溅射设备制造技术

一种用于旋转靶阴极的磁控管组件包括：细长的支撑结构；磁棒结构，其活动地定位在支撑结构下方；以及多个驱动模块，其联接到支撑结构。所述驱动模块中的每一个均包括操作性地联接到磁棒结构的机动化致动机构。控制器和电池模块联接到支撑结构，并与驱动模块操作性连通。所述控制器和电池模块包括电子控制器和至少一个可再充电电池。所述电池被构造成向每个机动化致动机构和电子控制器供能。一个或多个动力生成模块联接到支撑结构并与电池电气连通，使得从动力生成模块输出的电能使电池再充电。

Sputtering equipment

For a rotating target cathode magnetron assembly comprises a support structure elongated; the magnet structure, its activities positioned in the support structure below; and a plurality of drive module, coupled to the support structure. The driving module in each include an operatively coupled to the magnetic structure of the motorized actuation mechanism. The controller and the battery module are connected to the support structure and are operable to communicate with the drive module. The controller and battery module include an electronic controller and at least one rechargeable battery. The battery is configured to provide power to each of the motorized actuating mechanisms and the electronic controller. One or more power generating modules are coupled to the support structure and electrically connected to the battery so that the power output from the power generating module recharges the battery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溅射设备相关申请的交叉引用本申请是2013年9月6日提交的美国专利申请序列No.14/019,877的部分连续案，所述专利申请要求2013年3月1日提交的美国临时专利申请序列No.61/771,460的权益，所述两份专利申请特此通用引用并入本文。
技术介绍
旋转靶的磁控管溅射是众所周知的，且广泛地被用于在多种多样的基底上产生多种多样的薄膜。在旋转靶磁控管溅射的最基本形式中，待溅射的材料或者以管的形状形成，或者被粘附于由刚性材料制成的支撑管的外表面。磁控管组件安置在管内并供应磁通量，所述磁通量渗透靶使得在靶的外表面处存在足够的磁通量。由磁控管组件产生的磁场被设计为使得其固持从靶发出的电子以便提高电子将与工作气体电离碰撞的可能性，因此提高溅射过程的效率。补偿靶腐蚀作用正变得愈加重要，因为期望增加靶厚度并在更加敏感的过程条件下操作溅射过程。对更厚的靶的期望在很大程度上由陶瓷靶的制造成本驱动，但也是期望的，以便在溅射镀膜仪内侧具有可用材料的更大存量，从而进行更长的涂覆运动（campaign）。在更加敏感的过程条件中进行过程的需求由在反应模式溅射中获得更高沉积速率和/或精细地控制膜化学组成的期望驱动。与原材料的成本相比，一些材料（具体地陶瓷透明导电氧化物（TCO）材料）的靶的制造成本是相对高的。为了改善这些靶的经济性，期望增加靶材料的厚度。以这种方式，靶将具有显著地更多的可用材料，同时仅最低限度地增加靶的总成本，因为制造成本并未显著变化。仅有的显著的成本增加是由于所使用的额外原材料引起的。另外，更厚的靶具有允许在靶更换之间具有更长的生产运动的额外益处。然而，将靶厚度增加过多能够导致当使用标准磁控管组件时靶表面处的磁通量不足。近来已引入带有更高磁通量的磁控管设计以提供更厚的靶所需的更高磁通量。在反应式磁控管溅射的情况下，在包含反应气体（诸如，氧或氮）的气氛中溅射金属靶。溅射材料与反应气体反应，以便形成包括靶材料和反应气体的化合物的膜。反应气体也与靶表面反应，由此在靶表面上形成反应的化合物。表面化合物极大地降低了烧蚀率。为了改善溅射效率，可仔细地控制反应气体的量以便使靶表面反应最小化，同时仍实现期望的膜化学组成。在一些情况下，需要控制所述过程使得膜的化学组成是亚化学计量的。对过程气体的这种精细控制使得过程对小的扰动敏感。该行业已在动力输送和过程气体控制方面看到了显著的技术进步，所述技术进步已使许多过程扰动最小化。尽管如此，几乎未实现使等离子体的磁约束方面的变化最小化。随着靶腐蚀，工作表面变得更靠近磁性组件，且磁场变得更强。这改变了等离子体的约束，从而变更溅射过程的动力学。这对维持过程的长期稳定性提出挑战。用于旋转阴极的通常的磁控管组件包括三行大致平行的磁体，其附接到帮助完成磁路的导磁材料（诸如钢）制成的磁轭。磁体的磁化方向相对于溅射靶的主轴线是径向的。磁体的中心行具有与两个外行的磁体相反的极性。在磁体的一侧上，内行和外行的磁体的磁通量通过导磁轭链接。在磁体的另一侧（与磁轭相对）上，导磁材料中不包含磁通量。因此，磁通量实质上无阻碍地穿透大致非磁性的靶。因此，在靶的工作表面处和靶的工作表面附近提供两个弧形磁场。这些场固持电子，并引起其沿垂直于磁场线的方向漂移，该方向平行于磁体的行。这被称为ExB漂移。在普通的布置中，该漂移路径也平行于靶的主轴线。另外，外行磁体略微长于内行磁体，且与外行极性相同的额外磁体被放置在两个外行之间组件的端部处，从而形成漂移路径的所谓的“转向”区。这具有连接两个漂移路径的作用，因此形成一条连续的卵形“跑道”漂移路径。这优化电子的固持，且因此优化溅射过程的效率。随着靶腐蚀，工作表面更靠近磁体组件，且在工作表面处，磁场的强度以非线性方式增加。对于精细控制的过程而言，非常期望随着靶腐蚀修改磁场，以便使过程的变化性最小化，由此使过程在靶寿命的过程中更容易控制。对于随着靶腐蚀来改变磁场的需求是众所周知的，且已在平面溅射阴极的情况中实现。然而，对于用于旋转阴极的可调磁控管的需求已变得不令人满意，因为阴极的几何和机械结构使该任务尤其具有挑战性。国际公开WO2013/120920（'920公开）公开了一种用于可旋转地承载溅射靶管和将可调磁棒限制在靶管内侧的端块（end-block）。端块内侧采用连接器以便动力和通信馈送。这些连接器的使用将需要对通常的端块进行显著的重新设计，从而使得用这样的连接器改造更旧的阴极不可行。
技术实现思路
一种用于旋转靶阴极的磁控管组件包括：细长的支撑结构；磁棒结构，其活动地定位在支撑结构下方；以及多个驱动模块，其联接到支撑结构。驱动模块中的每一个均包括操作性地联接到磁棒结构的机动化致动机构。控制器和电池模块联接到支撑结构，并与驱动模块操作性连通。所述控制器和电池模块包括电子控制器和至少一个可再充电电池。电池被构造成为每个机动化致动机构和电子控制器供能。一个或多个动力生成模块联接到支撑结构并与电池电气连通，使得从动力生成模块输出的电能使电池再充电。附图说明图1是根据一个实施例的用于可旋转靶阴极的磁控管组件的透视图；图2是图1的磁控管组件的端视图；图3是图1的磁控管组件的侧视图；图4是沿图2的线4-4截取的磁控管组件的横截面侧视图；图5是沿图4的线5-5截取的磁控管组件的放大剖视图；图6是沿图3的线6-6截取的磁控管组件的横截面端视图；图7是根据另一个实施例的可旋转靶阴极中的磁控管组件的横截面侧视图；图8是沿图7的线8-8截取的磁控管组件的放大剖视图；图9是根据一个实施例的溅射设备的部分横截面侧视图；图10是根据另一个实施例的溅射设备的示意性图示；图11是根据另一个实施例的用于旋转靶阴极的磁控管组件的透视图；图12是图11的磁控管组件的俯视图，并且其中一些部件被移除以示出内部结构；图13是根据一个实施例的旋转靶阴极的端视图，所述旋转靶阴极包含图11的磁控管组件；图14是沿图13中的线14-14截取的旋转靶阴极的横截面侧视图；图15是沿图14中的线15-15截取的旋转靶阴极的端部部分的放大剖视图；图16是根据另一个实施例的旋转靶阴极的端视图，所述旋转靶阴极包含图11的磁控管组件；图17是沿图16中的线17-17截取的旋转靶阴极的横截面侧视图；以及图18是沿图17中的线18-18截取的旋转靶阴极的端部部分的放大剖视图。具体实施方式提供一种用于旋转阴极磁控管溅射的设备和技术，所述设备和技术处理随着靶腐蚀出现的溅射表面处的磁性强度的变化（这产生变化的过程条件）。通过磁性地补偿靶腐蚀作用，本方法改善了过程稳定性。在一些实施例中，能够通过推压弹簧加载的机械结构的气动或液压压力对磁控管组件的位置作出调整。当气动或液压压力推压弹簧时，该弹簧能够沿相对方向将磁控管组件推向距靶的工作表面或者最近或者最远的距离。所施加的压力将确定组件的位置。在这种实施例中，承压线能够安置在中央水管内，磁控管组件通常安装在所述中央水管上。该位置是有益的，因为水管保持静止。因此，在运动零件上不需要密封，且优化了可靠性。在一个实施例中，通过安置在靶组件内的增压气瓶（gascylinder）向气动致动器提供能量。例如，高压气瓶能够是商业可获得的二氧化碳（CO2）气筒。在其它实施例中，能够由缆线提供用于作出调整的运动，所述缆线也能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋转靶阴极的磁控管组件，所述磁控管组件包括：细长的支撑结构；磁棒结构，其活动地定位在所述支撑结构下方；多个驱动模块，其联接到所述支撑结构，所述驱动模块中的每一个均包括操作性地联接到所述磁棒结构的机动化致动机构；控制器和电池模块，其联接到所述支撑结构并与所述驱动模块操作性连通，所述控制器和电池模块包括电子控制器和至少一个可再充电电池，所述电池被构造成向每个机动化致动机构和所述电子控制器供能；以及一个或多个动力生成模块，其联接到所述支撑结构并与所述电池电气连通，使得从所述一个或多个动力生成模块输出的电能使所述电池再充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.28 US 14/2632501.一种用于旋转靶阴极的磁控管组件，所述磁控管组件包括：细长的支撑结构；磁棒结构，其活动地定位在所述支撑结构下方；多个驱动模块，其联接到所述支撑结构，所述驱动模块中的每一个均包括操作性地联接到所述磁棒结构的机动化致动机构；控制器和电池模块，其联接到所述支撑结构并与所述驱动模块操作性连通，所述控制器和电池模块包括电子控制器和至少一个可再充电电池，所述电池被构造成向每个机动化致动机构和所述电子控制器供能；以及一个或多个动力生成模块，其联接到所述支撑结构并与所述电池电气连通，使得从所述一个或多个动力生成模块输出的电能使所述电池再充电。2.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述一个或多个动力生成模块被构造成直接驱动每个所述驱动模块中的所述机动化致动机构。3.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，还包括沿所述支撑结构延伸的至少一个冷却管道。4.根据权利要求3所述的磁控管组件，其特征在于，所述一个或多个动力生成模块与所述冷却管道流体连通。5.根据权利要求4所述的磁控管组件，其特征在于，所利用的用于驱动所述一个或多个动力生成模块的机械能来自流动通过所述冷却管道的水。6.根据权利要求5所述的磁控管组件，其特征在于，所述一个或多个动力生成模块包括涡轮发电机，所述涡轮发电机与流动通过所述冷却管道的水流体连通。7.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，所述磁棒结构包括沿所述支撑结构且在其下方延伸的磁体阵列。8.根据权利要求1所述的磁控管组件，其特征在于，还包括光纤缆线，所述光纤缆线光学地联接到与所述电子控制器连通的光学收发器。9.根据权利要求8所述的磁控管组件，其特征在于，还包括光纤保持器，所述光纤保持器从所述磁控管组件的一个端部延伸并支撑所述光纤缆线的端部部段。10.一种用于溅射设备的旋转靶阴极组件，所述旋转靶阴极组件包括：能够旋转的靶筒，其具有限定内部通路的内表面，所述靶筒被构造在近端部处以便安装于所述溅射设备的端块；靶端盖，其附连于所述靶筒的远端部；磁控管组件，其安置在所述靶筒的所述内部通路中，所述磁控管组件包括：细长的支撑结构；磁棒结构，其活动地定位在所述支撑结构下方；多个驱动模块，其联接到所述支撑结构，所述驱动模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·T·克劳利，P·L·莫尔斯，J·R·格尔曼，W·A·梅里迪思，
申请(专利权)人：零件喷涂公司，
类型：发明
国别省市：美国,US