用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)及磁控濺射加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)及磁控濺射加工設(shè)備，其包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源、傳動軸和直線驅(qū)動源，其中，直線驅(qū)動源用于采用液壓驅(qū)動的方式驅(qū)動磁控管沿垂直于傳動軸的方向作直線往復(fù)運動；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的驅(qū)動軸借助傳動軸與直線驅(qū)動源固定連接，用以在磁控管作直線往復(fù)運動的同時，驅(qū)動磁控管圍繞所述傳動軸作旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明提供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其不僅可以使磁控管的運行軌跡完全覆蓋整個靶材，而且還可以使磁控管的運行軌跡的分布密度趨于均勻，此外，該驅(qū)動機構(gòu)還能夠適用于更多尺寸的靶材，從而可以擴大驅(qū)動機構(gòu)的應(yīng)用范圍。
【專利說明】用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)及磁控濺射加工設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于等離子體加工設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)及磁控 濺射加工設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 在微電子產(chǎn)品行業(yè)，磁控濺射技術(shù)是生產(chǎn)集成電路、液晶顯示器、薄膜太陽能電池 及LED等產(chǎn)品的重要手段之一，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著極大的作用。近年來市場對 高質(zhì)量產(chǎn)品日益增長的需求，促使企業(yè)對磁控濺射設(shè)備進(jìn)行不斷地改進(jìn)。
[0003] 圖1為典型的磁控濺射加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。如圖1所示，磁控濺射加工設(shè)備包 括反應(yīng)腔室11，在反應(yīng)腔室11的底部設(shè)有靜電卡盤15,用以承載被加工工件；在反應(yīng)腔室 11的頂端與靜電卡盤15相對的位置設(shè)有靶材12,在靶材12的上方（背面）設(shè)有磁控管13 以及與之電連接的驅(qū)動機構(gòu)14,在驅(qū)動機構(gòu)14的驅(qū)動下，磁控管13掃描靶材12的表面，以 利用磁控管13所產(chǎn)生的磁場限制電子的運動范圍，并延長電子的運動軌跡，從而可以提高 等離子體轟擊靶材的效率，進(jìn)而可以提高沉積效率。
[0004] 圖2a為一種用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖2a，驅(qū)動源（圖 中未示出）、轉(zhuǎn)軸20、傳動機構(gòu)、第一連接板24、第二連接板25、磁控管26、第一配重27和第 二配重28。其中，傳動機構(gòu)包括沿轉(zhuǎn)軸20的徑向依次嚙合的第一齒輪21、第二齒輪22和第 三齒輪23 ;第一連接板24通過第一齒輪21與轉(zhuǎn)軸20連接；第二連接板25與第三齒輪23 的軸心連接，并以第三齒輪23的軸心為中心旋轉(zhuǎn)；第二連接板25和第二配重28分別設(shè)置 在第一連接板24的兩端；磁控管26和第一配重27分別設(shè)置在第二連接板25的兩端。當(dāng) 驅(qū)動源驅(qū)動轉(zhuǎn)軸20旋轉(zhuǎn)時，第一齒輪21、第二齒輪22和第三齒輪23以轉(zhuǎn)軸20為中心進(jìn)行 公轉(zhuǎn)，與此同時，第二齒輪22和第三齒輪23在第一齒輪21的帶動下分別繞各自的中心軸 自轉(zhuǎn)，從而帶動磁控管26在繞轉(zhuǎn)軸20公轉(zhuǎn)的同時以第三齒輪23的中心軸為轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)，進(jìn) 而使磁控管26在靶材的上表面掃描。
[0005] 上述驅(qū)動機構(gòu)在實際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題，即：
[0006] 其一，由于轉(zhuǎn)軸20與第三齒輪23之間的中心距R是固定的值，導(dǎo)致該驅(qū)動機構(gòu)只 能應(yīng)用在尺寸與之匹配的靶材上，這使得針對不同尺寸的靶材，就需要另外設(shè)計驅(qū)動機構(gòu)， 從而增加了制造和加工成本。
[0007] 其二，圖2b為采用圖2a中的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動磁控管掃描靶材的運行軌跡圖。由圖 2b可知，不僅磁控管在上述驅(qū)動機構(gòu)的帶動下所運行的軌跡范圍無法覆蓋整個靶材區(qū)域， 而且既使在磁控管軌跡所覆蓋的區(qū)域內(nèi)磁控管的掃描軌跡的密度也不均勻，從而導(dǎo)致了靶 材利用率的降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為至少解決上述問題之一，本發(fā)明提供一種用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)及磁控濺 射加工設(shè)備，其不僅可以使磁控管的運行軌跡完全覆蓋整個靶材，而且還可以使磁控管的 運行軌跡的分布密度趨于均勻，此外，該驅(qū)動機構(gòu)還能夠適用于更多尺寸的靶材，從而可以 擴大驅(qū)動機構(gòu)的應(yīng)用范圍。
[0009] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)包括 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源、傳動軸和直線驅(qū)動源，其中，所述直線驅(qū)動源用于采用液壓驅(qū)動的方式驅(qū)動所 述磁控管沿垂直于所述傳動軸的方向作直線往復(fù)運動；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的驅(qū)動軸借助所述 傳動軸與所述直線驅(qū)動源固定連接，用以在所述磁控管作直線往復(fù)運動的同時，驅(qū)動所述 磁控管圍繞所述傳動軸作旋轉(zhuǎn)運動。
[0010] 其中，所述直線驅(qū)動源包括缸體、活塞和活塞桿，其中所述活塞位于所述缸體內(nèi)， 且在垂直于所述傳動軸的方向上與所述缸體可滑動地連接，并且所述活塞與所述缸體的內(nèi) 周壁滑動密封，以將所述缸體沿垂直于所述傳動軸的方向依次分割為彼此獨立且密封的第 一空間和第二空間；所述活塞桿的一端位于所述第一空間內(nèi)且與所述活塞固定連接，所述 活塞桿的另一端沿垂直于所述傳動軸的方向延伸至所述缸體的外部，且與所述磁控管固定 連接；在所述傳動軸的內(nèi)部形成有液壓通道，用以向所述第一空間內(nèi)輸送液體，或排出所述 第一空間內(nèi)的液體；并且，在所述第二空間內(nèi)且位于所述活塞與缸體之間設(shè)置有彈性部件， 用以在垂直于所述傳動軸的方向上對所述活塞施加彈力。
[0011] 其中，所述直線驅(qū)動源還包括管路和液壓源，其中所述管路的輸出端與所述液壓 通道的入口連通，所述管路的輸入端與所述液壓源連通；在所述管路上串接有排液支路，并 且在所述排液支路上設(shè)置有用于接通或斷開所述排液支路的閥門，所述第一空間內(nèi)的液體 在所述閥門接通所述排液支路時，經(jīng)由所述液壓通道、管路和排液支路排出；所述液壓源用 于在所述閥門斷開所述排液支路時經(jīng)由所述管路向所述液壓通道提供液體。
[0012] 其中，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括控制單元，所述控制單元用于控制所述閥門斷開所述 排液支路，同時控制所述液壓源經(jīng)由所述管路向所述液壓通道提供液體，控制所述閥門接 通所述排液支路，同時控制所述液壓源停止向所述液壓通道提供液體，以及控制所述液壓 源的供給量，以調(diào)節(jié)充滿在所述第一空間內(nèi)的液體容積。
[0013] 其中，所述液壓源包括液壓泵。
[0014] 其中，基于所述直線驅(qū)動源驅(qū)動所述磁控管沿垂直于所述傳動軸的方向運動所到 達(dá)的各個預(yù)定位置，以及所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的轉(zhuǎn)速而獲得所述磁控管的運動軌跡。
[0015] 其中，采用自動或手動的方式控制所述直線驅(qū)動源驅(qū)動所述磁控管沿垂直于所述 傳動軸的方向運動至預(yù)定位置，以及控制所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的轉(zhuǎn)速。
[0016] 作為另一種技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種磁控濺射加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，在所 述反應(yīng)腔室的頂端設(shè)有靶材，并且在所述靶材的上方設(shè)有磁控管以及用于驅(qū)動所述磁控管 的驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)采用了本發(fā)明提供的上述驅(qū)動機構(gòu)。
[0017] 其中，在所述反應(yīng)腔室內(nèi)的頂端設(shè)置有充滿有冷卻液體的冷卻腔體，用以冷卻所 述靶材；所述磁控管、缸體、活塞和活塞桿均位于所述冷卻腔體內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源位于所 述冷卻腔體的上方；所述傳動軸的一端與所述缸體固定連接，并且在所述冷卻腔體的頂壁 上且與所述傳動軸相對應(yīng)的位置處設(shè)置有貫穿所述頂壁的安裝孔，所述傳動軸的另一端穿 過所述安裝孔，并與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的驅(qū)動軸固定連接。
[0018] 其中，在所述傳動軸上套制有密封套，所述傳動軸借助所述密封套與所述冷卻腔 體的頂壁固定連接；在所述密封套的內(nèi)周壁與所述傳動軸的外周壁之間形成有分別與所述 液壓通道的入口和所述管路的輸出端連通的環(huán)形空間，并且在所述密封套的內(nèi)周壁與所述 傳動軸的外周壁之間，且分別位于所述環(huán)形空間的上方和下方設(shè)置有密封件，用以密封所 述環(huán)形空間。
[0019] 其中，所述密封套采用螺紋連接或焊接的方式與所述冷卻腔體的頂壁固定連接； 并且在所述密封套的下表面與所述頂壁的上表面之間設(shè)置有密封件，用以對二者之間的間 隙進(jìn)行密封。
[0020] 其中，基于不同的所述靶材的半徑而獲得所述缸體在垂直于所述傳動軸的方向上 的尺寸。
[0021] 其中，基于所述靶材表面在不同半徑的圓周處的刻蝕速率，而控制所述直線驅(qū)動 源驅(qū)動所述磁控管運動至所述靶材各個圓周處的停留時間。
[0022] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0023] 本發(fā)明提供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其借助旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源驅(qū)動磁控管圍繞傳 動軸旋轉(zhuǎn)，以使磁控管以圓形運行軌跡掃描靶材表面，與此同時，借助直線驅(qū)動源采用液壓 驅(qū)動的方式驅(qū)動磁控管沿垂直于傳動軸的方向作直線往復(fù)運動，以通過改變液壓來實時調(diào) 節(jié)磁控管與傳動軸之間的中心距，即，實時改變磁控管的圓形運行軌跡的半徑，這不僅可以 使磁控管的運行軌跡完全覆蓋整個靶材，而且還可以根據(jù)靶材在不同區(qū)域的刻蝕程度來實 時調(diào)整磁控管在靶材各個區(qū)域旋轉(zhuǎn)的時間，進(jìn)而可以使磁控管的運行軌跡的分布密度趨于 均勻，從而可以提高靶材的利用率。此外，借助直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管沿垂直于傳動軸的方 向作直線往復(fù)運動，還可以使驅(qū)動機構(gòu)能夠適用于更多尺寸的靶材，從而可以擴大驅(qū)動機 構(gòu)的應(yīng)用范圍。
[0024] 本發(fā)明提供的磁控濺射設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機 構(gòu)，不僅可以使磁控管的運行軌跡完全覆蓋整個靶材，而且還可以使磁控管的運行軌跡的 分布密度趨于均勻，此外，該驅(qū)動機構(gòu)還能夠適用于更多尺寸的靶材，從而可以擴大驅(qū)動機 構(gòu)的應(yīng)用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為典型的磁控濺射加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0026] 圖2a為用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2b為在圖2a中驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下磁控管中心的運行軌跡坐標(biāo)圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明提供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0029] 圖4為本發(fā)明提供的磁控濺射設(shè)備的局部剖視圖。

【具體實施方式】
[0030] 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 供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)及磁控濺射加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0031] 圖3為本發(fā)明提供的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖3,該驅(qū) 動機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源37、傳動軸36和直線驅(qū)動源。其中，直線驅(qū)動源用于采用液壓驅(qū)動 的方式驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向作直線往復(fù)運動；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源37的驅(qū)動軸 借助傳動軸36與直線驅(qū)動源固定連接，用以在磁控管34作直線往復(fù)運動的同時，驅(qū)動磁控 管34圍繞傳動軸36作旋轉(zhuǎn)運動。在進(jìn)行磁控濺射工藝的過程中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源37帶動磁控 管34繞傳動軸36旋轉(zhuǎn)，從而使磁控管34掃描靶材表面，且其運行軌跡為：以靶材表面的中 心為圓心，且以磁控管34與傳動軸36之間的中心距為半徑的圓形運行軌跡；與此同時，借 助直線驅(qū)動源采用液壓驅(qū)動的方式驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向作直線往復(fù)運 動，以通過改變液壓來實時調(diào)節(jié)磁控管34與傳動軸36之間的中心距，S卩，實時改變磁控管 34的圓形運行軌跡的半徑，這不僅可以使磁控管34的運行軌跡完全覆蓋整個靶材，而且還 可以根據(jù)靶材在不同區(qū)域的刻蝕程度來實時調(diào)整磁控管34在靶材各個區(qū)域旋轉(zhuǎn)的時間， 進(jìn)而可以使磁控管34的運行軌跡的分布密度趨于均勻，從而可以提高靶材的利用率。此 夕卜，借助直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向作直線往復(fù)運動，還可以使驅(qū) 動機構(gòu)能夠適用于更多尺寸的靶材，從而可以擴大驅(qū)動機構(gòu)的應(yīng)用范圍。
[0032] 容易理解，可以基于直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向運動所 到達(dá)的各個預(yù)定位置（即，預(yù)設(shè)的磁控管34的圓形運行軌跡的半徑），以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源37 的轉(zhuǎn)速而獲得磁控管34的運動軌跡。另外，在實際應(yīng)用中，可以采用自動或手動的方式控 制直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向運動至預(yù)定位置，以及控制旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動源37的轉(zhuǎn)速。自動的方式可以借助具有預(yù)定程序的PLC、計算機等的微處理器來實現(xiàn)上 述功能。
[0033] 下面對直線驅(qū)動源的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，直線驅(qū)動源包括缸體30、活 塞31、活塞桿32、管路38、液壓源39和控制單元。其中，活塞31位于缸體30內(nèi)，且在垂直 于傳動軸36的方向上與缸體30可滑動地連接，并且活塞31與缸體30的內(nèi)周壁滑動密封， 以將缸體30沿垂直于傳動軸36的方向依次分割為彼此獨立且密封的第一空間301和第二 空間302 ;活塞桿32的一端位于第一空間301內(nèi)且與活塞31固定連接，活塞桿32的另一 端沿垂直于傳動軸36的方向延伸至缸體30的外部，且與磁控管34固定連接，由此可知，缸 體30、活塞31和活塞桿32組成了一個可驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向作直線 往復(fù)運動的柱塞式液壓缸。
[0034] 而且，在傳動軸36的內(nèi)部形成有液壓通道361，用以向第一空間301內(nèi)輸送液體， 或排出第一空間301內(nèi)的液體；管路38的輸出端381與液壓通道361的入口 362連通，管 路38的輸入端與液壓源39連通；并且，在管路38上串接有排液支路382,并且在排液支路 382上設(shè)置有用于接通或斷開排液支路382的閥門383 ;液壓源39用于在閥門383斷開排 液支路382時經(jīng)由管路38向液壓通道361提供液體，液壓源39包括液壓泵?？刂茊卧▓D 中未示出）用于控制閥門383斷開排液支路382,同時控制液壓源39經(jīng)由管路38向液壓通 道361提供液體，控制閥門383接通排液支路382,同時控制液壓源39停止向液壓通道361 提供液體，以及控制液壓源39的供給量，以調(diào)節(jié)充滿在第一空間301內(nèi)的液體容積。此外， 在第二空間302內(nèi)且位于活塞31與缸體30之間設(shè)置有彈性部件35,用以在垂直于傳動軸 36的方向上對活塞31施加彈力，彈性部件35可以包括彈簧或彈片。
[0035] 在直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管34沿垂直于傳動軸36的方向作直線往復(fù)運動的過程 中，若需要減小磁控管34與傳動軸36之間的中心距，則控制單元斷開排液支路382的閥門 383,同時控制液壓源39經(jīng)由管路38向液壓通道361提供液體，此時液壓通道361將液體 輸送至第一空間301內(nèi)；隨著充滿在第一空間301內(nèi)的液體容積不斷增加，第一空間301內(nèi) 的液體對活塞31施加的壓力會逐漸增大，當(dāng)該壓力大于彈性部件35對活塞31施加的與壓 力方向相反的彈力時，活塞31向圖3的右邊移動，從而經(jīng)由活塞桿32帶動磁控管34向右 移動，進(jìn)而使磁控管34與傳動軸36之間的中心距減小。
[0036] 若需要增大磁控管34與傳動軸36之間的中心距，則控制單元控制液壓源39停止 向液壓通道361提供液體，同時接通排液支路382的閥門383,此時第一空間301內(nèi)的液體 經(jīng)由液壓通道361、管路38和排液支路382排出；隨著充滿在第一空間301內(nèi)的液體容積 不斷減小，第一空間301內(nèi)的液體對活塞31施加的壓力會逐漸減小，當(dāng)該壓力小于彈性部 件35對活塞31施加的與壓力方向相反的彈力時，活塞31向圖3的左邊移動，從而經(jīng)由活 塞桿32帶動磁控管34向左移動，進(jìn)而使磁控管34與傳動軸36之間的中心距增大。
[0037] 在實際應(yīng)用中，活塞31左右移動的位移量可以借助控制單元控制液壓源39的供 給量，以調(diào)節(jié)充滿在第一空間301內(nèi)的液體容積來控制。而且，可以通過選擇不同型號的彈 性部件35來設(shè)定其彈力。另外，為了保證第一空間301的密封，可以在活塞桿32與其穿過 缸體30的通孔之間，以及傳動軸36與缸體30的連接處分別設(shè)置密封件。
[0038] 圖4為本發(fā)明提供的磁控濺射設(shè)備的局部剖視圖。請參閱圖4,磁控濺射加工設(shè)備 包括反應(yīng)腔室40,在反應(yīng)腔室40內(nèi)的頂端設(shè)有靶材43,并且在靶材43的上方設(shè)有磁控管 34以及用于驅(qū)動磁控管34的驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)采用了本實施例提供的上述驅(qū)動機構(gòu)。
[0039] 在本實施例中，在反應(yīng)腔室40的頂端設(shè)置有充滿有冷卻液體的冷卻腔體42,用以 冷卻靶材43 ;磁控管34、缸體30、活塞31和活塞桿32均位于冷卻腔體42內(nèi)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源 37位于冷卻腔體42的上方；而且，傳動軸36的一端（圖4中傳動軸36的下端）與缸體30 固定連接，并且在冷卻腔體42的頂壁上且與傳動軸36相對應(yīng)的位置處設(shè)置有貫穿該頂壁 的安裝孔，傳動軸36的另一端（圖4中傳動軸36的上端）穿過該安裝孔，并與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源 37的驅(qū)動軸固定連接。
[0040] 在本實施例中，在傳動軸36上套制有密封套44,傳動軸36借助密封套44與冷卻 腔體42的頂壁固定連接；而且，在密封套44的內(nèi)周壁與傳動軸36的外周壁之間形成有環(huán) 形空間401，其分別與液壓通道361的入口 362和管路38的輸出端381連通，該密封套44 的具體結(jié)構(gòu)可以為：如圖4所示，密封套44采用中空的管狀結(jié)構(gòu)，且套制在傳動軸36上，并 且，在密封套44的內(nèi)周壁上，且與液壓通道361的入口 362相對應(yīng)的位置處形成有一環(huán)形 凹部，該環(huán)形凹部與傳動軸36的外周壁形成環(huán)形空間401 ;而且，在密封套44的外周壁上， 且與環(huán)形空間401相對應(yīng)的位置處設(shè)置有貫穿該外周壁厚度的通孔402,管路38的輸出端 381經(jīng)由該通孔402與環(huán)形空間401連通。當(dāng)需要向缸體30的第一空間301內(nèi)注入液體 時，自液壓源39流出的液體經(jīng)由管路38、環(huán)形空間401流入液壓通道361內(nèi)，液壓通道361 再將液體輸送至第一空間301內(nèi)。容易理解，液壓通道361的入口 362的數(shù)量可以為一個 或多個。
[0041] 而且，在密封套44的內(nèi)周壁與傳動軸36的外周壁之間，且分別位于環(huán)形空間401 的上方和下方分別設(shè)置有一個或多個密封件41，用以密封環(huán)形空間401。此外，密封套44 可以采用螺紋連接或焊接的方式與冷卻腔體42的頂壁固定連接；并且在密封套44的下表 面與冷卻腔體42的頂壁的上表面之間也設(shè)置有密封件（圖中未示出），用以對二者之間的 間隙進(jìn)行密封。
[0042] 需要說明的是，在實際應(yīng)用中，可以基于不同的靶材43的半徑而獲得缸體30在垂 直于傳動軸36的方向上的尺寸，S卩，針對半徑較小的靶材43,可以減小缸體30在垂直于傳 動軸36的方向上的尺寸，以相應(yīng)的減小磁控管34的運動行程；針對半徑較大的靶材43,可 以增大缸體30在垂直于傳動軸36的方向上的尺寸，以相應(yīng)的增加磁控管34的運動行程， 從而可以使磁控管34的圓形運行軌跡能夠適應(yīng)不同半徑的靶材43,進(jìn)而在整個磁控濺射 過程中能夠覆蓋整個靶材43表面。
[0043] 另外，可以基于靶材43表面在不同半徑的圓周處的刻蝕速率，而控制直線驅(qū)動源 驅(qū)動磁控管34運動至靶材43各個圓周處的停留時間。針對刻蝕速率較快的圓周處，可以 相對縮短直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管34在該圓周處運動的停留時間；針對刻蝕速率較慢的圓 周處，可以相對延長直線驅(qū)動源驅(qū)動磁控管34在該圓周處運動的停留時間，從而可以實現(xiàn) 對靶材的均勻刻蝕。
[0044] 綜上所述，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用于驅(qū)動 磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，不僅可以使磁控管的運行軌跡完全覆蓋整個靶材，而且還可以使磁控 管的運行軌跡的分布密度趨于均勻。此外，本發(fā)明只使用一個電機、一個液壓缸進(jìn)行驅(qū)動， 機構(gòu)簡單，控制方便。
[0045] 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(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源、傳動 軸和直線驅(qū)動源，其中 所述直線驅(qū)動源用于采用液壓驅(qū)動的方式驅(qū)動所述磁控管沿垂直于所述傳動軸的方 向作直線往復(fù)運動； 所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的驅(qū)動軸借助所述傳動軸與所述直線驅(qū)動源固定連接，用以在所述磁 控管作直線往復(fù)運動的同時，驅(qū)動所述磁控管圍繞所述傳動軸作旋轉(zhuǎn)運動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述直線驅(qū)動源 包括缸體、活塞和活塞桿，其中 所述活塞位于所述缸體內(nèi)，且在垂直于所述傳動軸的方向上與所述缸體可滑動地連 接，并且所述活塞與所述缸體的內(nèi)周壁滑動密封，以將所述缸體沿垂直于所述傳動軸的方 向依次分割為彼此獨立且密封的第一空間和第二空間； 所述活塞桿的一端位于所述第一空間內(nèi)且與所述活塞固定連接，所述活塞桿的另一端 沿垂直于所述傳動軸的方向延伸至所述缸體的外部，且與所述磁控管固定連接； 在所述傳動軸的內(nèi)部形成有液壓通道，用以向所述第一空間內(nèi)輸送液體，或排出所述 第一空間內(nèi)的液體；并且，在所述第二空間內(nèi)且位于所述活塞與缸體之間設(shè)置有彈性部件， 用以在垂直于所述傳動軸的方向上對所述活塞施加彈力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述直線驅(qū)動源 還包括管路和液壓源，其中 所述管路的輸出端與所述液壓通道的入口連通，所述管路的輸入端與所述液壓源連 通；在所述管路上串接有排液支路，并且在所述排液支路上設(shè)置有用于接通或斷開所述排 液支路的閥門，所述第一空間內(nèi)的液體在所述閥門接通所述排液支路時，經(jīng)由所述液壓通 道、管路和排液支路排出； 所述液壓源用于在所述閥門斷開所述排液支路時經(jīng)由所述管路向所述液壓通道提供 液體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)還 包括控制單元，所述控制單元用于控制所述閥門斷開所述排液支路，同時控制所述液壓源 經(jīng)由所述管路向所述液壓通道提供液體，控制所述閥門接通所述排液支路，同時控制所述 液壓源停止向所述液壓通道提供液體，以及控制所述液壓源的供給量，以調(diào)節(jié)充滿在所述 第一空間內(nèi)的液體容積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述液壓源包括 液壓泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，基于所述直線驅(qū) 動源驅(qū)動所述磁控管沿垂直于所述傳動軸的方向運動所到達(dá)的各個預(yù)定位置，以及所述旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動源的轉(zhuǎn)速而獲得所述磁控管的運動軌跡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于驅(qū)動磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，采用自動或手動 的方式控制所述直線驅(qū)動源驅(qū)動所述磁控管沿垂直于所述傳動軸的方向運動至預(yù)定位置， 以及控制所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的轉(zhuǎn)速。
8. -種磁控濺射加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，在所述反應(yīng)腔室的頂端設(shè)有靶材，并且在所 述靶材的上方設(shè)有磁控管以及用于驅(qū)動所述磁控管的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動機 構(gòu)米用了權(quán)利要求1-7任意一項所述的驅(qū)動機構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁控濺射加工設(shè)備，其特征在于，在所述反應(yīng)腔室內(nèi)的頂端 設(shè)置有充滿有冷卻液體的冷卻腔體，用以冷卻所述靶材； 所述磁控管、缸體、活塞和活塞桿均位于所述冷卻腔體內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源位于所述冷 卻腔體的上方； 所述傳動軸的一端與所述缸體固定連接，并且在所述冷卻腔體的頂壁上且與所述傳動 軸相對應(yīng)的位置處設(shè)置有貫穿所述頂壁的安裝孔，所述傳動軸的另一端穿過所述安裝孔， 并與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的驅(qū)動軸固定連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁控濺射加工設(shè)備，其特征在于，在所述傳動軸上套制有密 封套，所述傳動軸借助所述密封套與所述冷卻腔體的頂壁固定連接； 在所述密封套的內(nèi)周壁與所述傳動軸的外周壁之間形成有分別與所述液壓通道的入 口和所述管路的輸出端連通的環(huán)形空間，并且在所述密封套的內(nèi)周壁與所述傳動軸的外周 壁之間，且分別位于所述環(huán)形空間的上方和下方設(shè)置有密封件，用以密封所述環(huán)形空間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁控濺射加工設(shè)備，其特征在于，所述密封套采用螺紋連 接或焊接的方式與所述冷卻腔體的頂壁固定連接；并且 在所述密封套的下表面與所述頂壁的上表面之間設(shè)置有密封件，用以對二者之間的間 隙進(jìn)行密封。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁控濺射加工設(shè)備，其特征在于，基于不同的所述靶材的半 徑而獲得所述缸體在垂直于所述傳動軸的方向上的尺寸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁控濺射加工設(shè)備，其特征在于，基于所述靶材表面在不同 半徑的圓周處的刻蝕速率，而控制所述直線驅(qū)動源驅(qū)動所述磁控管運動至所述靶材各個圓 周處的停留時間。
【文檔編號】C23C14/35GK104120390SQ201310145279
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】郭浩, 楊玉杰 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司