[发明专利]用于磁控管溅射的方法和装置

说明书

在磁控管溅射反应空间(I)中产生磁控管磁场(B_m)。在反应空间(I)中产生另外的磁场(B_a)，从而合成磁场(B_r)在该反应空间(I)内具有大于平行于靶平面(9)的磁控管磁场(B_m)的方向分量的平行于靶平面(9)的方向分量。

技术领域

本发明涉及磁控管溅射，并且在其一些变型和实施例中，涉及同时将铁磁层中的磁各向异性的方向控制为单向。

背景技术

尽管对于材料的磁性属性的技术人员来说是完全已知的，但我们可以参考文章“magnetic anisotropy（磁各向异性）”，William D. Callister，Jr.，犹他大学冶金工程部，“Material Science and Engineering，an introduction（材料科学与工程介绍）”，第七版，John Wiley Sons公司，尤其是章节20.8的“Magnetic Anisotropy（磁各向异性）”。

因此，当我们说将铁磁材料的溅射沉积层的磁各向异性控制为单向时，我们提出贯穿这种层的至少主要区域的铁磁材料，“易磁化”以及因此还有垂直于“易磁化”方向的“难结晶方向”变成单向的并且变得相对于沿着层的所提区域的一个定向轴而被限定。

如磁控管溅射领域的技术人员进一步优选地知道的，在磁控管溅射中，由于所谓的电子俘获效应，沿着靶的溅射表面循环的磁控管磁场建立了增加的等离子体密度的环。这种效应是由平行于溅射表面的磁控管磁场分量和垂直于溅射表面的电场分量引起的。靶上的侵蚀轮廓根据磁控管磁场的环而变成环。所得到的局部侵蚀轮廓导致靶的利用较差，并且导致随时间而改变的溅射出的靶材料的角空间分布，例如，由于侵蚀轮廓的深度增加。为了通过沿靶的溅射表面更均匀的磨损来改善靶的利用，已知的是沿溅射表面移动磁控管磁场的环。这使得磁偶极子装置必须相对于靶并在靶的下方移动。

发明内容

本发明的目的是提供替代的磁控管溅射方法和装置。

这可以通过磁控管溅射沉积或制造涂覆有磁控管溅射沉积层的基底的方法来实现，该方法包括：

在真空壳体中提供具有溅射表面并沿靶平面延伸的靶；

提供具有要溅射涂覆的表面的基底；

在溅射表面和要溅射涂覆的表面之间提供反应空间；

在反应空间中产生磁控管磁场，其磁场线在溅射表面的第一外极表面和第一内极表面之间形成弧形，沿朝向溅射表面的方向观察，第一外极表面在溅射表面上围绕第一内极表面形成闭合的环；

在反应空间中以及在至少一个第二外极表面和至少一个第二内极表面之间产生另外的磁场；

通过所述磁控管磁场和所述另外的磁场的叠加，在所述反应空间中产生合成磁场，至少在所述反应空间的主要体积区域中，所述合成磁场的在所述反应空间中的轨迹处平行于所述靶平面的方向分量大于所述磁控管磁场的在该轨迹处平行于所述靶平面的方向分量。

定义：

1)在本说明书和权利要求书中并如借助于图1在“极表面”下解释的，我们理解在溅射装置或溅射涂覆基底或制造溅射涂覆的基底的方法的上下文中，如下：

真空壳体4的空隙体积V由壳体4的壁2的内表面2i和一个或多于一个靶1的要溅射出的表面11包围。真空壳体4的壁2可以具有用于抽吸目的开口、馈通等，因此本身不一定是真空密封的。表面2_i和11的表面区域8被称为“极表面”，磁场B的主要部分沿着该表面区域从固体材料过渡到体积V的气体环境，或者相反。极表面8具有磁极性N或S中的一个。