和螺旋形的外轨道。
[0087]组成内磁极120和外磁极130的磁铁分别位于内磁极120的螺旋线和外磁极130的螺旋线的轨迹上，磁铁受到轨道的束缚在临近磁铁的腔室范围内产生磁场。
[0088]螺旋形磁控管100的内磁极120被外磁极130中极性相反的磁铁包围而成。
[0089]为了达到均匀溅射的目的，螺旋形磁控管100通过电机带动，在靶材230的表面均匀扫描，电机的旋转速度为60-100rpm。
[0090]作为一种可实施方式,磁控派射设备200用于金属硬掩膜TiN沉积时,工艺压力可以为2-15mT，功率不大于20kW，靶材230到基片240的距离为50— 70mm。
[0091]作为一种可实施方式，磁控溅射设备200用于除TiN之外的其他氮化物或金属沉积时，如AlN、Cu、Ti等，工艺压力可以为l-20mT，功率不大于40kW，靶材230到基片240的距尚为30—90mm。
[0092]在上述情况下，能得到质量较好的溅射沉积效果，螺旋形磁控管100与磁控溅射设备200还适用于各种工艺条件下的溅射沉积，适用范围广泛。
[0093]在本实施例中，圆弧138所在圆的圆心在坐标系(-151.5，-70)的位置，圆弧138的半径为44.5mm,圆弧138的曲线方程为:
[0094]P 2+303 X P Xcos Θ +140 X P Xsin Θ +25872 = 0，其中，1.2π ( Θ 彡 2.2π。
[0095]请参阅图4所示，其为本发明的磁控溅射设备的靶材腐蚀曲线，内磁极120的螺旋线的螺旋中心为螺旋形磁控管100的坐标原点110,坐标原点110通过祀材230的中心,且外磁极130的螺旋线覆盖靶材230的边缘，这样使得等离子体路径经过靶材230的中心及边缘，以实现全靶腐蚀。
[0096]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种螺旋形磁控管，包括内磁极和外磁极，其特征在于，所述内磁极和所述外磁极的极性相反； 所述内磁极和所述外磁极均由多条螺旋线组成，所述内磁极螺旋线的螺旋中心围绕在所述内磁极螺旋线的内部； 所述外磁极螺旋线的螺旋中心与所述内磁极螺旋线的螺旋中心相同；所述外磁极螺旋线与所述内磁极螺旋线均从所述螺旋中心向外周螺旋离散，所述外磁极的螺旋线逐层包围所述内磁极的螺旋线； 离所述螺旋中心最远的所述内磁极螺旋线与相邻的所述内磁极螺旋线在末端合并，合并末端沿离所述螺旋中心最远的所述内磁极螺旋线的轨迹延伸； 离所述螺旋中心最远的所述外磁极螺旋线包围所述内磁极螺旋线的合并末端，离所述螺旋中心最远的所述外磁极螺旋线的末端与相邻的所述外磁极螺旋线之间以圆弧连接； 相邻的所述内磁极螺旋线圆滑连接，形成封闭环；相邻的所述外磁极螺旋线圆滑连接，形成封闭环； 多条所述内磁极螺旋线、多条所述外磁极螺旋线分别依螺旋线方程分布。
2.根据权利要求1所述的螺旋形磁控管，其特征在于，在所述螺旋中心、边缘和中部的不同位置，相邻的所述内磁极和所述外磁极之间的间隙不相同。
3.根据权利要求2所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述内磁极和所述外磁极之间的间隙从所述螺旋中心向边缘逐渐减小或逐渐增大。
4.根据权利要求2所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述间隙从中部向所述螺旋中心逐渐减小，并且所述间隙从中部向边缘也逐渐减小； 或所述间隙从中部向所述螺旋中心逐渐增大，并且所述间隙从中部向边缘也逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述内磁极与所述外磁极的螺旋线方程为 r = aX Θ n+bX (cos Θ )m+cX (tan Θ )k+d ； 其中，坐标原点为所述内磁极的螺旋中心，X轴为所述外磁极最内部的端点与所述内磁极的螺旋中心的连线，r为螺旋线上的点到所述内磁极的螺旋中心的距离，Θ为螺旋线上的点与X轴的夹角； a、b、c、d 为常数；0 ^ n ^ 2,0 ^ m ^ 2> c=0 或 k=0。
6.根据权利要求5所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述间隙的范围为10— 60mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的螺旋形磁控管，其特征在于，所述内磁极螺旋线与所述外磁极螺旋线的数量分别为三条。
8.根据权利要求7所述的螺旋形磁控管，其特征在于，三条所述内磁极螺旋线的螺旋线方程分别为: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 ； 三条所述外磁极螺旋线的螺旋线方程为: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.根据权利要求1至6任一项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标准腔室； 标准腔室中，靶材到基片的距离小于80mm。
10.根据权利要求1所述的螺旋形磁控管，其特征在于， 相邻的所述内磁极螺旋线的端点之间以弧线首尾相连； 相邻的所述外磁极螺旋线的端点之间以弧线首尾相连。
11.一种磁控溅射设备，包括磁控腔、高真空工艺腔、靶材、基片与托盘，其特征在于，还包括权利要求1至10任一项所述的螺旋形磁控管； 所述基片置于所述托盘的上表面，所述基片与所述托盘置于所述高真空工艺腔内； 所述螺旋形磁控管置于所述磁控腔内； 所述靶材置于所述磁控腔与所述高真空工艺腔之间，所述靶材的背面朝向所述磁控腔。
12.根据权利要求11所述的磁控溅射设备，其特征在于，用于金属硬掩膜TiN沉积时，所述靶材到所述基片的距离为50— 70mm。
13.根据权利要求11所述的磁控溅射设备，其特征在于，用于除TiN之外的其他氮化物或金属沉积时，所述靶材到所述基片的距离为30— 90mm。
14.根据权利要求11所述的磁控溅射设备，其特征在于，所述内磁极的螺旋中心位于所述靶材的中心； 所述外磁极的螺旋中心与所述内磁极的螺旋中心相同。
【专利摘要】本发明涉及一种螺旋形磁控管及磁控溅射设备，螺旋形磁控管包括极性相反的分别由多条螺旋线组成的内磁极和外磁极；内磁极螺旋线的螺旋中心围绕在内磁极内部；外磁极的螺旋中心与内磁极的螺旋中心相同，外磁极螺旋线与内磁极螺旋线从螺旋中心向外周螺旋离散；外磁极逐层包围内磁极；离螺旋中心最远的内磁极螺旋线与相邻的内磁极螺旋线在末端合并，合并末端沿离所述螺旋中心最远的内磁极螺旋线的轨迹延伸；离螺旋中心最远的外磁极螺旋线包围所述合并末端，离螺旋中心最远的外磁极螺旋线的末端与相邻外磁极螺旋线之间圆弧连接；相邻内磁极螺旋线圆滑封闭连接，相邻外磁极螺旋线圆滑封闭连接；内磁极、外磁极螺旋线依方程分布，实现溅射沉积均匀。
【IPC分类】H01J37-34, H01J25-50, H01J23-09
【公开号】CN104810228
【申请号】CN201410032274
【发明人】杨玉杰, 李强, 邱国庆, 白志民, 王厚工, 丁培军, 吕峰
【申请人】北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月23日
【公告号】WO2015109927A1