专利名称：在大型平板上进行溅镀的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明大致是关于材料的溅镀。特定言之，本发明是关于一种磁控管 的扫瞄，其可创造出一能增进自矩形标靶'减镀的磁场。
背景技术：
过去十年，专注于开发用来制造平板显示器(Flat Panel Displays, FPDs)(例如，用于电脑显示器的平板显示器，及最近用于电视萤幕的平板 显示器)的技术。在制造平板显示器时，最常用来沉积包括金属(例如，铝 及钼〉及透明导体(例如，铟锡氧化物(ITO))于大、长方型玻璃或聚合物板或 弹性导电层上的方式就是溅镀。完成溅镀的面板可并入至薄膜电晶体 (TFT)、等离子显示器、场发电器、液晶显示器(LCD)、或有机发光二极体 (OLEDs)。也可以类似方式在低成本基板上形成具有p-n或p-i-n接合区的 太阳能电池。类似的技术也可用来涂布具有光学层的玻璃视窗，或是在FPD 上形成彩色滤光片。平板溅镀因可使用的大面积及长方形基板，而能与长 久以来用于晶片溅镀的溅镀技术之间有所区隔。Demaray等人在美国专利 第5,565,071号中揭示这类平板溅镀反应器，其揭示内容在此并入作为参 考。这类反应器包括如图1绘示的截面简图， 一长方形的溅镀平台电极12， 用以在一真空室18中相对于一长方形溅镀标靶16来固持一长方形玻璃基 板14或其他基板。该标靶16，至少该表面是由一欲溅镀的金属所构成， 被真空密封在该真空室18并横跨一绝缘体20。 一般来说， 一层欲溅镀的 材料是被键结在一背板上，该背板上形成有可供冷却水通过的冷却水通道， 以冷却该标輩巴16。将压力维持在毫托耳范围内的一种溅镀气体，通常是氩 气，供应至该真空室18。较优是将一背室22真空密封至该标靶16的背面 并真空抽吸至一低压，藉以基本除去该标靶16与其背板间的任何压力差。 因此，可将该标靶组件做得更薄。当一 DC电力23相对该平台电极12或该室的其他接地部分(例如，壁屏障或接地的室18)来供应一负的DC偏压
至该导电标靶16时，可将氩气游离成一等离子。该些氩气正离子会被吸引 至该标乾16上并从其中賊击出原子。该些被溅击出的金属原子部分被引导 至面板14并其上沉积出一至少部分包含该标靶金属的层。金属氧化物或氮 化物可在一称为反应性溅镀的方法中被沉积，其是藉由在溅镀金属期间， 额外提供氧气或氮气至室18中来达成。
为提高溅镀速率，将一直线型磁控管24 (绘示于图2中)放置在该标靶 16的背部。该直线型磁控管24具有由一极性相反的外部极28所围绕的一 垂直磁极的中央极26(用以在室18中投射出一磁场)，并与该标靶16的前 端面平行。该两个极26、 28是由一基本恒定的间隙30加以分隔开来，在 该间隙上有一可于目前制程室情况下形成在该室18内标靶16的溅镀表面 旁的高密度等离子。此等离子在该标靶化旁流动形成一封闭回路或轨迹。 该外部极28是由两个平直部分32所组成，并由两个半圆形的弧形部分34 所连接。该磁场可陷住电子藉以提高等离子密度结果使得溅镀速率上升。 直线型磁控管24及间隙30两者相当小的宽度可产生一较高的磁性流量密 度。沿着一单一密闭轨迹分布的封闭磁场形状形成一大致可依循间隙30 的形状的等离子回路，并可防止等离子自其末端逸出。但是，相对于标靶 16来说，小尺寸的磁电管24需要该磁控管24保持直线形及可来回扫描该 标耙16的背面。一般来说，以一铅螺旋机制来驱动该直线形扫描，如Halsey 等人在美国专利第5,855,744号中关于一更复杂的磁控管的文字所揭示的 一样。虽然可使用马蹄形磁控管，较佳的结构需包含大量强又力的圆柱形 磁铁，例如，配置在所示形状的极的NdBFe,且其方向在所示该两极性间 恰好相反。该些磁极件可覆盖该操作表面以界定出该些极表面，且一用以 桥接该两极26、 28的磁性轭正好可耦接该》兹铁的其他面。
De Bosscher等人已在美国专利第6,322,679号及6,416,639号中揭 示这类线型磁控管的一种二维扫描。
所揭示的磁控管原先是为了面积约在400 mm x 600 mm大小的长方 形板所研发的。但是，近年来面板面积因为经济效益及为了提供更大显示
1面积的目的而不断增加。因此研发出可用来溅镀面积约2米X 2米的面板
的反应器。可处理大小在1.87米x2.2米的面板的设备被称为「40KJ ， 因为其总面积大于40,000平方公分之故。下一代被称为「50KJ的设备是 可处理每一边大于2米的面板。然而，此发明可应用至太阳能电池，特别 是当基板不是玻璃面板而是其他更为经济的基板，其包括具有接续暴露至 溅镀设备的滚制基板。直线形磁控管的宽度一般限制得非常窄，如果希望 能产生相当高磁场的话。结果，对最小尺寸大于1.8米的大型面板来说， 直线形磁控管也变得相当没有效率，需要较常的沉积时间方能均一地溅镀 大型标靶。
在一种适用于大型标靶的方法中，沿着与扫描方向垂直的方向上，将 图2所示跑道型磁控管24重复设置9次，以覆盖大部份的标靶面积。参 见授与Hosokawa等人的美国专利第5,458,759号专利。也可藉由扫描将 磁场分布加以平均掉。但是，这种重复扫描方式有其缺点。首先， 一般不 认为分离的磁控管可将组成磁铁的磁场作最有效的运用；亦即，有效磁场 将小于可能的磁场范围。其次，在等离子撞击靠近等离子黑暗空间屏障物 (其是与该跑道型磁控管24的外部极28的弧形部份34相邻)的磁控管部分 的期间，可观察到有明显数量的颗粒产生。 一般相信电子会从等离子渗漏 至其附近的屏障物。大概需要约800伏直流电的撞击电位。但一般认为这 样的高电位会产生不利的过量颗粒。第三，在典型约1分钟的溅镀沉积中， 前技仅使用一个如图2的跑道型磁控管24,以相当高的速度在大部份的标 靶体积上往复扫描约30到40次。如此高的扫描速率需要用到更重且设计 更复杂的磁电管，方能覆盖大部份的标靶面积。第四，内含一或多跑道型 磁控管的扫描磁控管并无法完全解决均一性的问题。位于该跑道型磁控管 24末端下方的标耙16的水平边缘部份，因其的大半弧形部份34是沿着扫 描方向延伸，因此在短时间内会接收到相当高量的磁通量。此外，当扫描 方向逆转时，磁控管下方的标靶的轴向边缘部份，在逆转扫描方向所需的 有限时间内，也会接收到相当高量的磁通量。因此，标耙边缘将不成比例 地被腐蚀，减少标靶的使用及其寿命，以及造成沉积不均匀。
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发明内容
本发明目的之一在于提供具有一回绕式等离子回路(a convolute plasma loop)的磁控管，特别是具有一大致呈长方形形状(或称矩形)的磁控 管。该回路可被配置成具有以弯曲部份将多个彼此平行的平直部份加以相 连的蜿蜒形状(serpentine shape)，或是具有沿着直角方向配置的平直部份 的长方形螺旋形状(rectangularized helical shape)。该等离子回路是形成 在一磁性的内部磁极间(其是形成为回绕状，且由相反极性的外部极所围 绕)。较佳是，该内部磁极具有一简单的、被称为沿着一具有两端的单一路 径延伸的折迭形状。如果等离子回路的一或两外部端在尾部延伸(往有用的 长方形外框的外延伸)时，会提高溅镀腐蚀的均一性。
该回路可绕着一中心而被扭转许多次，例如，超过2、 4或6次。可利 用一折迭的等离子回路绕着该中心来形成该长方形螺旋回路。
接续一路径的回绕形状较佳具有多个平直部份，构成至少50%的总路 径长度，且更佳是构成75%以上的总路径长度。
接续一折迭轨道的等离子回路，夹在具有多个平行部分的两极之间， 该些平行部分彼此间隔约50 mm至125 mm间，已知间隔为75 mm时可 提供最优异的结果。扫描长度必须比该间隔更长，例如，至少在10mm以 上。
磁控管只比被扫描的标把稍微小一些，且该标靶可以相当大，相当于 最小尺寸为1.8米的长方形平板基板。该磁控管的有效磁场是在边长相当 于该标靶尺寸至少80。/。且更可以为至少90%的面积内延伸。
本发明另一态样包括以一磁控管沿着一长方形标靶的两个方向来扫 描。也可沿着该长方形标靶的单一对角线来扫描。但是，较佳是，两个扫 描的方向并非固定在一起。扫描速度可以相当4氐，例如，0.5-5 mm/s，且 扫描时间在20秒至200秒间。对一面板来说，单一扫描或许就已足够。
一较佳的扫描模式是双Z型，沿着 一 与标靶的水平边对齐的长方形相 对面的两边及沿着可连接长方形边的末端的两对角线来扫描。可关掉标靶上的电力或减少沿着边缘所进行的扫描或让电力开着，如果磁控管与标靶 边缘框之间的间隔足够远的话。可在每一次扫描后间隔小段距离再重复上 述的双Z型扫描，较佳是在与两水平边垂直的方向上，更佳是两相邻扫描
间的间隔， 一是在一方向，另一则是在垂直方向上。偏移间隔可以在5-15 mm间，丰支佳是8-12 mm间。
较佳是以Z折线型方式(a zig-zag pattern)沿着笛卡儿座标，来完成标 靶的对角线扫描或是对标靶的笛卡儿座标而言为倾斜的其他扫描，每一 Z 折线的平直部分的长度较佳在0.4 mm至3 mm间，更佳是在0.8 mm至 1.2 mm间。
本发明的又一 实施例是在点燃等离子之前，使扫瞄的磁控管移动而远 离接地框或界定室的屏障，较佳是具有距离约1 ~5mm。
可在靠近中心处使用较强的磁铁或是在靠近中心的磁铁与磁轭间放置 一或多个磁性夹铁来改善磁均一性，使中央的磁铁更靠近标靶而能由不同 强度的磁铁来形成等离子回路或延伸在磁控管板的有或无夹铁的部份上 方。
可由 一 当作磁辄的磁性磁控管板来磁性固持住该些磁铁，并以相对立、 无磁性的固定件(retainers)水平对齐并锁在该磁控管板上。所述固定件可被 分成直式固定件，以相互垂直的固定件组方式配置并藉由弯曲而彼此相连。 所述固定件可包括锯齿状的边缘以对齐介于其间的一排或两排互相交错的 圓柱形；兹4失。
该磁控管可以其上方的一机制(其是在垂直相对面配置的轨道上滑动 并以可在两互相垂直方向上驱动的个别致动器来致动)来至少部份支持或 扫描。两致动器即已足够，额外的致动器则可容许推压的动作。或者，该 磁控管可透过滑动件或滚轮而部分支撑在该标靶组件上，并沿着该标靶组 件表面推压。
图1为在一矩形平板上賊镀沉积用的一习知等离子溅镀反应器的截面示意图。
图2为可用于图1溅镀反应器的一习知线性、跑道型磁控管的平面视图。
图3为依据本发明一态样所制作的蜿蜒型磁控管的平面视图。
图4为本发明一矩形化螺旋磁控管的平面视图。
图5为一蜿蜒型磁控管的更真实的平面图。
图6为一改良的蜿蜒型磁控管的平面视图。
图7为一蜿蜒型磁控管另一实例的平面图。
图8为一矩形化螺旋磁控管的更真实的平面视图。
图g为一具有大量缠绕及并入其中的固定件的螺旋磁控管的平面视图。
图10为图9磁控管的一角落的放大平面视图。
图11为一种双-缠绕螺旋磁控管的平面视图。
图12为图11磁控管的一角落的放大平面视图。
图13为一螺旋磁控管的平面视图，其中显示出沉积减少的面积处。
图14为图3磁控管(包括额外磁铁孔)的一角落的放大平面视图。
图15为一大型、蜿蜒型磁控管的平面视图。
图16为图14磁控管(包括位于各位置处的额外磁铁孔)的一角落的放 大平面视图。
图17为用来捕捉圓柱形磁铁的一固定件的横断面图。 图18为锁在一磁性背板上用以捕捉磁铁以形成一磁控管的固定件的 平面示图。
图19为一有夹铁并入其中以改善沉积均一性的磁控管的横断面图。
图20-22显示不同半径的可交换的角落固定件的平面示图。
图23为用以捕捉两排圆柱形磁铁或捕捉柱状磁铁的固定件的平面示图。
图24—线性扫描机制(其具有磁控管可滑动地支撑在该标靶上)的升高 视图。图25为一对角线扫描机制的平面图。 图26示出标耙电位随扫描位置变化。
图27为一合并有一倾斜磁控管(以达成一对角线扫描的某些优点)的线
性扫描机制的平面视图。
图28为一种二维扫描机制的一第一实施例的平面视图。 图29为 一种二维扫描机制的 一第二实施例的平面视图。 图30为一种二维扫描机制的一第三实施例及该磁控管的一支撑结构
的直角视图。
图31为一种二维扫描机制的一第四实施例的放大直角视图。 图32-33为图31扫描机制中所述致动器位置的详细直角视图。 图34是一双-Z形二维扫描路径图。
图35为将图34转90度后且交替实施的另一双-Z形二维扫描路径图。
图36是一 系列偏移的双-Z形扫描路径图。
图37及.38为在直角方向含有一系列双-Z形扫描偏移路径的图。
图39为一蜿蜒形扫描路径图。
图40为一矩形扫描路径图。
图41为一折线形对角线扫描路径图。
图42为一可作为二维弯曲扫描路径用的8-字形路径图。
主要元件符号说明
12长方形的溅镀平台电极
14面板16标耙
18真空室20绝缘体
22背室23DC电力
24直线型磁控管26中央极
28、66、 96、 122外部极30、126、 163、 180 间隙
32、43、 52、 54平直部分
34弧形部分40、50、 60蜿蜒型》兹控管42磁控管板44末端部分
50螺旋状磁控管62密闭的蜿蜒型间隙
64、92、 124 内部极68长直部份
70短直部份72、74、 76 弯曲部份
78面积80、82 尾部部份
90双数位化》兹控管94平直齿状部份
98密闭间隙100矩形化螺旋磁控管
102、104 连续凹槽106无磁性的磁控管板
108台地120螺旋磁控管
128^磁铁孔或位置130孑匕
134弯曲固定件140双螺旋磁控管
150外部末端152内部末端
160磁控管161外部固定件
162内部固定件164、167 磁铁位置
170背板172无磁性的固定件
174、,196 无》兹性的螺丝
176、,178、 238、 248圆柱型》兹铁190,.192 固定件194、,222 弧形口袋
196螺丝198、.202、 204 磁铁
200,.206 夹铁220平直固定件
224内部角落固定件226外部角落固定件
230> 232、 230'、 232'平直固定件234、236 90度角的弯曲段
240、242补充性磁铁孔
262磁控管板264绝缘垫
266压杆268外部驱动源(致动器)
270、274 联结件272弹簧
276接地框278图形290扫描:机制292角落托架
294垂直臂
296、302、372、 456、458轮子(滚轮)310扫描.及支撑机制
312冷却歧管314供应线
320滑轨板322、324 倒转侧轨
326、328狭缝330、332 磁控管板^
334、336、352、 354致动器338、340双向马达342、432 变速箱
344推杆
346、348、356、 358突起物360、362窗374起重台
376、378内部支架380、382 外部支架
384、386内部滑轨388、390 外部滑轨
392底板400磁铁室顶
402矩形孔404托架凹槽
406托架室408顶板
410支撑托架414中间角铁
420、422蛇腹管424侧壁
426、428真空密封盖430、444 步进马达
434虫式变速杆436致动器杆
440螺丝固定件446线性滑板
448转动输出臂450、452平台
454肋状皮带468窗
460、470、474、 490、492对角线扫描472、476、494、 496矩形线性路径(边缘扫^498、500、516、 518、520双-Z形扫描
500、530、534线性扫描19532 垂直扫描
540、 542、 544、 546 侧边
550 对角线路径 552、 554 移动
560 8-字型扫描
Q1、 Q2 对称线 M 中线
具体实施例方式
本发明一态样包括形状较图2直线式跑道型轨道更具回绕状(more convoluted)的磁控管。r更具回绕状J的意思是指一磁控管其形成一密闭 的、包括弯曲段(其弧度整体延伸超过360。且较佳是超过720°)在内的等离 子轨道。在另一定义中，该直线式跑道型轨道是被扭转成例如折迭状(folded) 或螺旋形状(spiral shape),同时保持导引平行等离子轨道之间隙部份间彼 此相隔一恒定距离。在图3绘示的一实施例中，形成在一磁控管板42上的 蜿蜒型磁控管40包括配置在间距p中的多个长且平行的平直部份43，并 以末端部份44彼此相接，该些末端部份44并可以为弧形或是具有以弯曲 角落连接到所述平直部份43的短且直的部份。蜿蜒型磁控管40是以平行 段方式从一水平侧往另一侧折迭，同时具有基本上非常短的小段在紧邻与 该水平侧垂直的两侧上。由于在此所描述的磁控管的形状是可形成一 密闭 等离子回路，所示的间距p将被称为回路间距(loop pitch)，以期能与以下 将要描述的轨道间距(track pitch)有所区别。由与标靶面平行分布的外框大 致呈长方形的磁场所界定的蜿蜒型磁控管40的有效面积占了该标靶面积 中的大部份。可往复扫描该蜿蜒型磁控管40横越一密切相关的距离(与p 成倍数)至该些长、平直部份43，以完全扫描该标靶面积及自该标靶面积 更均匀地溅镀材料。
在图4另一相关实施例中，一螺旋状磁控管50包括沿着垂直轴延伸且 平滑地相接在一矩形螺旋内的一系列、连续的平直部份52、 54。其相邻的 平行的平直部份52或54是以一回路间距Q彼此相隔。该螺旋状磁控管 50可以被视为绕着该磁控管一中央点的数个缠绕(wraps)。该螺旋状磁控管50、可沿着矩形的一方向横越一轨道间距p扫描，其是该回路间距p的
一半，例如，沿着所述平直部份54扫描。
上述的磁控管形状仅为粗略的描述。可显著地提高磁控管40、 50中 的折迭次数或缠绕次数。每一磁控管可被视为图2延长的跑道型磁控管的 一折迭版或螺旋缠绕版，有一等离子回路形成在内部极与周围外部极之间。 当图2直线型磁控管24被加以折迭时，其周围折迭的极可能会被并入。如 图5所示， 一蜿蜓型i兹控管60是由介于一内部极64与一外部极66之间 的一密闭、蜿蜒间隙62所形成，并完全围绕该内部极64。等离子回路， 包括由轨道间隔Q所分隔的两密闭、间隔的抗-平行传递的等离子轨道，并 在所示x-方向上折迭形成一大致成周期性(周期为轨道间隔Q且沿着y-方 向上具有大致均一的末端)的结构。单次折迭的轨道，因此磁控管的形状大 致依循长平直部份68绕着一中线M在一方向上对称性地延伸，至于短平 直部份70则在另一方向上延伸。以弯曲部份72、 74、 76将所述平直部份 68、 70加以连接。该些内部弯曲部份74及末端弯曲部份76则剧烈地以 几近180。角度弯曲。所示图形显示外部极66的最外面部份比内部部份来 得薄，其代表相对的》兹通量。须知蜿蜒型J兹控管60也可包括该等离子回路 的额外折迭，特别是对大面积标靶尺寸来说。
但是，当对这类蜿蜒型磁控管60测试时，位于该磁控管60末端弯曲 部份76下方的面积78表现出极低的溅镀速率。与其增加扫描长度或提高 整个磁控管的体积，图6绘示的一蜿蜒型磁控管80包括尾部部份82，其 中内部极与外部极64、 66均延伸进入围绕该间隙62末端弯曲部份84的 区域内，使得该末端弯曲部份84位于该磁控管80的有用面积的矩形外框 的外。结果，图5较少腐蚀的区域78即落在该有用标靶面积的外。标靶可 能需要稍微加大以容纳该尾部部份82，但是该处很少有溅镀，该尾部部份 82可延伸使更接近标粑周边而非该磁控管80的其他剩余部份，且或许可 延伸越过标耙边缘。如果该等离子回路中的折迭次数为奇数，则两尾部部 份82会出现在该磁控管板42水平相对立的两侧上。 一类似的尾部部份82 会从图4螺旋状磁控管50的单一外部末端延伸出来。
21一双数位化磁控管90，如图7所绘示，包括由两排相对立、大致成平 直齿状部份94所形成的一内部极92及一环绕的外部极96(以一密闭间隙 98而与该内部极分隔开来)所构成。该间隙98的平直部份乃依照两对称线 Q1及Q2配置。该蜿蜒型磁控管60、 80及该双数位化磁控管90虽然看 起来不同，但其外帽类似且可提供类似的it场分布。两种都舍有约占总道 轨长度至少50%,更佳是至少75。/。的平直部份。但是，该数位化磁控管可 与该蜿蜒型磁控管60及将详述于下的螺旋状磁控管之间，可以其内部极 92来加以区别，亦即该内部极92具有多数突出部份且形状更复杂，且不 会以图2中延伸的线性磁控管24可被被扭转的单一路径来描述。相反的， 该蜿蜒及该螺旋状的磁控管的内部极，具有几乎恒定的宽度且依循 一 单一 弯曲或折迭的路径从一端到另一端。换句话说，该蜿蜒及该螺旋状的磁控 管的内部极只有两末端，用以界定出该密闭等离子回路末端，而同时该数 位化磁控管的内部极则具有相当于该电将回路末端的三或更多末端。如以 下将详细揭示的，这些末端会造成某些明显与其紧密曲度相关的困难，同 时减少其次数可能是有利的。Hope等人在美国专利第4,437,966号中揭示 了 一单一数位化磁控管，且Ribeiro则在美国专利第4,826,584号中揭示了 一种双数位化磁控管。
绘示在图8中一矩形化螺旋磁控管100,其包括形成在一无磁性的磁 控管板106 (例如，由6061铝所制成的)上的连续凹槽102、 104。分别以 具有相反极性的圓柱型磁铁(未绘示)填充所述凹槽102、 104以在其间形成 一等离子轨道。该凹槽102可完全围绕该凹槽104，该两凹槽102、 104 是配置在一轨道间隙Q并以一几乎同宽的台地108 (mesa 108)彼此分隔。 上述文字中的台地108代表相反极性的极间的间隙。凹槽102代表该外部 极。另一凹槽104代表该内部极，其是为该外部极所环绕。与该跑道型磁 控管类似，无论是否被扭转，由该凹槽104所代表的磁极是完全被由该凹 槽102所代表的另一磁极所围绕，因此可强化磁场及形成一或多等离子回 路以避免末端损失(end loss)。该凹槽102最外围部份的宽度只比该凹槽 102内部及该凹槽104全部的一半宽度稍多一些，因为最外围部份只能容纳 一排磁铁而其他凹槽部份则可以交错方式容纳两排磁铁。可将磁控管100的凹槽102、 104加以改良使能包括该台地108的180。角弯曲末端的 一尾部部份，类似图6的尾部部份82。可以一单一磁轭板覆盖该磁控管板 106的背面以^磁性耦接所有的^f兹铁。该矩形化螺旋磁控管也同样具有凹槽102、 104和磁极，当充满磁铁 时，具有多个平直部份沿着垂直方向延伸并以弯曲角落彼此连接。所述平 直部份有利地构成至少50%,更佳是至少75%的该图案总长度。所述凹槽102、 104大致代表可界定出介于其间的等离子轨道的两磁 极。但是，其结构更为复杂。在此实施例中，所述凹槽102、 104是被模 制入该无磁性的磁控管板42中(例如，铝制的磁控管板)，并包括圆柱体形 孔洞阵列或锯齿状边缘，以捉住紧密排列的个别的圓柱体形永久磁铁。位 于所述凹槽102、 104较厚部份中的圆柱体形孔洞可形成两彼此交错、线 性延伸的平行列，以提高磁铁封装密度。另一方面所述凹槽102、 104的 外面部份只能有一列这样的线性列。典型由磁性软不锈钢制成的两个额外 的磁极可具有和该凹槽102、 104相同的形状及宽度。以螺丝将该两个额 外的磁极固定到凹槽102、 104上方的磁控管板上，以捉住在往下面向凹 槽102、 104中的磁铁并作为磁极件来使用。但是，该磁轭板可提供充分 的固持力量，因此不需要磁极件或是螺丝固定件，此将在以下有关可对准 磁铁的无磁性固定件的说明中详述。可明显提高缠绕中的折迭次数或折迭次数。也可使用磁控管用的其他 回绕形状。例如，可以不同方式组合该蜿蜒型或螺旋状磁控管。可将一螺 旋状磁控管接上一蜿蜒型磁控管，两者均形成有一单一等离子回路。也可 将两螺旋状磁控管以不同扭转方向彼此相接。也可采取以两螺旋状磁控管 夹着一蜿蜒型磁控管的方式。 一般来说，欲求为一单一等离子回路。但是， 本发明多回绕等离子回路享有一些好处。虽然已知该矩形化螺旋》兹控管100有效，但其均 一性尚有改善空间。 已知有几个问题存在。其中存在有冷点位置(cold spots),即，与间隙108 的弯曲角落112有关的低沉积速率区域和紧邻该等离子轨道弯曲的外部末端110的一末端区域，以及靠近该具有较低磁场的螺旋状等离子回路外部 末端的一凹入面积114。此外，已观察到相对于较大的外部面积来说，中央大致成矩形的区域会产生较少的沉积。有数种可改善此磁控管100的方式。图9中绘示出一单一螺旋磁控管120，其具有一角落(图10示出该角 落的放大图)，包括一种磁性的外部极122,围绕着具有另一极性的内部极 124，且其间具有一恒定的间隙126。所示的结构可被实施成多对固定件的 一回绕固定件结构，简单的说，将其间的磁铁对齐并具有磁铁孔或位置128 以容纳沿着孔轴的两垂直磁性(或任一磁性)上的圓柱形磁铁。该相对的磁 铁代表两相反的磁极。虽然在固定件上钻出多个孔130以收纳用以固定相 反对垂直固定件132及弯曲固定件134到磁性板上以作为磁轭的多个螺 丝。该固定件结构可容纳在外部极122及内部极124中约6000个磁铁， 并创造出一长度约75米的弯曲等离子轨道。但是，不是所有的孔或部份都 需要被填满。首先，磁铁是沿着弯曲路径成对地被配置在内部并成单线配置在该外 部极122的外部份。藉此，对应至该间隙126的每一等离子轨道就会被夹 在轨道内两排数目相同、但相对立而设的f兹铁间。但是，矩形化轨道的角 落是由其个别弯曲固定件134所形成。该弯曲固定件134不仅是以呈现单 弧形线的多数磁铁孔的垂直组件来形成，还以远离间隙126的孔136的额 外弧形线来容纳多余的磁铁。这些多余的磁铁目的是要补偿一般认为在90。 角所绘出现的沉积量下降情形。这些多余的磁铁位置是以该孔所需达成均 匀沉积所需的同样极性的磁铁来填满。整体结构形成一具有约6-3/4缠绕的矩形化螺旋等离子回路，亦即， 明显较图8中的两次缠绕数目为高。每一缠绕相当于两等离子轨道。此二 维扫描需求较佳是在至少可分隔该两等离子轨道或其的多者的长度上实 施。所增加的缠绕数目代表扫描长度可被减少。一双螺旋磁控管140,如图11所示(其中一角落的放大图示于图12 中)，其包括一外部极142，围绕着为一恒定间隙146所分隔开来的一内部极144。再次的，所绘示的结构可代表被锁在一磁性板上成对的固定件132、 134,以将大数量的磁铁固定于其上，其中磁铁的轨迹代表其的极性。此图 中并未示出架设在固定件的双锯齿状结构上的磁铁，且此实施例也未绘示 出该额外的角落磁铁位置。但是，在此实施例中实施螺旋缠绕的方式并不 相同。首先，图2中线型等离子回路磁控管24的一加长版本被折迭，使其 两个末端34是彼此在水平方向上紧邻，且所述极26、 28及间隙30三者 的轴中央是在宽半径(wide-radius)的半圆弧末端处被弯曲。在图11中的配 置，此矩形化螺旋包括一外部末端150，其具有四个相邻且大致平行的等 离子轨道；及一内部末端152,其具有该两倍等离子轨道的两分开的末端。 该结构有数个具有四个平行间隙146以产生四个平行等离子轨道的平直部 分。之后将此种4-轨结构缠绕成所绘示绕着中心有约30个等离子轨道的 矩形化螺旋形状。须知此缠绕方式是以图2折迭的线型磁控管的宽半径末 端在外面且其两个短半径末端30在里面的方式来实施。也可以另一种方式 来缠绕但其中央会变得比较不对称。两^f兹控管120、 150在靠近该^磁控管中央处仍会有些许沉积，例如， 在图13中所示的磁控管156 (其中一角落的放大图示于图14中)，包括一 大致成矩形的内部区域158，其约占会受到较低賊镀沉积速率的总磁控管 面积的10%。可以位于该较少沉积的内部区域158中较强的圆柱形磁铁(比 用在区域158外部的磁铁来得强)来减少该些差异沉积。当所述圆柱形磁 铁，例如，稀土磁铁NdBFe的磁场强度为38MgO时(其中MgO代表百万 倍高斯厄斯特(mega gauss oersted) ( r oersted J为磁场强度单位))，其 总沉积速率即已满足。较强的磁铁， 一般市面上可买到磁场强度为48MgO 的磁铁，亦即，强度多了约26%。其他磁性更强的磁铁其供应量较少，价 格也较贵。当磁电管156中的主要轨道，以磁场强度为38MgO的磁铁充 满较少沉积的内部区域158外部并以磁场强度为48MgO的磁铁充满该内 部区域158时，可显著改善沉积均一性，但尚未达到完美状态。如图15所示一蜿蜒型磁控管160,(其放大图示于图16中)，其包括 10倍的该线性跑道型磁控管。其固定件结构比该螺旋磁控管的固定件结构更规则。多个外部固定件161及多个内部固定件162是以 一间隙163加以分隔，该间隙大致与该等离子轨道相关且包括位于所示两平行边缘上的规则的、 一般为线性阵列的it铁位置164，在内部配置成双排，在外部则配 置成单排。所迷固定件161、 162也包括大数量的额外的磁铁位置165， 并入在该间隙163的长180°弯曲处的弯曲固定件的180°弯曲处的两侧上。 与外磁性极相关的固定件166残根末端包括位于该间隙163的尖锐180° 弯曲处的额外的磁铁位置167。额外的磁铁位置168出现在紧邻该磁控管 160的两位于外部的顶及底边缘的长180。弯曲处之间。另 一种解决方案则是采取提高中央沉积速率的方式，特别是对螺旋磁 控管来说，而非改变在中央区域158的磁铁强度，其需要对该磁控管的垂 直结构有相当的了解。如图17截面图所示， 一磁性磁控管或背板170是 可作为该可移动式磁控管及一磁轭的主要支撑元件。其为一厚板，例如约 1/2"(12mm)厚，由一柔软的^f兹性料所构成，亦即，可/f兹化的材料，例如， 钢铁(即，冷轧钢A36或不锈钢)。在操作方向时，无磁性的固定件172是 以无磁性的螺丝174将其固定在该背板170底部。该固定件172可以由铝 (即，6061 A1)或无磁性的不锈钢或铜所构成。不同极性(或称极性相反)的 圆柱形磁铁176、 178是松松地嵌在两固定件172之间且其间夹着 一 间隙 180，并以其强大的磁力被固持在该背板170上。被固持在两平行固定件 172间的磁铁176、 178彼此的磁性不同，因此可在该两磁铁176、 178间 的间隙180产生一磁场B。所述固定件172、 174的厚度并不需要等于其 所固持的磁铁176、 178长度。可将一磁极件固定在所述磁铁176、 178 顶部，但此并非必要。如果相邻的磁铁176、 178彼此具有相反磁性，该 背板170即可作为 一磁轭且该相对立的磁铁176 、 178可在其间产生一磁 场B。位于该两相对立石兹极间的间隙180应^皮-f见为位于不同线上的该两相 反极性的磁铁176、 178间的距离，因为该无磁性的固定件172并不会干 扰该磁场。所迷固定件172的优点为其一般是以比磁辄170更轻的材料制 成，并可被单独设计及安装。磁控管120、 140、 156、 160中较大的部份包括两排交错排列的磁铁。如图18所示，两平直固定件190、192具有面向锯齿状或贝壳状(scalloped) 边缘的半径比所固持磁铁194稍大的弧形口袋194。无磁性的螺丝196可 将所述固定件190、 192固持在背板170上，使得所述口袋194是彼此轴 向偏移磁铁直径的一半并间隔排列以容纳两排尽密排列的磁铁198。该外部极的外面部份典型是以 一 单排的磁铁来填满。在此外面部份的 该平直固定件190、 192可具有类似的锯齿状设计，但是以其口袋194间 有一可抓住一单排磁铁198之间隙彼此对齐的方式被固定在背板170上。 连接所述平直段的角落段包括多个弯曲部份，其可将单排或双排的磁铁弯 曲90°。所述角落段也可包括类似的固定件，但其半径不同。所述角落段 可分开来制造后再锁在该背板170上，与其周围的平直固定件190、 192 对齐。另一种提高中央部位沉积的方法，如图19截面图所示，将一磁性材料 (例如上述的冷轧钢)制成的夹铁200固定在该背板170側面，面向该中央 区域158中表现出低沉积速率的标靶。该夹铁200的厚度可在2 mm至8 mm间，例如，5mm，以有效地提高该表面的高度。固定件被锁在该中央 区域158中的夹铁190上及直接锁在该中央区域158以外的该背板170 上，使得被所述固定件固持的一磁铁202的高度可在该低沉积速率的中央 区域158中被有效地升高，而能相对于被固持在该中央区域158的外的磁 铁204更靠近该标靶，因而能增加紧邻该中央区域158的标靶的磁场，并 因而提高该处的等离子密度和溅镀速率。如果必要的话，可将一厚度较小 的过渡性夹铁206，例如约2mm，固定在该背板170上环绕该中央夹铁 200周围，以固定更多的磁铁固定件至该过渡性夹铁206,使被固定在不 同高度的磁铁202 、 204间的过渡更平顺，并提供较佳的溅镀均 一性。或 者，该过渡性夹铁206可位于该主要夹铁200的下但水平延伸超过该主要 夹铁200。可使用额外的周边夹铁或是将一具有客制形状的夹铁模制成一 夹铁。更可将一形状模制到该背板170中，但是，使用一或多夹铁可提高 斗几动性。再次参阅图13，先前描述该磁控管时是强调与该矩形磁控管边平行以增加均 一 性的平直部份。该些平直部份是由位于该矩形磁控管两对角线上 的多个弯曲部份或角落210加以连接，如图14所示。该些角落一般来说 具相同、极小的半径。结果，介于两相对立磁铁间的间隙宽度到了该角落210的弯曲部份即会增加，结果降低了投射在标靶前端的磁场强度并因而 降低了溅镀速率。可于形成在该弯曲固定件134中的额外的孔136中置放 数个或许多额外的磁铁，以补偿在角落210被减少的磁场强度。预期不仅 在设备的研发期间需要微调该角落210,在将一机器供应给不同溅镀材料 及溅镀条下时也需要微调该角落210。亦即，该角落210不仅在研发期需 要微调，在实际应用时也还需要微调。该背板170是一大、且重的工件。 一旦其被制造并从制造处运送出去 后，可藉由调整其中的磁铁数目、设计新的固定件及夹铁(其可较便宜地制 造且更容易运送及实地安装)等方式而能在研发实验室或实际应用处加以 改良。举例来说，第20至22图中显示出平直固定件220,其口袋222彼 此对齐以容纳一单排磁铁于其中，但在其他实施例中，也可容纳多排磁铁。 以螺丝196将该些平直固定件220在背板170上多个预先决定的位置处。 该些延伸在垂直方向上的平直固定件220是由一内部角落固定件224及一 外部角落固定件226加以连接，同样的，其是设计来容纳一单排磁铁。绘 示在第20至22图中其他三组角落固定件224、 226包括不同半径的弯曲 部份及在该三组实施例中程度渐次减少的平直部份。但是，其末端可以类 似方式彼此置换且在两角落固定件224、226及背板170中用来锁螺丝196 的螺孔在三实施例中的置放方式类似。结果，为调整磁控管角落的磁场分 布，仅需置换一组不同的角落固定件224、 226至背板170上目前使用螺 孔组中即可。可利用在角落使用磁性较强的磁铁及在平直部分使用磁性较弱的磁铁 这样的方式来提高角落位置的磁场强度。在图23中绘示出一两排的角落，其具有两组垂直的平直固定件230、 232，其在角落处分别以一外部角落固定件234及一内部角落固定件236 加以连接。所述平直固定件230、 232的口袋是彼此交错以容纳两排紧密排列的圓柱形磁铁238。角落固定件234、 236的位置是使其能容纳两排 弯曲排列的磁铁238(其是在曲度可容许的范围内被紧密堆排)。所述角落固 定件234、 236可轻易地以具有不同曲度及更小或更大的平直部分的其他 角落固定件234、 236加以置换，另 一项特色是所述角落固定件234、 236也可包括位于该两排磁铁238 外部的补充性的磁铁孔240、 242。 一如在将角落磁场分布最佳化过程中所 需要的，可在所述补充性的磁铁孔240、 242放置补充性磁铁以提高角落 的磁场强度。也可在图21-22所绘示的单排角落固定件234、 236中形成 该些补充性的磁铁孔240、 242。另一项特色绘示在图23中。如果正确的选择该些用来锁住螺丝196 的螺孔，以满足两相反方向的需求，可将一对所述平直固定件230、 232 在其长轴方向翻转以形成平直固定件230'、 232',使其锯齿状边缘244面 向外且平直边缘246面向内以容納垂直于所示平面而被极化的 一 系列矩形 或柱状磁铁248。所述柱状磁铁248因其单位封装因子之故而可提供较强 的磁场。当然，也可设计出只有平直边缘的特殊平直固定件。该些蜿蜒型磁控管60、 80、 160只有一组主要的平直段220、 222, 由180。的弯曲段所连接，至于其他的矩形螺旋磁控管100、 120、 140、 156则有两组平行的平直段220、 222，均可被视为主要平直段組，大部份 由90。的弯曲段204、 206或234、 236所连接。所有的磁控管都受益于在 与所述平直段中主要平直段组垂直的方向上横越间隙p的 一维扫描。但是， 这种一维扫描仍有些许不足之处。首先，溅镀均一性将大受影响，因为有 极大部份的磁控管组件位于与扫描方向平行的方向上。此效应对矩形螺旋 磁控管来说最严重，因为其平直段是沿着扫描方向延伸，使得溅镀均一性 在与扫描方向垂直的方向上变得极差。即使在蜿蜒型磁控管中，较高的磁 场密度倾向于出现在有180°弯曲段部份的面积上，使得标靶的水平边缘较 其中央部分更容易被腐蚀。但是，不管怎样，这些磁控管仍然较易腐蚀标 耙的中央部位，而非其水平边缘部位。其次，除非已先采取了其他预防措 施，所有的磁控管都会在靠近等离子遮蔽件紧邻标靶水平边缘处创造出一等离子。
一如先前在直线跑道型磁控管中的描述，在启发等离子期间，邻近度(proximity)可大幅提升颗粒的制造。第三，当一磁控管被快速且往复 地扫描时，会从末端井连续产生过度腐蚀。可藉由在两正交方向的 一矩形标把上扫描一 回绕式磁控管来提高溅镀 均一性。可视欲求扫描模式的复杂性来决定所应采用的扫描机制形式。在 图24所绘示的一扫描机制260中，标靶16的背面经由数个绝缘垫264或 固定在磁控管板262底面孔洞内的滚轮支承来支撑着一包括了数个磁铁于 其中的磁控管板262的顶面。该些绝缘垫264，可由铁氟龙橡胶(Teflon⑤， 杜邦公司出品、有商标的产品)或其他软性聚合物材料来构成，且直径约为 5公分，并从该磁控管板262上突出约2公厘。由一外部驱动源268所致 动的数个相对立压杆266可渗透真空密封背墙22以从相反方向经由联结 件270推抵靠着该磁控管板262。对二维扫描来说，该联结件270可以是 一可转动的轮子，可专一且平顺地推动该磁控管板262，虽然可能只要一 软铁氟龙垫即已足够。该驱动源268典型为一种双-向转子，用以驱动一驱 动杆(其可转动密封至该背墙22上)。位于该背墙22的一铅螺旋机制可将 该转动动作转变成线性动作。或者，该铅螺旋机制可位于该密封的背墙22 的外且经由该背墙22的一密封的蛇腹管组件(a sealed bellows assembly) 而被连结到该压杆266。该两对垂直排列的压杆266及驱动源268可提供 独立的二维扫描。 一对沿着标靶对角线排列的压杆266及驱动源268可提 供相对于标靶侧边的联结的二维扫描。也可使用其他类型的致动器，包括 位于低压背室内、夕卜的气压釭(pneumatic cylinders)、步进式马达、和机械 传动组件(rack-and-pinions)。在图25所示的另一实施例中，以一弹簧272，较佳是在所示几何状态 中一推压动力用的压缩弹簧，来置换该些相对立压杆266中的一。此外， 也可将位于该压杆266与磁控管板262之间的一联结件274加以固定，使 得一压杆266可在与该弹簧262(此时其较好是一种张力弹簧(tension spring))相反的方向上推压及拉动该磁控管板262。为达成在一对角线上扫 描的模式，将形成在一磁控管板262上的一回绕磁控管(如图25所示)支撑在一矩形框276上(其是形成为该背墙22的一部份)。虽然所绘示的为一种 蜿蜒型磁控管，但也可使用其他状的磁控管。经由该固定的联结件274而 连结到该磁控管板262上的致动器268可沿着该框276的一对角线驱动， 亦即，在西北往东南方向上，其既平行且垂直于该磁控管主要平直段组的 方向。在所示实施例中，该弹簧272的作用是与致动器268相反。因为对 角线扫描之故，可减少该标靶上北边及南边的过度腐蚀现象。可将来回扫描延伸到沿着框的对角线上或当等离子打开时的一主要轴 方向上，使得该磁控管可回到其原来位置并准备好在下一面板上进行溅镀。 或者，可在等离子关闭下实施背面扫描，同时将一新的面板放在溅镀反应 器内并将溅镀室抽真空且平衡。在另一情况下，在一往前扫描(a forward scan)中溅镀一面^反并在后续的往后扫描(back scan)期间沉积在一第二面 板上。也可采用其他类型的扫描机制。可以用lnagawa等人2006年2月3 曰在美国专利第11/347,677号申请案中所揭示的轮子或球或滚轮支承来 取代所述滑动垫264。较好是，该些轮子或球或滚轮支承均为电性绝缘体， 使得支撑在该偏压标靶16上的该磁控管板262形同接地。对简单动作来 说，可使用介在该磁控管板262与标靶16间的一导引板(a guide plate)来 导引该扫描动作。 一如前述Halsey专利所揭示的，可经由轮子或支撑杆以 一或多导板从上方支撑磁控管板262。扫描程度可以相当有限。 一般较佳是让扫描长度至少与周围等离子轨 道间的间隙一样，较佳是约等于该间隙或一小倍数量的该间隙。举例来说， 对于具有相当少量的折迭或缠绕的磁控管来说，其用于2米标靶的周围非 平行轨道间的间隙为75 mm，其扫描距离应该至少为75 mm。对于具有大 数量的折迭或缠绕的磁控管来说，例如，磁控管120、 140、 156、 160， 则可降低其扫描距离。为容许磁场强度及位置可有变化， 一般建议扫描距 离应至少比等离子轨道的间隙大10 mm。超过间隙距离50%以上的扫描距 离则会毁损本发明优点。实验显示扫描距离在85 mm至100 mm间可提供 最优异的腐蚀度。已证实磁铁沟槽间(因此，等离子轨道间)约75 mm的间隙相当有效，代表间隙较佳是介于50 mm至125 mm间。随着回绕式磁控 管中的缠绕或折迭次数增加，所需扫描长度则因而下降。从两种操作角度来看，扫描可提供优点。第一，可以约1 mm/s相当 低的速度来进行扫描使得单次对角线扫描一框或是数次对角线扫描一框 (将详细说明如后)时，即可完全完成沉积。以2mm/s的速度扫描可获得极 佳的结果，代表一较佳的扫描速度在0.5-5 mm/s间。对一 100mm的扫描 来说，可在20秒至200秒内完成一完整的扫描。緩慢的扫描速度可简化 重机械。第二，较佳是在等离子熄灭的状况下启动慢速扫描并在磁控管离 开该接地框276的周边范围时，例如再开始扫描2mm后(表示较佳范围在 1-5 mm间)，才启动等离子。延緩敲击诱发等离子可使扫描速度能达到平 衡。更重要的，离开框266才诱发等离子可明显降低颗粒的制造，因为颗 粒制造一般被视为源自等离子敲击期间未受控制的电弧。已有实验以一恒定电力将一线性跑道型磁控管扫描恒越该框。如图26图形278所表示，标靶电位会从靠近中央的约500V开始上升至靠近框276 或遮蔽物的约600V，表示等离子阻抗和磁控管的位置是习习相关的。 一般 认为紧邻框处的高电位是肇因于电子渗露至框276所引起的，且与敲击产 生等离子期间的过量电弧有关。如果是在曲线平坦处敲击产生等离子，将 可大幅降低电弧生成的机率。此外如果再磁控管到达另 一对角线角落之前 即将等离子熄灭的话，也很有益处。 一如大家所熟知的，敲击及熄灭等离 子主要是受个别提高及降低供应至溅镀标靶上的电力所影响。如杲要在同 一基板实施进一步沉积的话，另 一种方式是利用降低标靶电力以达成低密 度等离子而非完全熄灭等离子，藉以明显的降低在标靶边缘所产生的颗粒 数目。也可将同样的电位变化应用在与该框276边缘垂直的扫描上，其中 靠近该框276处的电位是被降低或等离子被熄灭。此外，还观察到图8矩形化螺旋磁控管100的标靶电位只有约350V, 表示其为非常有效率的磁控管。一如图27所示，形成在磁控管板262上的磁控管280也可获得与图 25对角线扫描机制非常类似的结果，其中该磁控管280的一或两组主要的平直部份282,相对于该框276的矩形边来说，是与该框的对角线约成45° 或平行。从所示蜿蜒型磁控管来说，以对角线方式配置磁控管的效应是最 明显的，但是如果将矩形化螺旋磁控管的平直部份与该框边缘配置成在相 对于单轴移动时具有互补入射角的关系时，该矩形化螺旋磁控管也可获得 类似的效果。沿着两矩形边的一对齐的两相对立的致动器268,可沿着该 边扫描该磁控管板262。在此实施例中，相对于该框276来说，扫描为一 维但磁控管的形状则为二维。为避免敲击时产生的边缘效应，可沿着水平 侧边提供额外的标靶空间。
沿着两对角线的扫描可利用图28平面图绘示的扫描机制290达成。 位于矩形框276的4个角落上的4个致动器268是沿着两个框对角线以相 对立成对方式对齐。连接到压杆266末端的一角落托架292包括两个垂直 臂294，每一臂具有多个轮子296或其他滑动件以平滑地锁住并对准磁控 管板262的个别角落，以能正确地沿着该框的对角线推动。虽然所示为一 蜿蜒型控管，但也可在此及其他二维扫描机制中使用其他回绕的磁控管形 状。沿着任一对角线扫描只需要改变制动器268之一即可。藉由以制动器 268的一沿着第一对角线来推动该磁控管板262(与该第一对角线对齐)至 第二对角线会通过的一中央点上，来将该扫描由一对角线转变到另一对角 线上，之后，与第二对角线对齐的另一制动器268即可锁住该磁控管板 262，并沿着该第二对角线推动该磁控管板262。
图29所示的一矩形配置的扫描机制300，包括沿着该矩形框276的4 个边成对配置的8个致动器268，其个别具有轮子302或其他转动件在该 压杆266末端，以在角落锁住该垂直的框边。可以诸如铁氟龙的类的软推 压垫来取代轮子302。以相同的方式来控制该些成对的致动器268,以便 能对相连压杆266执行相同程度的推压。致动器268之间的r成对(pairing) J 关系较佳是在致动器268与磁控管板262之间并无固定的耦接关系，而是 仅执行一推压力量而已。只有一对有轮子的压杆266需要锁住该磁控管板 262以沿着一笛卡儿方向移动。
绘示于图30的另一上方扫描及支撑机制310，是支撑在该框276上，该框276又是支撑在标靶背板的周边上。 一冷却歧管312将来自供应线314 的冷却流体分散到标靶背板上。位于对面侧的相应排出歧管与排出线则并 未绘出。Tanase等人在2005年7月27日提申的专利申请案11/190,389 案中揭示一改良的冷却背板，其全文在此并入作为参考。该Tanase冷却 板具有水平钻设在一体成形背板上的多个冷却孔，该背板的平坦表面上则 设置了冷却液体歧管并在板上创出反向流动的冷却液体。该Tanase案还 揭示了多层标靶，虽然其大致成矩形，但也具有多个与外等离子轨道形状 一致的角落。 一滑轨板320包括两个倒转侧轨322、 324,其可沿着一第 一方向及架设在该框276上的个别系列的有轮子的轴承顶部滑动。两狭缝 326、 328是形成在滑轨板320上以延伸进入垂直的第二方向中。固定在 该磁控管板170上并用以支撑该磁控管板170的二反转滑轨330、 332是 延伸穿过两狭缝326、 328,并可滑动支撑在架设于该滑轨板320上个别 系列的有轮子的轴承上，以容许其于第二方向上移动。亦即，磁控管板170 及其相连的磁控管46可在彼此垂直的第一及第二方向上滑动。此外，此重 磁控管的重量是藉由框276与标靶背板周边来支撑，其本身又直接支撑在 处理室壁上，而非在标靶或标靶背板内部相对来说较薄的支架上。在2006 年2月3日提申的美国专利11 /347，667案中，其全文在此并入作为参考， Inagawa等人揭示一 悬挂系统，其中磁控管板170是部份由所述轨道330、 332经由弹簧及标靶背板上的滚轮来支撑。亦即，lnagawa等人的系统结 合了图24与图30的特点。
一第一组致动器334、 336是彼此沿着支撑在框276上的滑轨322、 324面对面设置，并包括其个别可单独控制的双向马达338、 340、变速箱 342及虫式变速马区动推杆344 (worm gears driving pusher rods 344)，其 可专一性地紧靠、锁定及施力至个别的突起物346、 348(从滑轨板320往 上延伸)。 一第二组类似的致动器352、 354是彼此沿着支撑在框276上的 磁控管板滑轨330、 332面对面设置，并可分别锁定固定在该磁控管板170 上的个别突起物356、 358并往上延伸通过滑轨板320上的窗360、 362。 该些窗360、 362的大小明显大于相关的突起物356、 358以容许该些突起物356、 358可在两个对角线方向移动整个扫描距离。
所述相对面设立的致动器334、 336、 352、 354可用来移动该磁控管 板170并在对角线方向上粘接上磁铁。固定在该磁控管板170上的突起物 356、 358具有一相对来说较宽的面，使得相连的致动器352、 354的推杆 344可在其他致动器334、 336组于横向上移动磁控管板170时可将其滑 动地锁定。
绘示在图31的另一扫描及支撑机制370可提供较图30更优越的一些 改良，同时其绘示也更完整。该框276可支撑位于该框相对立两侧上的两 排滚轮372，其可滚动支撑倒转的框滑轨322、 324，所述滑轨可支撑一介 于其间的起重台374。该起重台374具有一比图30滑轨板320更开放的 格状结构，但功能大致相同。该起重台374包括四排未绘出的滚轮在其内 部支架376、 378及外部支架380、 382上。该四个支架是可滚动支撑倒转 的起重台内部滑轨384、 386及外部滑轨388、 390。所述起重台滑轨部份 支撑该磁控管板170,包括位于其下侧面上的磁铁。该些外部支架380、 382及外部滑轨388、 390乃是选择性使用的，但其可在相当重的磁控管 板170侧边提供额外的支撑以减轻靠进边缘处的下坠力(相较于图30的双-滑轨支撑来说)。 一托架形状的底板392是被固定在框结构上以形成该起重 台374。
一磁铁室顶400(其构成图1该背室22的顶壁)，是支撑在并密封至该 框276,同时可容纳该起重台的结构于其中，并提供真空壁在可容纳磁铁 的室顶上方。该-磁铁室顶400包括一矩形孔402及一托架凹槽404的底部。 一托架室406恰可嵌入该托架凹槽404中并被密封至该室顶400环绕该矩 形孔404。 一顶板408被密封至该托架室406顶部以完成该真空密封。
一起重台托架410是可拆式地位于该托架室406中并被固定在该起重 台374底板392上。在真空密封外， 一支撑托架401(其是固定在该磁铁室 顶400外部)，以及一中间角铁414,可固持一致动器组件416于该屋顶 400的一致动器凹槽内。该支撑托架412更可作为该磁铁室顶400的一顶 桥系统(truss system)的一部份来使用。该致动器组件416是经由两密封的真空埠而耦接至该托架室406内部。
该致动器组件416可分别在一方向上藉由固定在该起重台底板392上 的起重台托架410施力而移动该起重台374，并经由一皮带驱动(该皮带两 端固定在该磁控管板170)而在垂直方向上移动该磁控管板170。
该致动器组件416,如图32所绘示，包括两致动器，其经由两密封埠 而被连接到该托架室406内部，该两密封埠包括其各自的蛇腹管管420、 422穿透图31中该托架室406的一侧壁424。所述蛇腹管420、 422各自 为具有足够弹性的轴向波浪的一体成形管件，可沿着该致动器轴膨胀一段 距离，最大可与沿着框侧滑轨322、 324扫描距离一样长。所述蛇腹管420、 422 —端是环绕侧壁424上的孔密封，另一端则具有各自的真空密封盖 426、 428。
该致动器组件416,如图33从水平侧另一面所绘示的，包括供两垂直 动作使用的两致动器。此图中包括该致动器组件416及该起重台374，但 不包括中间磁铁室顶400。第32及33图均绘示出一可供该起重台374使 用的板结构，而非图31的框结构。
在该致动器组件416中的一线性致动器，包括一第一步进马达430、 一变速箱432、及一虫式变速杆434。由该虫式变速杆434线性驱动的一 致动器杆436是连接到该蛇腹管422(其是为固体)的末端盖428上。连接 到该末端盖428另一侧的一推杆438，是经由一螺丝固定件440而被固定 在该起重台的托架410上。但是，也可使用其他形式的真空埠。举例来说， 该铅螺丝机制可被并入至可在该起重台的托架410内转动的一铅螺帽及形 成在该第一步进马达430 —转动输出杆末端上的一铅螺丝中，经由一转动 密封而穿透进入该真空室。
在该致动器组件416中的一转动致动器，包括一第二步进马达444， 其经由一线性滑板446而支撑在该角铁414;及一转动输出臂448，其经 由其他蛇腹管420(其包括一可供该转动臂使用的转动密封在其末端盖426 上)而可穿透该密封的托架室侧壁424。该线性滑板446可容许该第二步进 马达444及其输出臂448以相对该室顶400与框276而沿着该转动臂448的轴来移动。也可使用其他形式的真空埠来传输线性及转动移动。该转动
臂448的另 一端是由固持在该起重台的托架410的一轴承450所来支撑。 该转动臂448固持一齿状滑轮452，其又被一肋状皮带454所环绕。两滑 轮或滚轮456、 458是可旋转地支撑在底板392上或是支撑在装载于磁控 管板170上的二支柱460、 462上，滚轮456、 458是引导该皮带444往 下，之后往外朝向其两端，该两端是分别被固定在两平台450、 452上， 所述平台450、 452又被固定至磁控管板170并往上延伸穿过起重台364 的一窗468。该皮带构造可以其他种结构来取代。举例来说，在该转动臂 438上的一齿轮变速可锁住磁控管板170上的一齿状架。
组合起来，线性致动器致使该起重台374沿着该框侧滑轨322、 324 移动，且该转动致动器可致使该磁控管板170沿着固定在该起重台374上 所述支架376、 378、 380、 382的垂直方向移动。
第31-33图的扫描机制370在两致动器间提供一种固定连接，及该磁 控管板170,以提供各自分别垂直的双向移动，与其他实施例中的单向移 动或滑动连接(其需要四或多个致动器方能进行完整的垂直移动)不同。
图1的賊镀室典型是由所绘示的一 电脑化控制系统来控制，依据用以 处理一系列多个面板14的配方进行处理。该控制系统可控制一直流电源来 供电与该标靶16， 一抽真空系统可将该溅镀室18及该背室22内部抽真空 至一欲求的低压范围， 一狭缝阀连接该室内部至一移送室，及一主要位于 该移送室内部的机器人，用来移送基板14进出该賊镀室18。该控制系统 还可进一步连接至各实施例中该些致动器以便在一欲求的二维模式下于标 靼16背面扫描该大型磁控管。
可合并控制多个致动器来达成一欲求的扫描模式。同时操作的模式的 一是依循图25的对角线扫描来进行，例如，自西北往东南方向，当然也可 采用自东南往西北方向。 一第二种操作模式可藉由如图34的扫描模式(一 完整的双-Z形，先沿一对角线方向执行一第一对角线扫描460,并熄灭靠 近该对角线扫描470处的等离子(或降低标靶电力))来改善腐蚀均 一性。之 后，沿着与一笛卡儿座标平行的矩形线性路径472在靠近标靶边缘处扫描该磁控管，其中等离子是已熄灭或是被减少。之后，在沿着另一对角线方
向以活化等离子执行一第二对角线扫描474,但是，需熄灭靠近该第二对 角线扫描474末端处的等离子。最后，在等离子熄灭的情况下，于靠近另 一标靶边缘及沿着与另一笛卡儿座标反向平行的一矩形线性扫描476回头 扫描该磁控管。此模式被称为r双-Z形(double-Z)J 。须知所标示的路径 只延伸超过扫描尺吋，即75mm或100mm,且不超过整个标靶(其侧边约 为10倍或更大)。亦即，磁控管的有效磁场面积须在框内一标靶侧边的80% 或90%或更大尺寸所形成的面积内。参照第5、 6图的蜿蜒型磁控管60、 80,可实施该双-Z形扫描使得边缘扫描472、 476可在与主要组平直段68 平行或垂直的方向上被实施。对螺旋缠绕的磁控管来说，边缘的选择并没 有那么重要。
双-Z形扫描可在一单一基板上实施。或者，可在每一矩形扫描472、 476期间置换一新的基板，同时不点燃任何等离子且相对来说，制程室压 与气体环境并没有非常重要。如果双-Z形扫描的面积够小，足以避免在有 等离子下边缘路径472、 476中的边缘效应，则一较佳的扫描应从等离子 被点燃的中央处开始。等离子维持点燃状态同时以磁控管扫描完整的双-Z 形模式，最后回到中央。因此等离子是在从接地框276任一部分来说都是 最大的距离处被点燃。
从一步骤到下面另 一步骤，并不需要精确地重复该双-Z形扫描及其他 类型的扫描。决定标靶使用寿命的标靶腐蚀均一性，可藉由交替使用图34 的双-Z形扫描与图35所示的旋转双-Z形扫描(其类似的也具有两对角线扫 描480、 484及两矩形线性扫描482、 486,但该双-Z形扫描是由图34的 双-Z形扫描模式转90度而来)来改善。特别是，在两矩形线性扫描482、 486期间等离子是点燃的，会腐蚀部份标靶的该旋转双-Z形扫描无法在图 34第一双Z形扫描中有效地扫描。
也可藉由在一或二方向上偏移后续的双-Z形扫描来改善标靶腐蚀均一 性。举例来说，如图36所示，在以对角线扫描490、 492及边缘扫描494、 496进行第一基础线双-Z形扫描后，以沿着一笛卡儿座标一小距离(例如，10 mm)的扫描来取代上述扫描模式，较佳是进行一与该边缘扫描494、 496 垂直的第二双-Z形扫描498。偏移范围在5 mm至15 mm间，较佳为8 mm 至12 mm间。可在基础线扫描另一方向等距离处执行一第三双-Z形扫描 500来进一步改善标靶腐蚀均一性。之后，可再次回到基础线扫描模式。 也可使用进一步的偏移值。可执行该完整扫描的各个部份以在一基板上沉 积或在多个、循序插入的基板上进行沉积。 一完整的双-Z形扫描较佳是实 施在一基板的溅镀沉积上且在一后续基板上置换双-Z形扫描。
可如第37、 38图所示，在两方向上实施双-Z形扫描的置换。虽然精 确的顺序并非关键，图37—第一双-Z形扫描510包括在西南角落上最靠 近的可用的点且不会延伸到东侧上的可用区域。图38的一第二双-Z形扫 描512是朝向东方置换以包括在东南角落上最靠近的可用的点。在一溅镀 方法中，每一双-Z形扫描510、 512是用在一欲溅镀涂布的面板上。回到 图37， 一第三双-Z形扫描514是从该第一双-Z形扫描510朝向北侧置换。 举例来说，该第二扫描514可从该第一扫描510的x-轴方向被置换一距离 Z，且该第三扫描514可从该第一扫描510的y-轴方向被置换一相同或不 同距离Z。此过程可在第四、五、六双-Z形扫描516、 518、 520中被重复。 之后再连续进行额外的双-Z形扫描，例如总共10次，直到西北及东北所 有可用的点都被扫描过为止。也可从西至东有两次以上的置换。
一单次双-Z形扫描需时约1分钟，其足够所有层被溅镀至约1 m 的厚度，但是有些层需要被溅镀的厚度较薄。 一种有利的扫描模式，特别 是图39蜿蜒形模式的短賊镀时间。沿着总扫描面积相对两侧的一侧进行的 第一线性扫描530，其中等离子是被点燃且可产生溅镀沉积。第一线性扫 描530可短到足以在一第一面板上溅镀涂布所需厚度。之后在垂直方向上 取代该扫描，以一第一垂直扫描532沿着总扫描面积与第一侧垂直的一第 二侧扫描。该第二扫描532实施期间，可熄灭等离子同时在溅镀室中以一 第二面板取代第一面板。之后，在等离子点燃情况下，实施与该第一线性 扫描530反向平行的一第二线性扫描534,以在第二面板上溅镀涂 布一同 样薄的溅镀材料层。关掉等离子，同时再次于垂直方向上置换掉该扫描，并以 一第三面板取代掉賊镀室中的第二面板。持续进行此法直到用尽所有 有用的扫描面积。从开始处或在反方向或其他类似的扫描路径上回溯前一 扫描，包括交换线性及垂直扫描的方向，藉此重复此方法。
一简单的笛卡儿座标式扫描，绘示于图40中，循着一密闭的矩形模式，
其具有配置在90度角之间的4个侧边540、 542、 544、 546,其间则被称 为Q-模式(Q-pattern)。当与一蜿蜒型磁控管(其具有长段落与西侧542及 东侧546平行)一起使用时，较佳是在关闭等离子的同时扫描西侧542及东 侧546，并在扫描北侧540及南侧546时开启等离子。或者，在扫描北侧 540及南侧544时激发等离子至一较高强度，至于在扫描东侧542及西侧 546时，则激发等离子至一较低强度。这类型的电力差异可于面板上提供 一相当均 一的沉积模式及对标靶提供一较均 一的腐蚀。
可同时活化两垂直配置的致动器，致使磁控管沿着图41所示的对角线 路径550移动。但是，在某些状况下较佳是依循一折字线路径(其是由沿着 一笛卡儿座标前进的小移动552与沿着另一笛卡儿座标前进的小移动554 两者彼此交替所组成，该两移动彼此是垂直配置在笛卡儿座标上)移动。举 例来说，每一移动552、 554可以约为1mm。所述移动的范围在0.4 mm 至3 mm间，较佳是在0.8 mm至1.2 mm间。如果对角线路径550并非 配置在相对于笛卡儿座标来说，45度角的位置，该些移动552、 554彼此 间的长度可能不同，以便能约略与动角线扫描550相等。如果非常难提供 (例如，以步进马达来提供)该些垂直移动彼此间的精确比例，则同一方向 上的不同移动间的移动长度可能不同，其平均后，会产生所欲方向上的总 路径550。此交替移动可达成一较大的扫描面积以提高溅镀均一性。如果 配置图30中垂直配置的致动器的话，将可使此种交替移动的优点更显著。 在此情况下，在垂直方向上同时移动，可致使至少一推杆接触点能滑动抵 靠着该磁控管板或该突起物或起重台托架。相反的，藉由此交替移动，未 使用的致动器可从磁控管板退回使其能在磁控管板水平移动通过其时，不 会接触到该磁控管板。
完整致动器组可容许更复杂、几乎是随意的扫描模式，可能还包括弯曲部份。举例来说，图42所示的一种8-字型扫描560,可利用连续变化四 组推压致动器组或在垂直方向上操作的两双向致动器的控制来达成。该8-字型扫描560仅为一种示例，显示本发明可达成一种几近随意的扫描模式。
实验显示矩形标靶可在其中央面积上(延伸至该框的150 mm内)具有 基本均一性。可藉由增加该蜿蜒型磁控管的平直部份来提高一方向上的均 一性，至于另一方向上的均一性则利用磁控管扫描来提高。
虽然所述实施例涉及一单一可扫描的磁控管，但所述扫描设备及扫描 模式两者的多种态样可被应用至具有多磁控管(每一磁控管可单独扫描且 大部份是独立扫描)的溅镀反应器。Le等人在2005年6月提申的美国专利 11/146,762号中揭示平板賊镀可用的多个可移动的磁控管，其全文并入作 为参考。
如果将二维扫描或是延迟等离子点燃应用到习知由数个平行但独立的 线性磁控管24(图2,其形成为具有被一单一外极32围绕的多个内极26， 该外极具有可供所述内极26使用的多个平行开口与其个别等离子回路)组 成的磁控管上，也可达成本发明的许多优点。但是， 一般认为本发明该蜿 蜒及螺旋磁控管的回绕、单一等离子回路可提供更有效、且受控制的溅镀。
本发明不同的态样可提供极大面积的矩形溅镀标靶更均一的标靶腐蚀 性及溅镀沉积。在成本未显著增加的情况下，作成回绕磁控管。该二维扫 描需要更复杂的扫描机制，但慢速扫描，特别是以一大磁控管沿着一较短 的扫描长度，可降低扫描机制的体积及成本。
权利要求
1.一种溅镀磁控管，位于一平面内，该溅镀磁控管具有一矩形外框，并包括一磁极性与该平面垂直的一外部极，该外部极环绕另一相反极性的一内部极，且该内、外部极之间具有一间隙，其中该内、外部极的排列是使得该间隙形成一密闭回路，该密闭回路在该平面内绕着一点而形成两个以上的缠绕。
2. 如权利要求1所述的;兹控管，其中该密闭回路可形成四个以上的所述缠绕。
3. 如权利要求1所述的磁控管，其中当从该磁控管一中央处以一线辐 射向外越过该密闭回路时，该密闭回路可提供4个以上的轨道。
4. 如权利要求1所述的磁控管，其中该回路被折迭以形成一折迭回路 (a folded loop),且其中该折迭回路是以一个以上的缠绕而绕着该点缠绕。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的磁控管，更包含磁性相反的多个 磁铁以形成该内部极与该外部极，其中位于该磁控管一中央部份的所述磁 铁的磁性是比位于该磁控管的一外围部份的所述磁铁的磁性来得强。
6. 如权利要求1至4中任一项所述的磁控管，更包含一扫描机制用以 扫描该磁控管，该扫描机制是以一种在两方向的每一方向上延伸一段距离 的模式进行扫描，该距离至少与该回路内一分隔该间隙的平行部份间的距 离相同。
7. —种溅镀方法，其可在一溅镀反应器内实施，该溅镀反应器包括如 权利要求1至4中任一项所述的磁控管。
8. 如权利要求7所述的方法，更包含以在二垂直方向上延伸的一模式来扫描该磁控管一段距离，该距离至少与该回路内一分隔该间隙的平行部 份间的距离相同。
9. 如权利要求1所述的磁控管，其中该内、外部极的排列是使得该间 隙形成 一 密闭回路，该密闭回路在该平面内绕着 一 点而形成两个以上的螺 旋缠绕。
10. 如权利要求9所述的磁控管，其中该密闭回路可形成四个以上的 所述缠绕。
11. 如权利要求9所述的磁控管，其中当从该磁控管一中央处以一线 辐射向外越过该密闭回路时，该密闭回路可提供8个以上的等离子轨道。
12. —种'戚镀磁控管，包含 一/f兹铁背板；以及至少二无-磁性的固定件，是固定在该背板上，并具有一回绕间隙形成 于其间以容纳多个磁铁，其中该间隙形成一排列成一回绕模式的密闭回路。
13. 如权利要求12所述的磁控管，其中该密闭回路是在该背板内绕着 一点以螺旋模式缠绕。
14. 如权利要求12所述的磁控管，其中所述固定件是配置以容纳一单 排的多个圆柱形磁铁及一 双排密闭、密集的多个圆柱形磁铁两种情况。
15. 如权利要求12所述的磁控管，其中所迷固定件包括多个平直固定 件以及多个角落固定件，所述平直固定件是沿着垂直方向延伸，所述角落固定件具有多个弯曲部份以连接所述平直固定件中的垂直者。
16. 如权利要求15所述的磁控管，其中所述平直固定件及角落固定件 是可拆式地固定在该背板上的多个孔洞内，且可将多种不同组态形式的所 述角落固定件以可拆式地方式固定在所述孔洞内。
17. 如权利要求16所述的磁控管，其中多数成对的角落固定件是配置 以固持一或二排的圆柱形磁铁于其个别对的角落固定件间，且更可固持该 一或两排径向地向内或向外的至少 一额外的磁铁。
18. 如权利要求16所述的磁控管，其中至少部分角落固定件包括至少 一额外的圆柱形孔，以固定该至少一石兹铁。
19. 一种濺镀方法，其可在一溅镀反应器内实施，该溅镀反应器包括 如权利要求12至17中任一项所述的^f兹控管。
20. 如权利要求19所述的方法，更包含在二垂直方向上扫描该磁控管 一段距离，该距离至少与该回路内 一 分隔该间隙的平行部份间的距离相同。
21. —种賊镀磁控管，包含 一,兹铁背板；以及一第一磁铁夹铁，固定至该背板的一中央区域上，用以连接多个相反 极性的磁铁于其上。
22. 如权利要求23所述的磁控管，更包含无磁性的固定件，用以固持 住所述磁铁并固定至该夹铁及该夹铁外该背板的多个部份上。
23. 如权利要求21所述的磁控管，其中该中央区域的面积为该磁控管面积的10%至40%间。
24. 如权利要求21所述的磁控管，更包含厚度较该第一夹铁更低的一 第二夹铁，该第二夹铁是环绕配置在该第一夹铁的至少一部份周边上。
25. 如权利要求21所述的磁控管，其中所述磁铁为圆柱形。
26. 如权利要求21所述的磁控管，其中所述磁铁是配置以在所述磁性 相反的磁铁间形成一间隙，延伸越过在一密闭回路被扭转成一回绕形状的 该第一夹铁的一区域及该第一夹铁外的一区域。
27. —种賊镀方法，其可在一溅镀反应器内实施，该溅镀反应器包括 如权利要求21至26中任一项所述的磁控管。
28. 如权利要求27所述的方法，更包含以在二垂直方向上延伸的一模 式来扫描该磁控管一段距离，该距离至少与该回路内 一分隔该间隙的平行 部份间的距离相同。
29. —种用于一等离子賊镀反应器的扫描机制，该反应器具有一腔室 且其中有 一矩形标靶以将该标靶上的材料溅镀沉积至一长方形基板上，及一磁控管，该磁控管是形成在一支撑板上，该支撑板是可拆式地位于该基 板对面的该标耙背面，该扫描机制包含一起重台，支撑在该腔室的两相对面的侧壁上，可在一第一方向上滑 动且设置成可支撑位于其上的该磁控管板并容许该磁控管板往一第二方向 (其是与该第一方向互成直角)滑动；一第一致动器，耦接至该起重台以于该第一方向上移动该起重台；以及一第二致动器，其可耦接至该磁控管板以于该第二方向上移动该磁控管板。
30. 如权利要求29所述的扫描机制，更包含一第一对的滚轮组，其配置在该第一方向上并支撑在该两相对面的侧 壁上且可滚动支撑该起重台；以及一第二对的滚轮组，其配置在该第二方向上并支撑在该起重台上且可 滚动支撑该磁控管板。
31. 如权利要求29所述的扫描机制，其中该第一致动器也可在该第一 方向上移动该第二致动器。
32. 如权利要求29所述的扫描机制，其中该标靶、磁控管及起重台是 位于该腔室内，该腔室是被抽真空且其中该些致动器是位于该腔室外。
33. 如权利要求32所述的扫描机制，其中该第一致动器的一输出臂是 以一具有一密封末端板的蛇腹管组件而耦接穿过该腔室的一壁，且该第二 致动器的一输出臂是以一包括一转动密封在其的一末端的蛇腹管组件而耦 接进入该腔室。
34. 如权利要求29所述的扫描机制，其中该第一致动器的一输出可在 与该第一方向相反的方向上移动该起重台，且该第二致动器可在与该第二 方向相反的方向上移动该磁控管板。
35. 如权利要求29所述的扫描机制，其中该第一致动器的一输出臂是 固定在该起重台上。
36. 如权利要求29所述的扫描机制，更包含 该第二致动器的一转动输出臂；一滑轮(pulley)，固定在该转动输出臂上；一皮带，至少一部份围绕缠绕该滑轮且具有多数末端固定在该支撑板上。
37. 如权利要求29至36中任一项所述的扫描机制，其中该支撑板是 具有/f兹性，且作为一,兹辄(magnetic yoke)。
38. —种用于一等离子溅镀反应器的扫描机制，该反应器弄有一腔室 且其中有一矩形标靶以将该标靶上的材料溅镀沉积至一长方形基板上，及 一磁控管，该磁控管形成在一支撑板上，该支撑板是可拆式地位于基板对 面的该标靶背面，该扫描机制包含一第一致动器，固定连接至该支撑板并可在与该第一方向反向平行的 方向上移动该支撑板；以及一第二致动器，其固定连接至该支撑板并可在与该第二方向(其是与该 第一方向垂直)反向平行的方向上移动该支撑板。
39. 如权利要求38所述的扫描机制，其中该些第一及第二致动器是可 彼此独立操作。
40. 如权利要求38所述的扫描机制，其中该第一致动器是一线性致动 器且该第二致动器是一转动致动器(a rotary actuator)。
41. 如权利要求40所述的扫描机制，其中该第二致动器是架设在可 为该第 一致动器所移动的 一滑板上。
42. —种'践镀至一长方形基板的方法，包含沿着一第一二-维、多-部份路径(其具有至少一平直部分)而在一溅镀标 靶背面扫描一磁控管。
43. 如权利要求42所述的方法，其中该第一路径是一双-Z形路径， 具有两平行部分(two parallel portions)及两交叉部份(two crossing portions)在该两平行部分间连接其各自的末端对。
44. 如权利要求42所述的方法，其中该第二路径为一蜿蜒形路径(a serpentine path)。
45. 如权利要求42所述的方法，更包含沿着一第二二-维、多-部份路 径(其是从沿着 一 第 一 方向的该第 一路径偏移)而在该溅镀标靶背面扫描该 磁控管。
46. 如权利要求45所述的方法，更包含沿着一第三二-维、多部份路 径(其是从沿着一与该第一方向垂直的第二方向上的该第 一路径偏移)而在 该溅镀标靶背面扫描该磁控管。
47. —种溅镀至一长方形基板的方法，包含沿着一路径(其具有彼此并不相互平行的多个平直部分)而在一基本为 长方形溅镀标靶背面扫描 一磁控管。
48. 如权利要求47所述的方法，其中该磁控管是基本为长方形且形成 一密闭的等离子回路(其具有 一 回绕形状)。
49. 如权利要求47所述的方法，其中该磁控管是沿着一与该标靶对齐 的长方形的两相对侧及沿着可连接该两相对侧末端的两对角线，而以 一 双 -Z形模式扫描该磁控管。
50. 如权利要求49所述的方法，其中该磁控管是以多个彼此偏离的双-Z形模式进行扫描。
51. 如权利要求50所述的方法，其中该多个双-Z形模式是在一直角 偏牙多纟且合(in a combination of orthogonal offsets)下而4皮^匕偏离。
52. 如权利要求49所述的方法，其中该磁控管是在一蜿蜒模式中扫 描，该蜿蜒模式具有多个第一平直部份，且其中每一平直部分均在一第一 方向上基本延伸越过一第一扫描距离；及多个第二部份，每一第二部份仅 在一第二方向上延伸越过其个别的第二扫描距离，其中该第二扫描距离长度是少于该第一扫描距离，且该第二方向是与该第二方向垂直。
53. —种以一磁控管扫描一大致为长方形的标靶背面的方法，包含在 一路径上移动该磁控管，该路径具有与该标靶的一第一边缘平行的两相对 侧边及可连接该两侧边的;f皮此相对末端的两对角线。
54. 如权利要求53所述的方法，更包含在该标靶背面移动该磁控管的 一第二步骤，其更包含在一第二路径上移动该磁控管，该第二路径具有与 该标耙的 一 第 一 边缘垂直的两相对第二侧边及可连接该两第二侧边的彼此 相对末端的两第二对角线。
55. 如权利要求54所述的方法，更包含在全部的第一及第二移动步骤 中激发一等离子于紧邻该标靶处。
56. —种以一磁控管扫描一大致为长方形的标靶背面的方法，该标靶 具有多个侧边，沿着各自垂直配置的第一及第二方向延伸，该方法包含一第一步骤，用以在一第一密闭路径上扫描该磁控管，包含依序扫描 第一、第二、第三及第四段，其中该第一及第三段是沿着第一方向延伸， 且其中该第二及第四段是相对于该第一及第二方向而成对角线配置，并连接该第一及第三段的相对配置的末端；以及
57 一第二步骤，用以在一第二密闭路径上扫描该磁控管，包含依序扫描 第五、第六、第七及第八段，其中该第五及第八是沿着第二方向延伸且其 中该第六及第八段是相对于该第 一及第二方向而成对角线配置，并连接该 第五及第七段的相对配置的末端。
58.如权利要求57所述的方法，其中该第一及第二步骤是彼此交替实 施数次。
全文摘要
一种设置在一长方形标靶背面的长方形磁控管，其包括具有相对极性且配置以在其间形成间隙的磁铁。相应于一邻近标靶的等离子轨而强化一等离子以溅镀标靶材料至一长方形面板上。该间隙是延伸于具有蜿蜒形或螺旋形的密闭回路中。该磁控管的大小仅稍微小于该标靶且可在二垂直方向上扫描该标靶一段距离，例如，对2米标靶来说，该距离约100毫米。该扫描也可依循一双-Z形模式，沿着与一标靶侧边平行的两连接及两对角线扫描。外部致动器可使一可滑动地悬挂在起重台(其可在与该腔室侧壁垂直方向上滑动)上的磁控管沿着一二维路径移动。
文档编号C23C16/00GK101553595SQ200680027042
公开日2009年10月7日 申请日期2006年7月20日 优先权日2005年7月25日
发明者A·特珀曼, A·霍斯卡瓦, H-M·胡·勒 申请人:应用材料股份有限公司