磁控管組件及磁控濺射設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磁控管組件及磁控濺射設(shè)備，包括磁軛背板以及排列在所述磁軛背板上以形成預定形狀的磁控管的磁體，并且在所述磁軛背板上設(shè)置有貫穿其厚度的多個背板通孔，每個所述磁體與所述多個背板通孔中的其中一個可旋轉(zhuǎn)地連接，并且所述磁體相對于所述背板通孔旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸偏離所述磁體的中心軸，且與所述背板通孔的軸線重合。本發(fā)明提供的磁控管組件無需采用磁鐵連接件就可以單獨調(diào)整每個磁體與磁軛背板之間的相對位置，從而不僅調(diào)整過程簡單、靈活性好，而且還可以降低加工難度以及制造和加工成本；此外，由于調(diào)整磁體排列的形狀的最小調(diào)整量較小，從而可以獲得較為準確又平滑的磁控管的形狀。
【專利說明】磁控管組件及磁控濺射設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種磁控管組件及磁控濺射設(shè)備?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]磁控濺射設(shè)備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形成薄膜的設(shè)備。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(shè)有磁控管，利用磁控管所產(chǎn)生的磁場延長電子的運動軌跡，以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。
[0003]而且，針對不同形狀、尺寸的靶材，往往需要調(diào)整諸如磁鐵的排布、同一磁極中相鄰兩個磁鐵的間距以及不同磁極的磁鐵之間的間距等的參數(shù)，以使工藝達到理想的靶材腐蝕均勻性和靶材利用率，這就需要一種能夠方便地調(diào)整上述參數(shù)的磁控管組件。
[0004]圖1a為現(xiàn)有的一種磁控管組件的局部示意圖。圖1b為圖1a中磁軛背板的俯視圖。圖1c為圖1a中磁鐵連接件的示意圖。請一并參閱圖la、圖1b和圖1c,磁控管組件包括多個磁鐵1、磁軛背板2和磁鐵連接件3。其中，在磁鐵I的上、下兩個端面上分別設(shè)置有第一凸部和第二凸部(圖中未示出)；磁鐵連接件3用于將多個磁鐵I串接在一起，且使單個磁鐵I產(chǎn)生的磁場的磁場強度分布均勻，并且磁鐵連接件3的數(shù)量和設(shè)置位置與磁鐵I的數(shù)量和設(shè)置位置一一對應；而且，磁鐵連接件3包括分別貫穿其厚度的安裝孔31、螺紋孔32和長圓孔33，其中，安裝孔31位于靠近磁鐵連接件3中心的位置處，而螺紋孔32和長圓孔33分別位于安裝孔31的兩側(cè)；在磁軛背板2上，采用環(huán)形陣列的方式均勻地間隔分布有背板通孔20。
[0005]上述磁控管組件的組裝方式具體為:多個磁鐵I通過將各自的第二凸部設(shè)置在相應的背板通孔20中而與磁軛背板2可轉(zhuǎn)動地連接，并在磁軛背板2上排列形成預定形狀的內(nèi)、外磁極，且排列形成內(nèi)磁極的磁鐵I的磁性與排列形成外磁極的磁鐵I的磁性相反；每個磁鐵I通過將第一凸部設(shè)置在與之一一對應的磁鐵連接件3的安裝孔31中而與磁鐵連接件3可轉(zhuǎn)動地連接；而且，相鄰兩個磁鐵連接件3彼此搭接，且使相鄰兩個磁鐵連接件3中的其中一個磁鐵連接件3的螺紋孔32的位置與其中另一個磁鐵連接件3的長圓孔33的位置相對應，并且在磁鐵I的軸向上長圓孔33位于螺紋孔32的上方，然后借助螺栓34將長圓孔33和螺紋孔32可轉(zhuǎn)動地連接在一起，并且螺栓34可在長圓孔33中沿其長度方向移動。在需要重新設(shè)計或調(diào)整由磁鐵I形成的內(nèi)、外磁極的形狀時，由于每個磁鐵I和與之對應的磁鐵連接件3可相對轉(zhuǎn)動，且相鄰兩個磁鐵連接件3可相對轉(zhuǎn)動和移動，因而可以調(diào)整磁鐵I排列在磁軛背板2上的形狀以及相鄰兩個磁鐵I之間的間距，從而優(yōu)化靶材的刻蝕效果。
[0006]上述磁控管組件在實際應用中不可避免地存在以下問題:
[0007]其一，上述磁控管組件是采用借助磁鐵連接件3將磁體I串接在一起的鏈條式結(jié)構(gòu)，因而在調(diào)整磁鐵I排列在磁軛背板2上的形狀時，必須在確定磁鐵I的位置后相應地調(diào)整該磁鐵I所對應的磁鐵連接件3分別與相鄰的兩個磁鐵連接3之間的位置關(guān)系，導致調(diào)整過程繁瑣，且調(diào)整的靈活性較差。
[0008]其二，磁鐵連接件3的結(jié)構(gòu)復雜，因而加工難度較大，且制造和加工成本較高。
[0009]其三，由于相鄰兩個磁鐵連接件3的安裝孔33之間的最小間距決定了相鄰兩個磁鐵I之間的最小間距，而相鄰兩個磁鐵連接件3的安裝孔33之間的最小間距因受到二者連接結(jié)構(gòu)的限制而相對較大，一般在5_以上，導致調(diào)整磁鐵I排列的形狀的最小調(diào)整量較大，從而造成磁鐵I排列在磁軛背板2上的形狀不平滑，尤其在曲率較大的位置處的平滑性更差，且位置偏差也更大，導致無法精確地排列出理想的磁控管的形狀，進而給靶材的刻蝕效果帶來不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種磁控管組件及磁控濺射設(shè)備，其無需采用磁鐵連接件就可以單獨調(diào)整每個磁體與磁軛背板之間的相對位置，從而不僅調(diào)整過程簡單、靈活性好，而且還可以降低加工難度以及制造和加工成本；此夕卜，由于調(diào)整磁體排列的形狀的最小調(diào)整量較小，從而可以獲得較為準確又平滑的磁控管的形狀。
[0011]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種磁控管組件，包括磁軛背板以及排列在所述磁軛背板上以形成預定形狀的磁控管的磁體，并且在所述磁軛背板上設(shè)置有貫穿其厚度的多個背板通孔，每個所述磁體與所述多個背板通孔中的其中一個可旋轉(zhuǎn)地連接，并且所述磁體相對于所述背板通孔旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸偏離所述磁體的中心軸，且與所述背板通孔的軸線重
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[0012]優(yōu)選地，所述背板通孔相對于所述磁軛背板所在平面采用矩形陣列的方式均勻地間隔分布。
[0013]優(yōu)選地，相鄰兩個背板通孔之間的中心距的范圍在3?5_。
[0014]其中，所述磁控管組件還包括連接件和緊固螺釘，其中所述連接件用于將所述磁體與所述磁軛背板固定連接，并且在所述連接件和磁體的彼此相對的表面上分別對應地設(shè)置有相互配合的第一定位孔和第一凸部；在所述連接件的與所述磁軛背板相對的表面上設(shè)置有偏心孔，所述偏心孔的軸線與所述背板通孔的軸線重合；所述緊固螺釘穿過所述背板通孔，且與所述偏心孔螺紋連接。
[0015]其中，所述磁體和所述連接件的彼此相對的表面采用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。
[0016]其中，所述連接件采用導磁材料制作。
[0017]其中，所述磁控管組件還包括上蓋板，所述上蓋板固定在所述磁體的背離所述磁軛背板的端面上，并且所述上蓋板和所述磁體的彼此相對的表面分別對應地設(shè)置有相互配合的第二定位孔和第二凸部；并且所述第二凸部的頂端端面穿過所述第二定位孔，且與所述上蓋板的上表面相互平齊。
[0018]其中，所述上蓋板采用導磁材料制作。
[0019]其中，所述磁軛背板采用導磁材料制作。
[0020]本發(fā)明還提供一種磁控濺射設(shè)備，包括靶材以及設(shè)置于靶材上方的磁控管組件，所述磁控管組件用于對所述靶材表面進行掃描，所述磁控管組件采用了本發(fā)明提供的上述磁控管組件。
[0021]本發(fā)明具有下述有益效果:
[0022]本發(fā)明提供的磁控管組件，由于其省去了現(xiàn)有技術(shù)中的磁體連接件，即，每個磁體獨立地固定在相應地背板通孔上，而且相鄰兩個磁體之間的中心距可以通過選擇相應的背板通孔而自由設(shè)定，而不再會受到相鄰兩個磁體連接件的連接結(jié)構(gòu)的限制，這不僅可以簡化磁體在磁軛背板上的位置的調(diào)整過程，提高調(diào)整的靈活性，而且還可以降低加工難度以及制造和加工成本。此外，由于每個磁體排列在磁軛背板上的位置還可以通過使磁體相對其中心線偏心旋轉(zhuǎn)而進行微調(diào)，這可以減小調(diào)整磁體的位置的最小調(diào)整量，從而可以提高調(diào)整的精確性，進而可以獲得較為準確又平滑的磁控管的形狀，以優(yōu)化靶材的刻蝕效果。
[0023]本發(fā)明提供的磁控濺射設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的磁控管組件，不僅可以獲得較為準確又平滑的磁控管的形狀，從而優(yōu)化靶材的刻蝕效果，而且還可以降低設(shè)備的加工難度以及制造和加工成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1a為現(xiàn)有的一種磁控管組件的局部示意圖；
[0025]圖1b為圖1a中磁軛背板的俯視圖；
[0026]圖1c為圖1a中磁鐵連接件的示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明提供的磁控管組件的剖視圖；以及
[0028]圖3為本發(fā)明提供的磁控管組件的磁軛背板的俯視圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的磁控管組件及磁控濺射設(shè)備進行詳細描述。
[0030]圖2為本發(fā)明提供的磁控管組件的剖視圖。圖3為本發(fā)明提供的磁控管組件的磁軛背板的俯視圖。請一并參閱圖2和圖3，本發(fā)明提供的一種磁控管組件，包括磁軛背板42、磁體40、連接件41和緊固螺釘43。其中，磁軛背板42采用導磁材料制作，例如，sus410不銹鋼，并且在磁軛背板42上設(shè)置有貫穿其厚度的多個背板通孔421，在本實施例中，背板通孔421相對于磁軛背板42所在平面采用矩形陣列的方式均勻地間隔分布，具體地，如圖3所示，在磁軛背板42所在平面上建立一個以磁軛背板42的中心為原點的二維坐標系，其中，X軸為橫坐標；Y軸為縱坐標，背板通孔421自原點向磁軛背板42的邊緣采用矩形陣列的方式均勻地間隔分布，優(yōu)選地，相鄰兩個背板通孔421之間的中心距的范圍在3?5_。而且，磁體40通過與多個背板通孔421中的其中一個連接而固定在磁軛背板42上，從而通過將多個磁體40排列在磁軛背板42上，可以形成預定形狀的內(nèi)、外磁極(即，磁控管的形狀)，且排列形成內(nèi)磁極的磁體40的磁性與排列形成外磁極的磁體40的磁性相反。
[0031]通過使背板通孔421相對于磁軛背板42所在平面采用矩形陣列的方式均勻地間隔分布，這與現(xiàn)有技術(shù)中背板通孔采用環(huán)形陣列的排布方式相比，在將多個磁體40排列在磁軛背板42上以使其形成預定的磁控管的形狀的過程中，可以更容易地使該磁控管的內(nèi)、外磁極之間的間距接近等距，從而可以優(yōu)化靶材的刻蝕效果。當然，在實際應用中，背板通孔也可以采用環(huán)形陣列等的其他方式分布在磁軛背板上，只要能夠使多個磁體在磁軛背板上排列成預定的磁控管形狀即可，而不必限制背板通孔在磁軛背板上的分布方式。
[0032]此外，每個磁體40與相應的背板通孔421可旋轉(zhuǎn)地連接，并且磁體40相對于背板通孔421旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸偏離磁體40的中心軸413，且與背板通孔421的軸線431重合。具體地，連接件41采用導磁材料制作，例如，sus410不銹鋼，其用于將磁體40與磁軛背板42固定連接，并且在連接件41和磁體40的彼此相對的表面上分別對應地設(shè)置有相互配合的第一定位孔412和第一凸部401，借助相互配合的第一定位孔412和第一凸部401，不僅可以方便連接件41和磁體40的對中，而且還可以使連接件41和磁體40的連接更穩(wěn)固，從而可以提高磁控管組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而且，在連接件41的與磁軛背板42相對的表面上設(shè)置有偏心孔411，偏心孔411的軸線與背板通孔421的軸線重合，即，偏心孔411的軸線為磁體40相對于背板通孔421旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，且與磁體40的中心軸413之間的偏心距為D ;緊固螺釘43穿過背板通孔421，且與偏心孔411螺紋連接，容易理解，此時緊固螺釘43與背板通孔421之間為間隙配合，而與偏心孔411之間為螺紋配合，從而在將磁體40與磁軛背板42固定連接的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)二者能夠相對轉(zhuǎn)動。
[0033]優(yōu)選地，為了防止磁體40和連接件41因磁體之間的作用力而產(chǎn)生松動，提高二者之間的連接穩(wěn)定性，磁體40和連接件41的彼此相對的表面采用強力膠等的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。
[0034]由于本實施例提供的磁控管組件省去了現(xiàn)有技術(shù)中的磁體連接件，即，每個磁體40獨立地固定在相應地背板通孔421上，而且相鄰兩個磁體40之間的中心距可以通過選擇相應的背板通孔421而自由設(shè)定，而不再會受到相鄰兩個磁體連接件的連接結(jié)構(gòu)的限制，這不僅可以簡化磁體40在磁軛背板42上的位置的調(diào)整過程，提高調(diào)整的靈活性，而且可以降低加工難度以及制造和加工成本。此外，由于每個磁體40排列在磁軛背板421上的位置還可以通過使磁體40相對其中心線偏心旋轉(zhuǎn)而進行微調(diào)，換言之，可以在一定程度上使相鄰兩個磁體40彼此靠近或遠離，從而可以在確定磁體40排列形成的磁控管的形狀的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對該磁控管的形狀進行微調(diào)，即，可以減小調(diào)整磁體40的位置的最小調(diào)整量，從而可以提高調(diào)整的精確性，進而可以獲得較為準確又平滑的磁控管的形狀，以優(yōu)化靶材的刻蝕效果。
[0035]在本實施例中，磁控管組件還包括上蓋板44，其采用導磁材料制作，例如，sus410不銹鋼，并且，上蓋板44固定在磁體40的背離磁軛背板42的端面(即，圖2中磁體40的上端面)上，并且上蓋板44和磁體40的彼此相對的表面分別對應地設(shè)置有相互配合的第二定位孔和第二凸部402;并且第二凸部402的頂端端面穿過該第二定位孔，且與上蓋板44的上表面相互平齊，這可以避免因第二凸部402高于磁體40的上端面而導致磁體40產(chǎn)生的磁場的磁場強度分布不均勻，進而可以保證磁體40產(chǎn)生的磁場的磁場強度分布均勻。
[0036]本發(fā)明還提供一種磁控濺射設(shè)備，包括靶材以及設(shè)置于靶材上方的磁控管組件，該磁控管組件用于對靶材表面進行掃描，且采用了本實施例提供的上述磁控管組件。
[0037]本實施例提供的磁控濺射設(shè)備，其通過采用本實施例提供的上述磁控管組件，不僅可以獲得較為準確又平滑的磁控管的形狀，從而優(yōu)化靶材的刻蝕效果，而且還可以降低設(shè)備的加工難度以及制造和加工成本。
[0038]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種磁控管組件，包括磁軛背板以及排列在所述磁軛背板上以形成預定形狀的磁控管的磁體，并且在所述磁軛背板上設(shè)置有貫穿其厚度的多個背板通孔，其特征在于， 每個所述磁體與所述多個背板通孔中的其中一個可旋轉(zhuǎn)地連接，并且所述磁體相對于所述背板通孔旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸偏離所述磁體的中心軸，且與所述背板通孔的軸線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管組件，其特征在于，所述背板通孔相對于所述磁軛背板所在平面采用矩形陣列的方式均勻地間隔分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁控管組件，其特征在于，相鄰兩個背板通孔之間的中心距的范圍在3?5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管組件，其特征在于，所述磁控管組件還包括連接件和緊固螺釘，其中 所述連接件用于將所述磁體與所述磁軛背板固定連接，并且在所述連接件和磁體的彼此相對的表面上分別對應地設(shè)置有相互配合的第一定位孔和第一凸部； 在所述連接件的與所述磁軛背板相對的表面上設(shè)置有偏心孔，所述偏心孔的軸線與所述背板通孔的軸線重合； 所述緊固螺釘穿過所述背板通孔，且與所述偏心孔螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁控管組件，其特征在于，所述磁體和所述連接件的彼此相對的表面采用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁控管組件，其特征在于，所述連接件采用導磁材料制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管組件，其特征在于，所述磁控管組件還包括上蓋板，所述上蓋板固定在所述磁體的背離所述磁軛背板的端面上，并且所述上蓋板和所述磁體的彼此相對的表面分別對應地設(shè)置有相互配合的第二定位孔和第二凸部；并且 所述第二凸部的頂端端面穿過所述第二定位孔，且與所述上蓋板的上表面相互平齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁控管組件，其特征在于，所述上蓋板采用導磁材料制作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控管組件，其特征在于，所述磁軛背板采用導磁材料制作。
10.一種磁控濺射設(shè)備，包括靶材以及設(shè)置于靶材上方的磁控管組件，所述磁控管組件用于對所述靶材表面進行掃描，其特征在于，所述磁控管組件采用權(quán)利要求1-9中任意一項所述的磁控管組件。
【文檔編號】H01J23/02GK103972016SQ201310029452
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】李楊超, 王厚工, 邊國棟, 耿波, 呂峰 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司