[实用新型]磁控管旋转结构、磁控管组件及反应腔室

说明书

技术领域

本实用新型属于微电子加工技术领域，具体涉及一种磁控管旋转结构、磁控管组件及反应腔室。

背景技术

在溅射装置中，等离子体产生于腔室中，等离子体中的正离子被阴极所吸引轰击腔室中的靶材，撞出靶材原子沉积到晶片上。目前，在靶材背面增加了磁控管，以将等离子体中的电子束缚在与之对应的腔室内部靶材表面，由于增加了电子的运动时间，从而使得电子和要电离的气体碰撞机会增多，从而得到高密度的等离子体，提供高的沉积速率；同时为了使晶片表面获得均匀地溅射，通常磁控管是在电机的驱动下相对于靶材中心旋转的。

近些年，随着技术的发展使得高深宽比的孔洞侧壁沉积薄膜变得可能，其中一项被广泛应用的技术便是自离化技术(SIP)，在这项技术中，一小部分的溅射粒子被吸附到深孔中。图1为典型的自离化溅射腔室的结构示意图，请参阅图1，反应腔室1包括上腔体11和下腔体12，上腔体11包括位于顶壁下表面的被溅射的靶材111和位于顶壁上方的绝缘壳体112，在绝缘壳体内充满有去离子水113，磁控管114位于去离子水113中，且磁控管114在电机115的驱动下绕靶材的中心轴旋转；下腔体12包括位于腔室底部的用于承载晶片的静电卡盘121和真空系统122，真空系统122用于改变腔室的真空度。

图1所述的反应腔室既可以应用于如TaN/Ta等阻挡层的沉积，也可以用于如Cu等籽晶层的沉积。其中，第一，沉积不同类型的薄膜，可能需要绕靶材中心的不同圆周对靶材的内圈或边缘区域进行溅射,来达到更好的工艺效果；第二，如果只对靶材的边缘区域进行腐蚀，将导致没有被腐蚀到的靶材的中心区域的再沉积(re-deposition)，为了避免再沉积的粒子从靶材表面剥落影响腔室内部环境，溅射工艺需要两步完成，第一步，需要磁控管在靶材边缘区域旋转完成对晶片的沉积，第二步，磁控管在靶材内圈区域旋转完成清理靶材工艺。

为实现磁控管在靶材上方的内圈区域和边缘区域切换旋转，现有技术中采用图2所示的磁控管组件，请参阅图2，旋转轴62在电机驱动下于靶材背面绕中心轴60旋转，旋转臂70与旋转轴62固定并同时转动，磁控管90可绕轴心88相对于旋转臂70转动，其中，磁控管90包括第一限位件100、第二限位件102、磁铁50、磁铁安装板84；当旋转轴62随电机按某一高速度转速转动时磁控管90在离心力的作用下克服弹簧96的弹力运动到如图2所示位置，第一限位件100与旋转臂70一个侧面接触限定了其位置，之后，磁控管保持该高速度旋转，此时，磁控管90可实现在靶材的边缘区域旋转；当旋转轴62随电极按某一较低速度转动时，磁控管90在弹簧力的作用下向靶材中心运动，第二限位件102与旋转臂70的另一侧面接触，之后，磁控管保持该低速度旋转。

采用图2所示的磁控管组件在实际应用中存在以下问题：

其一，运动范围有限，对于磁控管的外形、尺寸也有着严格的要求，对于沉积工艺有着很大的限制。

其二，由于切换是通过在高、低不同速度转速转动时的离心力、弹簧力、去离子水流体压力的合力来实现的，影响因素多，调节复杂。例如，如果去离子水的水压变换相应的就需要调整离心力或者弹簧力保持最终的合力不变，这就需要调整电机速度或更换弹簧，增加了工艺难度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种磁控管旋转结构、磁控管组件及反应腔室，不仅对磁控管的外形、尺寸等没有严格要求，而且，不受去离心力、弹簧力、去离子压力等因素的影响，因此，可靠性高且降低工艺难度。

为解决上述问题之一，本实用新型提供了一种磁控管旋转结构，包括：

第一旋转臂，其上设置有第一旋转轴和第二旋转轴；

所述第一旋转轴，与驱动源相连，用以在驱动源的驱动下旋转并带动所述第一旋转臂旋转；

所述第一旋转轴通过传动组件与所述第二旋转轴相连，所述传动组件用以在所述第一旋转轴旋转时带动所述第二旋转轴旋转；

第二旋转臂，与所述第二旋转轴连接且其上固定有磁控管；

限位件，用于在所述第一旋转轴沿第一方向和第二方向旋转时限制所述第二旋转臂相对所述第一旋转臂的位置，以使所述磁控管沿不同的第一轨道和第二轨道旋转。

优选地，所述限位件包括：第一限位件和第二限位件；

所述第一限位件设置在所述第一旋转臂上且朝向所述第二旋转臂设置；

所述第二限位件设置在所述第二旋转臂上且朝向所述第一旋转臂设置；