一种磁控管、磁控管的制造方法及物理沉积室技术

本发明专利技术提供一种磁控管、磁控管的制造方法及应用上述磁控管的物理沉积室。其中，本发明专利技术提供的磁控管包括可绕靶材中心轴旋转的极性方向相反的内磁极和外磁极，内磁极设置于外磁极的内部，在内、外磁极之间形成闭合曲线形的磁场轨道，由中心轴发射出去的任一角度的半径与磁场轨道有且仅有一次相交；磁控管绕中心轴旋转过程中，上述磁场轨道使靶材表面任一单位面积所获得的磁场扫描强度大致相等，从而有效提高靶材的利用率以及工艺的均匀性。利用本发明专利技术所提供的磁控管制造方法所制造的磁控管以及本发明专利技术提供的物理沉积室同样能够有效提高靶材利用率及工艺均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子加工
，具体地，涉及ー种磁控管、磁控管的制造方法及应用上述磁控管的物理沉积室。
技术介绍
近年来，随着微电子エ业的快速发展，技术人员需要对相关的加工エ艺及设备进行不断地改进和更新。其中，对于磁控溅射设备的改进更是受到企业及相关技术人员的高度重视。请參阅图1，为ー种典型的磁控溅射设备的结构原理图。该设备主要包括エ艺腔室I、设置于エ艺腔室I内部的静电卡盘3、设置于エ艺腔室I上方的靶材2和磁控管4以 及磁控管驱动电机5。在エ艺腔室I的下端或侧壁上连接有抽气装置13。在磁控溅射エ艺中，向エ艺腔室I内通入用于形成等离子体的エ艺气体(例如，氩气等)，在腔室内电场和磁场的共同作用下，等离子体中的部分离子轰击靶材2的表面，使靶材2表面的部分原子脱落，并沉积到所要加工的基片表面，从而形成所需膜层。其中，磁控管的结构能够直接决定靶材的腐蚀形态，因而对薄膜沉积的均匀性及靶材利用率等エ艺參数均具有十分重要的意义。为此，公开号为CN1997768A的中国申请提供了一种非对称形状的磁控管结构。在エ艺过程中通过一马达驱动该磁控管绕祀材中心旋转，从而在祀材表面形成磁场扫描。但是，该磁控管在实际应用中的使用效果并不理想，此结论可以从利用该磁控管所获得靶材腐蚀曲线中明显得出，具体为借助上述结构的磁控管进行磁控溅射エ艺时对靶材径向方向的腐蚀不够均匀，而当靶材上任一位置的材料被用尽时就必须更换新的靶材，从而将造成对靶材材料的严重浪费，不但増加了企业的生产成本，而且还会因为靶材腐蚀的不均匀而严重影响エ艺质量的均匀性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种磁控管，其能够有效提高靶材腐蚀的均匀性，从而提高靶材利用率及エ艺均匀性。为解决上述问题，本专利技术还提供一种磁控管的制造方法，该方法所制造的磁控管同样能够有效提高靶材腐蚀的均匀性，从而提高靶材利用率及エ艺均匀性。为解决上述问题，本专利技术还提供ー种物理沉积室，其同样能够有效提高靶材腐蚀的均匀性，从而提高靶材利用率及エ艺均匀性。为此,本专利技术提供一种磁控管，用于在磁控派射エ艺中对祀材进行磁场扫描，其包括可绕靶材中心轴旋转的极性方向相反的内磁极和外磁极，其中，内磁极设置于外磁极的内部，在内、外磁极之间形成闭合曲线形的磁场轨道，由中心轴发射出去的任一角度的半径与磁场轨道有且仅有一次相交；磁控管绕中心轴旋转过程中，上述磁场轨道使靶材表面任一単位面积所获得的磁场扫描强度大致相等。其中，磁场轨道使靶材表面任一径向上的単位面积所获得的磁场扫描强度大致相坐寸O其中，磁场轨道使靶材表面任一周向上的単位面积所获得的磁场扫描强度大致相坐寸O其中，内磁极经过中心轴，且磁场轨道上不同位置处的宽度随着该位置与中心轴的距离不同而逐渐变化。其中，磁场轨道的宽度具有至少一次逐渐増大或逐渐减小的变化。其中，磁场轨道上具有至少ー个最远点，最远点至中心轴的距离与靶材的半径大 致相等。其中，磁场轨道为轴对称图形，且磁场轨道的对称轴同时经过最远点和中心轴。其中，磁场轨道为非轴对称图形。其中，磁控管绕中心轴旋转过程中，磁场轨道对靶材的任一半径进行往复式扫描。其中，内磁极包括内磁极靴和设置在内磁极靴上的多个内磁体，相应的，外磁极包括外磁极靴和设置在外磁极靴上的多个外磁体。此外，本专利技术还提供一种磁控管的制造方法，用于加工上述本专利技术提供的磁控管，该方法至少包括下述步骤1)选定内磁极的形状；2)根据内磁极的形状及磁场轨道在不同靶材半径处的磁场扫描強度，确定磁场轨道对应于不同靶材半径处的宽度，以使靶材表面任一単位面积所获得的磁场扫描强度大致相等；3)根据步骤I)和2)中所确定的内磁极的形状及磁场轨道上各个位置处的宽度确定外磁极的形状，然后加以制造。其中，在步骤I)中，选定内磁极为轴对称形状，并使对称轴ー侧的内磁极形状与极坐标方程r = a* 0所描述的图形相一致，使对称轴另ー侧的内磁极形状与极坐标方程r=a* 0所描述的图形相对于对称轴对称；其中，0的取值范围为0 Ji，a为在一定数值范围内取值的常数。其中，在所述步骤I)中，选定内磁极为轴对称形状，并使对称轴ー侧的内磁极形状与极坐标方程r = a* 0n所描述的图形相一致，使对称轴另ー侧的内磁极形状与极坐标方程r = a*0n所描述的图形相对于对称轴对称；其中，0的取值范围为0 Ji，a和n均为在一定数值范围内取值的常数。其中，在步骤2)中，利用计算机模拟计算出磁场轨道各个位置处的宽度值。另外，本专利技术还提供ー种物理沉积室，包括靶材以及上述本专利技术所提供的磁控管，用以使靶材表面任一単位面积所获得的磁场扫描强度大致相等。本专利技术具有下述有益效果本专利技术提供的磁控管包括可绕靶材中心轴旋转的极性方向相反的内磁极和外磁极，其中，内磁极设置于外磁极的内部，在内、外磁极之间形成闭合曲线形的磁场轨道，由中心轴发射出去的任一角度的半径与该磁场轨道有且仅有一次相交；磁控管绕中心轴旋转过程中，磁场轨道使靶材表面任一単位面积所获得的磁场扫描强度大致相等。也就是说，本专利技术提供的磁控管中的磁场轨道能够随着磁控管绕靶材中心的旋转，对靶材表面上的任一周向和/或径向上的単位面积提供大致相同的磁场扫描強度，从而使靶材表面周向及径向方向均能得到均匀的腐蚀。因此，在利用本专利技术提供的磁控管进行磁控溅射エ艺时，不仅能够有效提高靶材的利用率，而且还能获得均匀的エ艺处理质量。在一个优选实施例中，本专利技术通过设置内磁极的形状及磁场轨道在不同位置处的宽度而实现对靶材表面任一単位面积的均匀扫瞄，从而实现对提高靶材利用率及エ艺均匀性的目的。本专利技术提供的磁控管的制造方法，首先，选定内磁极的形状；然后，根据内磁极的形状及磁场轨道在不同靶材半径处的磁场扫描強度，确定对应于不同靶材半径处的磁场轨道的宽度；之后，再根据所确定的内磁极的形状及磁场轨道上各个位置处的宽度确定外磁极的形状，最后，根据确定好的内、外磁极形状分别加以制造。借助本专利技术提供的磁控管制造方法所获得的磁控管，在用于磁控溅射エ艺时，能够使靶材表面任一単位面积所获得的磁场扫描强度大致相等，从而提高靶材腐蚀的均匀性，进而提高靶材的有效利用率及溅射エ艺的均匀性。 本专利技术提供的物理沉积室，设置有靶材和上述本专利技术所提供的磁控管。借助上述磁控管，该物理沉积室同样能够使靶材表面任一単位面积所获得的磁场扫描强度大致相等，从而可有效提高靶材腐蚀的均匀性，进而提高靶材的有效利用率及溅射エ艺的均匀性。附图说明图I为ー种典型的磁控溅射设备的结构原理图；图2为本专利技术提供的磁控管ー个具体实施例的结构示意图；图3为应用图2所示磁控管进行磁控溅射エ艺时所形成的靶材腐蚀曲线；图4为本专利技术提供的磁控管另ー个实施例所形成的靶材腐蚀曲线图；图5为本专利技术提供的磁控管的制造方法的流程图；图6为利用本专利技术提供的磁控管的制造方法所得到的另ー种磁控管的结构示意图；以及图7为图6所示磁控管进行磁控溅射エ艺时所形成的靶材腐蚀曲线。具体实施例方式本专利技术提供的磁控管用于在磁控溅射エ艺中对靶材进行均匀的磁场扫描，以提高对靶材的腐蚀均匀性，从而提高靶材利用率及相关エ艺的均匀性。该磁控管包括可绕靶材中心轴旋转的极性方向相反的内磁极和外磁极。其中，内磁极设置于外磁极的内部，在内、外磁极之间形成闭合曲线形的磁场轨道，由上述中心轴发射出去的任一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控管，用于在磁控溅射工艺中对靶材进行磁场扫描，其特征在于，包括可绕靶材中心轴旋转的极性方向相反的内磁极和外磁极，其中，所述内磁极设置于所述外磁极的内部，在所述内、外磁极之间形成闭合曲线形的磁场轨道，由所述中心轴发射出去的任一角度的半径与所述磁场轨道有且仅有一次相交；所述磁控管绕所述中心轴旋转过程中，所述磁场轨道使所述靶材表面任一单位面积所获得的磁场扫描强度大致相等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨超，耿波，武学伟，邱国庆，刘旭，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：