[发明专利]溅射磁控管

说明书

技术领域

本发明涉及根据专利权利要求1前序部分的溅射磁控管(magnetron)。

背景技术

用薄的材料层或若干个薄的材料层对衬底进行涂敷在许多技术领域中扮演着重要的角色。

例如，CD盘片可以设有保护层，或者时钟外壳(clock housing)可以设有陶瓷层。用只允许特定波长通过或对这些波长进行反射的层对玻璃进行涂敷已经获得了显著的重视。大玻璃正面通过设有薄层的所谓建筑玻璃而安装在建筑物上。涂层还可以用于使合成材料膜或者合成材料瓶具有气密性。

现有技术

最常用来对所列出的材料进行涂敷的方法是溅射方法。在溅射方法中，在抽空的室中产生等离子体。等离子体可以理解成较高密度的正电荷载体和负电荷载体与中性粒子和光子的混合。等离子体的正离子被阴极的负电位吸引，阴极设有所谓的靶材。当等离子体的正离子撞击到靶材上时，它们将小颗粒从靶材击出，这些小颗粒接着可以沉积在布置于靶材对面的衬底上。对颗粒的这种击出称为“溅射”。这里在反应溅射与非反应溅射之间有所区别。在非反应溅射中，用惰性气体来进行工作，惰性气体作为工作气体，其正离子将粒子从靶材击出。在反应溅射中还要采用反应气体(例如氧)，在靶材的颗粒沉积在衬底上之前，反应气体与靶材粒子形成化合物。

溅射处理所需的离子是通过气体原子和电子的碰撞(例如在辉光放电中)产生的，并在电场的帮助下向形成阴极的靶材中加速。

自由电子是电离的主要原因。通过磁体的帮助可以使这些自由电子在靶材前稠密化，并由此使电离增强。阴极与磁体的组合称为磁控管。磁控管中发生的问题在于靶材材料只能发生非均匀的侵蚀，因为磁场是不均匀的。例如，在磁场的磁极线附近，靶材材料不发生侵蚀。因为磁极线表示这样的区域：在这些区域中，磁场线在溅射侧垂直穿透靶材表面。由于靶材材料的这种非均匀侵蚀，衬底也会受到非均匀涂敷。

因此，目标是消除非均匀侵蚀的缺点。

已知这样一种磁控管，其中，磁体系统平行于靶材材料运动(EP1120811A2)。磁体系统包括若干个磁体，这些磁体相对于靶材表面在平行于靶材表面的路径上运动。通过这种磁体系统，磁场变得更加均匀，并确保的靶材材料的均匀侵蚀。

通过采用管状靶材也可以实现较高的靶材利用率。这种靶材中置入了磁体系统，磁体系统相对于靶材运动，或者磁体系统静止而管状靶材围绕磁体系统运动(DE4117367C2)。

最后，还已知一种平面磁控管，它包括若干个磁体，这些磁体限定了闭环状磁场，以在靶材上方产生等离子体管(EP0918351A1)。其中设置了下述装置：该装置在磁体与靶材表面之间造成循环运动。这些运动之一是环形的。

发明内容

问题

本发明针对的是改善溅射处理中平面矩形靶材利用率的问题。

问题的解决方案

该问题是根据专利权利要求1的特性来解决的。

本发明因而涉及一种磁控管，该磁控管具有平面靶材和平面磁体系统。平面磁体系统包括具有扩大末端的条形第一磁极以及框架状第二磁极，磁极与靶材之间的相对运动以这样的方式来进行：在靶材静止的情况下，磁体系统的每个运动点在环路上运动。如果磁体系统静止，靶材的每个点在这样的环路上运动。在彼此相对运动过程中，磁体系统与靶材处于平行平面内。环路的直径对应于等离子体管的两个平行臂之间的平均距离，所述等离子体管是溅射操作过程中在第一磁极与第二磁极之间产生的。由此，磁极在等离子体管的弯曲区域中布置成使得磁极线在该区域中形成圆弧或环形区域，从而避免了靶材中的孔。

本发明的优点

本发明获得的优点具体地包括：在磁场线在静态操作中垂直穿透靶材表面的那些场所，靶材也受到溅射。特别是避免了在矩形靶材的窄边上发生的侵蚀率过大。

附图说明

本发明的实施例图示于附图中并将在下面进一步说明。在附图中：

图1示出了磁体结构，其具有内部磁体、外部磁体和等离子体管，

图2示出了可在靶材上方运动的磁体结构，

图3示出了具有等离子体管的磁体结构，其中内部磁体在其末端处加宽，

图4示出了具有环形轮廓的等离子体管，

图5示出了内部磁体具有加宽末端的磁体结构，加宽是通过将磁体平行布置来实现的，

图6示出了内部磁体具有加宽末端的磁体结构，加宽是通过环形磁体实现的，