CN106032569B - 磁控管组件及磁控溅射设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁控管组件及磁控溅射设备。该磁控管组件包括安装体和多个磁柱，安装体采用不导磁材料制成，多个磁柱内嵌在安装体内，且按照预设规则排布。本发明提供的磁控管组件，其可以避免发生磁柱脱落的问题和简化磁控管组件的安装，从而可以提高磁控管组件和磁控溅射设备的可靠性；而且还可以实现磁柱的排布方式不外露，不易被他人可见，从而可以降低磁控溅射设备的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

Description

磁控管组件及磁控溅射设备

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种磁控管组件及磁控溅射设备。

背景技术

溅射设备是一种应用较广泛的制膜设备，主要工作原理是：等离子体中的正离子受到具有负电的靶材吸引而轰击靶材的表面，靶材表面受到轰击逸出原子，原子沉积在基片的表面上形成薄膜。磁控溅射设备一般是指在靶材的背部设有磁控管的溅射设备，利用磁控管所产生的磁场可以限制等离子体中的电子按照一定的轨道运动，以加了电子的运动时间，这可以增加电子与溅射气体(如氩气)碰撞的机率，从而提高等离子体的密度，提高溅射的效率和沉积效率。

图1为典型的磁控溅射设备的反应腔室的结构示意图。请参阅图1，反应腔室10包括承载装置11、靶材12和磁控管组件13。其中，承载装置11设置在反应腔室的底部，用于承载基片S，靶材12设置在反应腔室10的顶部，反应腔室10内的等离子体中的正离子轰击靶材12的下表面，靶材12下表面受到轰击逸出原子，原子沉积在基片的表面上形成薄膜。磁控管组件13设置在靶材12的背面，图2a为图1中磁控管组件的立体图；图2b为图2a所示的磁控管组件的剖视图；请一并参阅图2a和图2b，磁控管组件13包括磁柱131、第一背板132和第二背板133，每个磁柱131设置在第一背板132和第二背板133之间，在安装的过程中，通常由于相邻两个磁柱131之间的相互作用较大，磁柱131容易被吸到其他磁柱131上，不仅容易造成排布多个磁柱需要耗费时间很长，而且容易造成操作人员的手指被夹住，具有一定的危险性。

为此，现有技术中对上述磁控管组件进行了改进，图3a为现有技术中改进后的磁控管组件的局部剖视图；图3b为图3a中第二背板的结构示意图；请参阅图3a和图3b，改进后的磁控管组件与上述磁控管组件相比，具有以下不同：第二背板133上密集地设置有通孔1331，并且，对应每个磁柱131，在每个磁柱131和第二背板133之间还设置有采用导磁材料制成的固定板134，磁柱131和固定板134之间通过强力胶固定，固定板134下表面上设置有与第二背板133上通孔1331对应的盲孔，且盲孔和通孔1331的内壁上设置有螺纹，借助螺钉135穿过该通孔1331与盲孔螺纹连接，从而实现完成磁控管组件的单个磁柱131的安装。

然而，采用图3a所示的改进后的磁控管组件在实际应用中仍然会不可避免地会存在以下问题：

其一，由于磁控管组件13需要浸泡在去离子冷却水中，而固定板134和磁柱131之间采用强力胶固定，强力胶的粘结不均匀和强力胶在去离子冷却水浸泡等原因会造成强力胶的粘结力下降，因此，在相邻磁柱131之间的磁场较强的情况下，多个磁柱131之间的相互吸附较大容易造成磁柱131脱落的现象。为此，需要将固定板134拆卸下来，重新先将磁柱131粘结在固定板134上，再将固定板134固定在第二背板133上，而由于重复使用的磁柱131的表面已粘结有强力胶，会造成后续强力胶粘结更不均匀，从而造成磁柱131更容易脱落，因此，在磁柱131脱落后重复使用一定次数后将废弃不能再利用，从而造成磁柱131的浪费。

其二，由于要达到强力胶的粘结作用，需要在涂抹强力胶24小时以后才能使用，因此造成组装磁控管的时间长，从而造成安装成本较高。

其三，由于磁控管组件的多个磁柱的排布方式是磁控溅射设备的关键机密，而上述的磁控管组件的磁柱排布容易被竞争对手模仿使用。

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及磁控溅射设备，其可以避免发生磁柱脱落的问题和简化磁控管组件的安装，从而可以提高磁控管组件的可靠性；而且还可以实现磁柱的排布方式不外露，不易被他人可见，从而可以降低磁控管组件的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种磁控管组件，包括安装体和多个磁柱，所述安装体采用不导磁材料制成；所述多个磁柱内嵌在所述安装体内，且按照预设规则排布。

可选地，所述安装体包括基体和盖板，所述基体和盖板均采用不导磁材料制成；所述基体的一侧表面上设置有盲孔，所述盲孔的数量不少于所述磁柱的数量，每个所述盲孔的尺寸与所述磁柱的尺寸匹配，用以容纳所述磁柱；所述盖板固定在所述基体的设置有盲孔的表面上，用以同时封闭所有的盲孔。

可选地，所述安装体包括基体和盖板，所述基体和盖板均采用不导磁材料制成；所述基体的一侧表面上设置有盲孔，所述盲孔的数量多于所述磁柱的数量，每个所述盲孔的尺寸与所述磁柱的尺寸匹配，用以容纳所述磁柱；所述盖板包括至少两个子盖板，所述每个子盖板固定在所述基体的设置有盲孔的表面上，用以封闭至少一个所述盲孔。

可选地，所述安装体包括基体和盖板，所述基体和盖板均采用不导磁材料制成；所述基体的一侧表面上设置有盲孔，所述盲孔的数量等于所述磁柱的数量，每个所述盲孔的尺寸与所述磁柱的尺寸匹配，用以容纳所述磁柱；所述盖板包括数量少于所述盲孔数量的子盖板，所述每个子盖板固定在所述基体的设置有盲孔的表面上，用以封闭至少两个所述盲孔。

优选地，所述安装体为一体式结构。

可选地，采用铸造工艺实现所述磁柱内嵌在所述安装体内；所述磁柱的居里温度和熔点均高于所述安装体的熔点。

可选地，所述磁柱为磁铁柱，所述安装体采用铝合金或树脂材料制成。

可选地，所述磁柱为采用磁性材料制成的一体式结构。

可选地，所述磁柱包括上盖、套筒和下盖，所述上盖和下盖分别设置在所述套筒的两个端口，以形成具有封闭空间的壳体结构；在所述封闭空间内填充有磁性材料，从而形成所述磁柱。

可选地，所述上盖和下盖采用导磁材料制成，所述套筒采用不导磁材料制成。

作为另外一个技术方案，本发明还提供一种磁控溅射设备，包括磁控管组件，所述磁控管组件上述磁控管组件。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的磁控管组件，其包括安装体和多个磁柱，多个磁柱内嵌在安装体内，且按照预设规则排布，并且，安装体采用不导磁材料制成，以实现磁柱产生的磁场不会被屏蔽，从而满足磁控溅射的需求；另外，由于每个磁柱内嵌在安装体内，因而可以避免发生磁柱脱落的问题和简化磁控管组件的安装，从而可以提高磁控管组件的可靠性；而且还可以实现磁柱的排布方式不外露，不易被他人可见，从而可以降低磁控管组件的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

本发明提供的磁控溅射设备，其采用本发明另一技术方案提供的磁控管组件，不仅可以提高磁控溅射设备的可靠性，还可以降低磁控溅射设备的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

附图说明

图1为典型的磁控溅射设备的反应腔室的结构示意图；

图2a为图1中磁控管组件的立体图；

图2b为图2a所示的磁控管组件的剖视图

图3a为现有技术中改进后的磁控管组件的局部剖视图；

图3b为图3a中第二背板的结构示意图；

图4a为本发明第一实施例提供的磁控管组件未安装盖板的俯视图；

图4b为在磁控管组件安装盖板的情况下沿图4a的A-A线的剖视图；

图5a为磁柱的一种结构示意图；

图5b为磁柱的另一种结构示意图；

图6a为本发明第二实施例提供的磁控管组件的剖视图；以及

图6b为沿图6a的B-B线的剖视图。

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及磁控溅射设备进行详细描述。

图4a为本发明第一实施例提供的磁控管组件未安装盖板的俯视图；图4b为在磁控管组件安装盖板的情况下沿图4a的A-A线的剖视图。请一并参阅图4a和图4b，本实施例提供的磁控管组件包括安装体20和多个磁柱22。其中，多个磁柱22内嵌在安装体20内，且按照预设规则排布，具体按照磁控溅射设备的需求排布；并且，安装体20采用不导磁材料制成，以实现磁柱22产生的磁场不会被屏蔽，即，磁控管组件产生一定的外磁场，从而满足磁控溅射对磁控管组件的磁场的需求；另外，由于每个磁柱22内嵌在安装体20内，因而可以避免发生磁柱22脱落的问题和简化磁控管组件的安装，从而可以提高磁控管组件的可靠性；而且还可以实现磁柱的排布方式不外露，不易被他人可见，从而可以降低磁控管组件的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

在本实施例中，具体地，安装体20包括基体21和盖板23，基体21和盖板23均采用不导磁材料制成，不导磁材料包括铝合金材料等。基体21的一侧表面上设置有盲孔211，盲孔211的数量多于磁柱22的数量，如图4a所示，基体21类似于“蜂窝板”，其整个表面密集地设置有盲孔，每个盲孔211的尺寸与磁柱22的尺寸匹配，用以容纳磁柱22，具体地，每个盲孔211的直径不大于磁柱22的直径，且每个盲孔211的深度不小于磁柱22的高度。盖板23固定在基体21的设置有盲孔211的表面上，其为与基体21的直径相等的板状结构，用以同时封闭所有的盲孔，不仅可以实现将磁柱22限制于其所在的盲孔211内，而且还可以通过将其他未设置磁柱22的盲孔全部封闭，避免具有磁柱22的盲孔位置暴露，从而可以避免磁柱22的排布方式暴露。

可以理解，采用上述“蜂窝板”状的基体21，可以实现根据实际情况在该基体21上灵活地排布磁柱22，因而采用该“蜂窝板”状的基体21可以提高磁控管组件的实用性和灵活性。

上述“蜂窝板”状的基体21的设置方式具体为：以基体21的中心作为圆心并建立横坐标和纵坐标，自圆心位置向基体21的边缘均匀地设置盲孔211。

另外，在本实施例中，磁柱22不仅可以为采用磁性材料制成的一体式结构，如图5a所示；还可以为如图5b所示的分体式结构，具体地，磁柱22包括上盖222、套筒221和下盖223，上盖222和下盖223分别设置在套筒221的两个端口，以形成具有封闭空间的壳体结构，在封闭空间内填充有磁性材料224，从而形成磁柱22。其中，上盖222和下盖223采用导磁材料制成，套筒221采用不导磁材料制成。

需要说明的是，尽管在本实施例中，盲孔211的数量多于磁柱22的数量，且盖板23为与基体21直径相等的平板；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以采用其他设置方式，只要能够实现满足隐藏磁柱22排布方式即可。例如，盖板23包括至少两个子盖板，每个子盖板固定在基体21的设置有盲孔211的表面上，用以封闭至少一个盲孔211，至少两个子盖板用于将所有的盲孔211封闭，这同样可以实现将避免具有磁柱22的盲孔位置暴露，从而同样可以避免磁柱22的排布方式暴露。再如，也可以设置盲孔211的数量等于磁柱22的数量，盖板为与基体21直径相等的平板，或者，盖板包括数量少于盲孔211数量的子盖板，每个子盖板固定在基体的设置有盲孔211的表面上，用以封闭至少两个盲孔211，均同样可以避免磁柱22的排布方式暴露。

图6a为本发明第二实施例提供的磁控管组件的剖视图；图6b为沿图6a的B-B线的剖视图。请一并参阅图6a和图6b，本发明第二实施例提供的磁控管组件与第一实施例提供的磁控管组件相比，同样包括安装体20和磁柱22，由于安装体20和磁柱22的结构和位置关系在上述第一实施例中已做了详细的描述，在此不再赘述。

下面仅对本实施例提供的磁控管组件与第一实施例提供的磁控管组件的不同点进行详细地描述：具体地，在本实施例中，安装体20为一体式结构，在这种情况下，应预先排布好多个磁柱22，再制备安装体20，从而实现内嵌有磁柱22且为一体式结构的安装体20，这与上述第一实施例提供的磁控管组件相比，具有以下有益效果：第一，可以不受盲孔211设置位置的限制，磁控22可以按照任意曲线排布，从而可以提高磁控管组件的设置精度；第二，拆卸一体式结构的安装体20为破坏式拆卸，因此，他人通过拆卸安装体20不能获知磁柱22的排布方式，从而可以进一步降低磁控管组件的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

在本实施例中，采用铸造工艺实现磁柱22内嵌在安装体20内，如图6a所示，具体地，预先使得磁柱22按照预设规则排布，再采用精密铸造(包括压铸)方式形成安装体20，最终形成整体的磁控管组件。

值的说明的是，在采用铸造工艺的情况下，由于磁柱22的高度高于居里温度就会失去磁性，因此，应满足下述条件：磁柱22的居里温度和熔点均高于安装体20的熔点。优选地，磁柱22为磁铁柱，安装体20采用铝合金或树脂材料制成。

需要说明的是，在实际应用中，还可以采用其他工艺实现内嵌有磁柱22且为一体式结构的安装体20，在此不再一一列举。

作为另外一个技术方案，本实施例还提供一种磁控溅射设备，其包括磁控管组件，磁控管组件采用本发明上述第一或二实施例提供磁控管组件。

本实施例提供的磁控溅射设备，其通过采用本实施例提供上述磁控管组件，不仅可以提高磁控溅射设备的可靠性，还可以降低磁控溅射设备的磁柱排布方式被他人模仿使用的风险性。

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，包括安装体和多个磁柱，

所述安装体采用不导磁材料制成；

所述多个磁柱内嵌在所述安装体内，且按照预设规则排布；

所述安装体包括基体和盖板，所述基体和盖板均采用不导磁材料制成；

所述基体的一侧表面上设置有盲孔，所述盲孔的数量不少于所述磁柱的数量，每个所述盲孔的尺寸与所述磁柱的尺寸匹配，用以容纳所述磁柱；

所述盖板固定在所述基体的设置有盲孔的表面上，用以同时封闭所有的盲孔。

2.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述盲孔的数量多于所述磁柱的数量；

所述盖板包括至少两个子盖板，所述每个子盖板固定在所述基体的设置有盲孔的表面上，用以封闭至少一个所述盲孔。

3.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述盲孔的数量等于所述磁柱的数量；

所述盖板包括数量少于所述盲孔数量的子盖板，所述每个子盖板固定在所述基体的设置有盲孔的表面上，用以封闭至少两个所述盲孔。

4.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述安装体为一体式结构。

5.根据权利要求4所示的磁控管组件，其特征在于，采用铸造工艺实现所述磁柱内嵌在所述安装体内；

所述磁柱的居里温度和熔点均高于所述安装体的熔点。

6.根据权利要求5所述的磁控管组件，其特征在于，所述磁柱为磁铁柱，所述安装体采用铝合金或树脂材料制成。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的磁控管组件，其特征在于，所述磁柱为采用磁性材料制成的一体式结构。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的磁控管组件，其特征在于，所述磁柱包括上盖、套筒和下盖，所述上盖和下盖分别设置在所述套筒的两个端口，以形成具有封闭空间的壳体结构；

在所述封闭空间内填充有磁性材料，从而形成所述磁柱。

9.根据权利要求8所述的磁控管组件，其特征在于，所述上盖和下盖采用导磁材料制成，所述套筒采用不导磁材料制成。

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