[发明专利]一种用于驱动磁控管的驱动机构及磁控溅射设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种用于驱动磁控管的驱动机构及应用该驱动机构的磁控溅射设备。

背景技术

在微电子产品行业，磁控溅射技术是生产集成电路、液晶显示器、薄膜太阳能电池及LED等产品的重要手段之一，在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。近年来市场对高质量产品日益增长的需求，促使企业对磁控溅射设备进行不断地改进。

图1为典型的磁控溅射设备的结构原理图。请参阅图1，该设备主要包括：工艺腔室1、设置于工艺腔室1内部下方位置处的静电卡盘3、设置于工艺腔室1上方的靶材2和磁控管4以及用以驱动磁控管的驱动机构5。在工艺进行的过程中，通入工艺腔室1中的工艺气体(例如，氩气等)被激发形成等离子体，等离子体中的部分离子在腔室内的电场和磁场的共同作用下轰击靶材2的表面，使靶材2发生溅射，在溅射粒子中，中性的靶原子沉积到被加工工件的表面形成工艺所需的膜层。在溅射过程中，驱动机构5对靶材2的表面进行扫描，以提高气体等离子体轰击靶材的效率，从而提高了沉积效率。

图2a为现有磁控管驱动机构的结构示意图。请参阅图2a，该驱动机构包括传动轴60、齿轮箱7以及传动单元。其中，传动轴60的一端与电机的输出轴(图中未示出)连接，另一端与齿轮箱7连接。传动单元设置在齿轮箱7内，其包括依次啮合的定齿轮61、传动齿轮62以及行星轮63，磁控管8通过连接板9固定在行星轮63的中心轴上。在电机的驱动下，齿轮箱7和传动单元以传动轴60为中心作旋转运动，从而带动磁控管8以传动轴60为中心公转以及以行星轮63的中心轴为中心自转。为提高磁控管驱动机构运行的稳定性，在连接板9上设置用于平衡磁控管8重量的磁控管配重91以及用于平衡齿轮箱7、传动单元、磁控管8以及磁控管配重91的重量的齿轮箱配重92。图2b为现有的磁控管驱动机构驱动磁控管的运行轨迹图。如图2b所示，现有的磁控管驱动机构的运行轨迹无法覆盖整个靶材的表面，而且磁控管的扫描轨迹点的密度也不均匀，这将导致靶材的利用率较低。

为使磁控管能够覆盖整个靶材的表面以提高靶材的利用率，相关技术人员提出了另一种驱动机构，其包括旋转运动和直线运动，在旋转运动的基础上增加直线运动机构，即，使磁控管在旋转运动的同时作直线运动。借助直线运动机构可以使磁控管实现自靶材的中心位置运动到边缘位置以及自靶材的边缘位置运动到中心位置的单向扫描，从而可以使磁控管覆盖靶材的表面。图3为磁控管单向扫描的运行轨迹示意图。

在实际使用过程中，为了使磁控管能够实现在靶材的中心位置与边缘位置连续的双向扫描，上述驱动机构中的电机需要不停地进行正转和反转的转换这不仅严重影响电机的使用寿命，而且对驱动机构中的其它部件(如齿轮)造成冲击，从而降低磁控管驱动机构的使用寿命。

发明内容

为至少解决上述问题之一，本发明提供一种用于驱动磁控管的驱动机构，其不需要电机在正转和反转之间的切换即可使磁控管在旋转的同时实现往复直线运动，从而使其使用寿命提高。

本发明还提供一种磁控溅射设备，其用于驱动磁控管的驱动机构的使用寿命长，从而提高磁控溅射设备的使用率。

为实现本发明的目的而提供一种用于驱动磁控管的驱动机构，其包括箱体、旋转运动单元、传动单元以及直线运动单元，其中，

所述直线运动单元和传动单元设置在所述箱体内，并在所述旋转运动单元的带动下，所述箱体、直线运动单元和传动单元绕所述旋转运动单元的转轴作旋转运动；

所述传动单元用以使所述直线运动单元与所述旋转运动单元协调运动；

所述直线运动单元驱动被驱动部件作直线运动；

其中，所述直线运动单元包括：

第一齿条；

第二齿条，其与所述第一齿条平行设置；

第一齿轮，在所述第一齿轮的外周缘设有第一啮合部和第一非啮合部，且所述第一啮合部与所述第一齿条相配合；

第二齿轮，在所述第二齿轮的外周缘设有第二啮合部和第二非啮合部，且所述第二啮合部与所述第二齿条相配合；

所述第一齿轮与所述第二齿轮旋转方向相反，且当所述第一齿条与所述第一齿轮的第一啮合部啮合时，所述第二齿条处于所述第二齿轮的第二非啮合部位置；当所述第二齿条与第二齿轮的所述第二啮合部啮合时，所述第一齿条处于所述第一齿轮的第一非啮合部位置。

其中，所述第一齿条和所述第二齿条为一体结构。