[实用新型]大面积连续磁控溅射镀膜均匀性调整装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大面积连续磁控溅射镀膜均匀性调整装置。

技术背景

大面积连续溅射镀膜技术的应用主要有以下几个方面：其一为大面积金属膜的应用，主要应用在大面积的幕墙装饰领域、大面积平板显示领域和半导体领域，其工作的性质是利用金属膜的金属分光特性、金属反射特性和金属导电特性；其二为大面积光电薄膜的应用，主要应用在大面积建筑领域、汽车领域、太阳能和平板显示领域，如大面积低辐射膜，电致变色膜和大面积透明导电膜；其三为大面积光学薄膜的应用，目前主要应用在太阳能领域，如大面积抗反射膜；其四为光学和电学的交叉领域，例如平板显示领域的高透射型透明导电膜，和增透型防辐射膜等。

大面积镀膜技术主要可以分为化学法和物理法。化学法又包含了溶液法（溶胶－凝胶法）和化学气相沉积法，目前用于大面积沉积的主要为溶胶－凝胶法，但是由于化学法本身的工艺复杂特点，不适合大面积连续生产，也不能及时跟上随市场对技术的快速变化。物理镀膜法包含了蒸发镀膜和溅射镀膜，蒸发镀膜大量应用在小基片材料上镀膜，主要集中在高端技术领域内的镀膜，如眼镜片镀膜、滤光片、各种类型的光学视窗、棱镜镀膜和激光器件镀膜等；和低端光学领域塑料镀膜和小部件装饰镀膜，如金属膜，抗反射膜等，其批次快速镀膜的特点得到了充分利用。

溅射镀膜由于具有良好的工艺可控性和长时间的工艺稳定性而被广泛应用于大面积溅射镀膜领域。早期的溅射镀膜采用直流溅射镀膜方式，主要用于大面积金属镀膜。在平面磁控溅射（U.S.Pat.No.4,166,018）靶实用新型后，此技术被广泛应用于各种镀膜领域，并经过长期的发展取得了多次的技术突破。从而实用新型了交流溅射，在交流溅射的基础上对靶材的设计进行了改进，实用新型了圆柱型磁控溅射靶（U.S.Pat.No.4,356,073和U.S.Pat.No.4,445,997），使得靶材的利用率提高到了极高的水平；在工艺上实用新型了反应溅射绝缘介质薄膜（U.S.Pat.No.6,365,010），同时实现了“金属模式”和“反应模式”（“靶中毒”现象）的控制，“靶中毒”只是描述这种现象的一种说法而已，实际上是反应在金属靶表面进行形成金属化合物绝缘介质薄膜，金属化合物的溅射速率低于纯金属的溅射速率，那么溅射变的更趋向于进入“金属工作模式”而不是“反应模式”，如果在这两种模式之间工作，则工艺非常不稳定，其中的一个原因为反应气体的偏压不稳定。可以通过一些方法和手段在磁场与基片之间进行分压控制，试图达到工艺的稳定型性，例如在U.S.Pat.No.5,338,422和U.S.Pat.No.5,384,021中提到的“反应溅射各种氧化物”。甚至可以通过基片架的运动把沉积区域和反应区域完全分开，在中国专利公开号为CN1536098A中详细描述了采用这种工艺工作的设备结构和金属氧化物的膜的形成工艺。这种工艺首先在一个区域内采用溅射沉积金属，而在另外一个区域内进行反应形成化合物绝缘介质薄膜，虽然这样能够获得很高的金属沉积速率，但是也受到了金属化合物形成速率慢的影响。

磁控溅射镀膜工艺具有良好的工艺可控性，同时产品工艺可以保持长时间的稳定性，非常适合连续镀膜生产。然而由于溅射材料在溅射时形成的等离子体具有一定的空间形状和等离子密度，并且等离子的空间形状和等离子密度取决于磁场的布置、磁场的强度、靶材料的形状、电源功率的施加方式、工作气体的进入方式与分布等，所以磁控溅射本身就是一种不均匀的溅射沉积源。为了获得较好的均匀性沉积区域，通常需要对磁场强度、磁场布置等系列因素进行多次调整，但是由于溅射沉积过程为动态变化过程，需要根据实际的生产情况做适当的调整，以适合生产的连续进行，仅仅调整以上因素仍然不能做到均匀性的数字化精确控制。

为了做到精确控制一定等离子刻蚀速率上的有效沉积区域，在实际生产中，通常的解决办法为在溅射靶和工件架中间安装修正板，通过改变等离子在工件架上的投影沉积区域形状来调整薄膜沉积区域的膜厚度均匀性。由于这种装置的安装不需要改变靶的结构和工作方式，并且可以根据实际的生产工艺需要对沉积区域的膜层均匀性进行调整。并且此装置还广泛的适用于直流磁控溅射和/或交流磁控溅射，适用于平面靶和/或圆柱靶的磁控溅射。