專利名稱：圓筒形磁控管的屏蔽結構的制作方法
技術領域：
本發明一般來說涉及使用旋轉的圓筒形濺射靶這種類型的磁控管，具體地說涉及將這些磁控管中的電弧放電降至最小的結構和方法。
圓筒形磁控管廣泛用于在基板上淀積薄膜。例如，為了濾除通過玻璃的一部分太陽能，就要在一個玻璃基板的一個表面上淀積多層電介質和金屬。將這樣一個基板定位在包含至少一個(通常為2個)旋轉的圓筒形靶的真空室中，在該靶的一個外表面上包含濺射材料。一般要在真空室內引入惰性氣體和反應氣體。加到濺射靶上的相對于真空室外殼或單獨的陽極上的電壓產生了等離子體，通過在靶中定位的靜止磁鐵使等離子體定位在靶的濺射區。當等離子體通過靜止的濺射區時，等離子體的電子和離子轟擊靶，使材料從靶的表面濺射出來并落到基板上。
磁鐵通常為永久磁鐵型，在旋轉的圓筒形靶內排成一行并且要固定住，不隨靶一起轉動。由磁鐵產生的濺射區基本上沿圓筒形濺射靶的大致整個長度分布并且在圓周方向(徑向)僅僅伸出一個很小的距離。按傳統方式，將磁鐵這樣安排使濺射區存在于圓筒形磁鐵的底部，面對著下面直接要涂敷的基板。
雖然薄膜的沉積只期望發生于基板之上，但也會淀積在位于反應室中的其他表面上。在許多情況下，尤其是當淀積某種電介質薄膜時，上述情況可能會產生一個問題。例如，如果靶表面是硅或鋁并且反應氣體是氧，二氧化硅就要淀積在靶的表面、靶支撐結構的表面、以及類似物上，還要淀積在要涂敷的基板上。在內部真空室表面上的電介質材料隨時間有某種積累后，對這些表面的電弧放電就可能開始。電弧放電是不期望產生的，這是因為它將會產生顆粒污染淀積在基板上的薄膜，并且將會使電源過載，而這個電源是通過與濺射靶表面和真空室壁或某個其它的陽極進行電連接產生等離子體的。
旋轉的圓筒形濺射靶的一個優點是在靶上淀積的膜在靶表面通過濺射區時還會濺射掉，因此能抗拒不期望的膜積累。但不管這種自動清潔特性如何，在某些情況下在旋轉的磁控管中還會發生不期望的電弧放電。
近來，為了減少在旋轉的圓筒形磁控管內發生的這種不期望的電弧放電，已經開發出一種圓筒形磁控管屏蔽結構。見Kirs，milan R.等人的美國專利5，108，574“圓筒形磁控管屏蔽結構”。如Kirs等人的專利所述，通過暗區屏蔽可減少電介質膜的沉積，防止在暗區形成等離子體，因此減少了膜沉積和隨后的電弧放電。
雖然Kirs等人的屏蔽結構極大地加強了旋轉的圓筒形磁控管的自動清潔特性，但在靶體的遠端還發現有某些凝聚的淀積。和Kirs等人關注的電介質膜的沉積不同，這種來自于系統中的蒸汽凝聚物的沉積的發生和等離子體存在與否無關。因此，使用暗區屏蔽不能完全解決凝聚的沉積問題。
因為即使電介質或絕緣材料有一點點沉積也可能導致不期望的電弧放電，因此本發明的主要目的是提供進一步減少這種沉積和相關的電弧放電的機構和方法。
本發明實現了這一目的和其它的一些目的，簡而言之并且總括起來說，本發明提供一種有確定形狀的圓筒形屏蔽結構，該屏蔽結構圍繞在所說濺射區外面濺射靶的至少一部分并且與其間隔開。通過仔細研究磁場區的形狀和在管端的凝聚分布來設計圓筒形屏蔽結構的形狀，使其符合于磁場區的輪廓，從而使管端的濺射腐蝕最大，同時使凝聚的沉積最小。按照一種優選的形式，該屏蔽結構由分開的圓筒形端屏蔽組成，這些圓筒形端屏蔽定位在靶結構的相對兩端，并且確定這些端屏蔽在靠近磁場區的對應的內部邊緣的形狀，使之符合于磁場區的“跑道”形圖案的外部輪廓。屏蔽結構還可以由一個統一的屏蔽組成，其中這些形狀確定的圓筒形端屏蔽，通過一個圓筒形結構，將他們各自的內部邊緣位于磁場區外的那些部分連接在一起，同時在靠近磁場區的屏蔽結構中留有一個窗口，使靶表面旋轉通過濺射區時能受到等離子體的電子和離子的轟擊。圓筒形屏蔽結構不隨圓筒形靶一起轉動。在設有借助于磁鐵的轉動，圍繞靶可圓周定位的濺射區的系統中，也可讓圓筒形屏蔽結構轉動，因此它的窗口也可隨著濺射區抵達新的位置。
我們發現這種屏蔽結構有三個主要方面的優點。第一，由于由圓筒體內磁鐵控制的濺射區沒完全延伸到它的端部，所以旋轉的濺射靶的自動清潔特性一般來說不會擴展到靶體的遠端。在靶體內永久磁鐵的突然中斷將使濺射區在圓筒體端部有某些不連續性，并且因此使等離子體本身的特性不連續。由于旋轉的靶的自動清潔特性沒有完全擴展到靶體的端部，因此本發明的屏蔽結構在其端部完全圍繞濺射圓筒體伸展，并可進一步伸展以覆蓋旋轉靶支撐結構的靠近它的端部的那些部分，這些部分由于靠近濺射表面和等離子體，所以對不期望的膜積累非常敏感。
其次，和平面形磁控管非常要相似，旋轉的圓筒形磁控管將濺射表面腐蝕成一個“跑道”形圖案，同時使引起電弧放電的凝聚膜在靶筒體的端部的積累圖案與該“跑道”形狀相符。由于這個不期望的凝聚膜符合于磁場區的“跑道”形狀，因此可用類似的方式確定本發明的屏蔽結構的形狀，使之符合于磁場區的輪廓，從而在靶體的端部屏蔽了這些區域，否則將會使凝聚膜的積累露出來并隨后引起電弧放電。
該屏蔽結構的第三方面優點來源于覆蓋了濺射靶筒體長度的中央部分而和上述的旋轉的磁控管的自動清潔特性無關。已經發現存在著如下一些情況在濺射區外部的部分靶上沉積下來的不期望的電介質的或其它的膜在這些表面部分再次通過濺射區時不能完全除去。還存在著一些情況，即在共濺射期間最好能夠覆蓋一部分圓筒形靶表面，就是說在這種情況下兩個旋轉的圓筒形靶結構相互靠近，并且來自兩個靶中的至少一個靶上的材料先濺射到另一個靶的表面而后再濺射到基板上。在美國專利申請系列號07/549，392中(1990年7月6日申請，現已放棄)描述了這種共濺射技術，這里參照引用了該專利申請的內容。本發明提供了在這種共濺射期間覆蓋部分靶的能力。
從下面對本發明的優選實施例的描述中將會清楚本發明的其它目的、特征、以及各種優點，下面參照附圖進行這種描述。
圖1示意地表示出利用了本發明的改進的一個雙圓筒形濺射靶磁控管;
圖2以等距視圖表示出圖1的靶組件中的一個靶的一部分，其中包括了本發明的改進;
圖3以等距視圖表示出圖1的靶組件中的一個靶的一部分，其中包括了本發明的改進;
圖4是在圖2的4-4剖面取的剖面圖;
圖5是用于圖1-4所示類型的旋轉的靶組件的一個優選的支撐組件的部分剖面圖;以及圖6以等距視圖表示腐蝕的“跑道”形圖案和在圖1的圓筒形濺射靶組件端部形狀相符的凝聚圖案，用于設計本發明的改進。
現在參照圖1，在對本發明的優選實施例進行詳細描述之前，先對利用本發明的整個磁控管系統進行總體描述。圖中虛線輪廓所示的箱體11表示其中發生濺射的真空室的金屬壁。兩個可旋轉的圓筒形靶結構13和15位于該真空室內，靶結構13和15保持在架11上并可繞它們的縱軸旋轉。一般來說靶結構13和15的軸相互平行，但這并不是一項要求。另外，雖然圖1中所示的靶結構是兩個，但在許多應用場合只需使用一個這樣的靶，在另一些應用場合使用的靶數多于兩個可能是有益的。但普通使用的是兩個靶結構13和15。
圖1所示的磁控管具有一個由支撐結構19維持的基板17。支撐結構19可以是一些輥輪，讓基板17連續不斷地通過真空室。通過適當的泵系統21在真空室內抽真空。氣體源23通過某種常規的排氣系統(例如穿過真空室設置的帶孔的管25)給真空室提供一種或多種氣體。所用的特定氣體主要依賴于在基板17上期望沉積的膜。
濺射材料的圓筒形件27和29是作為靶結構13和15的一部分而提供的，它們一般來說由相同的材料制成，但也可為不同的材料，這取決于要在基板17上沉積的膜的性質。設在真空室外面的電機源31通過帶齒的皮帶33來轉動和對應的主軸39與41連在一起的皮帶輪35和37，從而轉動了靶組件。濺射材料27和29固定到對應的主軸39和41上，以便和主軸39和41一道旋轉。
通過從電源40向濺射表面提供相對于真空室金屬架11或某個其它的陽極(通常連到地電位)的一個負電壓，即可在真空室中產生等離子體。等離子體的位置靠近圓筒形濺射靶27和29的濺射區，這由靶27和29各自的磁鐵(圖1中未示出)的定位來控制。這些磁鐵沿它們對應的圓筒形的濺射靶27和29的長度方向定位，并且伸出一個小的圓周方向的或徑向的距離。固定這些磁鐵的最常用的辦法是通過將這些磁鐵固定到對應的冷卻管43和45上而將它們固定在濺射靶27和29中。這些冷卻管是作為對應的靶組件的一部分提供的，并且是可以轉動的，但冷卻管的轉動和它們的對應圓筒形的濺射靶27和29的轉動無關。
于是，在每個靶組件中的磁鐵位置，即是每個濺射區的位置，都是由這些冷卻管的轉動控制的。具體地說，皮帶輪47附在冷卻管43上并經由帶齒的皮帶51受到位于真空室外面的電機源49的驅動。類似地，皮帶輪53附在冷卻管45上，并且其可轉動的位置由位于真空室外的并且通過帶齒的皮帶57與其相連的電機源55控制。電機源49和55最好是步進電機，因此能把對應的冷卻管43和45固定在所選擇的位置并使它們不隨對應的濺射靶27和29一起轉動。
冷卻液供排系統(未示出)位于真空室外，并且按箭頭61所示向每個冷卻管43和45提供冷卻液，并且按箭頭63所示自冷卻管外面和主軸內表面之間的空間排出熱的冷卻液。電控系統或電子控制系統59操作控制電源40和所示磁控系統的各種參數，其中包括電機31、49和55。
本發明的改進是在圖1所示的系統中完成的，其中圍繞每個圓筒形的靶表面27和29、并且與靶表面27和29間隔開地分別設置圓筒形的屏蔽結構67和69，或叫做封閉裝置。此外，圓筒體沿長度方向伸出，超過濺射材料的端部，以便覆蓋相鄰的主軸及其支撐結構的外露表面。靠近各自的屏蔽結構67和69的窗口72和74要足夠大，以便露出濺射區。這些區域不要伸展到圓筒形屏蔽結構的整個長度，而是在緊靠濺射材料圓筒兩端的一定距離處圍繞圓周方向完全覆蓋了對應的濺射表面27和29。
如果使確定在靶組件內磁鐵位置的濺射區保持固定，則屏蔽結構67和69與它們的窗口一道固定在一個固定位置則是最容易的了。但如果使磁鐵可以轉動，如在圖1的實施例中所述，這種情況可用于前述的共濺射中，則期望能夠可控地轉動屏蔽結構67和69，從而使對應的窗口72和74能夠跟蹤移動中的濺射區。使屏蔽結構轉動的大小至少和磁鐵轉動的大小一樣大。這就允許窗口72和74的徑向尺寸保持較小并因此使濺射區外面濺射表面的覆蓋范圍最大。另一方面，可以使窗口72和74的徑向尺寸非常大，因而允許磁鐵在不必轉動屏蔽結構的情況下能產生有限的轉動。但當讓屏蔽結構67和69圍繞圓筒形濺射表面27和29各自的縱軸在360°范圍內轉動時，當然可允許操作具有最大的靈活性。
為了完成這種轉動，在圍繞屏蔽結構67一端附近的周邊設有一個皮帶輪71，屏蔽結構69類似地設有皮帶輪73。電機源75通過帶齒的皮帶79轉動屏蔽結構67，電機源77通過帶齒的皮帶81轉動屏蔽69。電機源75和77最好是步進電機，并且也通過和控制系統59的連接受到控制。
通過圖2和圖4靶組件15的視圖，將會明了圖1所示靶組件的附加細節。通過固定到冷卻管45上的支撐結構91將極性交替的細長磁鐵85、87和89裝入濺設材料圓筒29中。在該磁鐵組件中，濺射管29和屏蔽結構69可通過相應的電機源55、31和77圍繞縱軸93進行各自的獨立的轉動。
由圖4可知，在靶的筒體29的外表面和圓筒形屏蔽管69的內表面之間存在著一個空間。兩個表面的橫斷面是分開一定距離的同心圓，分開的距離明顯小于1英寸，最好小于1/4英寸左右。要求這個間隔很小，以便不會在這兩個部件之間的空間內形成等離子體。
按照本發明，圖2中屏蔽結構69的靠近窗口72和74的內部邊緣70部分的形狀要和磁場區的輪廓相符合。圖2中表示屏蔽結構69的形狀，而設計屏蔽結構形狀的方法將在下面參照圖6全面地描述。按照蝕刻的“跑道”形圖案，在內部邊緣70處的屏蔽結構69輪廓形狀能把旋轉的圓筒形磁控管的自動清潔特征發揮至最大程度，同時又能將圓筒形的濺射靶組件的端部處的凝聚物的形成降至最小。本發明最重要的方面是確定屏蔽結構的形狀，將濺射過程中蒸發出來的材料(尤其是電介質)的不期望有的凝聚降至最小，從而減少所產生的經常的災難性的電弧放電。
圖3表示本發明的一個替換實施例。和包括屏蔽結構69的圖2所示實施例類似，本替換實施例包括分開的屏蔽結構69A和69B，它們圍繞靶表面29定位并與靶表面29隔開。屏蔽結構69A和69B定位在靶組件15的相反兩端，并圍繞它們對應的圓周邊裝設皮帶輪73A和73B以便它們可以各自獨立的轉動。按照本發明，屏蔽結構69A和69B鄰近開口29的對應的內部邊緣70A和70B的形狀要和磁場區的輪廓相符。應該認識到，這里描述過的磁控管系統、磁鐵組件、各自獨立的轉動、支撐結構、以及本發明的形狀特征全部都可以應用在圖3所示的實施例中。
現在參照圖5，其中給出用于靶組件的一個特殊的支撐結構。通過端軸97和99攜帶圓筒形濺射表面95，使表面95可繞縱軸101轉動。磁鐵結構103定位在靶筒體95內。在靶組件的兩端設有作為靶支撐結構一部分的板105和107。在這些端板上設有環形槽109和111，圓筒形屏蔽結構113的端部插入這些槽中。然后屏蔽結構113可以很容易地通過和皮帶輪115相連的電機源產生轉動。
這種用于屏蔽結構113的支撐裝置還有一個優點，即蓋住了緊挨著濺射靶體95的端部的端板105和107的一些部分。這些支撐結構表面由于靠近等離子體濺射區，所以非常容易在這些表面上淀積不期望的膜，因此這些表面對此項目的是非常有用的。此外，如以前所述，端部117和119沿圍繞屏蔽結構的圓周方向是連續的，并且沿長度方向延伸也要足夠遠以便覆蓋濺射靶的對應端部，在這些端部旋轉靶的清潔作用像在靶的長度的中心部位一樣地有效。但在屏蔽113中設有窗口121，至少露出濺射區。屏蔽結構113最好由本身具有低濺射特性的材料(例如不銹鋼)制成。
在本發明以前，圓筒形磁控管屏蔽結構的設計是依據旋轉的靶結構在旋轉的圓筒形磁控管中經受濺射腐蝕后對靶結構的觀察而進行的。因為靶結構是旋轉的，所以觀察到的濺射表面是在靶結構端部具有一條淀積材料帶的均勻腐蝕的表面。根據這種觀察可以認為，旋轉的圓筒形磁控管避免了像在具有固定濺射區的平面形磁控管中所觀察到的，濺射表面的“跑道”腐蝕問題。參見Kirs，Milan R.等人的美國專利5，168，574，題目為“圓筒形磁控管的屏蔽結構”。因此，設計這種旋轉的圓筒形磁控管的屏蔽結構靠近濺射區具有長方形的內部邊緣，以便屏蔽與觀察到的凝聚帶對應的靶結構的端部區域。
但已發現，旋轉的圓筒形磁控管的濺射表面的確受到了腐蝕，腐蝕的圖案是輪廓分明的“跑道”形，使在靶結構的端部產生了與其圖案相符的凝聚積累。現在參照圖6，其中表示出一個圓筒形濺射靶131，已經受到了濺射腐蝕，靶結構在旋轉的圓筒形磁控管中是固定不動的。濺射表面上由界線139確定邊界的一個“跑道”形圖案表示靶表面在最大磁場強度區135和在濺射腐蝕過程中已被腐蝕的邊界139之間的區域。與“跑道”形腐蝕圖案相符的區域143，145，147和149表示在濺射靶端部凝聚的圖案。這樣一種凝聚在濺射表面上產生在那些部位，在那里凝聚的速率超過了通過濺射除去淀積的凝聚物的速率。
當進一步研究受到凝聚作用的濺射靶時，存在著明顯損傷靶結構的證據，這種損傷可能是由災難性的電弧放電引起的。此外，當考察被涂敷的基板時，將會揭示出由電弧放電引起的涂敷損傷的類似證據。通過比較可知，當使用本發明具有一定形狀的屏蔽結構屏蔽濺射靶使其不受凝聚影響時，就可將電弧放電減至最小，并且能顯著減少對靶結構和基板涂敷的損傷。
按照本發明設計圓筒形屏蔽結構的方法，在旋轉的圓筒形磁控管損傷期間將磁性紙定位在靶表面上。磁性紙可從多個商業渠道得到，其中包括Edmund Scientific Company of New Jersey。在操作期間，表示磁場區形狀的等磁力線將會在磁性紙上顯示出標記。然后在屏蔽結構的靠近磁場區的內部邊緣確定該屏蔽結構的輪廓，使之符合于用等磁力線表示的磁場區的輪廓。按一種優選的形式，最終的設計在屏蔽結構的內部邊緣取彎曲的、凹槽的形狀，如圖2和圖3所示。
另一種方法，還可以按照在旋轉的圓筒形磁控管同保持靜止不動的靶結構一起運行后在靶結構上可觀察到的凝聚和腐蝕的圖案來設計圓筒形屏蔽結構。現在參照圖2、3和6，屏蔽結構在圖2中的內部邊緣70和在圖3中的內部邊緣70A和70B都被設計成彎曲的、凹槽的形狀，這種形狀和在靶表面上出現的圖6中的凝聚區143、145、147和149的輪廓相符。類似地，可將內部邊緣設計成彎曲的、凹槽的形狀，該形狀和圖6中的“跑道”形腐蝕圖案139當出現在靶結構的端部時的輪廓相一致。
形狀一旦確定，就將屏蔽結構的內部邊緣定位在距磁場區的一個最佳距離的位置，使靶的端部的凝聚和隨后的電弧放電減至最小，并且對等離子體沒有擾動。一種優選的設計屏蔽結構的方法，將本發明的屏蔽結構定位在靶的端部，距磁場區有一定的距離。在操作期間，使用連接到圖1中的電源40上的條形記錄紙記錄器監視電弧放電的情況。用該記錄器記錄由于電弧放電活動產生的電壓隨時間的降低，較小的電壓降表示在該磁控管系統中有較少的電弧放電活動。將形狀確定的屏蔽結構的內部邊緣定位在距磁場區的各種不同的距離處，重復上述順序，直到確定出距磁場區的最佳距離時為止。按一種優選形式，將屏蔽結構沿長度方向向磁場區延伸，使屏蔽的內部邊緣和磁場區隔開的距離為這個最佳距離。
本發明的屏蔽結構在濺射區具有最大的自動清潔作用，并且在濺射區具有最小的凝聚，從而降低了旋轉的圓筒形磁控管中的電弧放電活動。盡管本發明是參照優選實施例進行描述的，但應該認識到，本發明尋求的保護是所附的權利要求書的整個范圍。
權利要求
1.一種濺射設備，其特征在于包括一個具有真空室的磁控管，其中包括至少一個靶結構具有濺射材料圓筒形的外表面；第一和第二支撐結構，在靶的兩端部夾持所說靶結構，使所說靶結構可繞其縱軸旋轉；一個在所說靶結構中的磁鐵組件，它提供一個沿所說濺射材料表面的長度方向延伸并且延伸一個圓周距離的磁場區；以及第一和第二圓筒形的屏蔽，所說屏蔽通過所說第一和第二支撐結構裝在所說靶結構的兩端部，并且沿所說濺射材料表面方向軸向延伸，從而基本上覆蓋了所說濺射材料表面的端部，所說第一屏蔽具有最接近所說第二屏蔽的內部邊緣，并且所說第二屏蔽具有最接近所說第一屏蔽的內部邊緣，確定靠近所說磁場區的所說內部邊緣的形狀，使其基本上和所說磁場區的輪廓符合。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于所說第一和第二圓筒形屏蔽與所說濺射材料表面分開的距離小于1英寸。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于所說第一和第二圓筒屏蔽與所說濺射材料表面分開的距離小于1/4英寸左右。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于還要確定每個所說第一和第二圓筒形屏蔽的形狀，即位于所說兩端的每一端圍繞其周邊的連續部分，確定圓筒形屏蔽的位置使它們在所說的每一端部附近覆蓋所說濺射表面一定的距離并且這些屏蔽在所說第一和第二支撐結構的相鄰部分上延伸。
5.如權利要求1所述的設備，其特征在于確定所說屏蔽的所說內部邊緣的形狀，使其基本上符合于被蒸發的材料在所說靜止不動的靶結構上凝聚的圖案形狀。
6.如權利要求1所述的設備，其特征在于確定所說屏蔽的所說內部邊緣的形狀，使其基本上符合于濺射材料在所說靜止不動的靶結構上腐蝕的圖案形狀。
7.如權利要求1所述的設備，其特征在于要確定所說屏蔽的所說內部邊緣的位置，使其距所說磁場區的距離足以穩定住在所說磁場區附近的電弧放電。
8.如權利要求1所述的設備，其特征在于通過圍繞基本上位于所說磁場區外面的所說濺射材料表面的部分周邊延伸的一個圓筒形結構，在不靠近所說磁場區的所說屏蔽的內部邊緣的對應部分將所說的兩個屏蔽連接起來，從而形成一個統一的屏蔽，所說統一的屏蔽有一個開口，該開口至少和所說磁場區一樣大，并且圍繞基本上在所說磁場區內部的所說濺射材料表面的部分周邊延伸，該開口的長度小于所說靶結構濺射表面兩端之間的距離。
9.一種適宜在真空室內在基板上涂敷薄膜的濺射設備，包括至少一個具有濺射表面的細長的靶，該靶為指定直徑和指定第一和第二端之間長度的外圓筒形;分別支撐所說第一和第二濺射表面端部的第一和第二支撐結構，使所說靶能夠圍繞其中心的縱軸轉動;在所說靶內定位的裝置，用于提供一個磁場區，該磁場區沿所說濺射表面的長度方向延伸并且圍繞一個圓周距離;連接到所說靶結構的電控驅動裝置，用于轉動所說濺射表面穿過磁場區;以及第一和第二圓筒形屏蔽，它們與所說濺射表面隔開的距離大致小于1/4英寸，用于將在所說第一和第二濺射表面端部上的濺射材料的凝聚降至最小，所說屏蔽通過所說第一和第二支撐結構裝在所說靶的兩端并且沿所說濺射表面軸向延伸，以便基本上覆蓋所說濺射表面的端部，所說屏蔽具有圍繞所說第一和第二端部的周邊延伸的連續部分，確定它們的位置以便覆蓋靠近每個所說第一和第二端的所說濺射表面一定的距離并且在所說第一和第二支撐結構的相鄰部分上延伸，所說第一屏蔽具有最接近所說第二屏蔽的內部邊緣，所說第二屏蔽具有最接近所說第一屏蔽的內部邊緣，確定靠近所說磁場區的所說內部邊緣的形狀，使之基本上符合于所說磁場區的輪廓。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于確定所說屏蔽的所說內部邊緣的形狀，使之基本上符合于在所說靜止不動的靶結構上的蒸發材料凝聚的圖案形狀。
11.如權利要求9所述的設備，其特征在于確定所說屏蔽的所說內部邊緣的形狀，使之基本上符合于在所說靜止不動的靶結構上的濺射材料腐蝕的圖案形狀。
12.如權利要求9所述的設備，其特征在于確定所說屏蔽的所說內部邊緣的位置，使其距所說磁場區的距離足以穩定住在所說磁場區附近的電弧放電。
13.如權利要求9所述的設備，其特征在于通過圍繞基本上位于所說磁場區外面的所說濺射材料表面的部分周邊延伸的一個圓筒形結構，在不靠近所說磁場區的所說屏蔽的內部邊緣的對應部分將所說的屏蔽連接起來，從而形成一個統一的屏蔽，所說統一的屏蔽具有一個開口，該開口至少和所說磁場區一樣大并且圍繞基本上在所說磁場區內部的所說濺射材料表面的部分周邊延伸，該開口的長度小于在所說濺射表面的所說第一和第二端之間的距離。
14.一種形成用于濺射設備的圓筒形端屏蔽的方法，該設備由位于真空室內的旋轉的圓筒形磁控管組成，其中包括至少一個可旋轉的靶結構、一個磁鐵組件、以及第一和第二圓筒形端屏蔽，所說靶結構具有濺射材料的外圓筒形表面并且其兩端由第一和第二支撐結構支持，所說磁鐵組件位于所說靶結構內部并提供一個磁場區，所說第一和第二圓筒形端屏蔽通過所說支撐結構裝在所說靶結構的兩端，所說第一屏蔽具有最接近所說第二屏蔽的內部邊緣，所說第二屏蔽具有最接近所說第一屏蔽的內部邊緣，所說內部邊緣靠近所說磁場區定位，其特征在于所說方法包括如下步驟(a)操作所說旋轉的圓筒形磁控管以便提供所說磁場區;(b)測量所說磁場區，以便獲得一個磁場圖案;以及(c)確定所說屏蔽的所說內部邊緣的形狀，使其基本上符合于所說磁場圖案的等磁力線。
15.一種形成用于濺射設備的圓筒形端屏蔽的方法，該設備由位于真空室內的旋轉的圓筒形磁控管組成，其中包括至少一個可旋轉的靶結構、一個磁鐵組件、以及第一和第二圓筒形端屏蔽，所說靶結構具有濺射材料的外圓筒形表面并且在其兩端由第一和第二支撐結構支持，所說磁鐵組件在所說靶結構內部并提供一個磁場區，所說第一和第二圓筒形端屏蔽通過所說支撐結構裝在所說靶結構的兩端，所說第一屏蔽具有最接近所說第二屏蔽的內部邊緣，所說第二屏蔽具有最接近所說第一屏蔽的內部邊緣，所說內部邊緣靠近所說磁場區定位，其特征在于所說方法包括如下步驟(a)操作所說旋轉的圓筒形磁控管以便提供所說磁場區，并且所說靶結構是不動的;(b)在所說靜止不動的靶結構上確定在所說濺射操作期間發生蒸發材料凝聚的那些位置;(c)確定所說屏蔽的所說內部邊緣的形狀，使其基本上符合于在步驟(b)確定的所說位置的圖案。
16.如權利要求14和15中的任何一個所述的方法，其特征在于還包括如下步驟使所說屏蔽和所說磁場區之間的距離具有最佳數值，為此將所說形狀確定的屏蔽放在所說圓筒形濺射結構的所說兩端上，操作所說旋轉的圓筒形磁控管，使用記錄裝置記錄電弧放電活動，以及調節所說距離使所說電弧放電活動最小。
17.如權利要求14和15中任何一個所述的方法，其特征在于還包括如下步驟使所說屏蔽和所說磁場區之間的距離具有最佳數值，為此將所說形狀確定的屏蔽放在所說圓筒形濺射結構的所說兩端上，操作所說旋轉的圓筒形磁控管，使用記錄裝置記錄該濺射設備的真空室內的電壓，以及調節所說距離使靠近所說磁場區的電壓變化最小。
18.如權利要求14和15中任何一個所述的方法，其特征在于還包括如下步驟通過圍繞基本上在所說磁場區外的圓筒形濺射結構的部分周邊延伸的一個圓筒形結構、在不靠近所說磁場區的所說內部邊緣的那些部分連接所說兩個屏蔽，從而形成一個統一的屏蔽，所說統一的屏蔽具有一個開口，該開口至少和所說磁場區一樣大并且圍繞基本上在所說磁場區內部的所說圓筒形濺射結構的部分周邊延伸，所說開口的長度小于所說圓筒形濺射結構相對兩端之間的距離。
19.如權利要求14和15中任何一個所述的方法，其特征在于還包括如下步驟(a)使所說屏蔽和所說磁場區之間的距離具有最佳數值，為此將所說形狀確定的屏蔽放在所說圓筒形濺射結構的所說兩端上，操作所說旋轉的圓筒形磁控管以提供所說磁場區，使用記錄裝置記錄電弧放電活動，以及調節所說距離使所說電弧放電活動最小;以及(b)通過圍繞基本上在所說磁場區外的圓筒形濺射結構的部分周邊延伸的一個圓筒形結構、在不靠近所說磁場區的所說內部邊緣的那些部分連接所說兩個屏蔽，從而形成一個統一的屏蔽，所說統一的屏蔽具有一個開口，該開口至少和所說磁場區一樣大并且圍繞基本上在所說磁場區內部的所說圓筒形濺射結構的部分周邊延伸，所說開口的長度小于所說圓筒形濺射結構兩端之間的距離。
20.如權利要求14和15中任何一個所述的方法，其特征在于還包括如下步驟(a)使所說屏蔽和所說磁場區之間的距離具有最佳數值，為此將所說形狀確定的屏蔽放在所說圓筒形濺射結構的所說兩端上，操作所說旋轉的圓筒形磁控管以提供磁場區，使用記錄裝置記錄該濺射設備的真空室內的電壓，以及調節所說距離使靠近所說磁場區的電壓變化最小;以及(b)通過圍繞基本上在所說磁場區外的圓筒形濺射結構的部分周邊延伸的一個圓筒形結構、在不靠近所說磁場區的所說內部邊緣的那些部分連接兩個所說的屏蔽，從而形成一個統一的屏蔽，所說統一的屏蔽具有一個開口，該開口至少和所說磁場區一樣大并且圍繞基本上在所說磁場區內部的所說圓筒形濺射結構的部分周邊延伸，所說開口的長度小于所說圓筒形濺射結構的相對端之間的距離。
21.一種使用濺射設備濺射蝕刻一個圓筒形濺射結構的方法，該濺射設備由位于真空室內的旋轉的圓筒形磁控管組成，其中包括至少一個可旋轉的靶結構和一個磁鐵組件，該靶結構具有濺射材料的一個外圓筒形表面并且在其兩端由第一和第二支撐結構支持，磁鐵組件位于所說靶結構內并且提供一個磁場區，該方法包括如下步驟(a)操作所說旋轉的圓筒形磁控管以提供所說磁場區;以及(b)利用屏蔽裝置屏蔽所說靶結構會形成蒸發材料凝聚的兩端，所說屏蔽裝置的形狀符合于所說凝聚區的形狀。
22.如權利要求21所述的濺射蝕刻一個圓筒形濺射結構的方法，其特征在于所說屏蔽裝置圍繞著基本上在所說磁場區外的所說圓筒形濺射結構的部分周邊延伸。
全文摘要
作為磁控管一部分的旋轉的圓筒形濺射靶表面在靠近靶的每一端都有圓筒形屏蔽，屏蔽的內部邊緣形狀使腐蝕變得最大并且能在濺射某種材料(尤其是電介質)時防止不期望發生的凝聚和隨后的電弧放電。另一種替換形式，給靶提供一個圓筒形屏蔽，將該屏蔽的圓筒體切開一個相當大的距離以提供一個開口，通過開口可看到靶的濺射區，還能保持靶端區的屏蔽作用。此單個屏蔽在靠近開口的內部邊緣進行類似的成型。優選的屏蔽結構是可旋轉的。
文檔編號C23C14/56GK1094759SQ9410050
公開日1994年11月9日 申請日期1994年1月15日 優先權日1993年1月15日
發明者P·A·西克, J·R·波特 申請人:美國Boc氧氣集團有限公司