CN109841468B - 磁控管组件、磁控溅射腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁控管组件，包括：旋转机构，用于在驱动机构的驱动下沿其中心轴旋转；第一磁控管，通过第一旋转臂与所述旋转机构固定连接，用以在所述旋转机构旋转时带动所述第一磁控管绕所述中心轴旋转；第二磁控管，与第二旋转臂固定连接，所述第二旋转臂通过旋转轴与所述旋转机构相连，用以在所述旋转机构旋转时带动所述第二磁控管绕所述中心轴旋转；所述旋转轴能够自转，用以带动所述第二磁控管绕所述旋转轴的轴线旋转。本发明还提供一种磁控溅射腔室及半导体加工设备。本发明可以提高靶材的溅射均匀性。

Description

磁控管组件、磁控溅射腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明属于半导体加工设备技术领域，具体涉及一种磁控管组件、磁控溅射腔室及半导体加工设备。

背景技术

磁控溅射技术是通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率的方法。磁控溅射的工作原理是：电子在腔室电场的作用下飞向基片过程中与工艺气体的氩原子发生碰撞，电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射，在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用而被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场的作用下最终沉积在基片上。

在磁控溅射过程中，磁控管在靶材的背面进行旋转，磁控管所转到位置才能对靶材进行很好地溅射，以对整个靶材进行扫描，实现全靶溅射。在磁控溅射技术中，靶材的全靶溅射均匀性是考虑该技术的重要因素之一。

然而，现有磁控管组件会存在以下问题：靶材中心区域腐蚀程度较大，环形边缘区域腐蚀程度较小，即，全靶溅射均匀性较差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种磁控管组件、磁控溅射腔室及半导体加工设备，可以提高靶材的溅射均匀性。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种磁控管组件，包括：旋转机构，用于在驱动机构的驱动下沿其中心轴旋转；第一磁控管，通过第一旋转臂与所述旋转机构固定连接，所述旋转机构旋转时带动所述第一磁控管绕所述中心轴旋转；第二磁控管，与第二旋转臂固定连接，所述第二旋转臂通过旋转轴与所述旋转机构相连，所述旋转机构旋转时带动所述第二磁控管绕所述中心轴旋转；所述旋转轴能够自转，用以带动所述第二磁控管绕所述旋转轴的轴线旋转。

优选地，所述第一磁控管在所述第一旋转臂上的位置可调，以调节所述第一磁控管与所述旋转机构的中心轴之间的水平间距。

优选地，在所述第一旋转臂上设置有多组安装孔；多组安装孔沿距离所述旋转机构的中心轴的由远至近的方向依次间隔设置；每组安装孔用于安装所述第一磁控管。

优选地，在所述第一旋转臂和所述第一磁控管之间设置有垫片，以通过所述垫片的厚度来调节所述第一磁控管与靶材之间的垂直间距。

优选地，在所述磁控管组件的正投影平面上，以所述旋转机构的中心轴为圆心，所述旋转轴和所述第一磁控管之间的圆心角为180°。

优选地，还包括配重；所述配重和所述第二磁控管分别设置在第二旋转臂相对的两端。

优选地，所述第一旋转臂和所述旋转机构采用可拆卸的方式固定连接。

优选地，还包括：螺钉，所述螺钉插入所述安装孔内，以固定所述第一磁控管和所述第一旋转臂。

本发明还提供一种磁控溅射腔室，包括磁控管组件，所述磁控管组件采用上述提供的磁控管组件。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括上述提供的磁控溅射腔室。

本发明具有以下有益效果：

本发明中，借助第二磁控管在绕中心轴旋转的同时还绕旋转轴的轴线旋转，来实现全靶材腐蚀(既对中心区域腐蚀，又对边缘区域腐蚀，且中心区域腐蚀程度大于边缘区域的腐蚀程度)，在此基础上，还借助第一磁控管仅绕中心轴旋转，增加对靶材的边缘区域进行腐蚀，这与现有技术相比，由于通过增加了对靶材的边缘区域进行腐蚀，因此，可以补偿靶材中心区域和边缘区域的溅射程度差，从而可以提高靶材的溅射均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的磁控管组件的仰视图；

图2为图1所示的磁控管组件应用时的正视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的磁控管组件、磁控溅射腔室及半导体加工设备进行详细描述。

在描述本发明实施例提供的磁控管组件之前，先对现有技术的磁控管组件存在靶材溅射均匀性较差的技术问题的原因：现有磁控管工作中，相等时间内中心区域被重叠腐蚀的次数多，而边缘区域被重叠腐蚀的次数少，这就造成了靶材的边缘腐蚀量小，而中心区域腐蚀量大，最终造成整个靶材的溅射均匀性差。

实施例1

图1为本发明实施例提供的磁控管组件的仰视图；图2为图1所示的磁控管组件应用时的正视图。请一并参阅图1～2，本发明实施例提供的磁控管组件包括：旋转机构20、第一磁控管21、第一旋转臂22、第二磁控管23、第二旋转臂24和旋转轴25。其中，旋转机构20用于在驱动机构的驱动下沿其中心轴201旋转；第一磁控管21通过第一旋转臂22与旋转机构20固定连接，用以在旋转机构20旋转时带动第一磁控管21绕中心轴201旋转；第二磁控管23与第二旋转臂24固定连接，第二旋转臂24通过旋转轴25与旋转机构20相连，用以在旋转机构20旋转时带动第二磁控管23绕中心轴201旋转；旋转轴25能够自转，用以带动第二磁控管23绕旋转轴25的轴线旋转。

本发明实施例提供的磁控管组件，借助第二磁控管23在绕中心轴201旋转的同时还绕旋转轴25的轴线旋转，来实现全靶材S腐蚀(既对中心区域腐蚀，又对边缘区域腐蚀，且中心区域腐蚀程度大于边缘区域的腐蚀程度)，在此基础上，还增设第一磁控管21仅绕中心轴201旋转，以增加对靶材的边缘区域腐蚀，这与现有技术相比，可以增加在相等时间内对靶材的边缘区域腐蚀的次数，因此，可以补偿靶材中心区域和边缘区域的溅射程度差，从而可以提高靶材的溅射均匀性。

优选地，第一磁控管21在第一旋转臂22上的位置可调，以调节第一磁控管21与旋转机构20的中心轴201之间的水平间距，即，实现对靶材S的定向腐蚀，从而可以根据实际需求进行合理设置。

进一步优选地，在第一旋转臂22上设置有多组安装孔；多组安装孔沿距离旋转机构20的中心轴201的由远至近的方向依次间隔设置；每组安装孔用于安装第一磁控管21。

更进一步优选地，还包括螺钉，螺钉插入安装孔内，以固定第一磁控管21和第一旋转臂22，这种方式简单可行，且成本较低。

另外，优选地，在第一旋转臂22和第一磁控管21之间设置有垫片，以通过垫片的厚度来调节第一磁控管21与靶材S之间的垂直间距，从而调节靶材被腐蚀情况。

如图2所示，在磁控管组件的正投影平面(用图2所示的仰视图来标示)上，以旋转机构20的中心轴201为圆心，旋转轴25和第一磁控管21二者之间的圆心角A为180°，采用这种方式，第二旋转臂24、旋转轴25、第二磁控管23和配重26即可作为与第一磁控管21的配重，因此，可以减少配重的设置数量，不仅简化磁控管组件的结构，而且降低成本。

当然，在实际应用中，上述水平圆心角A还可以为其他角度，并且，可以针对第一磁控管21单独设置配重，以保证其旋转的可靠性、稳定性。

优选地，配重26和第二磁控管23分别设置在第二旋转臂24相对的两端，可以保证二者绕旋转轴25旋转的可靠性、稳定性。

另外，第一旋转臂22和旋转机构20采用可拆卸的方式固定连接，包括但不限于螺纹连接固定方式。

还需要说明的是，在本实施例中，旋转轴25可通过连接组件与旋转结构20相连，以在旋转机构20旋转时通过连接组件带动旋转轴25自转，这样，可以减少驱动机构的设置数量并且保证旋转机构20和旋转轴25同步旋转，有利于靶材的均匀腐蚀；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以额外设置一个驱动机构还驱动旋转轴25自转。

实施例2

本发明实施例还提供一种磁控溅射腔室，包括磁控管组件，磁控管组件采用上述实施例1提供的磁控管组件。

本发明实施例提供的磁控溅射腔室，由于采用本发明上述实施例1提供的磁控管组件，因此，可以提高靶材的利用率和薄膜的工艺质量。

实施例3

本发明实施例提供一种半导体加工设备，包括：上述实施例2提供的磁控溅射腔室。

本发明实施例提供的半导体加工设备，由于采用上述实施例2提供的磁控溅射腔室，因此，可以提高靶材的利用率和薄膜的工艺质量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁控管组件，其特征在于，包括：

旋转机构，用于在驱动机构的驱动下沿其中心轴旋转；

第一磁控管，通过第一旋转臂与所述旋转机构固定连接，所述旋转机构旋转时带动所述第一磁控管绕所述中心轴旋转，以对靶材的边缘区域腐蚀；

第二磁控管，与第二旋转臂固定连接，所述第二旋转臂通过旋转轴与所述旋转机构相连，所述旋转机构旋转时带动所述第二磁控管绕所述中心轴旋转；

所述旋转轴能够自转，用以带动所述第二磁控管在绕所述中心轴旋转的同时还绕所述旋转轴的轴线旋转，以同时对所述靶材的边缘区域和中心区域腐蚀。

2.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述第一磁控管在所述第一旋转臂上的位置可调，以调节所述第一磁控管与所述旋转机构的中心轴之间的水平间距。

3.根据权利要求2所述的磁控管组件，其特征在于，在所述第一旋转臂上设置有多组安装孔；

多组安装孔沿距离所述旋转机构的中心轴的由远至近的方向依次间隔设置；

每组安装孔用于安装所述第一磁控管。

4.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，在所述第一旋转臂和所述第一磁控管之间设置有垫片，以通过所述垫片的厚度来调节所述第一磁控管与靶材之间的垂直间距。

5.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，在所述磁控管组件的正投影平面上，以所述旋转机构的中心轴为圆心，所述旋转轴和所述第一磁控管之间的圆心角为180°。

6.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，还包括配重；

所述配重和所述第二磁控管分别设置在第二旋转臂相对的两端。

7.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述第一旋转臂和所述旋转机构采用可拆卸的方式固定连接。

8.根据权利要求3所述的磁控管组件，其特征在于，还包括：

螺钉，所述螺钉插入所述安装孔内，以固定所述第一磁控管和所述第一旋转臂。

9.一种磁控溅射腔室，其特征在于，包括磁控管组件，所述磁控管组件采用权利要求1-8任意一项所述的磁控管组件。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括权利要求9所述的磁控溅射腔室。

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