[发明专利]包含一可更换的靶构件的可旋转磁控管

说明书

本发明一般地涉及用于利用溅射涂敷衬底制晶的一种磁控型设备，并更具体地涉及一种包含可更换的靶(构)件的改进型可旋转磁控设备。此外，本发明涉及更换该可旋转磁控设备的靶件的一种改进方法。

涂敷诸如建筑玻璃，汽车挡风玻璃之类的大面积衬底，现已采用溅射工艺来完成，该工艺包括使用平面型磁控管。这种镀膜包括广泛用于商业大厦窗户上的多层太阳能控制镀膜。由于要涂敷的玻璃表面积大，使该种涂敷机械设备的规模极大。

最近，已开发出一种应用于这类镀膜的可旋转磁控型设备，以克服已知平面型磁控管所固有的某些问题。1992年3月17日授予AlexBoozenny和Josef T.Hoog的美国专利5069562中描述了一种可旋转磁控管，该专利公开内容纳入本文供参考。

该可旋转或旋转式磁控管的工作一般包括处于高真空环境下的大致圆筒形溅射靶围绕一静态磁铁阵列的旋转，同时提供适当的流体冷却。这样，旋转式磁控管一般需要为使靶能围绕磁铁阵列旋转的旋转驱动机构，轴承，和(电)导线管和冷却管道。

由于这种旋转驱动机构和管道是从外界环境延伸入真空室的，故旋转磁控管还要求该旋转驱动机械和导线管和冷却管道四周采用真空密封。虽然现已为此采用了真空和旋转水密封，但，这种密封往往在高温和高机械负载条件下会产生泄漏。

在先前的旋转磁控管中，拆卸和更换靶构件包括拆除，处理和更换严格要求的真空密封装置。然而这种处理将密封装置暴露于潮湿和污染之中，密封装置的更换还存在不适当的再装配的可能。因此，对这些旋转式磁控管的重新装配给密封完整性—有效溅射的一个关键方面——带来问题。

另外，对这些旋转式磁控管靶件的拆卸和更换是复杂的而且需要好几小时。这种低效率的拆卸和更换过程导致消耗大量劳力和生产成本，而非最佳产出。而且在如此冗长的拆卸和重装期间，涂敷室暴露于周围环境下，因而暴露于湿气和污染中。这种暴露有害地影响了产品质量和产量。在重新装配这些旋转式磁控管时，导致不必要的生产成本，损失了大量的生产时间，以及产品质量和产量均受到损害。

因此，本发明的一个目的是提供具有易于拆卸和重装的靶件的一种改进型可旋转磁控管。

本发明的另一目的是提供一种高效拆卸和更换可旋转磁控管中的靶件的方法。

本发明通过设置可沿靶的纵轴移动用于旋转圆筒形溅射靶的转轴来改进可旋转磁控管。具体地说，该转轴是可相对于位于靶一端附近的支撑件作轴向移动的。在准备涂敷衬底时，该转轴从支撑件伸出以便在涂敷期间啮合溅射靶使溅射靶旋转。一旦靶件的溅射表面耗尽，使该转轴缩入支撑件内；脱离溅射靶，而从磁控管拆下。通过转轴如此收缩，将一新的溅射靶安置于磁控管内，并在重新开始衬底涂敷操作时，使该转轴伸长，为旋转而啮合新靶。

本发明在支撑可旋转的圆筒形靶件内的静态磁铁阵列的构件的构造形式方面提供了另一改进。该磁铁支撑构件通常为沿靶长度伸展，但终结于靶端附近离转轴支撑件不远处的圆筒形管子。由于该管子并不伸入转轴支撑件，故一旦转轴从靶端缩回时，易于与靶件一起从磁控管拆下。

此外，由于磁铁支承管不是刚性地固定在转轴支承件中，故通常保持可相对于靶件任意旋转。然而，在实际涂敷衬底期间磁铁阵列相对于旋转着的靶应是静止的。因此，本发明提供了另一可在转轴支撑件范围内轴向移动的构件，转轴支撑件可伸入磁铁支承管中以啮合该管并从而使其和磁铁阵列在涂敷期间静止不动。当靶用这种涂敷的溅射表面已耗尽时，该固定构件便缩回到转轴支撑件内以脱离磁铁管并从而便于其连同溅射靶的拆卸。

该转轴与固定构件相对于转轴支撑件的轴向移动的能力使两者能以简单收缩分别脱离溅射靶和其内的磁铁支承管，以便于有效地从可旋转磁控管拆除靶和其内磁铁阵列。这种能力也使转轴和固定构件能朝向一个更新的溅射靶作简单伸展以分别啮合该新靶和其内的磁铁支承管，从而利于有效地用新溅射靶替换旧溅射靶。

本发明的另一改进在于：在靶的相对端设置另一轴向可移转轴，致使在仍可通过两转轴简单缩回到位于靶两端的支撑件中而易于拆卸和更换的同时能良好地支承通常是长而重的溅射靶。

本发明通过将实现拆卸和更换这一任务的所需时间从现有可旋转磁控管的几小时减少到本改进的可旋转磁控设备中的20分钟左右或更少，而提供了在可旋转磁控管中快速拆卸和更换溅射靶的方法。而且，在本发明中，这种靶的拆卸和更换可借助简单的通常现成的工具来完成。

从以下结合附图所作的对本发明最佳实施例的详细描述中将更清楚了解本发明的各个方面的其他目的，优点和特点。

图1是以分解形式简要表示的根据本发明一个可旋转磁控管一端的纵向截面视图。