和螺旋形的外軌道。
[0087]組成內(nèi)磁極120和外磁極130的磁鐵分別位于內(nèi)磁極120的螺旋線和外磁極130的螺旋線的軌跡上，磁鐵受到軌道的束縛在臨近磁鐵的腔室范圍內(nèi)產(chǎn)生磁場。
[0088]螺旋形磁控管100的內(nèi)磁極120被外磁極130中極性相反的磁鐵包圍而成。
[0089]為了達(dá)到均勻?yàn)R射的目的，螺旋形磁控管100通過電機(jī)帶動，在靶材230的表面均勻掃描，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為60-100rpm。
[0090]作為一種可實(shí)施方式,磁控派射設(shè)備200用于金屬硬掩膜TiN沉積時,工藝壓力可以為2-15mT，功率不大于20kW，靶材230到基片240的距離為50— 70mm。
[0091]作為一種可實(shí)施方式，磁控濺射設(shè)備200用于除TiN之外的其他氮化物或金屬沉積時，如AlN、Cu、Ti等，工藝壓力可以為l-20mT，功率不大于40kW，靶材230到基片240的距尚為30—90mm。
[0092]在上述情況下，能得到質(zhì)量較好的濺射沉積效果，螺旋形磁控管100與磁控濺射設(shè)備200還適用于各種工藝條件下的濺射沉積，適用范圍廣泛。
[0093]在本實(shí)施例中，圓弧138所在圓的圓心在坐標(biāo)系(-151.5，-70)的位置，圓弧138的半徑為44.5mm,圓弧138的曲線方程為:
[0094]P 2+303 X P Xcos Θ +140 X P Xsin Θ +25872 = 0，其中，1.2π ( Θ 彡 2.2π。
[0095]請參閱圖4所示，其為本發(fā)明的磁控濺射設(shè)備的靶材腐蝕曲線，內(nèi)磁極120的螺旋線的螺旋中心為螺旋形磁控管100的坐標(biāo)原點(diǎn)110,坐標(biāo)原點(diǎn)110通過祀材230的中心,且外磁極130的螺旋線覆蓋靶材230的邊緣，這樣使得等離子體路徑經(jīng)過靶材230的中心及邊緣，以實(shí)現(xiàn)全靶腐蝕。
[0096]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種螺旋形磁控管，包括內(nèi)磁極和外磁極，其特征在于，所述內(nèi)磁極和所述外磁極的極性相反； 所述內(nèi)磁極和所述外磁極均由多條螺旋線組成，所述內(nèi)磁極螺旋線的螺旋中心圍繞在所述內(nèi)磁極螺旋線的內(nèi)部； 所述外磁極螺旋線的螺旋中心與所述內(nèi)磁極螺旋線的螺旋中心相同；所述外磁極螺旋線與所述內(nèi)磁極螺旋線均從所述螺旋中心向外周螺旋離散，所述外磁極的螺旋線逐層包圍所述內(nèi)磁極的螺旋線； 離所述螺旋中心最遠(yuǎn)的所述內(nèi)磁極螺旋線與相鄰的所述內(nèi)磁極螺旋線在末端合并，合并末端沿離所述螺旋中心最遠(yuǎn)的所述內(nèi)磁極螺旋線的軌跡延伸； 離所述螺旋中心最遠(yuǎn)的所述外磁極螺旋線包圍所述內(nèi)磁極螺旋線的合并末端，離所述螺旋中心最遠(yuǎn)的所述外磁極螺旋線的末端與相鄰的所述外磁極螺旋線之間以圓弧連接； 相鄰的所述內(nèi)磁極螺旋線圓滑連接，形成封閉環(huán)；相鄰的所述外磁極螺旋線圓滑連接，形成封閉環(huán)； 多條所述內(nèi)磁極螺旋線、多條所述外磁極螺旋線分別依螺旋線方程分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋形磁控管，其特征在于，在所述螺旋中心、邊緣和中部的不同位置，相鄰的所述內(nèi)磁極和所述外磁極之間的間隙不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述內(nèi)磁極和所述外磁極之間的間隙從所述螺旋中心向邊緣逐漸減小或逐漸增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述間隙從中部向所述螺旋中心逐漸減小，并且所述間隙從中部向邊緣也逐漸減小； 或所述間隙從中部向所述螺旋中心逐漸增大，并且所述間隙從中部向邊緣也逐漸增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述內(nèi)磁極與所述外磁極的螺旋線方程為 r = aX Θ n+bX (cos Θ )m+cX (tan Θ )k+d ； 其中，坐標(biāo)原點(diǎn)為所述內(nèi)磁極的螺旋中心，X軸為所述外磁極最內(nèi)部的端點(diǎn)與所述內(nèi)磁極的螺旋中心的連線，r為螺旋線上的點(diǎn)到所述內(nèi)磁極的螺旋中心的距離，Θ為螺旋線上的點(diǎn)與X軸的夾角； a、b、c、d 為常數(shù)；0 ^ n ^ 2,0 ^ m ^ 2> c=0 或 k=0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述間隙的范圍為10— 60mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述內(nèi)磁極螺旋線與所述外磁極螺旋線的數(shù)量分別為三條。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的螺旋形磁控管，其特征在于，三條所述內(nèi)磁極螺旋線的螺旋線方程分別為:r = 4.875X Θ L701+l.46X (cos θ ) 1 244-26.72，其中 1.5 π 彡 θ 彡 2.6 π ；r = 8.31Χ θ 1 235+10.84X (cos θ ) 1 362+39.02，其中 1.72 π 彡 θ 彡 3.14 π ;r = 4.64X θ 2+35.84X (cos θ ) 1 695-48.52，其中 1.1 π 彡 θ 彡 1.72 π ； 三條所述外磁極螺旋線的螺旋線方程為:r = 4.75Χ θ 192+1.25X (cos θ ) 1 56+32.49，其中 0.25 彡 Θ 彡 2 π ；r = 17.54X θ °.78+5.45X (cos Θ )l12+179.42，其中 O 彡 Θ 彡 1.15 Ji ;r = 6.42 X θ 198+1.88 X (cos θ ) 1 95+45.41，其中 0.3 彡 θ 彡 1.14 π。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述的螺旋形磁控管使用于標(biāo)準(zhǔn)腔室； 標(biāo)準(zhǔn)腔室中，靶材到基片的距離小于80mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋形磁控管，其特征在于， 相鄰的所述內(nèi)磁極螺旋線的端點(diǎn)之間以弧線首尾相連； 相鄰的所述外磁極螺旋線的端點(diǎn)之間以弧線首尾相連。
11.一種磁控濺射設(shè)備，包括磁控腔、高真空工藝腔、靶材、基片與托盤，其特征在于，還包括權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的螺旋形磁控管； 所述基片置于所述托盤的上表面，所述基片與所述托盤置于所述高真空工藝腔內(nèi)； 所述螺旋形磁控管置于所述磁控腔內(nèi)； 所述靶材置于所述磁控腔與所述高真空工藝腔之間，所述靶材的背面朝向所述磁控腔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控濺射設(shè)備，其特征在于，用于金屬硬掩膜TiN沉積時，所述靶材到所述基片的距離為50— 70mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控濺射設(shè)備，其特征在于，用于除TiN之外的其他氮化物或金屬沉積時，所述靶材到所述基片的距離為30— 90mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控濺射設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)磁極的螺旋中心位于所述靶材的中心； 所述外磁極的螺旋中心與所述內(nèi)磁極的螺旋中心相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種螺旋形磁控管及磁控濺射設(shè)備，螺旋形磁控管包括極性相反的分別由多條螺旋線組成的內(nèi)磁極和外磁極；內(nèi)磁極螺旋線的螺旋中心圍繞在內(nèi)磁極內(nèi)部；外磁極的螺旋中心與內(nèi)磁極的螺旋中心相同，外磁極螺旋線與內(nèi)磁極螺旋線從螺旋中心向外周螺旋離散；外磁極逐層包圍內(nèi)磁極；離螺旋中心最遠(yuǎn)的內(nèi)磁極螺旋線與相鄰的內(nèi)磁極螺旋線在末端合并，合并末端沿離所述螺旋中心最遠(yuǎn)的內(nèi)磁極螺旋線的軌跡延伸；離螺旋中心最遠(yuǎn)的外磁極螺旋線包圍所述合并末端，離螺旋中心最遠(yuǎn)的外磁極螺旋線的末端與相鄰?fù)獯艠O螺旋線之間圓弧連接；相鄰內(nèi)磁極螺旋線圓滑封閉連接，相鄰?fù)獯艠O螺旋線圓滑封閉連接；內(nèi)磁極、外磁極螺旋線依方程分布，實(shí)現(xiàn)濺射沉積均勻。
【IPC分類】H01J37-34, H01J25-50, H01J23-09
【公開號】CN104810228
【申請?zhí)枴緾N201410032274
【發(fā)明人】楊玉杰, 李強(qiáng), 邱國慶, 白志民, 王厚工, 丁培軍, 呂峰
【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
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2014年1月23日
【公告號】WO2015109927A1