[發明專利]一種磁控管以及應用該磁控管的磁控濺射設備

有效

• 申請號: 201110433434.7
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103177917A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 楊玉杰;耿波
• 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: H01J25/50
• 分類號: H01J25/50;H01J23/02;H01J37/34;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，涉及一種磁控管及應用該磁控管的磁控濺射設備。

背景技術

磁控濺射裝置是通過等離子體中的粒子與靶材相碰撞以將從靶材中濺射出的材料沉積在被加工工件上的裝置。在實際應用中，為了提高濺射的效率和靶材的利用率，在靶材的背部設有磁控管，利用磁控管所產生的磁場延長電子的運動軌跡，增加電子與工藝氣體(如氬氣)碰撞的幾率，從而提高等離子體的密度，進而提高濺射的效率和靶材的利用率。

圖1a為現有的一種磁控管的徑向截面圖。請參閱圖1a，該磁控管包括極性相反的外磁極1和內磁極2，通過外磁極1和內磁極2形成的磁場可以將等離子體束縛在靶材表面。在外磁極1和內磁極2之間形成的間隔區域3在磁控管的徑向截面上的形狀為閉合的腎形軌道。使用時，磁控管圍繞旋轉中心4旋轉，并對整個靶材表面進行掃描。圖1b為利用圖1a中的磁控管對靶材進行實驗模擬掃描后的腐蝕曲線。其中，縱坐標表示靶材的腐蝕深度；腐蝕曲線的橫坐標表示靶材中心到邊緣的距離。如圖1b所示，在腐蝕曲線上的點132、134、130、136、138位置處靶材的腐蝕深度相對較深，尤其是在點136位置處靶材的腐蝕深度最深且腐蝕區域很大。由此得知，采用圖1a中的磁控管對靶材進行掃描時，靶材腐蝕的均勻性較差，導致靶材的利用率較低。

為此，擺在本領域技術人員面前的難題就是如何能夠設計一種磁控管，使得靶材腐蝕的均勻性得到提升。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種磁控管以及應用該磁控管的磁控濺射設備，其可以提高靶材腐蝕的均勻性。

為實現本發明的目的而提供一種磁控管，包括極性相反的外磁極和內磁極，在垂直于所述外磁極的中心線的截面上，所述外磁極為閉合的環形，所述內磁極設置在所述環形的外磁極所圍繞而成的腔體內，其中，所述內磁極包括三個以上子內磁極，所述三個以上子內磁極圍繞所述外磁極的中心線設置，從而在所述外磁極和內磁極之間形成與所述子內磁極數量對應地通道。

其中，所述子內磁極均勻地設置在所述外磁極的中心線的周圍。

其中，所述子內磁極的數量為三個。

其中，在所述外磁極的內壁上設有朝向其中心線方向突出的凸部，所述凸部將所述外磁極的內部分隔成數量與所述子內磁極的數量對應的子腔體，每個所述子腔體內設置一個所述子內磁極，從而在所述外磁極和內磁極之間形成與所述子內磁極數量對應地環形通道。

其中，所述子內磁極在垂直于所述外磁極的中心線的截面上的形狀為“銀杏葉”形狀或“馬蹄”形狀或扇形。

其中，所述內磁極包括內磁極本體和多個第一磁體，所述第一磁體沿所述內磁極本體的輪廓均勻設置；所述外磁極包括外磁極本體和多個第二磁體，所述第二磁體沿所述外磁極本體的輪廓均勻設置，而且，設置在所述內磁極本體上的第一磁體的極性與設置在所述外磁極本體上的第二磁體的極性相反。

其中，所述第一磁體和所述第二磁體為磁鐵。

其中，所述外磁極和所述內磁極之間的所述通道的寬度為20～30mm。

優選地，所述外磁極和所述內磁極之間的所述通道的寬度為25.4mm。

本發明還提供一種磁控濺射設備，包括靶材以及設置于靶材上方的磁控管，所述磁控管用以對所述靶材表面進行掃描，其特征在于，所述磁控管采用本發明提供的上述的磁控管。

本發明具有下述有益效果：

本發明提供的磁控管，其通過在外磁極的中心線的周圍設置三個以上的子內磁極，以在外磁極和內磁極之間形成與子內磁極數量對應的通道，這不僅可以提高靶材腐蝕的均勻性，從而提高靶材的利用率，而且可以縮短在外磁極和內磁極之間的間隔區域的長度，從而可以縮短等離子體中電子、離子的運行軌跡，進而可以降低啟輝和維持等離子體的濺射氣壓。

本發明提供的磁控濺射設備，其通過采用上述磁控管，不僅可以提高靶材腐蝕的均勻性，從而提高靶材的利用率，而且可以縮短間隔區域的長度，從而可以縮短等離子體中電子、離子的運行軌跡，進而可以降低啟輝和維持等離子體的濺射氣壓。

附圖說明

圖1a為現有的一種磁控管的剖面圖；

圖1b為利用圖1a中的磁控管對靶材進行實驗模擬掃描后的腐蝕曲線；

圖2為本發明提供的磁控管的徑向截面圖；

圖3為對本發明提供的磁控管對靶材進行實驗模擬掃描后的腐蝕曲線；以及

圖4為本發明提供的磁控管的子內磁極的排布示意圖。

具體實施方式