[发明专利]单一的直角端块

说明书

发明领域

本发明涉及一种端块，其用来在溅射装置中可旋转地承载溅射靶材。更特别地，本发明涉及一种集所有供给功能于一身的端块，同时靶材大致平行于端块法兰安装，靶材通过该端块法兰而被安装到溅射装置的壁上。

背景技术

“溅射沉积”或“溅射”是一种镀覆工艺，其中，通过用动态离子撞击靶材而将原子从靶材中撞出，随后这些原子喷射到基材上。通过阴极靶材和阳极之间的电压差，在低压溅射气体(通常是高原子质量的惰性气体，如氩气)中激发自由电子等离子体，在该等离子体中产生离子。该电压差也把离子加速到高动能朝向靶材移动。只有一小部分的离子动能用来将靶材原子撞出，大部分动能转化为热量。

为了尽可能的将等离子体局限在靶材附近，导入由磁体阵列产生的磁场，以将气体电离限制在自闭的轨道中。因此将这种工艺称作“磁控管溅射沉积”。然后，靶材的侵蚀优选在这种局部化的等离子体之下发生。为了最佳利用靶材材料，可在等离子体和靶材之间引起相对运动。这可通过相对于溅射装置移动磁体阵列并保持靶材静止，或者通过相对于溅射装置移动靶材并保持磁体阵列固定来实现。后一种方案实际上是通过使用绕固定的磁体阵列旋转的管形靶材来执行的。本发明涉及这种型式的旋转的管形磁控管溅射装置。

技术上的开创首先是由Kelvey在一系列美国专利中描述的，最值得注意的是US4356073、4422916、4443318、4445997。在这些思想的进展过程中，发明人面临了不同的问题，例如：

·需要适当的驱动系统，其容许方便的靶材更换。

·需要可靠的电接触装置，其为可旋转的并能够承受大电流(有时大于100A)。

·因为管形靶材必须被旋转，需要一种支承系统(一些靶材的质量大于200kg)。

·需要防漏的冷却系统。因为大部分能量被转化成热量，冷却系统必须能排出大量的热量。根据装置的大小，可在1kW到300kW之间改变。

·必须维持真空完整性。当靶材在低压环境(在1和10-4Pa之间)中旋转时，这是不明显的。

·因为通常磁体阵列位于旋转靶材内，必须提供用来使磁体阵列在旋转的靶材管中保持静止的装置。

这些问题的解决方案及其实施大致沿着两种不同的路线发展：

·如US5096562(图2，图6)和US2003/0136672A1所公开的双直角式端块，其中，在位于靶材两端的两端块之间分配用于支承、旋转、通电、冷却和隔离(空气、冷却剂和电)的装置。直角意味着端块安装到与靶材旋转轴平行的溅射装置的壁上。

·如US5200049(图1)所公开的单一直通式端块，其中，用于支承、旋转、通电、冷却和隔离的装置都并入一个端块中，并且靶材以悬臂方式保持在大面积镀覆装置内。“直通”意味着靶材的旋转轴与安装端块的壁垂直。

自从Kelvey以来，管形旋转的磁控管布置表现为所有种类和尺寸。最大的一种出现在大面积玻璃涂覆线上，其中，使用长达4米的靶材。较小尺寸的装置(即，靶材小于1米)还没有广泛的应用，尽管其能够改善较小基材(例如液晶显示器或等离子显示器的尺寸)的处理。在这种显示器涂覆装置中使用这些管形靶材的其中一个缺点是，需要对目前现有的设备进行深入的改变。

如今，在显示器涂覆装置中使用细长的平面磁控管溅射靶材。大部分辅助设备(冷却装置、磁体阵列、电流供给)安装在从门外易于接近的靶材保持器上，而在门关闭时，靶材平行地面朝在装置内的基材。基材以大约7°到15°的倾斜角度大致竖直地安装，并置于其倚靠的输送系统上。

为了使管形磁控管可用于显示器涂覆装置(无论是在原始设备上还是现有装置的改型)，必须解决一些问题：

·用于管形磁控管的端块所占据的长度必须最小化。

·为了使真空泄漏最小化，管形磁控管组件应具有少量的馈通连接。

·存在用于管形靶材的靶材和端块之间的“快速连接器”。然而，在更换靶材管时靶材管中存在的冷却剂必须以零漏溢量排出。

本发明人因此设计了解决上述问题的一种新型端块。

发明概述

本发明的目的是提供一种端块，该端块自身能够承载可旋转的管形磁控管，该磁控管与安装端块的壁平行。本发明的一个目的是提供特别适于安装在溅射装置的门或壁上的单端的直角端块。本发明的又一个目的是提供一种轴向长度最小的端块。本发明的端块还可以在必须替换靶材的情况下易于排出冷却剂。