CN106906447A - 磁控溅射镀膜源及其装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料沉积技术领域，具体涉及磁控溅射镀膜源及其装置与方法。磁控溅射镀膜源包括一对可旋转的镀膜组件。每一镀膜组件包括溅射靶座和溅射靶座内部设置磁力产生件。在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反。镀膜过程中，镀膜组件自转，而磁力产生件位置保持不变。磁控溅射镀膜装置采用磁控镀膜溅射源，能将过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，并能有效地抑制工艺温度上升，实现低温镀膜。本发明还涉及磁控溅射镀膜方法，其采用上述磁控溅射镀膜装置。
Description
【技术领域】
本发明涉及材料沉积技术领域，尤其涉及磁控溅射镀膜源及其装置与方法。
【背景技术】
磁控溅射装置作为一种镀膜装置已被广泛应用于各种电子、装饰等镀膜领域，其具有镀膜速率快、无污染等优点。
目前在半导体、平板显示屏、传感器等制造业中使用的磁控溅射镀膜源主要有平面型和柱状旋转型。在通常的镀膜过程中，等离子区会产生过热电子或其它负离子，平面型和柱状旋转型磁控溅射镀膜源常会使过热电子或其它负离子轰击到被镀工件的表面，使得工件和所镀薄膜的工艺温度过高。
在实际应用中，有较多种类的工件材料(如高分子)，或者前道工序中已经制备好的器件不能承受过高的工艺温度。因此，上述常规的磁控溅射镀膜装置常常会限制器件设计或制造时工艺的选择。
【发明内容】
为克服现有薄膜的工艺温度过高的问题，本发明提供一种磁控溅射镀膜源及其装置与方法。
本发明解决技术问题的技术方案是提供一种磁控溅射镀膜源用于为工件镀膜，其包括一对可旋转的镀膜组件，每一镀膜组件包括溅射靶座和溅射靶座内部设置磁力产生件，在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反；镀膜过程中，镀膜组件自转，而磁力产生件位置保持不变。
优选地，每一镀膜组件内的所述磁力产生件为多个，且形成闭合环状体或每一镀膜组件内的磁力产生件为一个环状体磁力产生件。
优选地，所述每一镀膜组件内设置磁力线封闭组件。
优选地，所述每一镀膜组件为柱形，每一镀膜组件内的磁力产生件均沿对应镀膜组件的径向设置。
优选地，所述溅射靶座包括外壁，所述外壁用于固定溅射靶材于其远离内壁的表面上。
本发明解决技术问题的另一技术方案是提供磁控溅射镀膜装置，其包括至少一对可旋转的镀膜组件和与该镀膜组件相隔一定距离的载物台，每一镀膜组件包括溅射靶座及溅射靶座内部设置的磁力产生件，在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反；镀膜过程中，镀膜组件自转，而磁力产生件位置保持不变。
优选地，不同镀膜组件内，相对于载物台的高度相同的地方分别对称设置有磁力产生件。
优选地，所述一对镀膜组件包括平行设置的柱状第一镀膜组件及柱状第二镀膜组件，第一镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第二镀膜组件一侧区域，第二镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第一镀膜组件一侧区域，第一镀膜组件内和第二镀膜组件内的磁力产生件都为多个，分别形成闭合环状体或者第一镀膜组件内和第二镀膜组件内的磁力产生件分别为一个环状体磁力产生件，每一环状体中心轴线跟每一镀膜组件中心轴线垂直。
优选地，所述磁控溅射镀膜装置包括多对镀膜组件，多对镀膜组件设置于载物台的同一侧，所述载物台可以相对镀膜组件运动，且运动方向垂直于多个镀膜组件的中心轴线。
本发明解决技术问题的技术方案是提供一种采用上述磁控溅射镀膜装置的磁控溅射镀膜方法，其包括如下步骤：将溅射靶材分别安装于一对镀膜组件上，将工件放置在载物台上，使一对镀膜组件旋转从而使溅射靶材沉积在工件上。
与现有技术相比，本发明磁控溅射镀膜源具有以下优点：
(1)所述磁控溅射镀膜源通过设置至少一对可旋转的镀膜组件，且设置在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反，在一对镀膜组件内能使一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到另一镀膜组件内，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而能有效地抑制工艺温度上升，以控制反应温度小于等于100℃，增强该磁控溅射镀膜源的应用范围及应用前景。
(2)通过设置磁力产生件形成闭合环状体能够获得强度更大的磁场，以提高镀膜效率。且能够形成封闭式的磁场，从而能够更好地控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而能够控制反应温度，实现低温镀膜。
(3)通过在每一镀膜组件内设置磁力线封闭组件，以使单个镀膜组件内磁力产生件产生的磁力线仅从该镀膜组件跨越到相对设置的另一镀膜组件，从而更好的束缚镀膜过程中过热电子或其它负离子的分布。
与现有技术相比，本发明磁控溅射镀膜装置具有以下优点：
(1)所述磁控溅射镀膜装置通过设置至少一对可旋转的镀膜组件，且设置在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反，在一对镀膜组件内能使一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到另一镀膜组件，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而能有效地抑制工艺温度上升，以控制反应温度小于等于100℃。
(2)通过设置第一镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第二镀膜组件一侧区域，第二镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第一镀膜组件一侧区域，能够使第一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到相对设置第二镀膜组件内，无需在第一镀膜组件及第二镀膜组件内其他区域布设磁力产生件，可以有效利用磁力产生件，节省磁力产生件的用量，减少成本。
(3)通过设置第一镀膜组件内和第二镀膜组件内的磁力产生件都为多个，分别形成闭合环状体，每一环状体中心轴线跟每一镀膜组件中心轴线垂直，能够使磁力产生件产生的磁力线分布更密集，从而提高镀膜效率。
(4)通过设置多对镀膜组件，且设置于载物台的同一侧，能够实现大批量生产。
与现有技术相比，本发明磁控溅射镀膜方法具有以下优点：
通过采用上述磁控溅射镀膜装置，能够使第一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到相对设置第二镀膜组件，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个柱形镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，并能有效地抑制工艺温度上升，可以控制在小于等于100℃范围内，从而实现低温镀膜。使一对镀膜组件旋转从而使溅射靶材沉积在工件上，能够提高溅射靶材的刻蚀均匀程度，提高溅射靶材的利用率。
【附图说明】
图1是本发明磁控溅射镀膜装置结构示意图，磁控溅射镀膜装置包括磁控溅射镀膜源。
图2是图1中磁控溅射镀膜源配合工件的主视结构示意图。
图3是磁控溅射镀膜源的的一对镀膜组件立体结构示意图。
图3a是本发明一对镀膜组件的中心轴线所在平面A与工件位置关系的第一变形结构示意图。
图3b是本发明一对镀膜组件的中心轴线所在平面A与工件位置关系的第二变形结构示意图。
图3c是本发明一对镀膜组件的中心轴线所在平面A与工件位置关系的第二变形结构示意图。
图3d是图3中磁控溅射镀膜源的磁力产生件放大示意图.
图4是本发明磁控溅射镀膜装置第一变形结构示意图。
图5a是本发明磁控溅射镀膜装置第二变形结构示意图。
图5b是本发明磁控溅射镀膜装置第三变形结构示意图。
图6是本发明磁控溅射镀膜方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1及图2，本发明第一实施例提供磁控溅射镀膜装置1，其包括一磁控溅射镀膜源10。该磁控溅射镀膜源10包括一对可旋转的镀膜组件100和设置于镀膜组件100内部的磁力产生件103。所述磁控溅射镀膜源10用于为工件200镀膜。
优选地，所述磁控溅射镀膜装置1还包括制备腔300、过渡腔400、真空机构500及阀门600。所述磁控溅射镀膜源10与工件200相对设置，并均容置于制备腔300内。过渡腔400设置于制备腔300一侧并与制备腔300连通。真空机构500与制备腔300内部连通，具体直接连接制备腔300或通过导气管等连接制备腔300。真空机构500还连接真空泵或排气阀，以为制备腔300抽真空。过渡腔400用于隔离制备腔300与外界环境，避免外界环境破环制备腔300内部气氛，过渡腔400与制备腔300间设置阀门600。
本实施例中，所述每一镀膜组件100为柱形，其包括溅射靶座101、磁力产生件103及使溅射靶座101绕磁力产生件103自转的驱动组件106。所述溅射靶座101为筒形，所述磁力产生件103及驱动组件106设置于溅射靶座101内部。所述磁力产生件103产生磁力线1034。每一镀膜组件100内设置多个磁力产生件103，所述多个磁力产生件103均沿对应镀膜组件100的径向设置且所述磁力产生件103沿径向设置极性相同，也即每一镀膜组件100内的磁力产生件103朝向镀膜组件100的中心轴线的极性相同。不同镀膜组件100内磁力产生件103朝向其各自镀膜组件100中心轴线的极性相反，也即不同镀膜组件100内相向设置的磁力产生件103的极性相反，在一对镀膜组件100内，能使一镀膜组100内的磁力产生件103产生的磁力线1034从该镀膜组件100内跨越到另一镀膜组件100内。其中，镀膜过程中，镀膜组件100可绕其中心轴线自转，而磁力产生件103位置保持不变。具体的，溅射靶座101绕镀膜组件100中心轴线自转，而磁力产生件103位置保持不变。
请一并参阅图2及图3，所述一对镀膜组件100包括平形设置的柱状第一镀膜组件100a及柱状第二镀膜组件100b。第一镀膜组件100a与第二镀膜组件100b的表面间距为20-500mm，优选为20-300mm，进一步优选地，两者间距为200mm，以保证第一镀膜组件100a内的磁力产生件103产生的磁力线1034从该镀膜组件100a内跨越到相对设置第二镀膜组件100b。所述第一镀膜组件100a及第二镀膜组件100b位于工件200同侧。所述第一镀膜组件100a定义中心轴线O1O2，第二镀膜组件100b定义中心轴线O3O4，所述第一镀膜组件100a与第二镀膜组件100b平行指的就是第一镀膜组件100a的中心轴线O1O2与第二镀膜组件100b的中心轴线O3O4平行且相对于工件200等高。中心轴线O1O2及O3O4可相对于工件200平行或倾斜。如图3a、3b及3c中心轴线O1O2及O3O4所在平面A与工件200平行或向对于工件200倾斜。第一镀膜组件100a与第二镀膜组件100b相对设置。第一镀膜组件100a内在相对于其中心轴线O1O2与第二镀膜组件100b内在相对于其中心轴线O3O4相应位置处设置的磁力产生件103的极性相反，也即第一镀膜组件100a与第二镀膜组件100b内朝向其对应中心轴线的磁力产生件的极性相反。具体可参阅图2，第一镀膜组件100a内，磁力产生件103朝向其中心轴线O1O2的极性都是S，而第二镀膜组件100b内，磁力产生件103朝向其中心轴线O3O4的极性都是N，因而，第一镀膜组件100a与第二镀膜组件100b内的相对朝向的磁力产生件103的极性则分别为N和S，极性相反。
优选地，所述镀膜组件100径向横截面为规则或不规则闭合线形等。进一步，所述镀膜组件100径向横截面形状为圆形、椭圆形、三角形或多边形。本实施例中优选所述镀膜组件100径向横截面形状为圆形，即所述镀膜组件100为圆柱形。
所述溅射靶座101包括内壁1013和外壁1011，所述磁力产生件103固定容置于溅射靶座101内，且沿内壁1013径向设置，但与内壁1013不接触。例如，可以在所述镀膜组件100沿中心轴线设置固定件用于固定磁力产生件103。所述镀膜组件100的中心轴线也即溅射靶座101和内壁1013的中心轴线。镀膜过程中，所述磁力产生件103是固定不动，而所述溅射靶座101绕所述镀膜组件100的中心轴线旋转。所述外壁1011表面用于设置溅射靶材107，所述溅射靶材107尺寸匹配所述溅射靶座101的外壁1011，也即完全贴合外壁1011。其中，所述溅射靶材107到工件200的距离为20-80mm，优选地，距离为40-50mm。镀膜过程中，所述溅射靶材107与溅射靶座101一起绕所述镀膜组件100的中心轴线旋转。
优选地，所述镀膜组件100还包括冷却槽105。所述冷却槽105为溅射靶座101内部空腔，用于通入冷却液，如水，以对镀膜过程中的工艺温度进行控制。持续向冷却槽105中通入冷却液，并保持冷却液充满整个冷却槽105，从而在镀膜过程中对更好地为旋转的溅射靶材107降温。优选地，所述镀膜组件100沿中心轴线设置两端开口的水管，一端在镀膜组件100外用于通入冷却液，一端位于镀膜组件100内部，使通入的冷却液可以直接从水管中流到整个冷却槽105中。优选地，所述磁力产生件103及驱动组件106表面涂覆防腐或隔离等涂层，以隔绝冷却液，延长镀膜组件100使用寿命。
优选地，请进一步参阅图1，在镀膜组件100外侧设置辅助电极800，即磁控溅射镀膜源10外侧设置辅助电极800。在镀膜过程中，由于镀膜组件100实施的是负偏压，通过辅助电极800实施正偏压，如所述辅助电极800与镀膜组件100间电压差为5-100V，利用异性相吸的原理，将溅射过程中产生的过热电子或其他负离子电子吸附到辅助电极800表面，减少过热电子或其他负离子对工件200表面的轰击，从而进一步降低工件200的温升，从而实现长时间低温镀膜。优选地，所述电压差为10-99V、20-90V、30-80V、30-60V、40-90V、40-50V、45-60V、40-80V或50-90V。
在每一镀膜组件100内的磁力产生件103朝向内壁1013中心轴线的极性相同,不同镀膜组件100内磁力产生件103朝向其对应中心轴线的极性相反，也即不同镀膜组件100内相对朝向的磁力产生件103的极性相反。
所述工件200为玻璃基片、陶瓷基片、硅片、金属薄片、二氧化钛薄膜或耐温较低的高分子基片等其中的任意一种。
请再参阅图1，所述制备腔300内还设置支撑机构301及载物机构303。磁控溅射镀膜源10固定于支撑机构301上。所述支撑机构301包括内部设置的电场供应机构3011，所述电场供应机构3011连接溅射靶材107，以与磁力产生件103配合，从而在镀膜过程中为溅射靶材107提供电磁场。所述载物机构303包括驱动机构3031，用于支撑并带动工件200移动。在本发明一些实施例中，所述载物机构303还包括载物台3033，所述载物台3033与镀膜组件100相隔一定距离。载物台3033用于承载工件200。优选地，所述载物台3033为传送带、移动盘、移动板或圆辊等。驱动机构3031连接载物台3033，以驱动载物台3033相对镀膜组件100运动，所述载物台的运动方向垂直于多个镀膜组件100的中心轴线。在不同镀膜组件100内，相对于载物台3033的高度相同的位置,各自对称设置有相对朝向的极性相反的磁力产生件103。
所述过渡腔400内设有传片组件401。所述传片组件401包括机械手、驱动轮或手套箱等，用于将工件200传送至制备腔300中。
所述阀门600设置于制备腔300与过渡腔400之间，用于方便传送工件200，以及隔离制备腔300，防止传送工件200时破坏制备腔300镀膜过程中的反应气氛。
请再一并参阅图2、图3及图3d，镀膜组件100可以包括多个磁力产生件103。所述磁力产生件103具体设置位置为：第一镀膜组件100a内的磁力产生件103设置于靠近第二镀膜组件100b一侧区域，第二镀膜组件100b内的磁力产生件103设置于靠近第一镀膜组件100a一侧区域，且均靠近载物台3033一侧区域设置。
磁力产生件103可选用磁钢、软磁体等磁体。每一溅射靶座101内设置一个或多个磁力产生件103，且设置的磁力产生件103数量相同。优选地，所述每一溅射靶座101内设置多个磁力产生件103。其中，在每一镀膜组件100内，多个磁力产生件103设置成与内壁1013中心轴线平行的两排,更优选地,多个磁力产生件103沿内壁1013内侧形成闭合环状体,具体如图3d所示。每一环状体的中心轴线跟每一镀膜组件100的中心轴线垂直。所述磁力产生件103具有第一磁极1031及第二磁极1033，第一磁极1031与第二磁极1033的极性相反。如图3d所示，在每镀膜组件100内，设置多个磁力产生件103朝向内壁1013一侧的磁极极性相同，且形成平行于该镀膜组件100中心轴线的两排，即设置朝向中心轴线O1O2(O3O4)磁力产生件103的磁极极性相同。具体的：在第一镀膜组件100a内设置磁力产生件103朝向中心轴线O1O2一侧均为第一磁极1031，则在第二镀膜组件100b内设置磁力产生件103朝向中心轴线O3O4一侧均为第二磁极1033。或者是在第一镀膜组件100a内设置磁力产生件103朝向中心轴线O1O2一侧均为第二磁极1033，则在第二镀膜组件100b内设置磁力产生件103朝向中心轴线O3O4一侧均为第一磁极1031。即在第一镀膜组件100a内的磁力产生件103朝向其中心轴线O1O2的极性相同，在第二镀膜组件100b内的磁力产生件103朝向其中心轴线O3O4的极性相同。也即第一镀膜组件100a、第二镀膜组件100b内的磁力产生件103朝向各自中心轴线的极性相反，也即不同镀膜组件100内相对朝向的磁力产生件103的极性相反。所述第一镀膜组件100a及第二镀膜组件100b内到载物台3033的高度相同的地方分别对称设置相对朝向的极性相反的磁力产生件103。也可以认为，所述两个镀膜组件100内的磁力产生件103在设置位置上是镜像对称的，但是极性相反。
通过设置在第一镀膜组件100a内的磁力产生件103朝向其中心轴线O1O2的极性相同，在第二镀膜组件100b内的磁力产生件103朝向其中心轴线O3O4的极性相同，且第一镀膜组件100a、第二镀膜组件100b内相对朝向的磁力产生件103的极性相反，以使第一镀膜组件100a内磁力产生件103产生的磁力线1034从第一镀膜组件100a跨越到相对设置的第二镀膜组件100b。
优选地，在所述每一镀膜组件100内设置软磁体或其他磁力线封闭组件，所述软磁体或其他磁力线封闭组件匹配磁力产生件103设置，以使单个镀膜组件100内磁力产生件103产生的磁力线1034仅从该镀膜组件100跨越到相对设置的另一镀膜组件100，从而更好的束缚镀膜过程中过热电子或其它负离子的分布。
这样设置磁力产生件103，使得一镀膜组件100内磁力产生件103产生的磁力线1034仅从该镀膜组件100跨越到相对设置的另一镀膜组件100，从而使过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在二镀膜组件100之间，并分布在限定区域700，大大减少轰击工件200表面的机会，从而有效抑制工艺温度过高。因此在镀膜过程中，能有效地控制工件200和工艺温度小于等于100℃。优选地，在镀膜过程中，还可以有效地控制工件200和工艺温度小于等于70℃。
在本发明一些较优的实施例中，在一个溅射靶座101内，设置一磁力产生件103，所述磁力产生件103为闭合环状体，其沿径向方向的两个表面为主表面，两个主表面所带极性相反。
在镀膜过程中，设置溅射靶座101旋转，以提高溅射靶材107刻蚀的均匀程度，从而提高溅射靶材107的利用率，并大幅减少薄膜针孔等微粒产生的机会。其中，多个镀膜组件100的溅射靶座101可以是由多个驱动组件106分别单独驱动旋转，还可以是由一个驱动组件106驱动联立旋转。
作为第一变形，在本发明一些较优的实施例中，所述磁控溅射镀膜装置1包括多对镀膜组件100。请参阅图4，所述磁控溅射镀膜装置1包括四对镀膜组件100。
优选地，多对镀膜组件100呈线性排列，且设置于载物台3033的同一侧，在多对镀膜组件100内，每一镀膜组件100的中心轴线均平行于载物台3033。镀膜过程中，所述载物台3033相对镀膜组件100运动，且载物台3033运动方向垂直于多个镀膜组件100的中心轴线。
请参阅图5a，作为第二变形，所述磁控溅射镀膜装置1可以是直线隧道式架构。即所述磁控溅射镀膜装置1至少二过渡腔400，制备腔300设置于其中二过渡腔400之间。制备腔300设置至少一磁控溅射镀膜源10。优选地，设置二过渡腔400。所述过渡腔400两侧均设置阀门600，具体地，靠近制备腔300一侧阀门600用于隔离制备腔300与过渡腔400，以方便传送工件200；远离制备腔300一侧的阀门600用作大气真空交换阀门，以隔离真空环境与大气环境，避免传送工件200时破坏磁控溅射镀膜过程中的反应气氛。磁控溅射镀膜过程中，先入片，即打开按顺序设置的过渡腔400与制备腔300之间的阀门600，传片组件401将工件200传送至制备腔300；驱动机构3031继续传送；再出片，即打开按顺序设置的制备腔300与过渡腔400之间的阀门600，以将薄膜镀制完成后的工件200传送出制备腔300。通过设置磁控溅射镀膜装置1为是直线隧道式架构，使得可以镀制多组不同材料，并可控制获得膜层叠构、组分及厚度等，同时入片与出片有序进行，而且操作简单，易实现生产线作业。
请参阅图5b，作为第三变形，所述磁控溅射镀膜装置1还可以是集束式架构，其包括一中央传片真空腔40，所述中央传片真空腔40可对应至少二制备腔300设置。所述中央真空传片腔40包括传片组件401。所述传片组件401包括机械手、驱动轮或手套箱等，用于将工件200传送至制备腔300，并将镀膜完成的工件200搬运回中央真空传片腔40。在镀膜过程中，先入片，即打开中央真空传片腔40与制备腔300之间的阀门600，传片组件401将工件200传送至制备腔300；驱动机构3031驱动载物台3033以带动工件200小距离内来回往返运动；再出片，即镀膜完后，打开制备腔300与中央真空传片腔40之间的阀门600，以将镀制完成后的工件200搬运出制备腔300。通过设置磁控溅射镀膜装置1为是集束式架构，可以节省装置占用空间。通过控制工件200在5mm-200mm小距离内来回往返运动，可以提高生产效率。同时设置一中央传片真空腔40可对应至少二制备腔300，可大大提高产能。
本发明第二实施例提供采用上述磁控溅射镀膜装置1的磁控溅射镀膜方法，其包括如下步骤：步骤S1：将溅射靶材107分别安装于一对镀膜组件100上，步骤S2：将工件200放置在载物台3033上，使一对镀膜组件100旋转从而使溅射靶材107沉积在工件200上，具体工艺流程如下：
步骤S1具体为：提供上述的磁控溅射镀膜装置1，安装至少一对镀膜组件100(100a、100b)于支撑机构301上。调节镀膜组件100内磁力产生件103的排布位置，以使第一镀膜组件100a内的磁力产生件103产生的磁力线1034从第一镀膜组件100a跨越到相对设置第二镀膜组件100b的磁力产生件103。设置电场供应机构3011的功率，关闭阀门600并对制备腔300及过渡腔400(或者是中央真空传片腔40)抽真空，抽至10-5Pa-10Pa，然后在持续抽真空的同时通入惰性气体，本实施例优选为氩气，使得内部气压保持在0.1-10Pa范围内。调节电场供应机构3011至所需功率，设置镀膜组件100的转速为0.1-1200r/min，本发明实施例优选为10-50r/min。持续通入流动冷却水。设置驱动机构3031的带动工件200的移动速率为5mm/s-200mm/s。
由于磁力线1034第一镀膜组件100a跨越到相对设置第二镀膜组件100b，可以控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个柱形磁控溅射镀膜源10之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而控制制备腔300反应温度小于等于100℃。优选地，可以控制反应温度小于等于70℃
将待溅射的溅射靶材107分别安装在一对溅射镀膜组件的外壁1011上，并开启电场供应机构3011。采用等离子清洗装置将工件200进行等离子体预处理，干燥后再转移至传片组件401合适位置上。本发明实施例磁控溅射装置1的所采用的工件200可以是大尺寸工件、卷料工件或卷料载体上的小的刚性工件。对于大尺寸工件、卷料工件或卷料载体其长度不受限制，宽度可以为200mm-2000mm，厚度为0.1mm-10mm。所述溅射靶材107可以选用多个小工件拼接在一起形成筒形或单个筒形工件，并尺寸匹配溅射靶座101外壁1011。选择大尺寸工件、卷料工件或卷料载体，可快速并持续生产大尺寸或大面积的薄膜，缩短了生产时间，有利于高效批量生产。
步骤S2具体为：启动程序，传片组件401将工件200放置在载物台3033上，开启电场供应机构3011及驱动机构3031，旋转溅射靶材107，开始镀膜。其中调节镀膜组件100旋转，控制工件200沿一个方向或作来回往返运动。在镀膜过程中需要通过控制镀膜组件100旋转速度及工件200的移动速率来调节沉积厚度。旋转的速度越慢，工件200移动越慢，沉积厚度越厚。
所述磁控溅射镀膜方法采用上述磁控溅射镀膜装置1，通过设置至少一磁控溅射镀膜源10，且调节磁力产生件103的排布位置，以使第一镀膜组件100a内的磁力产生件103产生的磁力线1034从第一镀膜组件100a跨越到相对设置第二镀膜组件100b，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个柱形镀膜组件100之间，从而大大减少轰击工件的机会，并能有效地抑制工艺温度上升，并控制在小于等于100℃。同时控制溅射靶材107旋转，可以提高溅射靶材107刻蚀均匀性，从而提高溅射靶材107的利用率。
与现有技术相比，本发明磁控溅射镀膜源具有以下优点：
(1)所述磁控溅射镀膜源通过设置至少一对可旋转的镀膜组件，且设置在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反，在一对镀膜组件内能使一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到另一镀膜组件内，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而能有效地抑制工艺温度上升，以控制反应温度小于等于100℃，增强该磁控溅射镀膜源的应用范围及应用前景。
(2)通过设置磁力产生件形成闭合环状体能够获得强度更大的磁场，以提高镀膜效率。且能够形成封闭式的磁场，从而能够更好地控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而能够控制反应温度，实现低温镀膜。
(3)通过在每一镀膜组件内设置磁力线封闭组件，以使单个镀膜组件内磁力产生件产生的磁力线仅从该镀膜组件跨越到相对设置的另一镀膜组件，从而更好的束缚镀膜过程中过热电子或其它负离子的分布。
与现有技术相比，本发明磁控溅射镀膜装置具有以下优点：
(1)所述磁控溅射镀膜装置通过设置至少一对可旋转的镀膜组件，且设置在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反，在一对镀膜组件内能使一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到另一镀膜组件，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，从而能有效地抑制工艺温度上升，以控制反应温度小于等于100℃。
(2)通过设置第一镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第二镀膜组件一侧区域，第二镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第一镀膜组件一侧区域，能够使第一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到相对设置第二镀膜组件内，无需在第一镀膜组件及第二镀膜组件内其他区域布设磁力产生件，可以有效利用磁力产生件，节省磁力产生件的用量，减少成本。
(3)通过设置第一镀膜组件内和第二镀膜组件内的磁力产生件都为多个，分别形成闭合环状体，每一环状体中心轴线跟每一镀膜组件中心轴线垂直，能够使磁力产生件产生的磁力线分布更密集，从而提高镀膜效率。
(4)通过设置多对镀膜组件，且设置于载物台的同一侧，能够实现大批量生产。
与现有技术相比，本发明磁控溅射镀膜方法具有以下优点：
通过采用上述磁控溅射镀膜装置，能够使第一镀膜组件内的磁力产生件产生的磁力线从该镀膜组件内跨越到相对设置第二镀膜组件，能够在镀膜过程中，控制过热的电子或其他携带能量的负离子被磁场束缚在两个柱形镀膜组件之间，从而大大减少轰击工件的机会，并能有效地抑制工艺温度上升，可以控制在小于等于100℃范围内，从而实现低温镀膜。使一对镀膜组件旋转从而使溅射靶材沉积在工件上，能够提高溅射靶材的刻蚀均匀程度，提高溅射靶材的利用率。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁控溅射镀膜源，用于为工件镀膜，其特征在于：其包括一对可旋转的镀膜组件，每一镀膜组件包括溅射靶座和溅射靶座内部设置磁力产生件，在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反；镀膜过程中，镀膜组件自转，而磁力产生件位置保持不变。
2.如权利要求1中所述的磁控溅射镀膜源，其特征在于：每一镀膜组件内的所述磁力产生件为多个，且形成闭合环状体或每一镀膜组件内的磁力产生件为一个环状体磁力产生件。
3.如权利要求1中所述的磁控溅射镀膜源，其特征在于：所述每一镀膜组件内设置磁力线封闭组件。
4.如权利要求1中所述的磁控溅射镀膜源，其特征在于：所述每一镀膜组件为柱形，每一镀膜组件内的磁力产生件均沿对应镀膜组件的径向设置。
5.如权利要求1-4任一项所述的磁控溅射镀膜源，其特征在于：所述溅射靶座包括外壁，所述外壁用于固定溅射靶材于其远离内壁的表面上。
6.一种磁控溅射镀膜装置，其特征在于：其包括至少一对可旋转的镀膜组件和与该镀膜组件相隔一定距离的载物台，每一镀膜组件包括溅射靶座及溅射靶座内部设置的磁力产生件，在每一镀膜组件内的磁力产生件朝向镀膜组件中心轴线的极性相同，不同镀膜组件内磁力产生件朝向其各自镀膜组件中心轴线的极性相反；镀膜过程中，镀膜组件自转，而磁力产生件位置保持不变。
7.如权利要求6中所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于：不同镀膜组件内，相对于载物台的高度相同的地方分别对称设置有磁力产生件。
8.如权利要求6中所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于：所述一对镀膜组件包括平行设置的柱状第一镀膜组件及柱状第二镀膜组件，第一镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第二镀膜组件一侧区域，第二镀膜组件内的磁力产生件设置于靠近第一镀膜组件一侧区域，第一镀膜组件内和第二镀膜组件内的磁力产生件都为多个，分别形成闭合环状体或者第一镀膜组件内和第二镀膜组件内的磁力产生件分别为一个环状体磁力产生件，每一环状体中心轴线跟每一镀膜组件中心轴线垂直。
9.如权利要求6-8任一项所述的磁控溅射镀膜装置，其特征在于：所述磁控溅射镀膜装置包括多对镀膜组件，多对镀膜组件设置于载物台的同一侧，所述载物台可以相对镀膜组件运动，且运动方向垂直于多个镀膜组件的中心轴线。
10.一种磁控溅射镀膜方法，采用如权利要求6-8任一项所述磁控溅射镀膜装置，其特征在于：其包括如下步骤：将溅射靶材分别安装于一对镀膜组件上，将工件放置在载物台上，使一对镀膜组件旋转从而使溅射靶材沉积在工件上。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |