶材（1）。

9.根据权利要求8所述的溅射阴极装置，其特征在于，所述磁控组件（2）还包括冷却管件（25），所述第一磁轭（21）以及所述第二磁轭（23）均位于所述冷却管件（25）的一侧，所述第一调节部件（311）为第一调节螺栓，所述第一调节螺栓与所述冷却管件（25）螺纹连接，所述第一调节螺栓旋拧穿过所述冷却管件（25）与所述第一磁轭（21）相连接；

10.溅射设备，其特征在于，包括真空腔室、镀膜基片以及权利要求6～9任一项所述的溅射阴极装置，所述镀膜基片和所述溅射阴极装置均设置在所述真空腔室内，所述磁控组件（2）产生的磁力线促进所述靶材（1）溅射的原子沉积到所述镀膜基片上。

技术总结
本发明涉及真空溅射镀膜技术领域，尤其涉及一种提高靶材利用率的溅射方法、溅射阴极装置及溅射设备。将靶材的表面的刻蚀跑道的线性区域划分为相对排布的第一侧跑道和第二侧跑道，提高靶材利用率的溅射方法包括如下步骤：获取相应的靶材进行镀膜的镀膜基片的膜厚分布情况，根据镀膜基片的膜厚分布情况，判断第一侧跑道和第二侧跑道两者中哪一者为等离子体增强侧跑道，哪一者为等离子体非增强侧跑道，将等离子体增强侧跑道的磁场强度整体减弱。溅射阴极装置及溅射设备通过应用上述提高靶材利用率的溅射方法，使得靶材被均匀刻蚀，提高靶材的利用率，无需增设阳极组件，降低成本，提升产品良率。

技术研发人员：解传佳,武瑞军,张永胜,罗金豪,潘俊杰,周振国
受保护的技术使用者：苏州迈为科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15