用于制造磁控管涂覆的衬底的方法以及磁控管溅射源技术

为了在溅射工作期间调节沿着磁控管源上的溅射面（３↓［Ｓ］）的溅射速率分布，相应地改变磁体装置（７↓［ａ］，７↓［ｂ］）的一部分（７↓［ａ１］，７↓［ｂ１］）在靶背面（３↓［Ｒ］）上的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造磁控管涂覆的衬底的方法以及一种磁控管源。
技术介绍
定义在图1中示意性地示出了磁控管源的构造。该磁控管源包括具有溅射面3S的靶3，靶材料从该溅射面被溅射出并且反应地或者不反应地被置于衬底4上。在靶的背面3R设置有磁体装置5。该磁体装置具有至少一对环绕的磁环7a和7b，这些磁环朝着靶背面3R具有相反磁极性的面。磁环7a或7b分别形成本身闭合的环路，其中只要通过两个磁环在靶3的溅射面3S上产生磁控管磁场H的本身闭合的环路，“闭合”也就完全包含彼此间隔的磁体。就产生环绕的、隧道状的磁控管磁场H而言，两个磁环7a和7b形成共同作用的磁环对7ab。如示意性地示出的那样，磁控管磁场H与在阳极和被连接作为阴极的靶3之间产生的电场E交叉。由于磁控管磁场H以及电场E，在隧道状的磁控管磁场H的方面内产生公知的电子陷阱效应，这在那里导致升高的等离子体密度和提高的溅射效果。结果是在磁控管磁场的范围内在溅射面3S中的随着工作时间而越来越深的、环形的侵蚀沟。将闭合的环绕的、如也总是成形的磁体环称为磁环，该环路也向靶背面3R呈现两个磁极性之一。根据图1，存在两个这样的磁环7a、7b。根据图1的7ab，当两个彼此相邻的这种磁环产生隧道状的磁控管磁场H的环绕的环路时，它们形成磁环对。磁体装置5可以包含一个或多个环绕的磁环连同为了形成磁控管磁场环路而分开设置的附加的磁体。(未示出的)阳极和靶阴极之间的电场E可以利用DC、脉冲DC、叠加的DC和AC以及直到高频范围内的AC来产生。如所提及的那样，涂覆工艺可以仅仅利用一种或多种靶材料来进行，或者在该靶材料与被放入到溅射面3S和衬底4之间的工艺室中的反应气体反应之后进行。在具有不同材料的区域的同一个靶3上，可以在工艺室中同时溅射多种材料，直接或者在与工艺室中的反应气体反应之后进行涂覆。为了延长靶3的寿命和/或尽管形成一个或多个侵蚀沟仍然例如使溅射速率(每时间单位所溅射出的材料的量)保持恒定，并且因此使涂覆速率(每时间单位在衬底4上所放置的材料的量)保持恒定，已知并且流行的是将磁体装置5的至少部分(在此特别是一个或多个所设置的磁环对沿着靶背面移动，无论这是通过周期线性运动或者是通过旋转运动或者摆动运动。因此，使磁控管磁场H沿着溅射面运动，以便尽可能不产生显著的局部侵蚀沟。当磁控管源只具有一个磁环对时，将该磁控管源称为单腔源。当磁体装置具有两个或多个磁环对时，将磁控管源称为双或多腔源。要注意的是，完全可以利用三个磁环形成两个磁环对。本专利技术现在从用于制造磁控管涂覆的衬底的方法出发，在该方法中，沿着靶，在该靶的背离衬底的背面上存在磁体装置，借助该磁体装置，沿着靶的溅射面，产生隧道状的磁场的至少一个本身闭合的环路。特别是在使用大面积的靶的情况下的一个显而易见的问题是，在一个或多个溅射涂覆的衬底上实现所希望的层厚度分布，并且在时间上保持在此特别是相同形状的层厚度分布。在此，问题之一在于，由于靶侵蚀，涂覆关系是动态的，即在靶的寿命期间或者使用持续时间期间变化。如果在所考察的靶的寿命期间涂覆许多衬底，则所谈及的动态特性根据单个衬底的涂覆时间而可能只对衬底产生很少影响，而如果在整个靶寿命内考察层厚度分布，如同如果只涂覆唯一的衬底，则通常观察到层厚度分布的明显的变化。定义将直到靶寿命为此的所考察的时间间隔定义为涂覆时间，而不依赖于多少个单个衬底在所考察的时间间隔中被涂覆相同的靶。具有心形或者曲折形磁环结构的旋转单腔磁控管源覆盖在磁控管溅射范围内的应用的绝大部分。例如在US 5 188 717中描述了可调节的用于溅射速率的分布优化的单腔磁控管源。静态的双腔磁控管源例如由WO 98/03696或者US 5 997 697公开。在WO 01/63643中描述了具有开关机构的双腔磁控管源，用于从通过磁环对之一溅射切换到在第二个磁环对上溅射。由于例如1200cm2的、大的靶面积的有限覆盖，通常非常困难的是，借助旋转的单腔磁控管源来实现溅射速率和涂覆速率以及最终衬底上的层厚度在涂覆时间上的所期望的均匀分布。在此，通常使用磁环对的曲折形或心形结构，然而这些结构在大的靶面积上具有的缺点是，它们或者具有多个转折点，或者仅仅不足地涂抹靶的宽大的区域。此外，特别是磁环对的窄小的半径在增大的速度、例如磁体系统的转速的情况下导致高的涡流损耗。这些损耗一方面通过电动机功率来补偿，并且另一方面导致磁控管磁场的衰减。如在WO 98/03696或者US 5 997 697中所描述的那样，静态的双腔磁控管源具有的缺点是，静态的侵蚀轮廓被压入溅射面中。如开头所提及的那样，特别是显示出，随着靶的日益溅射，溅射速率、涂覆速率以及因此衬底上的层厚度分布发生改变。因此，原则上需要一种机制，该机制允许主要调节在靶上的以及在该靶的寿命期间的溅射速率分布。这经常通过以下方式来解决，即磁体装置的磁体组横向地、即沿着靶背面3R被移动，如例如由WO 02/47110所公开的那样。在此不利的是，必须将另外的传动装置叠加到具有磁环对的旋转系统上，对于该传动装置来说，能量供应例如可以通过电汇流环来实现。通过移动所提及的磁体组，出现不平衡，该不平衡可以通过适当的措施来补偿。如在WO 01/63643中所描述的那样，具有用于选择性地激活一个或另一个磁环对的开关机构的旋转的双腔磁控管源造成电机传动装置的高负载。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提出一种开头所提及的类型的方法或者一种磁控管源，在该方法中或者在该磁控管源上，在溅射工作(涂覆时间)期间，可以沿着溅射面在原处调节溅射速率分布，并且在此避免利用与此有关的措施的已知方法或磁控管源的缺点。此外，根据本专利技术，开头所提及的类型的方法的特征在于，为了调节溅射速率分布，改变磁体装置的部分与靶背面的距离。此外，通过如下方式得到该方法的好的实现方案，即磁体装置的至少一部分沿着靶的背面被移动。通过这种方式，沿着溅射面得到隧道状的磁控管磁场的溅射作用的分布。根据本专利技术的方法的另一种好的实现方案在于，环绕的磁环的一部分被改变距离。因此，在利用环一起产生的磁控管磁场的范围内产生溅射强度的变化。另一种好的实现方案在于，整个磁环的距离被改变，必要时结合所考察的磁环或者另一个磁环的一部分的改变。另一种好的实现方案在于，必要时结合前面提及的实现方案来改变磁环对的距离，特别是示出，磁控管源是双腔源或多腔源。于是，也可以改变多于一个的磁环对的相应的距离。如果应在磁体装置沿着靶背面旋转的磁控管源中实现所提及的距离的根据本专利技术的调节，并且如果应在直至靶寿命为止的涂覆时间期间实现均匀的层厚度分布，则一种好的实现方案在于，随着增加的涂覆时间，将磁体装置的、比该磁体装置的其它部分更接近靶边缘的部分的距离增大和/或减小其它部分的距离。此外，在所有所提及的实现方案中更好的是，将溅射功率保持恒定。另一个好的想法是，在被保持恒定的溅射功率的情况下，检测阳极和靶之间的放电电压，将该放电电压与额定值进行比较并且根据比较结果调节所述部分的距离。此外，也是好的想法的是，将靶划分为不同材料的区，并且通过所提及的距离调节来设定两种材料的溅射速率的关系。根据本专利技术的磁控管源包括具有溅射面的靶以及沿着背离溅射面的靶背面包括磁体装置。上面提及的任务在此通过以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造磁控管涂覆的衬底的方法，其中沿着靶在该靶的背离所述衬底的背面上存在磁体装置，借助该磁体装置沿着所述靶的溅射面产生隧道状的磁控管磁场的至少一个自身闭合的环路，其特征在于，为了调节溅射速率分布，改变所述磁体装置的部分与靶背面的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】CH 2004-9-28 1578/041.用于制造磁控管涂覆的衬底的方法，其中沿着靶在该靶的背离所述衬底的背面上存在磁体装置，借助该磁体装置沿着所述靶的溅射面产生隧道状的磁控管磁场的至少一个自身闭合的环路，其特征在于，为了调节溅射速率分布，改变所述磁体装置的部分与靶背面的距离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述磁体装置的至少一部分沿着所述靶背面移动。3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，环绕的磁环的一部分被改变距离。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，改变整个磁环的距离。5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，改变磁环对的距离。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，随着增加的涂覆时间，所述磁体装置的、比所述磁体装置的其它部分更接近靶边缘的部分的距离被增大，和/或所述其它部分的距离被减小。7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，被输送给源的电功率被保持恒定。8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，在被保持恒定的溅射功率的情况下，检测放电电压，将该放电电压与额定值进行比较，并且根据比较结果调节距离。9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，以溅射功率作为参数，确定并且存储依赖于时间的距离调节的函数，并且利用该函数在时间上控制所述距离调节。10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述靶具有不同材料的区，并且利用距离调节来设定材料的溅射速率的关系。11.磁控管源，包括具有溅射面的靶、沿着背离所述溅射面的靶背面的磁体装置，其特征在于，所述磁体装置的部分与靶背面的距离能够借助受控的偏移传动装置来调节。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：J韦查特，
申请(专利权)人：OC欧瑞康巴尔斯公司，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]