[发明专利]一种磁控溅射源及磁控溅射设备

说明书

技术领域

本发明属于磁控溅射设备领域，涉及一种磁控溅射源及磁控溅射设备。

背景技术

磁控溅射工艺被广泛应用于制备各类薄膜，如用于制备集成电路的阻挡层。图1为典型的磁控溅射设备的结构简图。请参阅图1，磁控溅射设备包括反应腔室1和设置在反应腔室1顶部的磁控溅射源。其中，磁控溅射源包括靶材2、磁控管3以及驱动磁控管3运动的驱动机构4，磁控管3设置在靶材2的上方，在驱动机构4的驱动下磁控管3在靶材2的表面扫描，以约束反应腔室1内等离子体中的带电粒子的运动轨迹，从而提高靶材2的溅射速率。在反应腔室1的底部设有用于承载被加工工件5的静电卡盘6，静电卡盘6与电源(图中未示出)连接，电源向静电卡盘6加载偏压，被等离子体溅射下来的靶材2在偏压的作用下沉积在被加工工件5的表面。

图2a为用于驱动磁控管运行的驱动机构的第一种使用状态。图2b为用于驱动磁控管运行的驱动机构的第二种使用状态。请一并参阅图2a和图2b，驱动机构4包括托架41、弹簧43以及驱动板44。磁控管3固定在驱动板44上，而且驱动板44的形状为直角三角形，在驱动板44的直角位置通过转轴46与托架41连接。弹簧43的一端固定在托架41上远离转轴46的一端，另一端固定在驱动板44上。在托架41上与转轴46相对的另一端设有驱动轴42，托架41通过驱动轴42与电机(图中未示出)连接。在电机的驱动下，托架1和驱动板4绕驱动轴42逆时针旋转。当驱动轴2的转速较高时，由于离心力的作用，磁控管3远离驱动轴42，使得磁控管3在靶材2的边缘位置扫描。当驱动轴2的转速较低时，由于弹簧43的作用，磁控管3靠近驱动轴42，使得磁控管3在靶材2的中心位置扫描。

上述驱动机构是通过离心力来控制磁控管的扫描位置，即通过调节驱动轴的转速来控制磁控管的扫描位置。但在实际使用过程中，由于弹簧容易出现疲劳，使得弹簧的作用力与离心力之间的对应关系容易发生变化，因此，很难通过驱动轴的转速来精确地控制磁控管的扫描轨迹；而且，利用驱动轴的转速无法控制磁控管在不同位置的停留时间，从而导致靶材的腐蚀不均匀，进而降低靶材的利用率。

发明内容

为至少解决上述问题之一，本发明提供一种磁控溅射源及磁控溅射设备，其能够准确地控制磁控管的扫描轨迹以及在不同位置的停留时间，从而可以提高靶材的利用率。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种磁控溅射源，包括靶材、固定件、磁控管以及驱动机构，所述靶材和所述驱动机构固定在所述固定件上，所述磁控管与所述驱动机构连接，而且所述磁控管紧靠所述靶材的表面，在所述驱动机构的驱动下所述磁控管对所述靶材的表面进行扫描，所述驱动机构包括旋转驱动机构和直线驱动机构，其中：所述旋转驱动机构用于驱动所述磁控管在所述靶材的表面作旋转运动，所述直线驱动机构用于驱动所述磁控管在所述靶材的表面作直线往复运动；在所述旋转驱动机构和直线驱动机构的共同作用下，所述磁控管在所述靶材的表面进行旋转运动的同时作直线往复运动。

其中，所述旋转驱动机构包括支承单元、驱动单元以及传动单元，所述支承单元通过所述传动单元与所述驱动单元连接，所述磁控管与所述支承单元连接，在所述驱动单元的驱动下，所述磁控管随所述支承单元作旋转运动。

其中，所述传动单元包括皮带、与所述驱动单元的输出轴连接的连接轴以及与所述支承单元连接的箱体转轴，所述箱体转轴固定在所述支承单元上，所述皮带用于连接所述连接轴和所述箱体转轴。

其中，所述直线驱动机构包括电动缸、电源以及连接杆，其中：

所述电动缸固定在所述支承单元内；所述连接杆的一端与所述电动缸连接，另一端与所述磁控管连接；所述电源设置在所述支承单元外；

在所述箱体转轴内设有空心管，所述空心管的一端伸入所述支承单元内，在所述空心管靠近所述电动缸一端设有旋转电连接单元，所述旋转电连接单元的一端与从所述空心管中穿过的连接所述电源的导线电连接，所述旋转电连接单元的另一端与所述电动缸电连接。

其中，所述支承单元为箱体。

其中，所述连接杆为丝杠，所述磁控管与所述丝杠连接。

其中，所述旋转电连接单元为电刷。

其中，所述磁控溅射源包括用于控制所述驱动机构运行轨迹的控制单元，所述控制单元包括用于控制所述旋转驱动机构转速的旋转驱动机构控制子单元和用于控制所述直线驱动机构直线往复运动的直线驱动机构控制子单元。

其中，所述磁控管在垂直于其旋转轴的平面上的投影的形状为肾形、心形或圆形。