磁体位置可调节的物理气相沉积设备的制作方法

1.本实用新型涉及芯片制造技术领域，尤其涉及一种磁体位置可调节的物理气相沉积设备。


背景技术：

2.物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)广泛用于当今的平板显示器等半导体产品的制造工艺中。pvd一般在高真空腔室中执行并通常包括磁控溅射工艺。通过将靶材放置于衬底上方，在靶和衬底之间导入诸如氩气等气体，并利用高电压直流信号激发气体以产生轰击靶材的离子，靶材包含需要在衬底上形成薄膜的材料。由于离子轰击靶材，靶原子离开原位并沉积在衬底上。离开原位的靶原子通常具有相当大的动能并且当它们撞击衬底时，该原子趋向强粘附到衬底上。磁控进一步包括旋转或直线移动的磁场，以增加pvd腔室中的等离子密度，并因此增加衬底上靶材的沉积速度。
3.为了使沉积成膜均匀，通常要求磁场与靶材具有很好的匹配性，而如图1所示的现有pvd设备结构包括设于腔体13外侧的电机1、电机支架2、第一从动带轮 3、同步带4、第二从动带轮5、固定螺母6、轴承7及轴承座8等部件，以及设于腔体内侧的磁体组件9、靶材10、底材托板11，其中，腔体13上还设有绝缘外壳 12，腔体13上设有一通孔，供转轴15穿过腔体外侧的轴承等部件通过腔体内部的夹套14与磁体组件9相连接，靶材10通过螺钉16固定于绝缘外壳上，同时靶材的上下两侧还设有上密封圈17和下密封圈18进行密封，具体连接关系可参阅图1 所示。这种通常装配结构由于轴承7与夹套14、磁体组件硬性连接，故安装后无法进行磁控组件与靶材的距离和角度关系调整，这就无法进行磁场与靶材进行匹配调试。因此提出一种可以调整的磁控组件是本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供了一种结构灵活、便于调节、适应性好的磁体位置可调节的物理气相沉积设备。
5.为了实现上述的目的，本实用新型的磁体位置可调节的物理气相沉积设备如下：
6.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其主要特点是，包括设于腔体外侧的传动装置承载机构及设于腔体内侧的磁体组件；其中，传动装置承载机构包括：
7.轴承座，固定于所述腔体上侧；
8.调心轴承，安装于所述轴承座的中心孔内，且所述调心轴承与所述轴承座同轴设置；
9.轴承端盖，安装于所述轴承座上侧，以限制所述调心轴承轴向移动；
10.浮动板，用于承载传动装置，所述浮动板上包括数个分布于所述浮动板外围的第一螺纹孔及第一通孔；
11.数个第一螺钉分别从所述浮动板的上侧穿过对应的所述第一螺纹孔与所述轴承端盖的上顶面相抵接触；数个第二螺钉分别从所述浮动板的上侧穿过对应的所述第一通孔
与所述轴承端盖螺纹连接，并由所述第二螺钉压紧设于所述浮动板与所述轴承端盖之间的第一弹性元件；
12.转轴，所述转轴的第一端依次穿过所述浮动板、轴承端盖、调心轴承及所述腔体上的第二通孔与连接磁体组件的夹套相连接，所述转轴的第二端与所述传动装置相连接；
13.第一弹性元件，顶撑于所述调心轴承与所述夹套之间，且所述第一弹性元件套设于所述转轴上。
14.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述转轴上设有球形区段，所述轴承端盖上设有与所述球形区段对应的凹槽，所述球形区段设于所述凹槽内，且所述球形区段与所述凹槽的侧壁间设有第一密封圈。
15.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述腔体上设有沉孔，所述轴承座设于所述沉孔内，且所述轴承座通过第三螺钉与所述腔体固定连接。
16.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述沉孔内设有沉槽，所述沉槽内设有第二密封圈；
17.所述轴承座与所述轴承端盖之间设有第三密封圈。
18.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述磁体位置可调节的物理气相沉积设备还包括传动装置支撑板及至少三个支撑杆；
19.所述浮动板通过所述支撑杆与所述传动装置支撑板相连接，所述传动装置支撑板用于承载所述传动装置。
20.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述支撑杆的第一端设有外螺纹，所述支撑杆的第二端设有内螺纹；
21.所述浮动板上设有数量与所述支撑杆相同的数个凸块，各个所述凸块内设有第二螺纹孔，各所述支撑杆的第一端与对应的所述凸块内的所述第二螺纹孔螺纹连接；
22.所述传动装置支撑板上设有数量与所述支撑杆相同的数个第三通孔；
23.所述磁体位置可调节的物理气相沉积设备还包括数量与所述支撑杆相同的数个第四螺钉，各所述第四螺钉依次穿过对应的弹性垫圈、平垫圈及所述第三通孔后与对应的所述支撑杆的第二端内的内螺纹螺纹连接。
24.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述传动装置包括电机、减速机及联轴器；
25.所述电机与所述减速机组合紧固后通过紧固件安装于所述传动装置支撑板的中心通孔处，所述减速机通过所述联轴器与所述转轴的第二端传动连接。
26.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述转轴上还套设有推力球轴承，所述推力球轴承通过螺母安装于所述浮动板上方。
27.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述浮动板上包括三个均匀分布的第一螺纹孔及三个均匀分布的第一通孔，且所述第一螺纹孔与所述第一通孔交错分布。
28.该磁体位置可调节的物理气相沉积设备，其中，所述第一弹性元件由橡胶垫构成，所述第二弹性元件由弹簧构成。
29.本实用新型中的磁体位置可调节的物理气相沉积设备具备以下有益效果：
30.该实施例中的传动装置承载机构设置了调心轴承、浮动板、第一螺钉及第二螺钉等部件从而可通过调节第一螺钉和第二螺钉来调节磁体组件与靶材之间的距离及角度进
而能根据需要调试到最优的参数，以实现更好pvd成膜质量和效率。且该设备不用对腔体内的部件的结构进行调节就可实现对磁体组件的调节，故具备良好的适应性。
附图说明
31.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
32.图1为现有pvd设备的剖面图。
33.图2为一实施例中本实用新型的磁体位置可调节的物理气相沉积设备的结构示意图。
34.图3为一实施例中本实用新型的磁体位置可调节的物理气相沉积设备的剖面图。
35.图4为图3中的磁体位置可调节的物理气相沉积设备的结构简图。
36.图5为一实施例中本实用新型的磁体位置可调节的物理气相沉积设备中的浮动板的顶面结构示意图。
37.图6为一实施例中本实用新型的磁体位置可调节的物理气相沉积设备中的浮动板的底面结构示意图。
38.图7为一实施例中本实用新型的磁体位置可调节的物理气相沉积设备中的转轴的结构示意图。
39.附图标记
[0040]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
电机
[0041]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
电机支架
[0042]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一从动带轮
[0043]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
同步带
[0044]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二从动带轮
[0045]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
固定螺母
[0046]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承
[0047]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承座
[0048]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁体组件
[0049]
10
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靶材
[0050]
11
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底材托板
[0051]
12
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绝缘外壳
[0052]
13
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腔体
[0053]
14
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夹套
[0054]
15
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转轴
[0055]
16
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螺钉
[0056]
17
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上密封圈
[0057]
18
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下密封圈
[0058]
19
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轴承座
[0059]
20
ꢀꢀꢀꢀ
调心轴承
[0060]
21
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轴承端盖
[0061]
22
ꢀꢀꢀꢀ
浮动板
[0062]
23
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第一螺纹孔
[0063]
24
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第一通孔
[0064]
25
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第一螺钉
[0065]
26
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第二螺钉
[0066]
27
ꢀꢀꢀꢀ
第一弹性元件
[0067]
28
ꢀꢀꢀꢀ
转轴
[0068]
281
ꢀꢀꢀ
球形区段
[0069]
29
ꢀꢀꢀꢀ
第二通孔
[0070]
30
ꢀꢀꢀꢀ
第二弹性元件
[0071]
31
ꢀꢀꢀꢀ
第一密封圈
[0072]
32
ꢀꢀꢀꢀ
第三螺钉
[0073]
33
ꢀꢀꢀꢀ
第二密封圈
[0074]
34
ꢀꢀꢀꢀ
传动装置支撑板
[0075]
35
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支撑杆
[0076]
36
ꢀꢀꢀꢀ
凸块
[0077]
37
ꢀꢀꢀꢀ
第二螺纹孔
[0078]
38
ꢀꢀꢀꢀ
第三密封圈
[0079]
39
ꢀꢀꢀꢀ
第四螺钉
[0080]
40
ꢀꢀꢀꢀ
弹性垫圈
[0081]
41
ꢀꢀꢀꢀ
平垫圈
[0082]
42
ꢀꢀꢀꢀ
电机
[0083]
43
ꢀꢀꢀꢀ
减速机
[0084]
44
ꢀꢀꢀꢀ
联轴器
[0085]
45
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推力球轴承
[0086]
46
ꢀꢀꢀꢀ
螺母
具体实施方式
[0087]
为了使实用新型实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本实用新型。但本实用新型不仅限于以下实施的案例。
[0088]
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0089]
如图2至图7所示，该磁体位置可调节的物理气相沉积设备包括与现有技术中的物理气相沉积设备一样的腔体13、绝缘外壳12、夹套14、磁体组件9、靶材10、底材托板11、螺钉16、上密封圈17和下密封圈18等部件，绝缘外壳12设于腔体 13上，磁体组件9、靶材10及底材托板11设于腔体13内，靶材10通过螺钉16 固定于绝缘外壳12上，同时靶材10的上下两侧
还设有上密封圈17和下密封圈18 进行密封。
[0090]
该磁体位置可调节的物理气相沉积设备还包括设于腔体13外侧的传动装置承载机构及设于腔体13内侧的磁体组件9；其中，传动装置承载机构包括：
[0091]
轴承座19，固定于所述腔体13上侧；
[0092]
调心轴承20，安装于所述轴承座19的中心孔内，且所述调心轴承20与所述轴承座19同轴设置；
[0093]
轴承端盖21，同心安装于所述轴承座19上侧，且轴承端盖21通过紧固件与轴承座19固定，以限制所述调心轴承20轴向移动；
[0094]
浮动板22，用于承载传动装置，所述浮动板22上包括数个分布于所述浮动板22外围的第一螺纹孔23及第一通孔24，该实施例中的浮动板22为圆形；
[0095]
数个第一螺钉25分别从所述浮动板22的上侧穿过对应的所述第一螺纹孔23 与所述轴承端盖21的上顶面相抵接触；数个第二螺钉26分别从所述浮动板22的上侧穿过对应的所述第一通孔24与所述轴承端盖21螺纹连接，并由所述第二螺钉 26压紧设于所述浮动板22与所述轴承端盖21之间的第一弹性元件27，在该实施例中，所述第一弹性元件27可由橡胶垫构成；
[0096]
转轴28，所述转轴28的第一端依次穿过所述浮动板22、轴承端盖21、调心轴承20及所述腔体13上的第二通孔29与连接磁体组件9的夹套14相连接，所述转轴28的第二端与所述传动装置相连接；在该实施例中，转轴28的第一端较粗，转轴28的第二端较细；
[0097]
第二弹性元件30，顶撑于所述调心轴承20与所述夹套14之间，且所述第二弹性元件30套设于所述转轴28上，该实施例中，所述第二弹性元件30可由弹簧构成。
[0098]
在其它实施例中，第一弹性元件27与第二弹性元件30也可以由碟簧、橡胶件等其它弹性元件构成。
[0099]
结合图2及图5所示，在该实施例中，所述浮动板22上包括三个均匀分布的第一螺纹孔23及三个均匀分布的第一通孔24，且所述第一螺纹孔23与所述第一通孔24交错分布。在其它实施例中，也可设置更多的第一螺纹孔23、第一通孔24 及相应数量的第一螺钉25及第二螺钉26。
[0100]
通过该结构的设备，可通过松第二螺钉26后紧第一螺钉25可以使调节位置的磁组向上移动；通过松第一螺钉25，后紧第二螺钉26可以使调节位置的磁组向下运动。根据该调节方法，如果同时调节浮动板22上均匀分布的所有的第一螺钉25 及第二螺钉26等量移动一定的距离就可以使磁体组件9平行于靶材10上下运动；如果调节浮动板22上均匀分布的第一螺钉25及第二螺钉26移动不同的距离，则可以调节磁体组件9与靶材10之间的角度，以此来修正制造误差带来的磁场与靶材10不匹配的问题，调节的角度上限受调心轴承20限制，通常角度调节范围在 1～2.5
°
左右。该实施例中，通过第二螺钉26拉住轴承端盖21，并通过第一螺钉 25顶住轴承端盖21，从而便于调节。
[0101]
在该实施例中，所述转轴28上设有球形区段281，所述轴承端盖21上设有与所述球形区段281对应的凹槽，所述球形区段281设于所述凹槽内，且所述球形区段281与所述凹槽的侧壁间设有第一密封圈31，以实现转轴28与轴承端盖21之间的密封。
[0102]
在该实施例中，所述腔体13上设有沉孔，所述轴承座19设于所述沉孔内，且所述轴承座19通过第三螺钉32与所述腔体13固定连接。
[0103]
在该实施例中，所述沉孔内设有沉槽，所述沉槽内设有第二密封圈33；
[0104]
所述轴承座19与所述轴承端盖21之间设有第三密封圈38。
[0105]
在该实施例中，所述磁体位置可调节的物理气相沉积设备还包括传动装置支撑板34及至少三个支撑杆35；
[0106]
所述浮动板22通过所述支撑杆35与所述传动装置支撑板34相连接，所述传动装置支撑板34用于承载所述传动装置。
[0107]
在该实施例中，所述支撑杆35的第一端设有外螺纹，所述支撑杆35的第二端设有内螺纹；
[0108]
所述浮动板22上设有数量与所述支撑杆35相同的数个凸块36，各个所述凸块36内设有第二螺纹孔37，各所述支撑杆35的第一端与对应的所述凸块36内的所述第二螺纹孔37螺纹连接；
[0109]
所述传动装置支撑板34上设有数量与所述支撑杆35相同的数个第三通孔；
[0110]
所述磁体位置可调节的物理气相沉积设备还包括数量与所述支撑杆35相同的数个第四螺钉39，各所述第四螺钉39依次穿过对应的弹性垫圈40、平垫圈41及所述第三通孔后与对应的所述支撑杆35的第二端内的内螺纹螺纹连接。
[0111]
在该实施例中，所述传动装置包括电机42、减速机43及联轴器44；
[0112]
所述电机42与所述减速机43组合紧固后通过紧固件安装于所述传动装置支撑板34的中心通孔处，所述减速机43通过所述联轴器44与所述转轴28的第二端传动连接。
[0113]
在该实施例中，所述转轴28上还套设有推力球轴承45，所述推力球轴承45 通过螺母46固定安装于所述浮动板22上方。
[0114]
采用该实施例中的磁体位置可调节的物理气相沉积设备可以使磁体组件与靶材10的相对位置和角度可调节，进而能根据需要调试到最优的参数，满足磁场与靶材10在使用过程中能进行适配性调整的需求，以实现更好pvd成膜质量和效率。且该设备不用对腔体内的部件的结构进行调节就可实现对磁体组件的调节，故具备良好的适应性。
[0115]
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。