[發明專利]一種用于驅動磁控管的驅動機構及磁控濺射設備

有效

• 申請號: 201110356144.7
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103103482A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 劉旭;趙夢欣
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張天舒;陳源

技術領域

本發明涉及微電子加工技術領域，具體地，涉及一種用于驅動磁控管的驅動機構及應用該驅動機構的磁控濺射設備。

背景技術

在微電子產品行業，磁控濺射技術是生產集成電路、液晶顯示器、薄膜太陽能電池及LED等產品的重要手段之一，在工業生產和科學領域發揮著極大的作用。近年來市場對高質量產品日益增長的需求，促使企業對磁控濺射設備進行不斷地改進。

圖1為典型的磁控濺射設備的結構原理圖。請參閱圖1，該設備主要包括：工藝腔室1、設置于工藝腔室1內部下方位置處的靜電卡盤3、設置于工藝腔室1上方的靶材2和磁控管4以及用以驅動磁控管的驅動機構5。在工藝進行的過程中，通入工藝腔室1中的工藝氣體(例如，氬氣等)被激發形成等離子體，等離子體中的部分離子在腔室內的電場和磁場的共同作用下轟擊靶材2的表面，使靶材2發生濺射，在濺射粒子中，中性的靶原子沉積到被加工工件的表面形成工藝所需的膜層。在濺射過程中，驅動機構5對靶材2的表面進行掃描，以提高氣體等離子體轟擊靶材的效率，從而提高了沉積效率。

圖2a為現有磁控管驅動機構的結構示意圖。請參閱圖2a，該驅動機構包括傳動軸60、齒輪箱7以及傳動單元。其中，傳動軸60的一端與電機的輸出軸(圖中未示出)連接，另一端與齒輪箱7連接。傳動單元設置在齒輪箱7內，其包括依次嚙合的定齒輪61、傳動齒輪62以及行星輪63，磁控管8通過連接板9固定在行星輪63的中心軸上。在電機的驅動下，齒輪箱7和傳動單元以傳動軸60為中心作旋轉運動，從而帶動磁控管8以傳動軸60為中心公轉以及以行星輪63的中心軸為中心自轉。為提高磁控管驅動機構運行的穩定性，在連接板9上設置用于平衡磁控管8重量的磁控管配重91以及用于平衡齒輪箱7、傳動單元、磁控管8以及磁控管配重91的重量的齒輪箱配重92。圖2b為現有的磁控管驅動機構驅動磁控管的運行軌跡圖。如圖2b所示，現有的磁控管驅動機構的運行軌跡無法覆蓋整個靶材的表面，而且磁控管的掃描軌跡點的密度也不均勻，這將導致靶材的利用率較低。

為使磁控管能夠覆蓋整個靶材的表面以提高靶材的利用率，相關技術人員提出了另一種驅動機構，其包括旋轉運動和直線運動，在旋轉運動的基礎上增加直線運動機構，即，使磁控管在旋轉運動的同時作直線運動。借助直線運動機構可以使磁控管實現自靶材的中心位置運動到邊緣位置以及自靶材的邊緣位置運動到中心位置的單向掃描，從而可以使磁控管覆蓋靶材的表面。圖3為磁控管單向掃描的運行軌跡示意圖。

在實際使用過程中，為了使磁控管能夠實現在靶材的中心位置與邊緣位置連續的雙向掃描，上述驅動機構中的電機需要不停地進行正轉和反轉的轉換這不僅嚴重影響電機的使用壽命，而且對驅動機構中的其它部件(如齒輪)造成沖擊，從而降低磁控管驅動機構的使用壽命。

發明內容

為至少解決上述問題之一，本發明提供一種用于驅動磁控管的驅動機構，其不需要電機在正轉和反轉之間的切換即可使磁控管在旋轉的同時實現往復直線運動，從而使其使用壽命提高。

本發明還提供一種磁控濺射設備，其用于驅動磁控管的驅動機構的使用壽命長，從而提高磁控濺射設備的使用率。

為實現本發明的目的而提供一種用于驅動磁控管的驅動機構，其包括箱體、旋轉運動單元、傳動單元以及直線運動單元，其中，

所述直線運動單元和傳動單元設置在所述箱體內，并在所述旋轉運動單元的帶動下，所述箱體、直線運動單元和傳動單元繞所述旋轉運動單元的轉軸作旋轉運動；

所述傳動單元用以使所述直線運動單元與所述旋轉運動單元協調運動；

所述直線運動單元驅動被驅動部件作直線運動；

其中，所述直線運動單元包括：

第一齒條；

第二齒條，其與所述第一齒條平行設置；

第一齒輪，在所述第一齒輪的外周緣設有第一嚙合部和第一非嚙合部，且所述第一嚙合部與所述第一齒條相配合；

第二齒輪，在所述第二齒輪的外周緣設有第二嚙合部和第二非嚙合部，且所述第二嚙合部與所述第二齒條相配合；

所述第一齒輪與所述第二齒輪旋轉方向相反，且當所述第一齒條與所述第一齒輪的第一嚙合部嚙合時，所述第二齒條處于所述第二齒輪的第二非嚙合部位置；當所述第二齒條與第二齒輪的所述第二嚙合部嚙合時，所述第一齒條處于所述第一齒輪的第一非嚙合部位置。

其中，所述第一齒條和所述第二齒條為一體結構。