沉积化合物层的真空系统和方法与流程

本申请涉及根据权利要求1的用于化合物层的溅射沉积的真空装置、根据权利要求25的多腔室系统(mcs)和根据权利要求32的制造涂覆状态(ascoated)的实质上二维的平坦衬底的方法。

技术背景

由于压电器件如麦克风、电学频率滤波器、超声发生器、传感器和致动器的小型化仍在持续，故压电材料的材料性质、尤其是压电层和涂层的材料性质变得越来越重要。这样的性质有由θ/2θx-射线衍射图案显示并以摇摆曲线的窄fwhm值表示的均匀且高度取向的微观结构，以及由低的tanδ值表示的低介电损耗性质等。众所周知，压电响应可通过将压电aln膜用其他金属合金化来改善，由此仍然保留aln的六方结构。最有前景的工业用途材料是sc，至高达43原子%的sc浓度。其他已知的材料有cr和mghf。

然而，已发现在大规模生产中这样的涂层的品质取决于层参数的非常严格的再现性，这与相应的装置和系统要求以及严格的工艺控制直接关联。尽管在现有技术真空设备方面有着诸多努力和进步，但截至目前尚未能建立适当的技术条件来解决所有必要的问题，以满足为此类器件生产涂层所需的更高精度和性能的快速增长的需求。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种装置和一种多腔室系统(mcs)以实现压电层和涂层的沉积以及分别涂覆的衬底如晶片的生产，由此提供更好的工艺控制。这样的工艺控制可包括在压电层的沉积过程中最小化的压力波动方面更好的真空制度，以及改善压电层内的应力控制的任何措施，如下文详细讨论。关于如在技术背景中所提及的压电层材料，应提及的是，本发明涉及任何这样的现有技术材料的改进，而不管本发明的实例和实施方案可能由于某些材料因实用性原因而被讨论的事实。

本发明的真空装置可用于类型极为不同的层，但具有一些设计特征，当通过溅射在至少一个板状衬底上沉积化合物层时，其将实质上改善工艺稳定性和再现性。这样的特征包括：

具有围绕中心轴线(a)的侧壁的真空腔室，所述腔室包括

-至少一个用于工艺气体的入口；

-至少一个用于惰性气体的入口；

-衬底搬运开口；

-基座，其包含在溅射隔室的中心下部区中形成为衬底支撑件的静电卡盘，基座以电隔离的方式安装并例如通过由装置的系统控制单元所控制的开关连接到第一电压源的第一极，由此与静电卡盘(esc)一起构成偏置电极；当溅射工艺活跃时，基座可在竖直方向上朝向和远离靶从上部处理位置向下部处理位置移动，反之亦然，这使得可以在靶寿命内控制衬底上的膜应力并补偿不断发展的靶腐蚀。

-磁控管溅射源，其在朝向溅射隔室的前侧处包括例如金属或合金靶并在源的后侧处包括磁体系统，其可另外在靶材料与磁体系统之间配备冷却的背板和/或例如水冷法兰；靶以电隔离的方式安装在腔室的溅射隔室的顶部区域中的中心区中并例如通过由装置的系统控制单元所控制的又一个电开关连接到第二电压源的第一极，从而形成溅射电极的溅射表面；

-实质上圆柱形的阳极，其环绕靶及至少包含衬底支撑件和esc的基座的上部部分，从而形成溅射隔室的侧壁，所述阳极电连接到地；

-泵隔室，其通过流动迷宫连接到溅射隔室的底部以防止等离子体从溅射隔室向泵隔室中的所谓“溢出”，其中等离子体进入泵隔室具有公知的缺点如工艺不稳定性、等离子体功率的寄生损失和对泵送设备的潜在损坏；流动迷宫设计为在基座的上部和下部位置中及在其间的任何位置中提供实质上相同的流导；

真空泵系统(16)，其连接到泵隔室(17)。

如本领域技术人员所知，在运行溅射工艺期间基座的移动可通过步进电机或由系统控制单元所控制的其他定位措施来实现。

实现这样的流动迷宫特征的一种设计可以是提供在从上部向下部位置移动的过程中具有相同的流动面积的流动迷宫。在又一个实施方案中，流动迷宫可包括至少一个环形泵通道，该环形泵通道在衬底支撑件和esc下方的区域中环绕基座。从而，在泵通道的至少两个圆柱形或/和环状围壁之间的至少一个特征性距离(wch)可在基座的上部和下部处理位置中及在其间的任何位置中保持恒定。这样的迷宫特征可与本发明的所有实施方案组合。

在又一改动中，装置可具有电隔离的靶环，该靶环环绕靶与阳极之间的靶的圆周而安装。靶环可由导电材料制成，例如金属、合金或碳，并由至少一个隔离器与地和靶电位隔离，所述隔离器隐藏在朝向溅射隔室的任何视线之外，例如由阳极和/或靶护罩隐藏。同时观察到各个相邻导电部件如靶与靶环以及靶环与阳极之间的暗空间距离，对于溅射工艺使用的在0.1至13.3pa(1-100mtorr)之间的典型工艺压力，暗空间距离可在约2至10mm之间。从而可确保在溅射工艺过程中长时间在靶环上形成浮动电位，而无需因导电表面区的形成而改变隔离器。所述至少一个、例如至少部分环样的隔离器可位于阳极上或阳极的通道结构中，并可包含陶瓷材料如氧化铝、氮化硼等。

在又一个实施方案中，环形环护罩被电隔离地安装到基座上并围绕衬底支撑件、支撑件上安装的晶片并可选地围绕esc。本发明装置的环护罩可连接到第三电压源以根据工艺需要调节电压，其可用作影响溅射层的膜应力的又一个变量。

esc表面和/或基座表面可包含数微米或甚至亚微米深度的开放结构，其连接到至少一个相应的背气入口。当两种表面都包含与背气入口连接的开放结构时，可在esc表面与安装的衬底之间施加传热惰性气体如ar以控制衬底温度，以及在基座表面与esc之间施加传热惰性气体如ar以控制esc温度。从而，两种至少一个背气入口可连接到一个共用的馈通，或者当应使用不同的背气压力时可连接到相应的单独的馈通。由此，用于冷却/加热气体的共用或相应的单独的气体供应连接到共用或单独的馈通以控制衬底和/或基座温度。开放结构可被称为所谓的圆桌(mensa)结构，具有许多例如像桌子一样的支撑点均匀地铺展在相应的表面上，或者可以是esc和/或基座的表面中例如像蛛网或迷宫一样的通道结构。两种结构都可施加于表面，例如通过表面的激光结构化。通过单独的压力供应和馈通，可在基座与esc之间选择更高的背气压力，由此可更快地进行热交换。

为了沉积压电化合物，靶可包含至少一种金属元素如al以沉积aln，或至少两种金属元素如al和sc以沉积alscn、al和cr以沉积alcrn或al、mg和hf以沉积almghfn。工艺气体将包含氮气作为反应性气体。靶可以是合金靶或粉末冶金孔隙紧密烧结靶。孔隙紧密烧结指的是密度接近理论密度的靶，这可例如通过火花等离子体烧结实现。

阳极可制造为单件阳极以实现阳极中均匀的热流。另外，可预见阳极具有连接到加热/冷却单元的加热/冷却回路，以在泵送或空闲时间期间对阳极回火并在溅射工艺期间冷却阳极。此外，气体供应措施可沿着或绕阳极的上圆周或下圆周安装。这样的气体供应措施可包括以下中的至少之一：沿其内、外、上或下圆周分配有分布开口的气环，和具有圆形分布间隙或分别分配的入口开口和/或其他入口通道的整合在阳极中的通道结构。通道结构可预见为靠近靶周围的阳极顶部，由此可在阳极自身中或在阳极与浮动靶环之间形成通道，浮动靶环可坐落于通道中。

第一电压源可为第一rf电源，其可在2–30mhz之间驱动，由此对于许多情况，13.56mhz电源将是足够的。

第二电压源可为脉冲dc电源、或与第二rf电源组合的dc电源。当dc电源与第二rf电源组合时，至少dc电源通过适配器网络例如低通滤波器连接到溅射电极，以保护其免受有害的输入rf的影响。为了调节第一rf源与脉冲dc电源或第二rf源之间的相位关系，装置可包含调节措施。这些可由整合到系统控制单元(spu)中的调节单元或以连接到spu的子控制单元的形式来实现。从而可根据工艺需要来调节同相位模式或所定义的异相位模式。脉冲dc电源可在50至400khz的频率范围内驱动，占空比为50至90%，功率为7至14kw。

此外，装置可包含控制措施以根据以下工艺参数中的至少之一来控制反应性气体的流量：靶电压、来自靶的活性溅射表面的等离子体发射的特征参数、气体组成。等离子体发射的特征参数可以是例如通过等离子体发射监测器(pem)测得的特征发射线或特征线图案的强度。气体组成可通过工艺气体分析系统如rga来测量。

为了避免esc、基座和基座底座的rf供电部分中的至少之一周围的寄生等离子体，可参见上文，至少环绕基座的底座以暗空间距离提供连接到地的暗空间护罩。这样的暗空间护罩可形成泵通道的一个侧壁，并可与基座一起移动。可由第二通道护罩相对于中心轴线a形成形成这样的环形泵通道的第二外侧壁，所述第二通道护罩安装到暗空间护罩并可与之一起移动或者可替代地安装到固定阳极或为固定阳极的一部分。

另外，应提供基座温度和衬底温度测量器件中的至少之一，以例如用电学温度测量器件控制基座温度和/或用光学测量器件如在衬底背侧表面处的高温计控制衬底温度。这样的温度测量器件用于控制衬底温度，例如经由spu和加热和冷却单元，加热和冷却单元在基座的支撑件表面和/或esc下方与相应的加热和冷却流体回路连接。应提及的是，一个加热和冷却单元来供给基座、阳极和磁控管溅射源以回火或冷却背板或靶法兰对于标准工艺来说可能就足够了。然而，对于需要更严格的温度控制的工艺，对于基座单独的加热和冷却单元将更适合，以及对于磁控管源和阳极单独的冷却/回火单元将更适合。由此，对基座和因此对衬底的严格温度控制已被证明是产生高度织构化的化合物层的一个关键。对于高的沉积温度，例如100℃以上，电阻加热板可作为加热和冷却单元的补充或替代整合在基座中或基座的表面。

在又一改动中，靶由以下材料中的至少之一或其混合物组成：

-铝，其代表al或alme，

-铝-钪，其代表alsc或alscme，

-铝-铬，其代表alcr或alcrme，

-镁-铪，其代表mghf或mghfme，

而me代表至少一种另外的、例如次要的金属，其浓度相对于相应层的总金属含量为0.1至10原子%，而两种主要金属的混合物如alsc、alcr或mghf总是包含至少1%的较低浓度的主要金属，而不管是否存在任何其他次要金属me。

本发明还涉及一种处理至少一个板状衬底的多腔室真空系统(mcs)，其包含至少一个装载锁腔室、转移措施和至少三个处理模块，其中第一处理模块可以是配置为蚀刻衬底的表面的pve模块(p1)，第二处理模块可以是配置为通过向衬底的表面溅射来沉积金属层的金属溅射模块(p2)，而第三处理模块可以是根据前述权利要求的装置配置的化合物溅射模块(p4)。

mcs系统还可包含第四处理模块，其可以是配置为将衬底加热到550℃至900℃之间的退火温度ta并可配置为在60至180秒内将衬底加热到退火温度ta的退火模块(p3)。

在又一个实施方案中，mcs系统还可包含至少一个另外的pve模块(p1')、金属溅射模块(p2')和化合物溅射模块(p4')中的至少之一。

对于任何这样的mcs实施方案，至少一个装载锁腔室和处理模块(p1,…p4')可以圆形或多边形方式围绕中心搬运器(handler)腔室布置。在一个替代的实施方案中，装载锁腔室和处理模块(p1,…p4')可以线性方式布置并且搬运器可以是线性搬运器，例如至少一条运输带或运输链。

对于这样的mcs实施方案，预处理和后处理模块(pp12,pp34,pp56)中的至少之一可与装载锁腔室中的至少之一可操作地连接。

本发明还包括一种通过溅射工艺制造经涂覆的实质上二维的平坦衬底、例如晶片的方法，由此在如上文所讨论的装置中溅射含铝的靶。因此，可通过将压电aln膜与至少一种次要金属mem合金化来改善压电响应，由此仍然保留aln的六方结构。mef可以是sc、cr、mg或hf中的至少一种，其能够与溅射铝靶合金化。这样的方法可包括沉积至少一个压电层。所述层可由以下材料中的至少之一或其混合物组成：

-氮化铝(aln,almen)，

-氮化铝-钪(alscn,alscmen)，

-氮化铝-铬(alcrn)或

-氮化镁铪(mghfn,mghfmen)，

而me代表至少一种、例如次要的金属，其浓度相对于相应层的总金属含量为0.1至10原子%。

连接到偏置电极的第一电压源可以是在2至30mhz的频率下驱动的第一rf-源，使用0至100w或甚至较低的0至30w的非常适中的偏置功率以避免打扰相应压电层的生长。而连接到靶电极的第二电压源可以是在50至400khz的脉冲频率下驱动的脉冲dc-源，功率为7至14kw。此外，可在断开期间施加正电压。或者，第二电压源可包含通过适配器网络彼此连接并与靶电极连接的dc-源和第二rf-源，由此第二rf-源可在0.9至30mhz的脉冲频率下驱动。

为了优化层的某些特征——这可以是尽可能地最小化和/或均衡晶片表面上涂层的各个溅射沉积层的应力和/或应力分布，可例如在一系列工艺中根据后续厚度或应力测量和/或在通过原位工艺控制进行的工艺中例如根据光学膜厚度测量或相应的原位应力测量来逐步或连续地交替以下工艺参数中的至少一个：

-第一电压源的功率，

-第二电压源的功率，

-脉冲dc-源的占空比，

-dc-源与第二rf-源的功率之商，

-衬底表面与靶表面之间的距离，也可有效地使用该距离来平衡若干工艺周期中靶腐蚀的影响，

-施加到隔离的环护罩的限定(dc,rf)电压，

-压电层的高沉积温度，

-对至少种子层和/或底层退火的退火步骤。

此外，仅示例性地提及的层或涂层特征可通过上述工艺参数来调节，例如晶片的摇摆曲线，其可用衍射形貌术方法如平面波形貌术、尤其是沿着摇摆曲线的相应连续形貌术来测量。可取而代之地使用的一种良好近似法是确定相应的测量x-射线衍射图的某些特征晶体线的半峰全宽(fwhm)。

以上同样涉及涂覆层的表面粗糙度贡献和介电损耗，介电损耗量化层固有的电磁能耗散，并可以损耗角δ或对应的损耗tanδ给出。下面给出实施例。

实施例和附图

现在将在实施例和附图的帮助下进一步例示本发明。附图均仅示意性且简化地绘制，相同的附图标记指代相同或相似功能的特征。与向上、在……上、下方和上方或左和右一样，关于术语顶部或底部，应提及的是，使用这样的术语是为了易用性或者仅参照附图而不是以限制性的方式使用，使得如所呈现的、其中晶片和靶处于相对的水平位置的顶部和底部配置也可应用于例如左右配置，反之亦然，如果要将相同的发明构思应用于靶和衬底均处于竖直或倾斜位置的另一装置类型的话。其同样涉及由如所示的实例的相应设计产生的圆柱形和环样结构，其也可转移成其他腔室对称性，例如，成(直)角的几何形状。

附图示出了：

图1：根据本发明的装置的一个实施方案；

图2：流动迷宫的一个实施方案；

图3：流动迷宫的又一个实施方案；

图4：流动迷宫的又一个实施方案；

图5：流动迷宫的细节；

图6：流程图；

图7：具有双重冷却/加热气体供应的基座；

图8：圆形布置的本发明mcs；

图9：线性布置的本发明mcs。

图1示出了一种本发明的溅射装置的略图，该装置包括两部分真空腔室10，两部分真空腔室10分成溅射隔室18和泵隔室17，两者在气流方面由流动迷宫26连接。在此实施方案中，装置具有绕装置轴线a的实质上圆柱形设置。形成溅射隔室17的侧壁的阳极2的靶直径rt和内径ra可根据衬底、例如根据晶片尺寸来选择。对于200mm的晶片，靶直径rt可从250至400mm中选择而内径ra可从300至450mm中选择。侧壁11设计为磁控管溅射源22的阴极2，在溅射隔室18的顶部，磁控管溅射源22包含靶1和磁体系统23。在靶材料昂贵或机械方面弱的情况下可进一步提供靶背板24。在靶1与阴极2之间，隔离安装、然而导电的靶环3定位在呈环或陶瓷支撑件形式的陶瓷隔离器43上，陶瓷隔离器43布置在围绕靶3的阳极2的上圆周中。靶环3处于浮动电位。隔离器43隐藏在通道结构34内朝向溅射隔室17的任何视线之外，通道结构34与入口间隙35一起提供用于工艺气体的入口13，工艺气体可以是反应性气体、不同反应性气体的混合物，添加或不添加稀释惰性气体。在如图1中所示的实施方案中，入口间隙35形成在阳极和靶环3之间。可以气环33的形式在阳极的下圆周附近提供工艺气体的替代或附加入口。从而，工艺气体和惰性气体供应可分开，作为一个实例，当工艺气体仅经由远程气环33(其可如所示地定位在泵隔间17中)供应、而仅惰性溅射气体被提供给上部入口13时，这可有助于防止靶中毒。

在溅射腔室18的底部中安装了可竖直移动的rf-基座，参见附图标记5和竖直双箭头，该rf-基座包含静电卡盘6以固定晶片4和基座底座5'。环护罩7和暗空间护罩8可与基座一起上下移动。环护罩7和暗空间护罩8均与基座的rf电位电隔离和/或与基座5的相应rf支撑部分和基座底座5'隔开暗空间距离。然而，暗空间护罩8处于地电位，而环护罩7处于浮动电位或提供有单独的电压源以在溅射隔室18中形成第三电极。除了其他已知的量度像例如靶功率和衬底偏置外，还可使用这样的围绕晶片圆周的第三电极7来优化压电活性涂层的各层内的应力和应力分布。经由相应的馈通32，基座与用于加热和冷却基座5和esc6的rf线路41和流体线路42连接。使用光学温度测量器件40例如高温计来控制晶片4的背侧处的温度，这需要额外的光学馈通32。在泵隔室17的底部或侧壁11处提供了泵插座以连接到高真空泵系统16。

图2至5示出了流动迷宫26的不同改动。连接到基座5或其底座5'的所有部分，如电隔离的环护罩7和暗空间护罩8，与基座一起移动，而阳极2和通道护罩9是固定的。出于工艺稳定性的原因，保持压力波动尽可能低将很重要。因此，重要的是在基座的每个工艺相关位置处提供相同的泵送速度，所述位置不一定包括潜在的装载和卸载位置，例如最低或者最高的可能位置。基座在整个靶寿命期间的典型工艺相关行进对于厚靶可在40mm至90mm的范围内，对于通常的6mm靶，行进将在约15mm至40mm的范围内，因此15mm至90mm的行进对于任何需要都将是足够的。所有类型的迷宫26都包括至少一个环形泵通道27。

重要的是，在行进过程中，特征性距离(wch)，例如迷宫内通道的特征性宽度(其限定最小流动面积)，将不改变而是保持恒定。为了例示溅射隔室18与泵隔室17之间的简单流动迷宫产生的情况，在图5中示出了一些距离i、ii、iii、iv，其在基座的一定行进距离内可能成为特征性距离。在本实施例中，基座的总行程为95mm，并设计用于40mm的工艺相关行进(从65至95mm，基座的最高可能位置)。在由暗空间护罩8与阳极护罩2的最低部分的内圆周rai之间的110cm²横断面限定的恒定真空和泵送条件下，参见图6中的图表。在此范围内，距离i限定了迷宫的恒定特征性距离wch，并使得能够将晶片移向和移离靶表面以补偿靶腐蚀和/或控制涂层的相应层堆叠中的层应力。如果行进值较低的话，则距离ii成为流动迷宫26的特征性值，如由特征性曲线v的粗断线所示。然而，在此较低的范围内，当基座翅片靠近阳极的下部内圆周的平面时，随着距离ii变小，流动面积将恒定地减小(虚线)。在行进的下部末端(图中未示出)，距离iii成为在基座行进零mm而坐落于阳极处之前的特征性值。对于图2至5，气体入口13整合在阳极2内而不是在阳极2与靶环3之间。然而，图1的实施方案的阳极整合气体入口的类似构造也可用于图2至5，反之亦然。图5中的水平虚线示出了环护罩7的上表面的替代的更高位置，其可在某些工艺参数下具有一些益处并可同样与实际发明的任何实施方案组合。因此，环护罩的上表面可与卡盘6或衬底表面或两者之间的任何位置共面。

可对如图3和4所示的迷宫26作类似的考虑，它们均在流动通道内分别包含一个和两个180°转弯，因此将非常有效地防止任何等离子体从溅射隔室溢出到泵隔室，只要迷宫入口处的狭缝宽度符合根据相应真空条件的暗空间距离需求或被相应尺寸的网格覆盖即可。在图3中，暗空间护罩8形成为槽样，且通道护罩9定位于槽的中心，一起限定u状流动通道。在图4中，通道整合在通道护罩9中，它们在这里形成阳极2的一部分。它们定位在溅射隔室内的阳极半径ra与下部阳极半径rai之间，下部阳极半径rai在此情况下和暗空间护罩8相距暗空间距离。阳极护罩2内的部分或完整迷宫26的整合，例如作为一体式器件或至少作为紧密的热耦合，在溅射腔室内更均匀的温度分布方面具有优点。在图4中，来自溅射隔室18的通道侧向分成两个s-弯曲，离开进入到泵隔室17中。在此情况下，特征性距离wch=wch1+wch2，其中wch1、wch2可定义为带有弯曲流动箭头的相应子通道的宽度。

对于用于所有类型迷宫的30升体积的溅射隔室，500至700l/s的泵送速度应是可调节的。对于高真空泵系统16，例如包含与泵隔室17的泵插座44连接的涡轮分子泵的系统，由于所用的相应迷宫26的流动阻力，故这转化为约2000l/s的泵送速度。

图7示出了本发明基座5的细节，该基座5设置有用于惰性加热/冷却气体的两个入口16，即当固定到esc时用于晶片的一个背气入口30和用于esc的一个背气入口31。相应的入口通道14将气体入口与基座底座5'的底部处的馈通32连接。与仅一个入口用于两个系统的配置相比，这样的配置具有一些优点，因为由此可将esc的背压升高到更高的值，而晶片的背压非常有限，例如对于200mm晶片，背压限制为最大5sccm，以避免在更高的流量下将发生的电弧放电，因为仅晶片4将入口30和通道29与溅射隔室的高真空隔开。使用这样的配置，esc6可具有由向晶片开放的通道29图案化的表面，以在加热/冷却气体在晶片下方从入口31流向esc6的外部区域时增大其流动阻力，在外部区域其可逃逸到溅射隔室的高真空中，参见上部的水平箭头。表面图案可以是任何类型的迷宫图案，如蛛网、螺旋、开放通道29的曲折或圆桌样图案，具有几µm或甚至更低的非常低的过道高度以保持高的流动阻力。由此可实现晶片背侧处均匀的气体分布以及晶片支撑件的支撑点或区域的均匀分布，以避免由于esc6的静电力引起的任何机械应力。由于高的支撑面积和均匀铺展的浅通道腔的组合为冷/热esc-表面晶片之间的气体分子提供了短路径，故最终，例如对于尺寸≥200mm的晶片，结合在esc表面的不同点处的多个入口30，即使在低的背气流量和压力情况下，也可最高效地实现晶片背侧的冷却和加热。

从馈通32到用于冷却/加热esc下侧的背气入口31的入口通道14终止于开放通道28中，其在这里认知为基座与esc之间的背气腔室28。从那里，背气可经由针通道48和底座通道49流出到泵隔室17，如由弯曲的箭头和下方的水平箭头所指示，两者均提供高的流动阻力以实现基座5与esc6之间的较高背压，该背压可为约0.1至1hpa(10^-1–10⁰毫巴)。由绝缘陶瓷材料制成并包含至少一个rf-电极47的卡盘5的加热由卡盘的底座5'上的加热板46提供。替代或附加地，可使用水冷卡盘。

图8中示出了多腔室系统mcs50，其包含四个处理模块p1至p4及至多六个预处理或后处理模块pp12至pp46，后者成对地定位在晶片搬运水平的上方和下方。所有模块绕中心搬运器隔室51布置成圆形或多边形，中心搬运器隔室51包含可自由编程的搬运器52以将晶片从预处理模块转移到处理模块，在模块之间转移晶片，并最后将晶片转移回后处理工具。转移进出mcs由用于输入晶片的装载锁53和用于输出晶片的装载锁54完成。至少一个另外的搬运器将晶片从装载锁腔室55(这里认知为一个装载锁区段)转移到预处理模块pp12并再从后处理模块pp56转移回装载锁区段。预处理和后处理模块pp12、pp34、pp56可包含用于让晶片等待处理或转移的缓冲器、加热站、冷却站和对准站中的至少之一。当应在mcs内进行退火时，如所呈现的处理模块显示了最小配置。因此，模块p1包含pve-站、p2(金属溅射站)和p3(退火腔室)，该退火腔室包含与待加热的衬底表面面对面的平坦碳加热器。退火隔室的顶部和底部包含冷却的反射器表面，由此衬底通过三指支撑件保持靠近于其外圆周。最后，模块p4包含如上所述的本发明的化合物溅射装置10。其他模块，例如对于涂层的最厚层系统通过将溅射时间一分为二来加快整体工艺时间的第二化合物溅射模块，或者用于包含两个或更多个金属电极的层系统的第二金属溅射模块，可经由坞站56连接。

mcs的系统控制单元36，其可包括模块的相应系统单元或至少控制这样的单元的定时，通过控制措施38、调节措施37、测量措施40和传感器(未示出)来控制晶片转移以及每一个模块内的工艺细节，这些措施同样可至少部分地包括在系统控制单元36内或与待控制的相应模块隔开。输入/输出单元39允许操作员修改单个工艺参数并自动加载新工艺。

图9中示意性地示出了采用线性模块布置的mcs50'。在这种情况下，对于每一个工艺步骤，在用于输入晶片的装载锁53与用于输出晶片的装载锁54之间提供单独的模块，并提供分别专用的装载锁腔室55'和55''，这些腔室可包含预处理和后处理模块或也可连接到这样的模块(参见图8)。当衬底已从装载锁腔室55'转移到pve-模块1'时，工艺从洁净的空白晶片表面的蚀刻开始，然后在模块p4'中进行溅射工艺以沉积薄化合物层作为种子层，在模块p2中向种子层上施加第一金属层me1。然后是模块p3中的退火步骤、p1中进一步的pve步骤以精制金属表面、p4模块中进一步的化合物溅射步骤以向经蚀刻的金属层me1施加功能性压电层comp1，最后是模块p2'中第二金属层me2的第二沉积以完成与第二电极的层堆叠，然后经由装载锁54将衬底锁到真空外。模块之间以及模块与装载锁腔室55'、55''之间的晶片转移由线性搬运器52'执行。

附图标记

1靶、溅射电极

2阳极

3浮动靶环

4晶片

5rf基座

5'基座的底座

6静电卡盘(esc)

7环护罩

8暗空间护罩

9通道护罩

10溅射装置

11真空腔室

12侧壁

13入口工艺气体

14入口通道惰性加热/冷却气体

15衬底搬运开口

16真空泵系统

17泵隔室

18溅射隔室

19溅射隔室的顶部

20溅射隔室的底部

21第一电压源

22磁控管溅射源

23磁体系统

24背板

25第二电压源

26流动迷宫

27环形泵通道

28开放通道基座/esc

29开放通道esc/晶片

30背气入口晶片

31背气入口esc

32馈通

33气环、入口工艺气体

34通道结构

35入口间隙

36中心处理单元

37调节措施

38控制措施

39i/o-器件

40温度测量器件

41rf线路

42加热和冷却线路

43隔离器

44泵插座

45基座翅片

46加热板

47rf-电极

48针通道冷却/加热

49底座通道卡盘加热器

50多腔室系统(msc)

51搬运器隔室

52搬运器

53装载锁进

54装载锁出

55装载锁区段

56坞站

mem次要金属

me(优选次要)金属，浓度为0.1至10原子%

p1…p4处理模块

pp12…pp56预处理和后处理模块

rt靶半径

ra阳极半径

ral下部阳极半径

wch泵通道的宽度。