用于加工磁控管溅射涂层基底的方法和用于此的设备技术

用于加工磁控管溅射涂层基底的方法，其中　　　　·在一个具有溅射面的磁控管源上使一个磁控管磁场图样沿着溅射面循环地移动；　　　　·基底与溅射面间隔距离地并在溅射面上方移动，　　　　其特征在于，随着磁场图样的循环运动锁相地、循环地改变单位时间沉积到基底上的材料量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【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按照权利要求1的前序部分所述的方法以及一个按照权利要求28前序部分所述的设备。从与本申请人相同的申请WO 00/71774已知，在一个通过调节使工作点稳定的用于一种反应涂层过程的溅射源中，在该溅射源上平行于溅射面地观察，平面基底在一个圆形轨迹中在所述源旁边运动，补偿所谓的弦-效应(Sehnen-Effekt)。关于“弦-效应”可以理解为在基底运动方向上沉积的材料量在上述基底上的不均匀分布。这主要由此而引起，一方面由于圆形轨迹，另一方面由于基底的平面结构，平行于溅射面观察，不同的基底部位相对于溅射面驶过不同的距离和角度比率。由此产生的在基底运动方向上在基底上的不同涂层率由此进行补偿，即与溅射面上的基底运动同步地按照一种给定的轮廓调整处理环境。此外已知磁控管溅射。在此在溅射面上产生一个隧道形地从溅射面出来又进入到这个溅射面中的磁场的一个或多个优选的自封闭回路。由于在交替作用下具有所施加的电场的这个磁控管磁场的已知的电子陷阱效应，在隧道形磁控管磁场图样(Magnetron-Magnetfeld-Muster)的区域中产生一个增加的等离子体密度，该等离子体密度本身导致在这个区域中增加溅射率。由此在磁控管溅射中达到的溅射率远高于在没有磁场支持的溅射中的溅射率。但是由于沿着磁控管磁场图样产生一个增加的溅射率，在这个区域的溅射面中引起一个溅射腐蚀沟，即已知的所谓“跑道(race track)”，它导致只能不利地使用溅射靶材料。众所周知，首要地由于这个原因转而使磁控管磁场图样在源运行期间在溅射面上方移动，并由此使增加的溅射损耗量在上述图样部位中尽可能在时间上分布在整个溅射面上。在此在与移动的磁控管磁场图样进行反应的磁控管溅射时附加实现彻底减少的靶中毒，也就是说通过反应过程中的不良电连接引起的靶面区的干扰涂层。在反应的涂层过程中、也就是说例如以一个在添加反应的过程气体、例如沉积金属氧化层的氧气情况下的金属靶为出发点产生连接层时，由于移动的磁控管磁场图样产生一个均匀的循环的溅射面腐蚀，由此在大范围中减少上述的、例如具有氧化层的干扰涂层。这提高了工艺稳定性。因此大多不再需要在通过移动的磁控管磁场图样进行反应磁控管溅射时通过调节使过程工作点稳定。磁控管磁场图样通常沿着溅射面在一维或两维空间上循环移动。因此例如在一个长的矩形靶的情况下构成一个封闭回路的图样循环地在靶的纵向上往复移动。这个运动是一维循环的。在一个在两维方向上延展的靶装置中磁场图样例如不仅在一个方向而且在另一个方向上循环地往复移动，这导致一个磁场图样按照李沙育图(Lissajous-Figur)所沿着溅射面运动。在此循环的磁场图样运动尤其对于圆靶大多通过一个关于一个垂直溅射面的轴线的旋转运动实现，该运动也可以是一个环绕的或者摆动的旋转运动。同时还可以清楚地看出，关于这个轴线磁场图样不允许是圆形的。已知旋转移动的磁场图样，其以一个在平行于溅射面的平面上的轴线简单镜像对称。这种磁场图样例如是心形的、苹果形的、肾形的等等，如同例如由US 4 995 958，US 5 252 194，US 6 024 843，US 6 402903所给出的那样，或者具有一个双镜像对称的形状，例如一个“8”字形，例如按照US 6 258 217，即与在所述平面中的两个相互垂直的轴线镜像对称。此外还已知，要被涂层的基底在涂层过程中沿着溅射面随着移动的磁控管磁场图样移动。这一点尤其适用于所谓的批设备，其中多个、大量的基底在一个设备涂层循环期间被涂层。在许多情况下对于涂层厚度的局部分布或者在反应过程中对于已溅射的材料沿着基底表面的分布提出非常高的要求。在光学涂层中、其例如用于投影显示器的部件，涂层的基底必需具有一个典型的层厚分布，它与平均层厚最多偏离1％并且在至少1000cm2的面积上观察，以使保证经济地加工由几层直至通常50层构成的涂层。在使用这样涂层的基底用于光学的数据传递时要求层厚偏差关于平均层厚最多为0.01％，这是在至少10cm2的面积上。在后一种情况下在这种基底上经常沉积许多直到超过100个单层，过程时间长达12至50小时。主要涉及到在使用一个具有溅射面的磁控管源时，其中一个磁控管磁场图样沿着溅射面循环地运动并且基底与溅射面间隔地并在其上面移动，-在沉积的一定量的溅射材料的反应涂层过程中-，沿着基底面以尽可能小的层厚变化实现尽可能大的基底面。当我们在这种关系中谈到“涂层的基底面”时，指的是小基底的许多批处理器的这些表面的总和或者一个大基底的表面。下面谈到层厚分布并对于反应过程理解为一定量的溅射材料在基底面上的分布，其在反应过程中不必一定与层厚线性相关。为了在使用具有上述形式的基底运动的圆形磁控管源时实现一个可接受的层厚分布，目前在基底运动轨迹与溅射面之间使用静止的、影响材料流在溅射面与基底之间分布的结构部件、即所谓的光阑或者“造型光阑(Shaper Blende)”。在此通常与圆片形溅射面组合，如上所述，磁场图样关于一个垂直于溅射面的轴线通过围绕这个轴线旋转循环地延着溅射面移动。这种结构部件、如造型光阑的设置尽管能够使层厚在运动基底上的分布实现层厚平均值的偏差小于1％，但是仅在容忍这种主要缺陷的条件下，即通过这种结构部件使大量溅射材料在达到基底之前被遮没，由此在保持相同溅射率时涂层速率明显减小。必需经常适配于各溅射源和基底运动并在尤其是磁控管磁场图样和其运动的每一个变型中都要重新进行加工并必需借助于迭代步骤进行优化的部件，在涂层过程期间干扰涂层。由于这些结构部件在工艺室中被剧烈加热而产生层应力，其例如随着由热引起的形状变化、如这些结构部件的弯曲而导致上述干扰层的脱落并由于在基底上的淀积而导致涂层缺陷。本专利技术的任务是，建议一种上述形式的用于加工磁控管溅射涂层基底的方法以及适合于此的设备，由此在彻底减少材料流遮没的条件下使基底具有改善的沿着溅射层表面沉积的溅射材料分布，并在这种减少遮没的情况下与目前可实现的分布进行比较。这一点在开始所述形式的加工方法中由此得以实现，按照权利要求1特征部分的内容，锁相地(phasenverriegelt)随着磁场图样的循环运动，使每个时间单位沉积到基底上的材料量循环地变化。为了理解本专利技术，在此借助于附图说明图1描述其原理。在图1中阴影面S表示在一个磁控管溅射源的溅射面上的一个位置，在该位置上存在最大溅射率。一个这样的位置S因此相当于磁控管磁场图样部位的一个局部。由于借助于图1只启迪地描述所出现的且按照本专利技术识别和考虑的现象，作为代表性对于提高在磁控管磁场图样部位中的溅射率只观察这个位置S。如图所示，通过在这里所示的两维的循环运动、即一个循环的运动YZ和一个与其垂直的循环运动XZ实现一个椭圆形的运动轨迹，沿着该轨迹位置S在溅射面上徘徊。一个基底SU以相同形状的速度v在溅射面上并沿着溅射面随着两维循环运动的位置S运行。假设，位置S从一个位置pos.m到下一个位置pos.m+1需要相同的时间，如图1所示，则在基底SU上得到以X表示的位置S的层。还清晰地看出，在基底SU上移动一个摆线。因此还可以看出，所述位置S在围绕XW的转折点部位比在过零部位XN停留更长。其结果是，在基底SU的外围和边缘区域比在中心区域沉积更多的由溅射面释放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于加工磁控管溅射涂层基底的方法，其中·在一个具有溅射面的磁控管源上使一个磁控管磁场图样沿着溅射面循环地移动；·基底与溅射面间隔距离地并在溅射面上方移动，其特征在于，随着磁场图样的循环运动锁相地、循环地改变单位时间沉积到基底上的材料量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，两维地实现磁场图样的循环运动，最好通过相对于一个垂直于溅射面的轴线的一种旋转摆动运动或者回转运动来实现。3.如权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，被沉积的材料量同时在整个溅射面上循环地变化。4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，通过一个反应气体流在溅射面与基底之间的空间中的变化而改变被沉积的材料量。5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，通过改变在溅射面与基底之间的空间中的工作气体流而改变被沉积的材料量。6.如权利要求3的方法，其特征在于，通过改变溅射功率来改变被沉积的材料量。7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在时间过程上实现所述材料量的锁相的以一种变化曲线的循环变化，该变化曲线的频谱在磁场循环运动的频率的倍频处具有一个优势的谱线。8.如权利要求7的方法，其特征在于，所述过程在磁场图样运动的循环频率处具有另一优势的频率线。9.如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，磁控管磁场图样对于一个平行于溅射面的平面中的一个轴线镜像对称地构成，或者相对于两个相互垂直的、位于上述平面中的轴线镜像对称地构成。10.如权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在溅射面与基底之间的工艺室中设置一种反应气体。11.如权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，使用一个圆形的溅射面。12.如权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，所述溅射面通过一个靶体的材料构成。13.如权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，在溅射面与基底之间没有设置影响材料流分布的结构部件。14.如权利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，依赖于在基底与溅射面之间的相对运动、和/或依赖于磁场图样的形状、和/或依赖于循环的磁场图样运动来选择锁相地循环变化的过程。15.如权利要求1至14之一所述的方法，其特征在于，在时间上改变锁相地循环变化的过程。16.如权利要求1至15之一所述的方法，其特征在于，检测瞬间在基底上沉积的材料量分布作为测得的调节参数测量，与一个额定分布相比较并按照比较结果的标准作为调节差、作为调节参数在一个用于上述分布的调节回路中来调节锁相地循环的变化过程。17.如权利要求1至16之一所述的方法，其特征在于，所述基底多次在溅射面上移动。18.如权利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，所述基底循环地在溅射面的上方在一个方向上或者往复地运动。19.如权利要求1至18之一所述的方法，其特征在于，基底在一个向着溅射面的方向上直线地运动。20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，基底在一个平行于溅射面的平面中运动。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，基底在平行于溅射面的方向上非直线地、最好沿着一个圆轨迹运动。22.如权利要求1至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·齐格尔，
申请(专利权)人：尤纳克西斯巴尔策斯公司，
类型：发明
国别省市：