總成是“平衡的磁控管”。但是，可以可選地將不同的磁鐵放置在內(nèi)行308和外行310中以制作“不平衡”磁控管。
[0040]圖4圖示適用于圖3A的磁控管總成300中的一個示例性磁鐵配置400。在這個示例性磁鐵配置400中，如使用標準的三行設(shè)計，外行410比內(nèi)行408長，因此為用于形成跑道的轉(zhuǎn)向部分的末端磁鐵414提供空間。如所描繪，轉(zhuǎn)向成形磁鐵414與內(nèi)行408磁鐵橫截面尺寸相同，且與內(nèi)行408共線地移位。但是，轉(zhuǎn)向成形磁鐵414與外行410極性相同。這種設(shè)計適宜轉(zhuǎn)向區(qū)域的簡易修改，其將得到更優(yōu)選的實施方案。
[0041]圖5圖示另一個示例性磁鐵配置500，其中磁鐵502行506彼此側(cè)向偏移。這得到階狀轉(zhuǎn)向部，其中實際轉(zhuǎn)向部與標準三行磁控管設(shè)計相比半徑減小。因此，靶端腐蝕速率未增大超過標準設(shè)計，如具有較大磁鐵的三行設(shè)計的情況。如使用轉(zhuǎn)向部，由這種構(gòu)造形成的漂移路徑中的剩余階部將產(chǎn)生更高腐蝕速率的另一個區(qū)域。但是，由于這個區(qū)域與轉(zhuǎn)向部偏移且不會比轉(zhuǎn)向區(qū)域腐蝕更快，所以其不會促進過早的靶燒穿。
[0042]雖然圖5示出一個優(yōu)選的示例性配置，但是應(yīng)了解設(shè)計適宜可用于其它情況中的任意數(shù)量的滲透。例如，也可實施具有不同磁鐵強度、形狀、幾何形狀、大小、定向和行之間的不同空隙間隔的磁鐵。一個這種示例性磁鐵配置600示出在圖6中，但是應(yīng)了解其它配置是可行的。
[0043]此外，在圖3A、圖3B和圖4至圖6中所示的實施方案中，每行磁鐵被插入形成在磁軛中的不同、各自通道中。但是，在其它實施方案中，多于一行(或其它獨立線性陣列)的磁鐵可容納在單個通道內(nèi)。這種實施方案的一個實例示出在圖7中。在圖7中所示的實例中，兩個內(nèi)行708磁鐵702容納在共同、單個通道712內(nèi)，而兩個外行710磁鐵702的每個容納在單獨、各自的通道712內(nèi)。
[0044]雖然本發(fā)明的實施方案旨在通過允許較厚靶材而改進靶經(jīng)濟性，但是其可能對于更普通的材料厚度的靶是有利的。由于磁場強度增大，所以電子電離電位通過減小電子回轉(zhuǎn)半徑及允許等離子中的較大電子密度(其改進電子保持)而增大。這導致較低靶電壓，其在沉積一些材料(諸如TCO)時是有利的。在本領(lǐng)域中眾所周知的是TCO濺射沉積工藝中的較低靶電壓導致沉積膜改進的性能。
[0045]另一個四行磁控管設(shè)計公開在美國專利第5，364，518號中。但是J 518專利中的設(shè)計意圖是允許以另一種風格更容易地操縱轉(zhuǎn)向。在7 518專利中，意圖是通過增大磁鐵之間的距離而相對于跑道的主段擴寬磁場從而修改轉(zhuǎn)向。不清楚美國專利第5，364，518號中公開的發(fā)明是否可行或其是否已在現(xiàn)實中組裝及測試。在美國專利第6，375，814號(其在此以引用的方式并入本文)中，暗示^ 518專利的發(fā)明將導致濺射工藝的不穩(wěn)定性。
[0046]美國專利第6，375，814號還指四行設(shè)計。但是，如描繪，兩個內(nèi)行僅作為便利取代單個中心行，其為了形成橢圓形轉(zhuǎn)向部或操縱濺射方向的目的而幫助分開跑道的兩個主段。在實際意義上，'814專利設(shè)計可將單行磁鐵用于總成絕大部分長度。
[0047]本發(fā)明的實施方案具有優(yōu)于'814專利的進一步優(yōu)點，因為其可完全從具有相同簡單矩形幾何形狀和非常簡單的磁軛設(shè)計的不同長度的磁鐵組裝而成。雖然，814專利的橢圓形總成需要復雜的磁軛和(在優(yōu)選的實施方案中)具體設(shè)計和制造的磁鐵。此外，一旦被組裝，本發(fā)明的至少一些實施方案的設(shè)計可容易地修改，而，814專利的設(shè)計固定且無法在未完全重新制造的情況下修改。
[0048]美國專利第6，264，803號(其在此以引用的方式并入本文中)公開具有形成兩個完全、平行跑道的五行平行磁鐵的磁控管。其無本發(fā)明的實施方案的較強磁場的好處。但是，'803專利發(fā)明使兩個跑道偏移以結(jié)合本發(fā)明的實施方案實現(xiàn)階狀轉(zhuǎn)向部的類似好處。
[0049]本發(fā)明的實施方案的單個連續(xù)跑道具有優(yōu)于'803專利的雙跑道設(shè)計的重要好處。在雙跑道設(shè)計中，與單跑道設(shè)計相比，最外段之間的空間圍繞靶的圓周彼此間隔更遠。這改變至基板平面的濺射材料射流之間的相對角度。這增大沉積在基板上的材料的平均入射角。這影響沉積膜的結(jié)構(gòu)，諸如通常通過將分子密度減小至無法接受的程度。在TCO膜的情況中，密度非常重要。
[0050]' 803專利中設(shè)計的另一個不利結(jié)果在于大體上濺射材料的較大部分沉積在工藝室的壁上且因此較少材料用于制作所需膜。這可結(jié)合本發(fā)明的一些實施方案減小或免除。
[0051]雖然'803專利設(shè)計的跑道的外段之間的角度是標準三行設(shè)計的大約三倍，但是本發(fā)明的一些實施方案的設(shè)計的段之間的角度小于標準設(shè)計的兩倍。
[0052]圖8圖示可使用上述磁控管總成300和700的濺射系統(tǒng)800的一個示例性實施方案。圖8中所示的濺射系統(tǒng)800的示例性實施方案大體上類似于美國專利第5，096，562號(其在此以引用的方式并入本文中)的圖1中所示的濺射系統(tǒng)且描述于^ 562專利的第2列第55行至第4列第23行中，主要不同在于使用上述類型的磁控管總成18，其中至少四列(其它獨立線性陣列)磁鐵附接至或另外保持在磁軛中。
[0053]為了在基板12移動穿過室10時將薄膜材料沉積在基板12上的目的，等離子形成在其中維持真空的密封反應(yīng)室10內(nèi)?；?2可為將接受待沉積其上的膜的幾乎任何事物且通常是一些真空相容材料，諸如金屬、玻璃和一些塑料。膜也可沉積在先前已形成在基板表面上的其它膜或涂層上方。
[0054]陰極總成14大致包括長形可旋轉(zhuǎn)圓柱管16，其安裝在反應(yīng)室10中且具有靶表面
20。上述類型的磁控管總成18攜載在管16的下部分內(nèi)且不隨其旋轉(zhuǎn)。管16的內(nèi)部如下文描述通常是水冷的以允許系統(tǒng)在高電功率水平下運行。管16支撐在水平位置中且通過驅(qū)動系統(tǒng)22以恒定速度圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)。
[0055]依據(jù)將暴露在外圓柱表面20上的革E材的性質(zhì)和組成，管16可構(gòu)造為許多不同形式之一。一個結(jié)構(gòu)具有大體上完全由固體靶材制成的壁。另一個結(jié)構(gòu)由適當?shù)姆谴判圆牧?例如銅或不銹鋼)的核心制成，且為將執(zhí)行的具體操作所需的直徑、壁厚和長度。施加至核心的外表面的是將沉積在被涂布的基板12上的一層選定靶材20。在任一情況中，管16和靶材20層構(gòu)成管狀靶或濺射源，取代更傳統(tǒng)的平面靶。
[0056]足以導致濺射發(fā)生的陰極電勢通過電線32從電源30供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)陰極14，所述電線32通過傳統(tǒng)電刷與管16滑動接觸34。電源30在所描述的實例中為直流型但交流電源也可用在這種結(jié)構(gòu)中。反應(yīng)室10的封閉體是導電且電接地的。其在濺射工藝中充當陽極。單獨的陽極可選地被采用且維持為小的正電壓。
[0057]為了獲得待執(zhí)行的涂布操作所需的低壓，反應(yīng)室10配備與真空泵38連通的出口管36。
[0058]為了為室10提供涂布操作所需的氣體，氣體供應(yīng)系統(tǒng)被包括在內(nèi)。第一氣體供應(yīng)管40從惰性氣體源42延伸至涂布室10中。連接至進口管40的噴嘴44將惰性氣體分配在旋轉(zhuǎn)陰極14上方的區(qū)域中。正是惰性氣體在創(chuàng)建于靶表面20與接地室密封體10之間的電場的影響下分解為帶電離子。正離子被吸引至其被磁場所限制的區(qū)域中的靶表面20且轟炸所述靶表面20，主要在兩個平行帶中，一個在相對磁極的每個之間，沿著其底部上圓柱體16的長度，與磁鐵總成18相對。
[0059]第二氣體供應(yīng)管46從反應(yīng)氣體源48延伸至室10中。連接至進口管46的噴嘴50將反應(yīng)氣體分配在靠近且跨所涂布基板12的寬度的區(qū)域中。反應(yīng)氣體的分子與因離子轟炸而從靶表面濺射的分子組合，以形成所需分子，其沉積在基板12的頂部表面上。
[0060]所示的氣體供應(yīng)系統(tǒng)中的許多變化也是可行的。來自源42和48的惰性氣體和反應(yīng)氣體可組合且通過共同管和噴嘴組被輸送至室10中。在這完成時，輸送管優(yōu)選地沿著旋轉(zhuǎn)靶管16的側(cè)面且平行于其縱軸定位?？墒褂脙蓚€這種管，在靶管16的每一側(cè)上各有一個且平行于其縱軸，每個輸送相同組合的惰性氣體和反應(yīng)氣體。此外，依據(jù)所沉積的膜，可同時供應(yīng)超過一種反應(yīng)氣體。
[0061]在上述示例性磁鐵配置中，每個單獨行(或其它獨立線性陣列)中的所有磁鐵的磁極都落在相同平面內(nèi)-即所有這些磁鐵的磁極是共面的。例如，在圖4中所示的示例性磁鐵配置中，外行410僅包括單個磁鐵，其必定具有與其共面的磁極。對于內(nèi)行408，在圖案的外區(qū)段中的磁鐵具有朝下的磁極(示為圖4中的“S”極)且在圖案內(nèi)部分中的磁鐵具有朝上的磁極(示為圖4中的“N”極)。即對于內(nèi)行408，圖案外部分中的磁鐵的磁極與圖案內(nèi)部分中的磁鐵的磁極異相180度但兩組磁鐵的磁極仍共面。
[0062]圖9圖示適用于上述磁軛和磁控管總成中的另一個示例性磁鐵配置900。例如，圖9中所示的磁鐵配置900可用于上述類型的可重新構(gòu)造磁軛中。此外，如結(jié)合上文所示實例，圖9中所示的磁鐵配置900中的磁鐵902可以不同方式配置在磁軛上(例如，以徑向圖案、階狀圖案或扁平圖案)。此外，圖9中所示的示例性磁鐵配置900可用于例如上文結(jié)合圖8描述的濺射系統(tǒng)800中，但是應(yīng)了解其它實施方案可以其它方式實施。
[0063]在這個示例性磁鐵配置900中，如上文分別結(jié)合圖4、圖5和圖6描述的磁鐵配置400、500和600，磁鐵902被配置在磁鐵902的四個筆直、平行、獨立線性陣列906中。在這個實例中，四個獨立線性陣列906呈現(xiàn)四行906的形狀-包括兩個內(nèi)行908和兩個外行910。
[0064]在這個實例中，磁鐵902被配置以形成跑道圖案，其包括外部分(跑道)和內(nèi)部分(跑道內(nèi)部)。位于內(nèi)部分中的磁鐵920在圖9中示為交叉陰影圖案且外部分中的磁鐵922,924和926無任何陰影圖案地示出在圖9中。內(nèi)部分中的磁鐵920在本文中也被稱作“內(nèi)部分磁鐵”920。在圖9中所示的實例中，跑道圖案的內(nèi)部分由每個內(nèi)行908中包括的多個內(nèi)部分磁鐵920形成(但是每個內(nèi)行908的內(nèi)部分可使用多于或少于圖9中所示的兩個磁鐵920形成)