[发明专利]溅镀磁控管和动态影响磁场的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对衬底PVD涂覆的溅镀磁控管，具体地涉及一种通过旋转靶管、所谓的管状磁电管进行的溅镀磁控管，以及一种在溅镀处理期间动态影响磁场的方法。

背景技术

在管状磁点管的情况下，阴极以及因此布置在其上的靶材料绕固定磁体系统旋转，或者运动的例如旋转的磁体系统在靶内部运动。由磁体系统产生的磁场在靶材料的表面上形成跑道（racetrack），靶材料基本以沿靶管的两条笔直轨道延伸。管状磁电管能够减少靶材料熔化量（yield），因此降低溅镀成本。

已知的磁体系统包括支撑设备和具有磁体的支撑板，磁体布置在支撑板上并且经配置以形成磁体布置。磁体系统以下列方式安装到靶管中，即其符合等离子处理，并且经固定以防止扭曲。作为实例，为了该目的，磁体系统能够被附接至支撑设备，优选地附接至固定地布置在靶管内部中的支撑管上，以便磁体被布置在离靶管内表面的小距离处。

除了增加靶材料的产量，最优化溅镀处理的目标包括提高涂覆均质性和涂覆率的适应性。

取决于应用，重新调节已经具有非常均质设计和已经通过非常多的努力测量的磁体系统，以通过所谓的匀场开始溅镀处理，例如通过在磁体系统和支撑设备之间在两者之间的各自附接点处附接补偿盘。匀场是在其上布置有磁体的磁体系统的离散或连续定义的变形。

该方法的缺点在于，仅能够在溅镀中断期间操作磁体系统。为了该目的，溅镀设施最初需要被通风，并且随后需要在靶管及其安装设备之间的分隔面处清除磁体系统，该安装设备即所谓的端块，其用于可旋转地安装靶管，并且供应扭矩、电和冷却剂。结果，每个磁体系统的操作耗费了相对大量时间，并且这伴有涂覆设施中发生的处理中断，即生产停机。即使能够在同一时间由更多工作人员操作几个磁体系统，也需要在衬底上重复该处理几次，直到已经实现了最佳层质量，例如关于涂覆均质性的最佳层质量。

因而，对于大部分靶服务寿命而言，所操作的磁体系统（需要）被最优化。然而，在溅镀处理期间，或多或少连续地熔化了靶材料。作为上述靶材料熔化的结果，在磁场中存在连续变化，该磁场先前在处理开始时曾在靶表面上被最优化地设置。在改变大的情况下，也对溅镀结果产生质量负面影响。随后必须中断溅镀处理，以便重新调整该磁体系统，或者从处理中清除未使用的靶材料。

已知靶材料中的不规则性，尤其是高溅镀速度时，等离子体图案中的小偏离，即在靶表面上定性形成的等离子体时的小偏离，能够导致沉积在衬底上的层的质量发生大的变化。

已知匀场沿具有小操作行程的磁体系统以定义距离发生。这里，通常最大操作行程垂直于靶系统总共300mm长度上的1-2mm靶表面。

此外，也已知能够通过控制过程气体来改善涂覆的均质性；然而，不同机器中的不同安装情况不导致相似结果，这是因为通常对具体溅镀环境中的具体溅镀处理调整磁体系统。

WO96/21750A1公开了一种用于圆柱形磁控管的磁体布置，即具有管靶的磁控管，在其内部中，该磁体布置被布置在磁体系统的磁体支撑上。从现有技术出发，在现有技术中产生矩形跑道，即具有直线边界的跑道，其中提出相对于内部磁体部的中心轴线，即相对于跑道末端区域中的磁体布置的纵向延伸，倾斜布置磁体，以便这些反向区域，例如为三角形、抛物线形或者半椭圆形。

US2009/0314631A1提出，在永磁体布置的两个磁极之间布置至少一个另外的电磁体，以便影响磁场线的形状，其中影响的程度取决于电磁体关于永磁体布置的两个磁极蹄铁的具体位置。此外，提出提供具有带角度表面的永磁体。

预公开专利申请DE102011077297A1提出一种磁控管溅镀设备，其包括具有拉长、封闭跑道的靶和磁体系统，该跑道包括彼此平行地布置在联接板上的三根磁棒，和被布置在磁棒末端处的两个末端件，该末端件分别将两个外部磁棒的一端彼此连接，其中靶和磁体系统能够相对于彼此移动，并且靶系统形成穿透靶的磁场，以产生环形跑道，并且其中磁体系统的至少一个磁体被布置在相对靶材料表面的正交方向的跑道的反向区域中，以便磁场线在跑道反向区域中的靶材料表面上，相对于靶表面正交方向不对称地延伸，以便在磁控管溅镀设备操作期间，以较低靶厚度布置靶表面区域，其中以更大强度熔化靶材料。

WO2003/015124A1提出一种溅镀磁控管，其包括与靶关联的磁体系统。该磁体系统包括磁体布置和设置工具，其中该设置工具适合使磁体布置变形或倾斜，作为其结果，可能至少分段改变磁体布置和靶管的内表面之间的距离。