CN103119191A

CN103119191A - 端块和溅射装置

Info

Publication number: CN103119191A
Application number: CN2011800265806A
Authority: CN
Inventors: 法兰克·施纳朋伯格
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: US20110240465A1; EP2371992B1; WO2011120782A2; JP5793555B2; TW201144465A; WO2011120782A3; JP2013533373A; EP2371992A1; TWI432593B; CN103119191B

Abstract

本发明提供了端块(100，101)和包括该端块(100，101)的沉积设备(200)。端块(100，101)包括适于以非旋转方式连接到沉积设备(200)的基体(110)。端块(100，101)还包括绕基体(110)布置的旋转轴承(140，141)，以及绕旋转轴承(140，141)布置并适于接收可旋转靶(10)的转子(120)。

Description

端块和溅射装置

技术领域

本发明涉及用于承载可旋转对象的端块，并具体而言涉及包括轴承的端块。此外，本发明涉及包括端块的溅射装置。

背景技术

在许多应用中，期望在衬底上沉积薄层。公知的用于沉积薄层的技术具体而言是蒸镀、化学气相溅射和溅射沉积。例如，可以使用溅射来沉积薄层，例如金属(例如铝)或陶瓷的薄层。在溅射处理期间，通过在低压下用通常为惰性处理气体的离子轰击靶的表面，涂覆材料从包含该金属的溅射靶传送到要涂覆的衬底。离子通过处理气体的电子冲击离解而产生，并通过用作溅射阴极的靶与阳极之间的较高电压降而加速。这种对靶的轰击导致涂覆材料的原子或分子的喷出，这作为沉积膜蓄积在与溅射阴极相对地(例如，在溅射阴极下方)布置的衬底上。

分区平板、单块平板和可旋转的靶可以用于溅射。由于阴极的几何形状和设计，可旋转的靶相比平板的靶通常具有更高的利用率和增加的工作时间。因此，可旋转的靶的使用通常延长了使用寿命，并降低了成本。

旋转阴极通常受到溅射装置的阴极驱动单元的支撑。在下文中，阴极驱动单元也分别称为端块和阴极驱动块。在溅射期间，阴极驱动单元可旋转地将运动传递到旋转阴极。假定旋转阴极的纵向延伸达到4m以及溅射装置通常的持续工作时间为数天，则通常期望阴极驱动单元的轴承在较长时段期间可靠地承载较重的机械负荷。

通常在低压或真空条件下(即，在真空室内)执行溅射。由于成本原因，通常希望阴极驱动单元尤其在被布置在溅射装置的真空室内时具有较小的空间要求。但是，实现可旋转靶的可靠且较小空间的轴承是一项要求很高的任务。因此，存在对改良阴极驱动单元(具体而言，紧凑的阴极驱动单元)的持续需求。

发明内容

以使得本发明的上述特征能够被详细理解的方式，可以参照实施例进行对以上简单总结的本发明的更具体说明。附图针对本发明的实施例，并如下所述：

根据实施例，提供了用于承载沉积设备的可旋转靶的端块。端块包括基体，基体适于刚性地连接到沉积设备的非回转部分。端块还包括绕基体布置的至少一个旋转轴承，以及绕基体布置并适于接收可旋转靶的转子。

根据实施例，提供了沉积设备，沉积设备包括具有非回转部分的处理室和安装到其的至少一个端块。端块包括基体、绕基体布置的至少一个旋转轴承、以及绕至少一个旋转轴承布置的转子。基体固定到沉积设备的非回转部分，转子适于接收可旋转靶。

根据实施例，提供了用于支撑可旋转靶的溅射装置的阴极驱动块。驱动块包括基体，基体适于刚性地耦合到溅射装置的非回转部分。此外，驱动块包括绕基体可旋转地安装并适于接收可旋转靶的转子。

根据所附权利要求、说明书和附图，本发明的进一步方面、优点和特征将变得清楚。

附图说明

将参照以下附图更详细说明上述实施例中的一些，其中：

图1A根据实施例示意性地示出端块的沿着转轴的截面；

图1根据实施例示意性地示出端块的沿着转轴的截面；

图2根据实施例示意性地示出安装到端块的靶凸缘的可旋转靶的沿着转轴的截面；

图3根据实施例示意性地示出端块的沿着线A-A’的截面；

图4根据实施例示意性地示出了端块的沿着转轴的截面；

图5根据实施例示意性地示出了图4的截面的一部分；

图6根据实施例示意性地示出溅射装置的截面；

图7根据实施例示意性地示出了溅射装置的截面；

图8根据实施例示意性地示出了溅射装置的截面；

附图的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相似的附图标记对应于相似部件。

具体实施方式

现在将对各个实施例进行详细参照，在各附图中示出了实施例中的一个或更多。各实施例以解释的方式提供，并不意在作为限制。例如，作为一个实施例的部件图示或说明的特征可以用于其他实施例或与其他实施例结合使用，以产生另一实施例。所意图的是，本发明包括这样的修改和更改。

溅射是其中由于由能量粒子对靶的轰击，原子从固体靶材料喷出的处理。在刮擦处作为材料涂覆衬底的处理通常称为薄膜涂布。术语“涂覆”和术语“沉积”在本文同义地使用。术语“溅射装置”和“沉积设备”在本文同义地使用，并包括使用溅射用于在衬底上沉积靶材料(通常为薄膜)的设备。

通常靶材料包括但不限于诸如铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和金(Au)的纯金属，诸如铝铌合金或铝镍合金之类的金属合金，诸如硅(Si)之类的半导体材料，以及诸如氮化物、碳化物、钛酸盐、硅酸盐、铝酸盐和氧化物(具体而言，上述材料的氮化物、碳化物、钛酸盐、硅酸盐、铝酸盐或氧化物)之类的电解质材料。例如，诸如掺杂的ZnO(例如，ZnO:Al、AlZnO、InO₃)、Sn掺杂的In₂O₃(ITO)和F掺杂的SnO₂之类透明导电氧化物(TCO)。

如本文所使用的术语“衬底”应该包括非柔性衬底(例如晶片或玻璃板)和柔性衬底(例如网和箔)。

典型示例包括但不限于涉及如下情况的应用：半导体和电介质材料和装置、硅基晶片、平板显示器(例如TFT)、屏蔽和滤波、能量转换和存储(例如光伏电池、燃料电池和电池)、固态发光(例如LED和OLED)、磁和光存储、微机电系统(MEMS)和纳米机电系统(NEMS)、微光和光电机械系统(NEMS)、微光和光电子装置、透明衬底、建筑和汽车玻璃、用于金属和聚合物箔的金属化系统和封装、以及微成型和纳米成型。

针对图1A，说明适于端块的实施例。本文所用的术语“端块”应该包括溅射装置的适于安装到非回转部件(通常为壁、板或门)并适于将旋转运动传递到可旋转靶的装置。术语“端块”、“阴极驱动头”和术语“阴极驱动块”在本文同义地使用。如本文使用的术语“端块”、“阴极驱动头”和术语“阴极驱动块”应该具体包括额外向可旋转靶提供冷却剂和/或电流同时维持真空集成度和封闭冷却剂回路的装置。

给定可旋转靶的纵向延伸长达约1.5m、长达约2.5m或甚至长达约4m并且溅射装置的通常连续工作时间为数天，通常期望端块的轴承在长时段期间可靠地承载较重的机械负载。

如本文所用的术语“可旋转靶”应该包括适于可旋转地安装到溅射装置并包含适于溅射的靶结构的任何阴极组件。如本文所使用的术语“可旋转靶”应该具体包括磁性增强阴极组件，其额外包含用于改善溅射的内部磁性装置，例如永磁体。

下文中还分别称作可旋转溅射阴极和旋转阴极的可旋转靶可以由靶材料的中空圆筒体构成。这些旋转靶还称作单片靶，并可以通过靶材料的铸造或烧结来制造。

非单片可旋转靶通常包括其外表面涂布一层靶材料的圆筒可旋转管(例如衬背管)。在制造这样的可旋转溅射阴极时，可以例如通过将粉末喷洒、或者铸造或均匀按压到衬背管的外表面上来涂布靶材料。或者，也可称为靶管的靶材料的中空圆筒可以布置并接合(例如，利用铟)到衬背管以形成旋转阴极。根据其他可选方案，非接合靶圆筒可以设置在衬背管的径向外侧。

为了获得提高的沉积速率，已经提出了磁性增强阴极的使用。这也可以成为磁电管溅射。可以包括磁体阵列的磁性装置可以布置在溅射阴极内(例如衬背管内或单片靶内)，并提供用于磁性增强溅射的磁场。阴极通常可绕其纵向轴线旋转，使得可以相对于磁性装置转动。

在工作时，未冷却磁体可以变得较热。这是由于它们被受到离子轰击的靶材料围绕的事实。所得到的碰撞导致旋转阴极的受热，为了使磁体保持在合适的工作温度，可以提供靶材料和磁体的冷却。

图1A在沿着旋转轴线50的典型截面中示意性地示出了端块100，可旋转靶(未示出)可以在溅射期间绕旋转轴线50旋转。旋转轴线50还形成端块100的纵向轴线50，并界定了轴向方向。由此，例如“顶”、“底”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“在...上”等的方向术语参照旋转轴线50的指向而使用。如本文使用的术语“轴向负载”意在描述分别在向着旋转轴线50的方向上的负载和力。因此，如本文使用的术语“径向负载”意在描述分别在与旋转轴线50基本正交的方向上的负载和力。相似地，如本文使用的“径向方向”意在描述与旋转轴线50基本正交的方向。

根据可以与本文所揭示的实施例结合的实施例，端块100包括基体110、绕基体110布置的旋转轴承140、以及绕旋转轴承140布置并连接到旋转轴承140的轴承壳体123。轴承壳体123形成转子的一部分，转子承载用于溅射的可旋转靶。在溅射期间，基体110刚性地连接到沉积设备(未示出)的非回转部分，通常为安装到例如沉积设备的壁的端块100的外壳。

将适于机械地支撑旋转靶的转子绕非旋转基体110布置，得到了端块100的紧凑且空间减小的设计。

针对图1，解释端块100的数个实施例。图1在沿着旋转轴线50的典型截面中示意性地示出了端块100，可旋转靶(未示出)可以在溅射期间绕旋转轴线50旋转。

通常，端块100包括外壳。在所示截面中，示出了外壳的下壁126和上壁127的仅一些部分。在溅射期间，外壳通常不相对于其中执行溅射的处理室旋转。处理室通常是低压室，并在下文还称为真空室。外壳例如可以安装到处理室的壁。出于稳定性原因，外壳通常由金属制成，例如钢、不锈钢或铝。

根据实施例，端块100具有基体110，通常为中空基体110，其刚性地连接到外壳的下壁126。因此，基体110在溅射期间不相对于处理室旋转。

换言之，基体110通常刚性地连接到沉积设备的非回转部分。

通常，在基体110内，设置用于旋转靶的流体支撑。根据实施例，与旋转轴线50共轴的圆筒腔113形成在基体110中。通常，冷却剂管114共轴地插入到圆筒腔113中。此外，通常在冷却剂管114与基体110的内壁之间形成中空圆筒空间115。冷却剂管114和空间115可以用于以冷却剂(例如水)来支撑旋转靶。通常，冷的冷却剂在空间115中向上流动，并且受热的冷却剂在冷却剂管114中向下流动。冷却剂的流动方向也可以反转。

根据实施例，轴承系统149布置绕基体110布置。轴承系统149通常与旋转轴线共轴，即，轴承系统149确定旋转轴线50。根据实施例，转子120绕轴承系统149布置。转子120处于适于接收旋转靶的外壳外侧的上部中。通常，转子120向旋转靶提供机械支撑，即转子120通常承载旋转靶并在溅射期间将旋转运动传递到旋转靶。将适于机械地支撑旋转靶的转子120绕基体110布置得到了端块100的紧凑且空间减小的设计。由此，可以减小处理室内的空间以及成本。

根据实施例，轴承系统149适于承载在溅射期间由于可旋转靶的运动导致的径向和轴向负载两者。通常，轴承系统149包括至少一个锥形滚柱轴承，例如一个环锥形滚柱轴承。锥形滚柱轴承支撑径向和轴向负载两者，并且由于更大的接触面积，一般例如比球形轴承承受更高的载荷。

根据实施例，转子120包括布置在轴承系统149周围并与其连接的轴承壳体123。与旋转轴线50正交并穿过轴承系统149的典型截面可以示出轴承壳体123、冷却剂管114和基体110的环形截面。

根据实施例，齿轮151绕轴承壳体123布置并紧固到轴承壳体123，以将旋转运动传递到转子120。通常，齿轮151如图1所示固定到轴承壳体123的下部，或者中部。这有助于通过外壳(例如经由带)在齿轮151与旋转电驱动器之间的机械耦合。

根据实施例，靶凸缘121布置在轴承壳体123上并真空密闭地安装到轴承壳体123。通常，O环密封13布置在轴承壳体123与靶凸缘121之间。因为靶凸缘121和轴承壳体123通常非旋转地彼此耦合，所以安装在靶凸缘121上的可旋转靶可以通过旋转电驱动器而旋转。

在溅射期间，至少靶凸缘121的上部通常布置在外壳外部，即在低压或真空环境下。与此不同的是，外壳的内部空间通常处于常压和/或比处理室更高的压力。为了避免气体交换，根据本实施例，密封支架124真空密闭地布置在外壳的上壁127与转子120之间。在典型的实施例中，滑动环真空密封118布置在密封支架124与轴承壳体123之间。密封支架124也可以安装到轴承壳体123，并且滑动环真空密封可以布置在密封支架124与外壳的上壁127之间。

根据实施例，两个环形滑动密封117(例如流体密封117)布置在靶凸缘121与基体110之间。使用至少一个环形滑动流体密封分别避免了冷却剂、油脂和真空润滑剂交换。由此，轴承系统149受到保护避免冷却剂的穿透。此外，避免了油脂穿透到冷却系统中。

根据实施例，集流器板122在转子120的下端(即，与靶凸缘121相反)处安装到轴承壳体123。集流器板122通常在与旋转轴线50正交的截面中也是环形的。集流器板122通常用于将电流传递到可旋转靶。

根据可以与本文所述的其他实施例结合的实施例，组合冷却剂单元和电支撑单元130布置在集流器板122下方。连接端子130相对于基体110不可旋转，并包括穿过基体110的排出管131和至少一个冷却剂供应管132(见图3)两者。此外，滑动电触头135分别布置在组合单元130的主体133上并突伸出，并与集流器板122接触。由此，旋转靶可以设置有电支撑和流体支撑。

根据实施例，垂直于旋转轴线50定向的绝缘板116通常利用螺纹件204紧固到基体110的下部119。由此，端块100的内部(即基体110)相对于外壳绝缘，并不可旋转地安装到外壳。

根据实施例，绝缘板116通常螺纹地紧固到下壁126，以使基体110稳固在外壳中，并将旋转轴线50相对于外壳固定。绝缘板116和下壁126可以利用额外的螺纹件螺纹连接在一起。可选地和/或附加地，所示的螺纹件204可以至少部分地延伸到下壁126中。在此情况下，螺纹件204通常相对于基体110的下部119绝缘。

图2示意性地示出了安装到端块的靶凸缘121的可旋转靶10沿着旋转轴线50的截面。根据实施例，靶凸缘121和可旋转靶10彼此共轴。

如本文使用的术语“可旋转靶”应该包括适于可旋转地安装到溅射装置并包括适于溅射的靶结构的任意阴极组件。如本文使用的术语“可旋转靶”应该具体包括额外包含内部磁性装置(例如，永磁体)以改善溅射的磁性增强阴极组件。

通常，可旋转靶10包括衬背管11和布置在衬背管11上的靶管12。如本文使用的术语“靶管”应该包括适于溅射的材料的任意壳部具体地形成为中空圆筒。

靶管的支撑可以包括机械支撑，提供了靶管和可选磁体的电接触和冷却。

或者，可旋转靶也可以是单片靶。在此情况下，可旋转靶的形状可以类似于如图2所示的可旋转靶10。在此情况下，所示的连接区域11和12通常形成了相同材料的简单连接区域。

可旋转靶的支撑可以包括靶管和可选磁体的机械支撑、提供电接触和提供冷却当中的至少一者。

通常，使用将可旋转靶10压向靶凸缘121的环形夹将可旋转靶10装配到靶凸缘121的上部。O环密封13a通常分别布置在靶凸缘121与衬背管11和可旋转靶10的连接部分之间。因此，可旋转靶10真空密闭地安装到靶凸缘121。

根据实施例，可旋转靶10真空密闭地安装到靶凸缘121的上部。这通常由环形密封(未示出)实现。由此，防止向低压处理室的流体泄漏。

根据实施例，可旋转靶10包括液密地安装到端块的冷却剂管114的管状内部结构16，用于冷却可旋转靶10，尤其是设置在可旋转靶10内的可选磁体(未示出)。

为了使可旋转靶10在溅射期间作为阴极工作，用于可旋转靶10的至少一个电供应(未示出)通常也设置为通过靶凸缘121。

根据可以与本文揭示的其他实施例组合的实施例，靶凸缘适于机械地支撑可旋转靶。此外，用于目标管的冷却剂和电供应可以设置为穿过靶凸缘。

图3示意性地示出了端块100的沿着图1的线A-A’的截面。根据实施例，端块100包括布置在集流器板与绝缘板之间的冷却剂供应和排出单元130。图3的截面对应于通过冷却剂供应和排出单元130的截面。

通常，冷却剂供应和排出单元130包括排出管131和两个冷却剂供应管132，其在与轴线50基本垂直的平面中穿过基体110和单元130的主体133馈送。排出管131引入冷却剂管114的开口，并且冷却剂供应管132引入形成在基体110与冷却剂管114之间的环形冷却剂空间115。如实线箭头所示，冷却剂可以提供给冷却剂供应管132。在溅射期间，冷却剂通常流经冷却剂供应管132并在冷却剂空间115中向上流向可旋转靶。如虚线箭头所示，受热的冷却剂的回流通常向下流经冷却剂管114，并通过排出管131沿着径向方向排出。由此，为可旋转靶设置了封闭冷却剂回路。封闭冷却剂回路中的流动方向也可以反转。

通常，冷却剂供应和排出单元130在径向外侧部分中包括用于将排出单元130紧固(通常为螺纹紧固)到基体110的下部119的通孔。

在冷却剂供应和排出单元130上设置滑动电触头。滑动电触头布置在图3的截面的上方，并因此未示出。为了清楚起见，用于滑动触头的支撑结构未示出。滑动电触头及其支撑结构通常形成电支撑单元。

根据可以与本文所揭示的其他实施例组合的其他实施例，端块包括布置在集流器板与绝缘板之间的冷却剂供应和排出单元和/或电支撑电源。端块可以例如包括集成了电支撑单元和冷却剂供应和排出单元的功能的组合单元。

图4根据实施例示意性地示出了端块的沿着旋转轴线50的截面。图4的端块101类似于图1的端块100。图4中的大部分元件类似于图1的元件。为清楚起见，用分别相同的附图标记来表示这些元件。

根据实施例，端块101包括适于刚性地连接到溅射装置的非回转部分的基体110。端块101还包括绕基体110可旋转地安装并适于接收可旋转靶的转子120。因此，如参照图2对于图1的端块的靶凸缘所解释的，可旋转靶可以紧固到端块101的靶凸缘121。

通常，端块101还可转动地将运动、冷却剂和电流传递到可旋转靶，同时维持真空集成度和封闭冷却剂回路。因此，图3还可以对应于沿着图4中的线AA’的截面。

根据实施例，端块101包括布置在基体110与转子120之间并沿着轴线方向彼此间隔开的两个环形旋转轴承140和141。使用两个旋转轴承140和141允许轴承系统的特别紧凑和重量相对轻的设计。通常，两个旋转轴承140和141的至少一个适于承载径向和轴向负载两者。

根据实施例，环形开槽圆螺母142通常按压旋转轴承141，并因此将转子120相对于基体110进行支承。这允许通常较长的可旋转靶的稳定承载。

根据实施例，螺纹件204通过各个绝缘垫圈206与基体110的下部119绝缘。因此，螺纹件204可以在不将外壳的下壁126与基体110电连接的情况下延伸到下壁126中。

图5示意性地示出了根据实施例的图4的截面的一部分。两个旋转轴承140和141中的每个分别包括内环143和146，分别包括外环144和147，分别包括延伸在锥形沟槽上的锥形滚柱145和148。换言之，根据实施例，旋转轴承140和141是环锥形滚柱轴承。由于其设计，锥形滚柱轴承140和141支撑径向和轴向负载两者。

根据实施例，锥形滚柱145和148的倾斜度相对于旋转轴线50反向但通常具有相同的绝对值。由此，轴承系统可以良好均衡地承载正负轴向负载两者。

内环143和146被紧固到基体110，并且外环144和147紧固到轴承壳体132。换言之，旋转轴承140和141绕基体110布置，且转子120绕旋转轴承140和141布置。

根据实施例，环形开槽圆螺母142按压旋转轴承141。由此，旋转轴承141受到预应力。此外，这还经由轴承壳体132导致旋转轴承140的预应力。这允许通常较长的可旋转靶的稳定承载。

图6示出了根据实施例的溅射装置200的沿着旋转轴线50的截面。溅射装置200通常包括由壁231和232形成的处理室220。由此，根据典型实施例，阴极、靶、衬背管或轴承的轴线50基本平行于端块100、101所安装到的壁231。由此，实现了阴极的嵌入(drop-in)结构。

根据实施例，如参照前图解释的，至少一个端块100或101安装到处理室220中，使得端块100、101不相对于处理室220的壁231旋转。基体110通常经由绝缘板116紧固到处理室220的板或门230。在溅射期间，板或门230关闭。因此，在溅射期间，基体110通常固定，至少不可旋转。或者，外壳125可以直接紧固到处理室220的壁231。

根据实施例，旋转驱动器150(通常为电驱动器)隔着安装支撑152布置在处理室220外侧。但是，旋转驱动器150也可以放置在外壳125内。通常，旋转驱动器150在溅射期间经由其马达轴154、连接到其的小齿轮153和环绕小齿轮153及安装到转子120的轴承壳体123的齿轮151的链条或齿带(未示出)驱动可旋转靶10。

通常，冷却剂支撑管134和/或电支撑线134从冷却剂供应和排出单元130和/或电支撑单元130通过外壳125馈送到处理室220的外部。

可旋转靶10通常由端块100、101以悬臂布置方式支撑在衬底(未示出)上方。此外，可旋转靶10还可以支撑在其上端。

图7根据实施例示意性地示出了溅射装置200的截面。由此，根据典型实施例，阴极、靶、衬背管或轴承的轴线50基本垂直于将端块100、101连接到处理室220的凸缘230。图7的溅射装置200类似于图6的溅射装置。但是，图7中的绝缘板116分别与其上安装端块100、101的壁231和板230平行地定向。与此不同，图6中的绝缘板116分别与其上安装端块100、101的壁231和板230垂直地定向。此外，在图7的实施例中，马达轴154延伸到外壳125中。为清楚起见，通常也在图7的实施例中使用的冷却剂支撑管和电支撑线未示出。

根据实施例，如图7所示，外壳125的下壁126分别安装到壁231或门230和板230。

根据另一实施例，端块100、101安装到壁231，使得真空室220的壁231和外壳125的上壁127形成真空室220内的基本平坦过渡区域或仅具有较小台阶部的过渡区域。这由图7中的水平虚线示出。在这些实施例中，可以减小真空室220的内部容积。图7的配置通常用于其中衬底相对于重力水平地定向的溅射装置。图6的配置可以用于水平和竖直定向的衬底。

图8图示了如图6和7所示的溅射装置200。图8的示意性截面分别与图6和7的截面正交。根据实施例，溅射装置200具有真空室220，其包括用于向真空室220提供处理气体(例如，氩气)的气体入口201。真空室220还包括衬底支撑202和布置在衬底支撑202上的衬底203。此外，真空室220包括可旋转靶10，通常以悬臂布置处于衬底203上方。

通常，在用作阴极的可旋转靶10与用作阳极的衬底支撑202之间施加较高电压差。通过用例如氩原子进行的加速电子的碰撞电离，形成等离子体。所形成的氩离子沿着可旋转靶10的方向加速，使得可旋转靶10的粒子(通常为原子)溅射，并随后沉积在衬底203上。

在实施例中，其他合适气体(例如诸如氪的其他惰性气体或者诸如氧或氮之类的反应气体)可以用于产生等离子体。根据可以与本文所述的其他实施例结合的典型实施例，等离子体区域中的压力可以是约10^-4mbar至约10^-2mbar，通常为约10^-3mbar。在进一步的实施例中，真空室220可以包括用于将衬底203引入或引出真空室220的一个或多个开口和/或阀。

磁电管溅射具体的优点在于其沉积速率非常高。通过在可旋转靶10内布置一个或多个磁体14，可以捕获在靶表面正下方所产生的磁场内的自由电子。这使气体分子电离的可能性增大了数个数量级。因而，可以显著提高沉积速率。取决于应用和要溅射的材料，可以使用静态或时变磁场。此外，冷却流体通常在可旋转靶10内循环以冷却磁体224和/或靶10。

旋转靶100通常由在所示截面中不可视因此以虚线圆绘出的阴极驱动块100、101支撑。

通常，阴极驱动块100、101不可旋转地安装到在所示截面中不可视因此以虚线矩形绘出的处理室220的壁230或门231或板231。

阴极驱动块通常包括适于刚性地耦合到溅射装置的非回转部分(例如壁、门或板)的基体。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，溅射装置包括的处理室所具有的壁是阴极驱动块所安装到的壁，使得阴极、靶、衬背管或轴承以至少5°的角度精度平行于该壁。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，适于接收可旋转靶的转子绕基体可旋转地安装。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，轴承系统布置在基体与转子之间。轴承系统通常适于承载径向和轴向负载。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，轴承系统包括至少一个旋转轴承。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，轴承系统包括在沿着旋转轴线的方向上彼此间隔开并布置在基体与转子之间的两个环锥形滚柱轴承。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，轴承系统还包括布置在基体与转子之间的环形开槽圆螺母。环形开槽圆螺母通常使两个环锥形滚柱轴承彼此支承。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，转子在上端处包括靶凸缘，靶凸缘适于机械地支撑可旋转靶。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，转子还包括真空密闭地安装到靶凸缘的轴承壳体。

根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的实施例，阴极驱动块包括机械地连接到轴承壳体的旋转驱动器。

即使图6至8每一者根据可以与本文所揭示的其他实施例结合的不同实施例仅示出了一个可旋转靶，但是两个或更多个可旋转靶可以由各个阴极驱动块支撑并布置在真空室内。通常，两个或更多个可旋转靶的圆筒轴线基本平行，即，在至少5°的角度精度内平行，更典型地至少1°的角度精度内平行。

这样撰写的说明书使用了示例来揭示包括最佳实施方式在内的本发明，并还使得任何本领域的技术人员能够实施所述的主题，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任意结合的方法。虽然已经在前文揭示了各种具体实施例，但本领域的技术人员将认识到权利要求的精神和范围允许等同效果的修改。尤其是，上述各实施例的互不排斥的特征可以彼此组合使用。可专利的范围由权利要求界定，并可以包括对于本领域的技术人员可以发生的这些修改和其他示例。这样的其他示例在其具有的结构元件并不与权利要求的文字不同的情况下、或者在其包括与权利要求的文字没有实质不同的等同结构元件的情况下，仍落在权利要求的范围内。

Claims

1.一种端块(100，101)，其用于承载沉积设备(200)的可旋转靶(10)，包括：

基体(110)，其适于刚性地连接到所述沉积设备(200)的非回转部分(230、231)，所述基体(110)包括圆筒腔(113)；

冷却剂管(114)，其共轴地插入到所述圆筒腔(113)内；

至少一个旋转轴承(140、141)，其绕基体(110)布置并界定了旋转轴线(50)；以及

转子(120)，其适于接收所述可旋转靶(10)并绕所述至少一个旋转轴承(140、141)布置，

其中，所述圆筒腔(113)与所述旋转轴线(50)共轴地布置。

2.根据权利要求1所述的端块(100，101)，其中，所述至少一个旋转轴承(140、141)是环锥形滚柱轴承(140，141)。

3.根据权利要求1或2所述的端块(100，101)，其中，所述至少一个旋转轴承(140，141)是预应力轴承(140，141)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的端块(100，101)，包括在所述旋转轴线(50)的方向上彼此间隔并布置在所述基体(110)与所述转子(120)之间的两个环锥形滚柱轴承(140、141)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的端块(100，101)，还包括环形开槽圆螺母(142)，所述环形开槽圆螺母布置在所述基体(110)与所述转子(120)之间并使所述两个环锥形滚柱轴承(140，141)彼此支承。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的端块(100，101)，其中，所述转子(120)包括在所述旋转轴线(50)的方向上的上端(112)处的靶凸缘(121)，所述靶凸缘适于机械地支撑所述可旋转靶(10)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的端块(100，101)，还包括在所述旋转轴线(50)的方向上的下端(111)处的绝缘板(116)，所述绝缘板与所述旋转轴线(50)垂直地定向并紧固到所述基体(110)。

8.根据权利要求7所述的端块(100，101)，其中，所述转子(120)包括集流器板(122)，所述集流器板与所述靶凸缘(121)相对沿所述旋转轴线(50)的方向布置。

9.根据权利要求8所述的端块(100，101)，还在所述集流器板(122)与所述绝缘板(116)之间包括冷却剂供应和排出单元(130)。

10.根据权利要求8或9所述的端块(100，101)，还在所述集流器板(122)与所述绝缘板(116)之间包括电支撑单元(130)。

11.根据权利要求6至9中任一项所述的端块(100，101)，还包括布置在所述靶凸缘(121)与所述基体(110)之间的至少一个环形滑动流体密封(117)。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的端块(100，101)，还包括旋转驱动器(150)，其中所述转子(120)还包括真空密闭地安装到所述靶凸缘(121)并机械地连接到所述旋转驱动器(150)的轴承壳体(123)。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的端块(100，101)，还包括外壳(125)，所述外壳紧固到所述绝缘板(116)并适于紧固到所述沉积设备(200)的所述非回转部分(230，231)。

14.一种沉积设备(200)，包括：

处理室(220)，其包括非回转部分(230，231)；以及

根据权利要求1至13中任一项所述的至少一个端块(100，101)，其安装到所述非回转部分(230，231)。

15.根据权利要求14所述的沉积设备，其中，所述处理室(220)包括壁(231)，所述至少一个端块(100，101)安装到所述壁，使得所述旋转轴线(50)平行于所述壁(231)。