总成是“平衡的磁控管”。但是，可以可选地将不同的磁铁放置在内行308和外行310中以制作“不平衡”磁控管。
[0040]图4图示适用于图3A的磁控管总成300中的一个示例性磁铁配置400。在这个示例性磁铁配置400中，如使用标准的三行设计，外行410比内行408长，因此为用于形成跑道的转向部分的末端磁铁414提供空间。如所描绘，转向成形磁铁414与内行408磁铁横截面尺寸相同，且与内行408共线地移位。但是，转向成形磁铁414与外行410极性相同。这种设计适宜转向区域的简易修改，其将得到更优选的实施方案。
[0041]图5图示另一个示例性磁铁配置500，其中磁铁502行506彼此侧向偏移。这得到阶状转向部，其中实际转向部与标准三行磁控管设计相比半径减小。因此，靶端腐蚀速率未增大超过标准设计，如具有较大磁铁的三行设计的情况。如使用转向部，由这种构造形成的漂移路径中的剩余阶部将产生更高腐蚀速率的另一个区域。但是，由于这个区域与转向部偏移且不会比转向区域腐蚀更快，所以其不会促进过早的靶烧穿。
[0042]虽然图5示出一个优选的示例性配置，但是应了解设计适宜可用于其它情况中的任意数量的渗透。例如，也可实施具有不同磁铁强度、形状、几何形状、大小、定向和行之间的不同空隙间隔的磁铁。一个这种示例性磁铁配置600示出在图6中，但是应了解其它配置是可行的。
[0043]此外，在图3A、图3B和图4至图6中所示的实施方案中，每行磁铁被插入形成在磁轭中的不同、各自通道中。但是，在其它实施方案中，多于一行(或其它独立线性阵列)的磁铁可容纳在单个通道内。这种实施方案的一个实例示出在图7中。在图7中所示的实例中，两个内行708磁铁702容纳在共同、单个通道712内，而两个外行710磁铁702的每个容纳在单独、各自的通道712内。
[0044]虽然本发明的实施方案旨在通过允许较厚靶材而改进靶经济性，但是其可能对于更普通的材料厚度的靶是有利的。由于磁场强度增大，所以电子电离电位通过减小电子回转半径及允许等离子中的较大电子密度(其改进电子保持)而增大。这导致较低靶电压，其在沉积一些材料(诸如TCO)时是有利的。在本领域中众所周知的是TCO溅射沉积工艺中的较低靶电压导致沉积膜改进的性能。
[0045]另一个四行磁控管设计公开在美国专利第5，364，518号中。但是J 518专利中的设计意图是允许以另一种风格更容易地操纵转向。在7 518专利中，意图是通过增大磁铁之间的距离而相对于跑道的主段扩宽磁场从而修改转向。不清楚美国专利第5，364，518号中公开的发明是否可行或其是否已在现实中组装及测试。在美国专利第6，375，814号(其在此以引用的方式并入本文)中，暗示^ 518专利的发明将导致溅射工艺的不稳定性。
[0046]美国专利第6，375，814号还指四行设计。但是，如描绘，两个内行仅作为便利取代单个中心行，其为了形成椭圆形转向部或操纵溅射方向的目的而帮助分开跑道的两个主段。在实际意义上，'814专利设计可将单行磁铁用于总成绝大部分长度。
[0047]本发明的实施方案具有优于'814专利的进一步优点，因为其可完全从具有相同简单矩形几何形状和非常简单的磁轭设计的不同长度的磁铁组装而成。虽然，814专利的椭圆形总成需要复杂的磁轭和(在优选的实施方案中)具体设计和制造的磁铁。此外，一旦被组装，本发明的至少一些实施方案的设计可容易地修改，而，814专利的设计固定且无法在未完全重新制造的情况下修改。
[0048]美国专利第6，264，803号(其在此以引用的方式并入本文中)公开具有形成两个完全、平行跑道的五行平行磁铁的磁控管。其无本发明的实施方案的较强磁场的好处。但是，'803专利发明使两个跑道偏移以结合本发明的实施方案实现阶状转向部的类似好处。
[0049]本发明的实施方案的单个连续跑道具有优于'803专利的双跑道设计的重要好处。在双跑道设计中，与单跑道设计相比，最外段之间的空间围绕靶的圆周彼此间隔更远。这改变至基板平面的溅射材料射流之间的相对角度。这增大沉积在基板上的材料的平均入射角。这影响沉积膜的结构，诸如通常通过将分子密度减小至无法接受的程度。在TCO膜的情况中，密度非常重要。
[0050]' 803专利中设计的另一个不利结果在于大体上溅射材料的较大部分沉积在工艺室的壁上且因此较少材料用于制作所需膜。这可结合本发明的一些实施方案减小或免除。
[0051]虽然'803专利设计的跑道的外段之间的角度是标准三行设计的大约三倍，但是本发明的一些实施方案的设计的段之间的角度小于标准设计的两倍。
[0052]图8图示可使用上述磁控管总成300和700的溅射系统800的一个示例性实施方案。图8中所示的溅射系统800的示例性实施方案大体上类似于美国专利第5，096，562号(其在此以引用的方式并入本文中)的图1中所示的溅射系统且描述于^ 562专利的第2列第55行至第4列第23行中，主要不同在于使用上述类型的磁控管总成18，其中至少四列(其它独立线性阵列)磁铁附接至或另外保持在磁轭中。
[0053]为了在基板12移动穿过室10时将薄膜材料沉积在基板12上的目的，等离子形成在其中维持真空的密封反应室10内。基板12可为将接受待沉积其上的膜的几乎任何事物且通常是一些真空相容材料，诸如金属、玻璃和一些塑料。膜也可沉积在先前已形成在基板表面上的其它膜或涂层上方。
[0054]阴极总成14大致包括长形可旋转圆柱管16，其安装在反应室10中且具有靶表面
20。上述类型的磁控管总成18携载在管16的下部分内且不随其旋转。管16的内部如下文描述通常是水冷的以允许系统在高电功率水平下运行。管16支撑在水平位置中且通过驱动系统22以恒定速度围绕其纵轴旋转。
[0055]依据将暴露在外圆柱表面20上的革E材的性质和组成，管16可构造为许多不同形式之一。一个结构具有大体上完全由固体靶材制成的壁。另一个结构由适当的非磁性材料(例如铜或不锈钢)的核心制成，且为将执行的具体操作所需的直径、壁厚和长度。施加至核心的外表面的是将沉积在被涂布的基板12上的一层选定靶材20。在任一情况中，管16和靶材20层构成管状靶或溅射源，取代更传统的平面靶。
[0056]足以导致溅射发生的阴极电势通过电线32从电源30供应至旋转阴极14，所述电线32通过传统电刷与管16滑动接触34。电源30在所描述的实例中为直流型但交流电源也可用在这种结构中。反应室10的封闭体是导电且电接地的。其在溅射工艺中充当阳极。单独的阳极可选地被采用且维持为小的正电压。
[0057]为了获得待执行的涂布操作所需的低压，反应室10配备与真空泵38连通的出口管36。
[0058]为了为室10提供涂布操作所需的气体，气体供应系统被包括在内。第一气体供应管40从惰性气体源42延伸至涂布室10中。连接至进口管40的喷嘴44将惰性气体分配在旋转阴极14上方的区域中。正是惰性气体在创建于靶表面20与接地室密封体10之间的电场的影响下分解为带电离子。正离子被吸引至其被磁场所限制的区域中的靶表面20且轰炸所述靶表面20，主要在两个平行带中，一个在相对磁极的每个之间，沿着其底部上圆柱体16的长度，与磁铁总成18相对。
[0059]第二气体供应管46从反应气体源48延伸至室10中。连接至进口管46的喷嘴50将反应气体分配在靠近且跨所涂布基板12的宽度的区域中。反应气体的分子与因离子轰炸而从靶表面溅射的分子组合，以形成所需分子，其沉积在基板12的顶部表面上。
[0060]所示的气体供应系统中的许多变化也是可行的。来自源42和48的惰性气体和反应气体可组合且通过共同管和喷嘴组被输送至室10中。在这完成时，输送管优选地沿着旋转靶管16的侧面且平行于其纵轴定位。可使用两个这种管，在靶管16的每一侧上各有一个且平行于其纵轴，每个输送相同组合的惰性气体和反应气体。此外，依据所沉积的膜，可同时供应超过一种反应气体。
[0061]在上述示例性磁铁配置中，每个单独行(或其它独立线性阵列)中的所有磁铁的磁极都落在相同平面内-即所有这些磁铁的磁极是共面的。例如，在图4中所示的示例性磁铁配置中，外行410仅包括单个磁铁，其必定具有与其共面的磁极。对于内行408，在图案的外区段中的磁铁具有朝下的磁极(示为图4中的“S”极)且在图案内部分中的磁铁具有朝上的磁极(示为图4中的“N”极)。即对于内行408，图案外部分中的磁铁的磁极与图案内部分中的磁铁的磁极异相180度但两组磁铁的磁极仍共面。
[0062]图9图示适用于上述磁轭和磁控管总成中的另一个示例性磁铁配置900。例如，图9中所示的磁铁配置900可用于上述类型的可重新构造磁轭中。此外，如结合上文所示实例，图9中所示的磁铁配置900中的磁铁902可以不同方式配置在磁轭上(例如，以径向图案、阶状图案或扁平图案)。此外，图9中所示的示例性磁铁配置900可用于例如上文结合图8描述的溅射系统800中，但是应了解其它实施方案可以其它方式实施。
[0063]在这个示例性磁铁配置900中，如上文分别结合图4、图5和图6描述的磁铁配置400、500和600，磁铁902被配置在磁铁902的四个笔直、平行、独立线性阵列906中。在这个实例中，四个独立线性阵列906呈现四行906的形状-包括两个内行908和两个外行910。
[0064]在这个实例中，磁铁902被配置以形成跑道图案，其包括外部分(跑道)和内部分(跑道内部)。位于内部分中的磁铁920在图9中示为交叉阴影图案且外部分中的磁铁922,924和926无任何阴影图案地示出在图9中。内部分中的磁铁920在本文中也被称作“内部分磁铁”920。在图9中所示的实例中，跑道图案的内部分由每个内行908中包括的多个内部分磁铁920形成(但是每个内行908的内部分可使用多于或少于图9中所示的两个磁铁920形成)