[發明專利]磁控濺射源驅動裝置及磁控濺射加工設備

有效

• 申請號: 201210539550.1
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103866250A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 邱國慶;武學偉
• 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: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明屬于等離子體加工設備領域，涉及一種磁控濺射源驅動裝置及磁控濺射加工設備。

背景技術

磁控濺射是濺射技術常采用的一種形式。在實際應用中，為了改善濺射效果，在靶材附近設有磁鐵，以使等離子體中的電子按照一定的軌道運動，增加電子的運動時間，從而增加電子與氣體的碰撞幾率，進而獲得高密度的等離子體，提供高的沉積速率。另外，磁鐵還會控制電子的運行軌道，從而控制不同位置的靶材的侵蝕速率，進而影響靶材的壽命以及薄膜的沉積的均勻性。

圖1為典型的磁控濺射加工設備的結構簡圖。如圖1所示，磁控濺射加工設備包括反應腔室11，在反應腔室11的底部設有靜電卡盤15，在反應腔室11的頂端與靜電卡盤15相對的位置設有靶材12，在靶材12的上方(背面)設有磁控管13，磁控管13在磁控濺射源驅動裝置14的驅動下掃描靶材12的表面。借助磁控濺射源驅動裝置14驅動磁控管13掃描靶材12的表面，可以利用磁控管13所產生的磁場限制電子的運動范圍，并延長電子的運動軌跡，使電子最大幅度的離化原子形成離子，即在單位面積上產生較高的功率密度，這樣可以增加金屬的離化率，離化的金屬在靜電卡盤15上加載的電壓的吸引下較準確地運動，從而可以提高通孔的填充效果。

圖2a為磁控濺射源驅動裝置的部分結構示意圖。如圖2a所示，磁控濺射源驅動裝置包括驅動源(圖中未示出)、轉軸20、傳動機構、第一連接板24、第二連接板25、磁控管26、第一配重27和第二配重28。其中，傳動機構包括沿轉軸20的徑向依次嚙合的第一齒輪21、第二齒輪22和第三齒輪23；第一連接板24通過第一齒輪21與轉軸20連接；第二連接板25與第三齒輪23的軸心連接，并以第三齒輪23的軸心為中心旋轉；第二連接板25和第二配重28分別設置在第一連接板24的兩端；磁控管26和第一配重27分別設置在第二連接板25的兩端。當驅動源驅動轉軸20旋轉時，第一齒輪21、第二齒輪22和第三齒輪23以轉軸20為中心進行公轉，與此同時，第二齒輪22和第三齒輪23在第一齒輪21的帶動下分別繞各自的中心軸自轉，從而帶動磁控管26在繞轉軸20公轉的同時以第三齒輪23的中心軸為轉軸自轉，進而使磁控管26在靶材的上表面掃描。假設第一齒輪21、第二齒輪22和第三齒輪23的齒數分別為Z1、Z2和Z3、轉軸20與第三齒輪23之間的中心距為R1、第三齒輪23與磁控管26之間的中心距為R2以及磁控管26的運行周期為T，通過計算可知：上述傳動機構的傳動比i＝Z3/Z1；磁控管26的運行周期T＝Z3。

在實際應用中，由于上述傳動機構中各齒輪的齒數的設計是針對所使用的靶材尺寸，并基于齒輪自身強度以及傳動穩定性而確定的，因而各齒輪的齒數是一個固定不變的數值或范圍，而各齒輪的齒數直接或間接決定了轉軸20與第三齒輪23之間的中心距R1、第三齒輪23與磁控管26之間的中心距為R2、傳動比i以及磁控管26的運行周期T這些參數的數值，這使得上述磁控濺射源驅動裝置不可避免地存在以下問題：

其一，由于轉軸20與第三齒輪23之間的中心距R1以及第三齒輪23與磁控管26之間的中心距R2的數值因各齒輪的齒數固定不變或可調范圍較小而受到了限制，導致在磁控管26的運行軌跡無法完全覆蓋靶材上表面，尤其是靶材上表面的邊緣和中心處時，上述磁控濺射源驅動裝置無法對磁控管26的運行軌跡進行調節，從而造成磁控管26的運行軌跡覆蓋靶材上表面的均勻性較低，靶材的利用率較低；而且，由于上述磁控濺射源驅動裝置只能應用在尺寸與之匹配的靶材上，應用范圍較小。

其二，如圖2b所示，為在圖2a中磁控濺射源驅動裝置的驅動下磁控管中心的運行軌跡坐標圖。由圖可知，由于磁控管26的運行周期T較短(T＝Z3)，換言之，磁控管26的運行軌跡的分布密度較低，這使得在靶材上表面上與磁控管26的運行軌跡重疊的區域的腐蝕速率較快，而其它區域的腐蝕速率較慢，從而導致靶材的利用率較低。

發明內容

為至少解決上述問題之一，本發明提供一種磁控濺射源驅動裝置及磁控濺射加工設備，其不僅可以使磁控管完全覆蓋靶材，而且還可以提高磁控管的運行軌跡的分布密度。