[发明专利]磁控管驱动机构、磁控源和磁控溅射设备

说明书

本发明公开了一种磁控管驱动机构、磁控源和磁控溅射设备。磁控管驱动机构包括导轨、移动件、升降组件和旋转组件；移动件设置在所述导轨上且能沿所述导轨往复移动，用于与磁控管连接；升降组件与所述移动件连接，并能够作往复移动，以带动所述移动件在所述导轨上移动，以使得所述磁控管对应于靶材的不同区域；旋转组件与所述导轨连接，所述旋转组件能够转动，以驱动对应于靶材的不同区域处的磁控管绕靶材的中心轴转动。通过合理地控制升降组件的移动行程以及合理地控制旋转组件的转速，可以使得靶材的任意区域处得到均匀的腐蚀，从而可以实现全靶腐蚀，进而可以提高产品的工艺制作良率，降低产品制作成本。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种磁控管驱动机构、一种包括该磁控管驱动机构的磁控源和一种包括该磁控源的磁控溅射设备。

背景技术

磁控溅射或溅射(Sputtering)沉积技术是物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)的一种，是半导体工业中最广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺。物理气相沉积技术可应用于很多工艺领域，如铜互连线技术、封装领域中的硅穿孔(Through Silicon Via，TSV)技术等等。

为了改善溅射的效果，往往在靶材附近设置磁控管，它可以迫使等离子中的电子按照一定的轨道运动，增加了电子的运动时间，从而增加了电子和电离的气体的碰撞的机会，进而可以得到高密度的等离子体，提高了沉积速率。同时磁控管所控制的电子运动轨迹会影响不同位置的靶材的侵蚀速率、靶材的寿命、薄膜沉积的均匀性以及离化率等重要参数。同时，为了使晶片表面获得均匀的溅射，通常磁控管是在电机的驱动下相对于靶材的中心轴旋转的，用来实现在靶材表面均匀扫描。

美国专利申请US 2008/0060938A1公开了一种磁控管制动器，其可以以近乎任意径向与方位角路径与电浆溅射室的靶材背面移动磁控管。磁控管制动器包括二同轴旋转轴杆，其沿着腔室中心轴延时并耦接至二独立控制的旋转制动器。周转圆构件或蛙腿式构件系机械连接轴杆和磁控管，用以控制其径向与方位角位置。垂直制动器一前一后地垂直移动轴杆，借以改变磁控管与靶材背面的间隔及补偿正面的侵蚀。旋转制动器分别连接至轴杆，或者可以旋转之环形齿轮轮通过固定与似行星运行的惰轮齿轮而耦接至轴杆。二径向隔开之感测器侦测附接至周转圆构件之内臂与外臂的反射器，用于引导控制器。具体地可以参考公开文本，在此不作详细描述。

显然，上述专利所公开的磁控管制动器中，其虽然能够实现多种的磁控管运动轨迹，从而实现磁控管对靶材的全靶腐蚀。但是其运动机构复杂，运动控制算法复杂，运动可靠性低。

因此，如何设计一种运动轨迹简单且可靠性高的磁控管驱动机构成为本领域亟待解决的技术问题。

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，提出了一种磁控管驱动机构、一种包括该磁控管驱动机构的磁控源以及一种包括该磁控源的磁控溅射设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种磁控管驱动机构，包括：

导轨；

移动件，设置在所述导轨上且能沿所述导轨往复移动，所述移动件用于与磁控管连接；

升降组件，与所述移动件连接，所述升降组件能够作往复移动，以带动所述移动件在所述导轨上移动，以使得所述磁控管对应于靶材的不同区域；

旋转组件，与所述导轨连接，所述旋转组件能够转动，以驱动对应于靶材的不同区域处的磁控管绕靶材的中心轴转动。

优选地，所述升降组件包括升降轴和第一连杆，所述移动件包括第一滑块；

所述第一连杆的一端与所述升降轴可转动连接，所述第一连杆的另一端与所述第一滑块可转动连接；并且，