專利名稱：一種可提高濺射工藝靶材利用率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)濺射工藝用靶材的方法，特別涉及一種可提高磁控物理 濺射中靶材利用率的方法。
背景技術(shù)：
磁控物理濺射作為一種良好的鍍膜工藝方法被廣泛的應(yīng)用于多個領(lǐng)域。如圖1所 示，磁控物理濺射的原理是將制程氣體通入腔室102中，制程氣體在高能量作用下解離出 等離子體，利用等離子體中的離子在電場加速作用下撞擊固定于背板104上靶材103，將靶 材原子撞擊出來，附著在目標(biāo)基板101上形成薄膜。為了增加成膜速率會增加磁體105，借 助磁體105產(chǎn)生的磁場來增加靶材濺射量以增加成膜速率。磁控物理濺射方法雖然成膜速 率較快，但其靶材利用率不高，具體成因如圖2所示，由于磁體203發(fā)出的磁力線204分布 不均，致使解離出來的等離子體中的離子分布亦不均勻，其離子濃度和磁力線204的分布 呈正比，即磁力線越密集的地方離子濃度就越大，如圖中虛線區(qū)域所示，相應(yīng)的該區(qū)域的靶 材201消耗量就越快，當(dāng)某一區(qū)域靶材201消耗殆盡露出背板202時，整塊靶材201即告報 廢。圖3為平面靶材耗盡時平面各區(qū)域的材料消耗示意圖，一般平面靶材利用率僅為20 30%，剩余靶材材料301不能得到充分的利用，而在濺射鍍膜工藝中，靶材本身占據(jù)相當(dāng)一 定比例的生產(chǎn)成本，因此，提高靶材利用率是改進(jìn)濺射工藝的一項重要措施。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明提供了一種可提高磁控物理濺射中靶材利用率的方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種提高靶材利用率的方法，包括以下步驟(1)對已耗盡的剩余平面靶材進(jìn)行測量，得出平面靶材不同區(qū)域的材料消耗深度 規(guī)律；(2)根據(jù)第(1)步測量結(jié)果對一體式平面靶材進(jìn)行分體模塊化設(shè)計，將原靶材的 不同區(qū)域設(shè)計制成分別獨立且具有不同厚度的靶材模塊，各個獨立的靶材模塊的設(shè)計厚度 與其各自對應(yīng)區(qū)域的材料消耗深度成正相關(guān)關(guān)系；(3)將第(2)步制備的各個靶材模塊在配套的背板基座上拼合，形成模塊化靶材。 上述背板基座對應(yīng)于不同厚度靶材模塊的位置具有相應(yīng)高度的襯墊，以使各個靶材模塊拼 合后形成的模塊化靶材的頂面為一平面。上述各個相鄰靶材模塊的邊緣接合處還可以設(shè)計有能夠相互銜接的卡槽，相鄰靶 材模塊間通過卡槽形成一非直線型接口，可以防止離子通過靶材模塊間的縫隙撞擊到背板 基座，從而避免背板基座材料被濺射到目標(biāo)基板上導(dǎo)致污染。本發(fā)明根據(jù)平面靶材不同區(qū)域的材料消耗規(guī)律進(jìn)行靶材模塊化設(shè)計，可以將磁控 物理濺射中的靶材利用率提高5 15%。


圖1磁控物理濺射原理示意圖；圖2磁控物理濺射平面靶材消耗示意圖；圖3平面靶材耗盡時各區(qū)域的材料消耗示意圖；圖4a平面靶材俯視圖；圖4b圖4a所示匪，界面的材料消耗曲線；圖4c圖4a所示NN’界面的材料消耗曲線；圖5a實施例1之靶材模塊a的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b實施例1之靶材模塊b的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5c實施例1之靶材模塊c的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a靶材模塊a、b、c拼合成模塊化靶材示意圖；
圖6b圖6a所示模塊化靶材前視圖；圖7模塊化靶材耗盡時各區(qū)域的材料消耗示意圖；圖8a實施例2之靶材模塊c的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8b實施例2之靶材模塊b的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9a實施例2之模塊化靶材示意圖；圖9b圖9a所示模塊化靶材前視圖；圖9c圖9b所示虛線區(qū)域放大示意圖。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并結(jié)合附圖作詳細(xì)說 明如下。實施例1本發(fā)明所述方法首先對已耗盡的剩余平面靶材進(jìn)行測量，圖4為平面靶材耗盡時 平面各區(qū)域的材料消耗示意圖，其中圖4a為平面靶材俯視圖，圖4b為圖4a所示MM’界面的 材料消耗曲線，圖4c為圖4a所示NN’界面的材料消耗曲線。經(jīng)過對不同界面的多次測量分 析得出，靶材401的A區(qū)域材料消耗深度為1 3. 5mm,B區(qū)域材料消耗深度為1 7mm，其 中402為背板基座。根據(jù)以上測量結(jié)果對原有一體式的平面靶材進(jìn)行分體模塊化設(shè)計，即 根據(jù)原平面靶材不同區(qū)域的材料消耗深度的統(tǒng)計規(guī)律，將靶材的不同區(qū)域設(shè)計成分別獨立 且具有不同厚度的靶材模塊，在本實施例中，針對圖4a所述靶材，針對A區(qū)域設(shè)計靶材模塊 a501,如圖5a所示靶材模塊a的俯視圖和前視圖，針對B區(qū)域設(shè)計靶材模塊b502和靶材模 塊c503，分別如圖5b和圖5c所示靶材模塊b和c的俯視圖和相應(yīng)前視圖，靶材模塊a、b、 c的模塊厚度分別為Ha = 4mm, Hb = 6mm, Hc = 8mm，且各模塊厚度相對于其所對應(yīng)區(qū)域的 最大材料消耗深度具有0. 1 2mm的消耗裕量。當(dāng)然，也可以根據(jù)材料消耗曲線中不同區(qū) 域?qū)?yīng)的不同深度值將原平面靶材做更細(xì)的劃分，設(shè)計成其他的模塊組合，在此不做贅述。 當(dāng)要進(jìn)行磁控物理濺射時，先將靶材模塊a、b、c固定于特定的背板基座601上，各個模塊位 置配合關(guān)系如圖6a所示，相鄰模塊間緊密拼接，背板基座601上對應(yīng)厚度較小模塊的區(qū)域， 如靶材模塊b對應(yīng)的區(qū)域，具有相應(yīng)高度的襯墊602，以使各個模塊拼合后形成的模塊化靶 材的頂面為一平面，如圖6b所示，使各個模塊拼合后形成的模塊化靶材603的整體效果等效于原一體式平面靶材。采用本實施例的模塊化靶材，當(dāng)靶材材料消耗殆盡時，剩余靶材情況如圖7所示， 可見，相對于原平面靶材，模塊化靶材各個區(qū)域的剩余材料701厚度都更小，即模塊化靶材 相對于平面靶材的材料利用率更高。實施例2在本實施例中，相鄰靶材模塊的邊緣接合處設(shè)計有能夠相互銜接的卡槽801，如圖 8a所示，為靶材模塊c802的俯視圖、前視圖和右視圖，在靶材模塊c的兩個側(cè)壁上設(shè)有卡槽 801，其中模塊厚度Hc = 8. Omm,卡槽沿803厚度hel = 2. 0mm,卡槽沿804厚度h。2 = 4. 0mm, 卡槽沿803、804相對模塊側(cè)壁突出約5mm。如圖8b所示，為靶材模塊b805的俯視圖、前視 圖和右視圖，在靶材模塊b的一個側(cè)壁上設(shè)有卡槽801，其中模塊厚度Hb = 6. 0mm，卡槽沿 806厚度hb = 2. 0mm,卡槽沿806相對模塊側(cè)壁突出約5mm。本實施例各個靶材模塊拼合后 如圖9a所示，圖中虛線為各個卡槽沿901的位置所在。圖9b為圖9a前視圖，如圖所示，模 塊b與模塊c的相鄰側(cè)壁緊密拼合，且模塊c的卡槽沿901嵌入模塊b的下方，使兩模塊間 形成一非直線的”L”型接口 902，如圖9c所示，以此防止離子通過靶材模塊間的縫隙撞擊到 背板基座903，從而避免背板基座903材料被濺射到目標(biāo)基板上導(dǎo)致污染。其他各個相鄰模 塊間的拼合關(guān)系與上述模塊b和c同理，不再贅述。本實施例其他方法步驟同實施例1。雖然本發(fā)明已以比較佳實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉 此技術(shù)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此，本發(fā)明的 保護(hù)范圍當(dāng)以申請的專利范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種可提高濺射工藝靶材利用率的方法，包括以下步驟(1)對已耗盡的剩余平面靶材進(jìn)行測量，得出平面靶材不同區(qū)域的材料消耗深度規(guī)律；(2)根據(jù)第(1)步測量結(jié)果對一體式平面靶材進(jìn)行分體模塊化設(shè)計，將原靶材的不同區(qū)域設(shè)計制成分別獨立的靶材模塊；(3)將第(2)步制備的各個靶材模塊在配套的背板基座上拼合，形成模塊化靶材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在于，所述各個 獨立的靶材模塊設(shè)計成具有不同的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在于，所述各個 獨立的靶材模塊的設(shè)計厚度與其各自對應(yīng)區(qū)域的材料消耗深度成正相關(guān)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在于，所述背板 基座，對應(yīng)于不同厚度靶材模塊的位置具有相應(yīng)高度的襯墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在于，所述各個 靶材模塊拼合后形成的模塊化靶材的頂面為一平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意之一所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在 于，所述相鄰靶材模塊的邊緣接合處設(shè)計有能夠相互銜接的卡槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在于，所述相鄰 靶材模塊間通過卡槽形成一非直線型接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可提高濺射工藝靶材利用率的方法，其特征在于，所述非直 線型接口呈” L”型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)濺射工藝用靶材的方法，特別涉及一種可提高磁控物理濺射中靶材利用率的方法。本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有平面靶材不同區(qū)域的材料消耗規(guī)律對靶材進(jìn)行模塊化設(shè)計，可以顯著提高磁控物理濺射中的靶材利用率。
文檔編號C23C14/35GK101921989SQ20101021360
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者王磊, 邱勇, 高孝裕, 魏朝剛, 黃秀頎 申請人:昆山工研院新型平板顯示技術(shù)中心有限公司