专利名称：制作至少一个溅射涂覆基板的方法及溅射源的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及制作至少一个溅射涂復基板的方法，其包括从包
括至少一个溅射把的把装置(target arrangement)磁场增强溅射涂覆 所述至少一个基板，该至少一个溅射靶具有溅射表面.
本发明还涉及溅射源，该溅射源包括具有溅射表面的至少一个靶 和磁场发生部件从而增强溅射.
背景技术：
在通过真空沉积工艺的涂覆基板技术领域中，溅射长久以来就为 人所知，由此，在真空腔内，电场施加在阳极和靶阴极之间，通常为 诸如氩气的惰性气体的工作气体被引入真空腔.简言之，工作气体通 过碰撞电离，以形成正的惰性气体离子，该离子被所述电场加速朝向 耗的栽射表面，把材料被賊射脱离该溅射表面而进入真空气氛并沉积 在待涂覆的一个或一个以上的基板上.使用反应气体替换该工作气体 或反应气体添加到该工作气体中，使得该反应气体在邻近溅射表面的 等离子体内被激励，并使得基板涂覆有反应气体的反应产物以及溅射 脱离的靶材料.
通过气体电离工艺而游离的电子基本上对正在发生的电离有贡献.
通过邻近该靶的溅射表面施加磁场，垂直于电场的磁场分量施加 到乾阴极上，由此可以增强该栽射工艺。施加这种磁场的一般效果为 特别是重量轻的电子的额外加速，这导致增大的气体分子电离率并因 此导致在施加了磁场的区域内增加的等离子体密度.
磁场增强栽射的效果可以通过成形所述磁场从而形成一磁力线图
案来进一步改善，该磁力线图案当在垂直于溅射表面的平面考虑时在 该賊射表面上方呈拱形，且当沿垂直于所述平面的方向考虑时另外形 成沿该溅射表面的闭合环路，这在相应技术领域中经常称为磁力线闭 合环路隧道。该技术通常称为磁控管溅射.磁力线的闭合环路隧道的 效果在于，由于磁场和电场相互影响，电子沿着隧道环路并在隧道环
路内被加速，使得该隧道环路内等离子体密度显著增加.这在环路区 域内导致溅射速率显著增大.由于磁力线的隧道环路与电场协作的效 果，该隧道区域经常称为"电子陷阱".对把的影响在于，该隧道环路 所覆盖的区域内的栽射速率增加.在溅射表面内得到的环路形状的溅
射剖面经常称为"轨道(racetrack)，，.
本发明解决的一般问趙在于，只要在执行磁场增强溅射时，靶的 溅射表面的某些区域与其它区域相比被溅射侵蚀更严重.显然，只要 乾在局部区域比其余区域被溅射侵蚀更严重，靶寿命就是由靶在侵蚀 增加的区域被消耗的时间来决定。因此，沿着乾的不均匀的栽射侵蚀 分布显著指示了从特定靶可以用于溅射涂覆的材料百分比效率.再者， 局部更严重的溅射侵蚀使得溅射脱离材料沿着基板的沉积速率的均匀 性劣化.
已知多个不同方法来改善磁场增强溅射的所述效果，该方法一方 面包括调整静止隧道形状磁场，使得增加的磁力线分量平行于溅射表 面并因此垂直电场且邻近该表面.
其它方法是动态的并沿着溅射表面移动磁场，由此使靶随时间的 溅射侵蚀均衡.
例如从JP 148642困11知晓，沿着把设置第一磁极静止和细长装 置，远离且沿着该磁极静止和细长装置，在栽射表面下方设置有由细 长鼓实现的磁极动态和细长装置，该细长鼓绕着平行于并远离所述静 止和细长装置的轴旋转.在位于鼓的磁极和该静止装置的磁极之间产 生拱形磁场，由于从把的栽射表面观察时，磁极在所述鼓上设置成螺 旋图案，这些磁极沿着磁极静止和细长装置线性地移动.增强溅射工 艺的磁场因此从该磁极静止和细长装置到该线性移动磁极动态装置或 者从后者到前者在靶的溅射表面上呈拱形.
这种方法具有多个缺点.缺点之一为，得到的磁场基本上由该动 态装置上的磁体的强度决定，缺点之二为，得到的磁场实际上仅沿着 磁极的动态装置和静止和细长装置之间的非常有限的中心区域与溅射 表面平行.
本发明的目的是提供不同的方法.
根据本发明，这是通过制作至少一个溅射涂覆基板的方法来达成， 该方法包括从具有至少一个栽射靶的靶装置磁场增强溅射涂覆该至
少一个基板，该至少一个溅射靶具有溅射表面.由此，在溅射表面上 产生时变磁场，这是通过磁极的第一静止和细长装置和磁极的笫二静 止和细长装置来达成的，从而该笫一和笫二静止和细长装置设置成相 互分隔且一个顺着另一个.至少一个所述静止和细长装置置于溅射表 面下方。这两个磁极的静止和细长装置共同地产生具有磁力线图案的 恒定磁场，该磁力线图案当在垂直于溅射表面的相应平面考虑时在溅 射表面上方呈换形.当沿垂直于所述平面的方向考虑时，所述磁力线 图案呈隧道状.叠加调制磁场到该恒定磁场，以恰好邻近磁极的第一 静止和细长装置和磁极的第二静止和细长装置至少之一，并沿着所述
一个静止和细长装置的长度范围的至少主要部分. 定义
当提到耗的溅射表面以及将该表面作为与其它几何实体相对的几 何实体时，我们将该溅射表面理解为几何平面或者可能弯曲的几何表 面，而不考虑在靶安装装置或者以及特别是溅射侵蚀剖面引入的实际 溅射表面的任何不稳定.
当提到"邻近"磁极静止和细长装置时，我们将该"邻近，，理解为定 义一位置，该位置到所述装置的距离显著小于到另 一装置或者其它磁 极静止和细长装置的距离，
一方面，由于具有隧道状磁力线图案的恒定磁场是由静止的磁极 细长装置产生，磁场的总强度由该静止磁极并因此由各磁体装置决定. 该恒定磁场作为工作点场.另一方面，开辟了这样的选项，即，利用 静止措施来优化与溅射表面平行的磁力线.
邻近该静止和细长装置的至少之一，通过另外将动态调制磁场叠 加到工作点场，实现了邻近所述一个静止装置的与溅射表面平行的磁 力线分量效果的增加程度.由此，决定随道状图案的磁场总强度的磁 极无需通过驱动而动态地移动.
发明内容
在本发明方法的 一个实施例中，作为时间及沿着该至少 一个静止 和细长装置的位置的函数，执行所述调制，导致沿着该一个静止装置 的波状调制.
在另一实施例中，所述调制包括移动一个或交替极性磁极的动
态装置邻近垂直于和/或沿着该一个磁极静止和细长装置，由此该移动 装置的一个极性磁极沿移动方向相互分隔.
在另一实施例中，所述调制包括移动铁磁分流部件的装置邻近 垂直于和/或沿着该至少一个磁极静止和细长装置，由此该分流部件沿 移动方向相互分隔.两种极性的磁极和铁磁分流部件可以组合成一个 被移动的装置.
在另一实施例中，该实施例特别适合应用于磁控管类型的磁场增 强溅射，该方法包括提供第三磁极静止和细长装置，由此第二磁极静 止装置设置在磁极第一和第三静止和细长装置之间并位于溅射表面下 方。执行所述调制，以邻近并沿着笫二磁极静止和细长装置，即，设 置于其余两个磁极静止和细长装置之间的该装置.
在一个实施例中，调制磁场选择为强于其所叠加的该恒定磁场.
在另一实施例中，调制磁场选择为弱于其所叠加的该恒定磁场.
注意，沿着该一个磁极静止和细长装置，在其范围的某些片断调 制磁场强于其所叠加的恒定磁场，在其余片断弱于其所叠加的恒定磁 场。
在根据本发明的方法的另一实施例中，所述调制包括提供可绕轴 旋转的鼓，该鼓设置为邻近所述一个静止和细长装置.该鼓具有铁磁 部件和磁极至少之一的图案.
通过旋转该鼓，铁磁部件和/或磁极移动朝向和远离该一个磁极静 止和细长装置，且因此垂直于该静止装置的长度范围.
在另一实施例中，提供设置为互相挨着的至少两个靶，由此所述
一个磁极静止和细长装置，即，对其执行该调制的装置，基本上设置
于所述至少两个乾之间.由此，所述调制影响两个靶上的恒定磁场.
在又一实施例中，根据本发明的方法包括通过设置成沿着并且 介于笫一和笫二磁极静止和细长装置之间的磁偶极子静止和细长装
置，由此平坦化该恒定磁场.偶极子的轴由此基本上平行于把的溅射 表面且位于该表面下方.
在又一实施例中，从具有第一、第二和笫三磁极静止和细长装置 的实施例出发，通过设置成沿着并且介于笫一和第二磁极静止和细长 装置之间以及介于笫三和第二磁极静止和细长装置之间的磁偶极子静 止和细长装置，由此在该第三和第二磁极静止和细长装置之间平坦化
该恒定磁场.偶极子的轴由此基本上平行于溅射表面且位于溅射表面 下方.
本发明还涉及一种溅射源，该溅射源包括
具有溅射表面的至少一个溅射靶，
沿着所述靶的第一磁极静止和细长装置，
笫二磁极静止和细长装置，设置成沿着所述笫一磁极静止和细长 装置并相互分隔.
至少一个该第一和第二磁极静止和细长装置设置在溅射表面下 方.第一和第二静止和细长装置共同地产生具有磁力线图案的恒定磁 场，该磁力线图案当从垂直于所述溅射表面的相应平面考虑时在所述 溅射表面上方呈拱形.当沿垂直于所述平面的方向考虑时，该图案还 呈隧道状，
该滅射源还包括分隔开的铁磁部件和磁极至少之一的动态装置， 该动态装置驱动地可移动邻近该第一和第二磁极静止和细长装置之
由此，可以提供分隔开的铁磁部件和/或磁极的另一动态装置，该 动态装置驱动地可移动邻近并沿着所述第一和第二磁极静止和细长装 置的另一个.
回顾根据本发明的制作方法，显然，可以附加地执行将调制磁场 叠加到恒定磁场，以邻近该第一和第二磁极静止和细长装置的另一个. 不过，所考虑的一个调制磁场基本上沿着所述第一和第二磁极静止和 细长装置之一来影响该恒定磁场.
在根据本发明的溅射源的实施例中，所述动态装置驱动地可移动 邻近该第一和第二磁极静止和细长装置之一并垂直于和/或沿着所述一 个装置.由此，作为时间及沿着所述一个磁极静止和细长装置的位置 的函数，以波状方式执行该恒定磁场的调制，
在根据本发明的溅射源的一个实施例中，该源包括第三磁极静止 和细长装置，第二磁极静止和细长装置设置在所述笫一和第三静止和 细长装置之间并位于溅射表面下方.邻近该动态装置的该一个磁极静 止和细长装置为第二磁极静止和细长装置.
在根据本发明的源的一个实施例中，在沿着并邻近与该动态装置 相关联的该一个磁极静止和细长装置的共同轨迹考虑，该恒定磁场强
于由该动态装置的至少部分所述磁极产生的磁场.
在该源的另一实施例中，在沿着并邻近该一个磁极静止和细长装 置的共同轨迹考虑，该恒定磁场弱于由该动态装置的至少部分磁极产 生的磁场.
由此，刚才所述实施例可以组合，使得沿着该恒定磁场的一部分， 该恒定磁场强于由动态装置产生的分别关联的磁场，沿着另一部分， 该恒定磁场弱于由动态装置产生的分别关联的磁场，
在根据本发明的源的一个实施例中，该动态装置包括鼓，该鼓可 绕轴驱动地可旋转且包括所述铁磁部件和磁极至少之一的困案.
在另一实施例中，刚才所述图案为绕鼓的表面的螺旋困案.
在另一实施例中，根据本发明的源包括设置为互相挨着的至少两 个靶，与该动态装置相关联的该一个磁极静止和细长装置基本上位于 该至少两个乾之间.
在根据本发明的源的另一实施例中，提供了沿着并且介于至少该 第一和第二磁极静止和细长装置之间的磁偶极子静止和细长装置，偶
极子的轴基本上平行于溅射表面，且设置为邻近溅射表面并位于溅射 表面下方。
根据本发明另一方面，提出了制作至少一个溅射涂覆基板的方法， 该制作方法包括从具有至少一个溅射靶的靶装置磁场增强溅射涂覆该 至少一个基板，该至少一个溅射靶具有栽射表面.由此，通过磁极的 笫一静止和细长装置和磁极的笫二静止和细长装置，在溅射靶表面上 产生时变磁场.该笫一和第二静止和细长装置设置成相互分隔且一个 顺着另一个.至少一个所述装置设置于溅射表面下方.该第一和第二 静止和细长装置共同地产生具有磁力线困案的恒定磁场，该磁力线图 案当在垂直于溅射表面的相应平面考虑时在溅射表面上方呈拱形.当 沿垂直于所述平面的方向考虑时，所述磁力线图案还呈隧道状.所述 恒定磁场受控地不平衡，从而得到该时变磁场.
根据本发明另一方面，提出了一种调制等离子体密度的方法，包
括排他地通过鼓在等离子体内产生磁场，该鼓具有绕鼓的轴旋转的 螺旋磁极图案.
现在参考示例和相应图示进一步解释本发明.
附图示出
图1为设置在根据本发明的源以及根据本发明的方法的磁体装置
的示意性透视图，用于解释本发明的一般方法；
图2仍示意性示出本发明使用的恒定磁场及其调制；
图3示出在时间轴上，作为工作点定义场的该恒定磁场的调制；
图4示出在根据本发明的源和方法的一个实施例中使用的，且施
加有波状调制的恒定磁场的磁体装置的一部分；
图5示意性示出根据本发明恒定磁场调制的第一实施例的磁体装
置的一部分；
图6以与图5类似的示意图，示出实现本发明的恒定磁场调制的 第二实施例；
图7以与图5和6类似的示意图，示出本发明的恒定磁场调制的 第三实施例；
图8至10仍以与图5至7类似的示意图，示出本发明的恒定磁场 调制的三个另外实施例；
图11以透视的示意性图示，示出用于实现本发明实施例中使用的 平坦恒定磁场的实施例；
图12示出根据本发明实施例的，实现对图11实施例产生的恒定 磁场的磁控管类型图案调制；
图13说明没有调制的图12的实施例，示出得到的平坦恒定磁场；
图14a)至d)示出，从图12实施例出发，根据本发明在调制图 13的恒定磁场时，沿栽射表面的磁场和栽射侵蚀剖面的发展；
图15示出在图14所示实施例，沿靶的溅射表面所得到的侵蚀剖
面；
图16示出具有螺旋磁极图案的鼓，所得到的磁场在本发明一些实 施例中用于调制恒定磁场；
图17示出由图16所示鼓本身导致的，在溅射靶上得到的更高等 离子体密度的区域；
图18以俯视图示出使用图16所示鼓的根据图12的实施例，当恒 定磁场与鼓的调制磁场相比较小时所得到的移动电子陷阱；
图19以与图18类似的示意图示出，如果相反地，恒定磁场与鼓的调制磁场相比较强时得到的蛇状移动电子陷阱；
图20以与图14类似的示意图示出根据本发明的两个实施例，其 中具有多个靶且每个靶有多个调制；
图21示出本发明的另外实施例，其利用铁磁部件来调制如图13 的实施例中所实现的恒定磁场；
图22示出应用于本发明一些实施例的调制鼓的5个示例，沿其长 度范围考虑时，该调制鼓具有沿着鼓的后续片断被不同地调整的磁极 螺旋图案；以及
图23示意性示出根据本发明所施加的恒定磁场以及通过受控地 不平衡对该恒定磁场的调制.
具体实施例方式
在图1，示意性示出根据本发明的溅射源的部件，用于解释根据 本发明的一般方法，设置有虚线所示的靶l，靶1具有溅射表面3.笫 一磁极装置5沿一个方向y伸展，并呈现偶极子DP的磁极.磁极可以 是具体选定的交变极性，不过通常至少沿着装置5的部分范围(extent) 是相同极性的，如所示，例如S.装置5安装为相对于靶1静止，
设置有偶极子DP的磁极的第二装置7，该第二装置也沿方向y伸 展且与装置5分隔。装置7所呈现的磁极也可以是不同极性的，不过 此处同样地，通常且至少沿装置7的部分范围是相同的，如N所示. 这两个磁极静止和细长装置5、 7的至少之一安装在靶1的溅射表面3 下方，通过这两个静止和细长装置5、 7以及实际上关联的偶极子DP， 产生了恒定磁场Hs.在与賊射表面3垂直并在溅射表面3上的平面Pl 内，该恒定磁场的磁力线在这两个装置5、 7之间呈拱形.根据图l的 图示，这些平面Pl垂直于方向y.组合起来，沿y方向即垂直于平面 Pl的方向考虑，磁力线在溅射表面3上方形成隧道拱形，
在图2,示意性示出作用在困1装置5的极性S的磁极上的恒定磁 场Hs的部分.根据本发明且如图2所示意性放大困所示，恒定磁场 Hs具有平行于减射表面3的磁场分量H&以及垂直于栽射表面3的分 量H紐.根据本发明，邻近该磁极静止和细长装置，施加具有时变磁场 分量H鹏(t)的调制磁场Hm.由于平行于溅射表面的恒定磁场分量HSx 和调制磁场Hm的时变分量H加的叠加，得到的平行于溅射表面3的磁
场分量也是时变的.
在图3示出在时间轴t上，作为磁场工作点值的恒定磁场Hs的分 量H&与磁场的调制分量H肌(t)结合得到叠加结果磁场H(t).
因此可以说，从一个装置7呈拱形到第二装置5并位于靶1的溅 射表面3上方的恒定磁场Hs定义了工作点磁场，邻近并沿着图l磁极 的一个静止和细长装置5,调制时变磁场Hm在该工作点磁场上被叠加. 如图l虚线所示，恒定磁场Hs还可以被邻近且沿着第二磁极静止和细 长装置7的另外叠加调制磁场所调制，例如且如图3所示，其中图3 中也是用虚线示出但相位相反.
在图4，以放大图示出磁极的一个静止和细长装置5,恒定磁场 Hs邻近该装置5而被调制磁场Hm调制.在本实施例中，与沿着方向y 的磁极S卜Sn邻近的调制在相位方面是相关联的，使得实现沿装置5的 范围的调制图案Hmx(t，y)，该调制图案类似于波浪地传播.
在图5，以放大图示出根据困1的磁极的一个静止和细长装置5， 由此双箭头代表在相应装置导致磁极的磁偶极子，在其它附图中双箭
头也是如此.根据困1至3的调制磁场Mm是通过按箭头;;线性地移动
邻近且沿着一个静止装置的磁极装置来实现的.如图5进一步所示， 本实施例中的动态装置9提供了与相同极性的静止装置5的磁极相互 作用的磁极.如果超过一个磁极如图5所示沿装置9设置，沿动态装 置9的范围的相同磁极相互分隔.通过驱动地移动邻近并沿着静止和 细长装置5的该动态装置9，该恒定磁场(图5中未示出)在该静止和 细长装置5的每个磁极被调制，人们会启发性地表示，只要装置5和9 的两个相同极性磁极对准，图2的恒定磁场的磁场分量H&增加而邻近 静止和细长装置5的磁极，并因此邻近溅射表面的各个区域.
图6使用与图5相同的图示示出磁极的一个静止和细长装置5协 同磁极的动态装置9a的装置，由此动态装置9a的磁极与静止和细长 装置5的磁极极性相反.同样启发性地，只要静止装置5和动态装置 9a的两个磁极分别对准，这将导致削弱平行于栽射表面的磁场分量， 如图2的邻近且位于溅射表面上方的BU.
图7示出与图5和6类似的图示，不同之处在于，这里该磁极的 动态装置具有至少一对交替极性的后续磁极.通过移动动态和细长装 置9b邻近且沿着磁极的静止和细长装置5,平行于溅射表面的磁场分
量交替地增加和减小，且在邻近静止和细长装置5的磁极的溅射表面 的后续区域相位相反.
参考根据图5和6的实施例，在图5的11所示的磁极和相应磁偶 极子部件的部分或全部可以被铁磁部件取代，导致分流恒定磁场Hs的 一部分，并由此使得在该铁磁分流部件暂时邻近静止和细长装置5的 各磁极的位置以调制方式使恒定磁场不平衡.此外，该铁磁分流部件 可以应用于图5、 6或7的磁极之间.通过这种铁磁分流部件，恒定磁 场Hs被调制.
图8以与图5至7类似的图示示出用于实现图1恒定磁场Hs的调 制的另外实施例.鼓设置为邻近并沿着磁极的一个静止和细长装置5， 该鼓被驱动绕轴A旋转，其中轴A平行于该静止和细长装置5取向. 磁偶极子部件15设置于鼓13内，分别与沿静止和细长装置5的磁极 对准.在图8的实施例中，部件15的偶极子方向和极性全部对准.通 过旋转鼓13，作用在邻近静止装置5的磁极的溅射表面上的恒定磁场 Hs同等且同时被沿着旋转的鼓13的偶极子部件15的交替有效极性所 调制，偶极子部件15在此实际上沿x轴移动向和离开装置5.
图9用相同的图示示出与图8相似的实施例.图8和图9的实施 例之间的差别在于，图9的实施例中的鼓13a的偶极子部件15沿鼓13a 布置成具有交替极性的磁偶极子.通过该实施例，实现了与通过图7 实施例达成的基本上相同的调制，不过，且从构造的角度而言，与图7 的线性移动装置来实现相比，通过图9实施例的驱动可旋转的鼓来实
现是非常有利的.
参考根据图5至7的实施例，需要强调的是，各个动态装置9、 9a 和9b的长度范围无需等于静止和细长装置5的长度范闺.因此，参考 图5和6的实施例，动态和细长装置可以减小以仅包含定义一个磁极 性的一个部件.在图7的实施例中，所描述的长度可以减小以仅包含 相反极性的一对磁极部件.
图IO示出与图8和9所示实施例类似的另外实施例.图10的实 施例与图8、 9的实施例的差别在于，偶极子部件15沿驱动可旋转的 鼓13b布置，以形成沿鼓13b的范围的螺紋状的磁极螺旋困案.由此 当从一个偶极子部件15到下一个偶极子部件15来考虑时，以定义的 相位随时间来执行对恒定磁场Hs的调制.这形成如更一般的图4的上
下文中所描述的调制波状传播.显然，实际上依据偶极子部件相对于
轴A的相对角度位置的后续偶极子部件15之间的相互相位可以自由地 选择，从而可以形成许多不同的调制图案.
到目前为止，我们已经具体描述了用于调制图1、 2或3的恒定磁 场Hs的不同实施例.
如我们已经描述，本发明的原理具有这样的优点，即，可以不依 赖于所施加的调制磁场Hm来调节恒定磁场的形状和强度.图11以与 图l类似的图示示出本发明的实施例，其中具体而言，恒定磁场Hs被 调节以具有平行于溅射表面的优化磁场分量H&.与图1的装置7相比， 作为示例，磁极的静止和细长装置7a在相反方向被极化，这仅仅是示 例，所描述的极化可以严格地如图1所示.同样设置有磁极的第一静 止和细长装置5a，该装置5a与(未示出的)具有溅射表面的靶分隔. 装置5和7a通过铁磁桥接部件17桥接，该铁磁桥接部件17实际上也 设置于图1至10的所有其它实施例中，用以产生拱形的恒定磁场Hs. 静止和细长偶极子装置19置于这两个静止和细长装置5a和7a之间. 偶极子方向按下述方式选择，即，沿着装置19、 5a、 17和7a的磁路 不出现偶极子极性的反转.有利地，与各个装置7a及5a的磁极形成 表面相比，偶极子装置19略微更远离溅射表面(未示出).由于这种 装置，如示意性所示，实现基本上平坦的磁力线图案且仍形成相应的 拱形和隧道，如图1的上下文中所述，由此，沿方向x考虑且与图1 的实施例相比，图1的平行于裁射表面3的磁场分量H&非常均匀.参 考图1至10所描述的所有调制实施例可以被应用以实现图ll所示的调 制单元MOD 21.
到目前为止示出的所有实施例确实提供了恒定磁场Hs的一个伸 展隧道，该恒定磁场Hs根据本发明被调制.根据本发明的方法仍非常 适合应用于磁控管类型的磁场增强溅射，其中恒定磁场在溅射表面上 形成闭合隧道环路，而且特别是，所描述的隧道环路内部的溅射表面 的中心区域较少受侵蚀，由此导致非优化靶利用以及沿着待溅射涂覆 基板的表面的賊射沉积分布的非优化均匀性.
图12示出根据本发明的减射源的实施例，以及用于磁控管类型磁 场增强溅射的根据本发明的方法的操作.根据图12的实施例实际上是 通过镜面对称地形成两个图ll所示实施例而得到.通过静止和细长偶
极子装置19，和铁磁桥接部件17，最外部左側的磁极静止和细长装置
7a，与更靠中心设置的磁极静止和细长装置5a,协作.由此产生沿图1的
y方向考虑的恒定磁场Hs的左側腿Hsl.最外部右側的磁极静止和细长
装置7ar与静止和细长偶极子装置19r以及更靠中心设置的磁极静止和 细长装置5ar协作，从而产生根据Hsr的磁场隧道的右側腿， 一般而言， 调制单元置于该对更靠中心设置的静止装置5w和5ar之间，
对于本领域技术人员非常明显的是，可以如结合图5至10具体所
述来实现这种调制单元.如图12所示，这种调制单元21a在此是通过 图8至10之一的鼓13、 13a或13b来实现，
图13中示出未对恒定磁场HS1、 Hsr调制的图12的实施例，示出 了溅射表面3中得到的侵蚀剖面，特别是未被侵蚀的溅射表面的区域 F，
图14 (a)至(d)示出图13实施例，其具有通过闺8至IO的鼓 13或13a或13b实现的调制单元.由此，具体的图14a至14d示出了 图13的恒定磁场Hs与由驱动可旋转鼓13、 13a、 13b产生的调制磁场 HU叠加而形成的磁场的时间变化.如所示的具有磁偶极子的该鼓由此 从示意图(a)到示意图(d)沿顺时针方向分别旋转90。，通过阴影方 式另外示出每个鼓位置中的侵蚀剖面，以及在溅射表面上的无侵蚀区 域F的相对偏移.为了清楚，在图14中仅采用少数参考数字.在一个 或者一个以上基板的溅射和溅射涂覆过程中，该鼓以固定或者变化的 角速度co驱动旋转，
取代或者除了根据图8、 9或10的实施例之一沿着旋转的鼓设置 的磁偶极子部件，铁磁材料部件可以设置在该鼓.只要该鼓根据图10 的实施例实现成为良好的解决方案，在一个实施例中，沿图10鼓13b 范围的螺紋状螺旋图案的匝数为整数.由此，沿着鼓13b设置的磁体与
磁极静止和细长装置5w及5ar之间的扭矩力被最小化.
从图12至14在各个实施例中可以看出，通过分别闭合在所述隧 道的腿两端上的隧道状磁场困案所形成的电子陷阱，实现了磁控管类 型的磁场增强戏射.鼓13b的旋转速度可以根据工艺时间来调节，用 以同时溅射涂覆一个或一个以上的基板.只有当工艺时间低于旋转速 度时，旋转速度co才变得关鍵.提出鼓13b在每次工艺时间旋转至少 一周或多周，以得到溅射沉积涂层的良好均匀性.从图14a至14d可
以看出，在鼓13b的任意旋转角度，溅射表面3上的磁力线以及瞬时 溅射侵蚀剖面是不同的.如果旋转的偶极子平行于磁极静止装置的偶 极子，左側和右側侵蚀剖面是对称的，但是与困13无调制的溅射相比 仍是不同的。
旋转的偶极子的任意其它角度导致刚好邻近两个磁极静止和细长 装置的磁场图案以及侵蚀剖面或多或少地向左和向右橫向偏移.溅射 材料再次沉积于其上的任何未被溅射区域F基本上消失.得到的总侵 蚀剖面示于图15.
图16中示意性地更详细示出图10的鼓13b的实施例.磁力线的 隧道形成于位于该鼓的各磁极之间.该鼓13b可以用于调制等离子体 放电的等离子体密度.通过旋转鼓13b，磁极图案沿轴A的方向线性 地移动.
图17中示出通过将图16的鼓应用到等离子体下方无附加磁场， 由此得到的增加等离子体密度的结果区域.
在利用具有螺紋状螺旋磁极图案的鼓13b的困12的实施例中并且 如图18所示， 一方面由磁极静止和细长装置以及该磁极的终止装置23 产生磁控管电子陷阱.此外，通过由鼓13b实现的调制磁场与根据图
12的邻近磁极静止和细长装置5w和5ar之间的相互作用，产生图18中
在T所示的中心电子陷阱，这些中心电子陷阱沿旋转的鼓13b的轴A 方向移动.
由此且在图18的实施例中，图12的恒定磁场Hs较弱，例如10 高斯至200高斯，由鼓13b产生的调制磁场为100高斯至1000高斯.
不过，该恒定磁场因此足够强以与该调制磁场一起形成磁场的移 动闭合隧道，得到图18的电子陷阱T.
当恒定磁场Hs相对于调制磁场Hm的相对强度改变而使得恒定磁 场与调制磁场相比较强时，得到的困18的电子陷辨图案变换为图19 所示的图案.由此，调制磁场选择在200高斯的范围内，而恒定磁场 选择在约250高斯的范围内.图18所示的磁极静止和细长装置未示于 图19。在鼓13b旋转时，形成连续的类似蛇的移动电子陷阱.
图20中示出基于图14的示意图的两个实施例a)和b)，每个靶l 具有两个杆(rod).在图20 (a)的实施例中，通过相应鼓13、 13a、
13b的调制在相邻靶的邻近磁极静止和细长装置7a,和7ar之间被执行，
因此实际上在这些把1之间以及附加地且根据图12在各磁极静止和细 长装置5a,和5w之间被执行，其中图20中未示出,极静止和细长装置
5a,和5a"在图20 (b)的实施例中，参考图12，邻近多个靶l的每一
个的外部磁极静止和细长装置7w、 7 执行磁场调制.
与通过由各磁偶极子实现的调制磁场对恒定磁场Hs进行调制相 似，可以使用铁磁材料来提供该调制.这种材料并不产生自己的磁场， 而能够以与通过叠加调制磁场相似的方式来调整现有磁场.
根据图21的实施例，如已经结合图12的上下文所解释，产生恒
定磁场.驱动可旋转鼓13C设置在磁极静止和细长装置5a皿和5 之间，
放射状伸展的铁磁材料棒25沿着鼓13c设置，该棒25相当于图8至 IO的各个鼓的偶极子.鼓13c在铁磁极靴27内旋转，磁体29的单极 性磁极被该极靴27收集，因此，只要棒邻近极靴27，该铁磁棒25提 供磁极(S).取决于棒25的角度位置，与在图14上下文中所解释的 调制非常类似地，在左腿和在右腿实现对恒定磁场的调制.
只要执行对恒定磁场Hs的调制，特别是通过目前为止所述的从动 鼓，沿着这些鼓区段可以定义不同调制被执行.因此，只要利用螺紋 状螺旋图案，无论沿着鼓表面是磁极和/或铁磁部件表面，在沿着鼓的 不同区段可以应用不同的螺紋节距，即使旋转速度等不同.图22中示 出鼓的5个示例，该鼓设置有磁极螺旋图案，而且沿着鼓的范围的预 定区段内该螺紋图案不同.
当回顾并理解例如结合图l至9所一般解释的本发明时，将理解， 也可以从不同角度且在更深层面考虑本发明.这将结合图23 (a)至图 23 (c)来解释.图23 (a)以示意性示意图示出目前为止所述的第一 和第二磁极装置5、 7以及恒定磁场Hs.根据图23 (b)，如示意性所 示，通过将磁极辅助装置5a施加为邻近磁极静止和细长装置5，可控 地使恒定磁场Hs不平衡.根据图23 (c)，辅助装置7a设置为邻近磁 极静止和细长装置5.作为各个磁极性S、 N的函数，其中该磁极性是 由辅助装置5a和7a提供给恒定磁场Hs,图23 ( a )的所述恒定磁场 Hs受调制地不平衡，由此根据图23装置5强化或弱化邻近单极性磁极 静止和细长装置的隧道形状及拱形恒定磁场Hs.
如磁极辅助装置的控制器C示意性所示，为了备选地给出所述的 磁极静止和细长装置5的备选磁极，恒定磁场Hs被调制为邻近根据本 发明的一个磁极静止和细长装置5.
权利要求
1.一种制作至少一个溅射涂覆基板的方法，包括从包括至少一个溅射靶的靶装置磁场增强溅射涂覆所述至少一个基板，所述至少一个溅射靶具有溅射表面，由此通过第一磁极静止和细长装置和第二磁极静止和细长装置在所述表面上产生时变磁场，所述第一和第二静止和细长装置设置成相互分隔，一个顺着另一个，且其至少一个位于所述溅射表面下方，所述第一和第二静止和细长装置共同地产生具有磁力线图案的恒定磁场，所述磁力线图案当在垂直于所述表面的相应平面考虑时在所述表面上方呈拱形且当沿垂直于所述平面的方向考虑时呈隧道状；叠加调制磁场到所述恒定磁场，以邻近所述第一磁极静止和细长装置和所述第二磁极静止和细长装置之一并沿着所述一个静止和细长装置的至少主要部分。
2. 如权利要求l所述的方法，包括作为时间及沿着所述至少一个 静止和细长装置的位置的函数，由此沿着所述一个装置成波状方式，执 行所述调制。
3. 如权利要求1或2所述的方法，执行所述调制包括移动一个或 交替极性磁极的装置邻近垂直于和/或沿着所述至少一个磁极静止和细长 装置。
4. 如权利要求l至3之一所述的方法，执行所述调制包括移动铁 磁分流部件的装置邻近垂直于和/或沿着所述至少一个磁极静止和细长装 置，所述部件沿所述移动方向相互分隔.
5. 如权利要求1至4之一所述的方法，还包括提供第三磁极静止和 细长装置，所述第二静止装置设置在所述第一和第三静止和细长装置之 间并位于所述溅射表面下方，所述调制包括调制邻近并沿着所述笫二磁 极静止和细长装置。
6. 如权利要求1至5之一所述的方法，包括选择所述叠加的调制 磁场以强于所述恒定磁场.
7. 如权利要求1至6之一所述的方法，包括选择所述叠加的调制 磁场以弱于其所叠加到的所述恒定磁场.
8. 如权利要求1至7之一所述的方法，实现所述调制磁场包括提 供可绕轴旋转的鼓邻近并沿着所述至少一个静止和细长装置，所述鼓具有铁磁部件和磁极至少之一的至少一个图案.
9. 如权利要求8所述的方法，所述困案为绕所述鼓的表面的螺旋图案.
10. 如权利要求1至9之一所述的方法，由此提供设置为互相挨着 的至少两个把，所述一个磁极静止和细长装置基本上位于所述至少两个 扭之间.
11. 如权利要求1至10之一所述的方法，还包括通过设置成沿着 并且介于所述第一和第二磁极静止和细长装置之间的磁偶极子静止和细 长装置，偶极子的轴基本上平行于所述表面且位于所i^A面下方，由此 平坦化所述恒定磁场.
12. 如权利要求5至11之一所述的方法，还包括通过设置成沿着 并且介于所述第一和第二磁极静止和细长装置之间以及介于所述笫三和 第二磁极静止和细长装置之间的磁偶极子静止和细长装置，偶极子的轴 基本上平行于所述溅射表面且位于所述溅射表面下方，由此平坦化所述 恒定磁场.
13. —种栽射源，包括具有溅射表面的至少一个溅射靶，沿着所述把的第 一磁极静止和细长装置，第二磁极静止和细长装置，设置成沿着所述第一磁极静止和细长装 置并相互分隔；至少一个所述第一磁极静止和细长装置和笫二磁极静止 和细长装置设置在所述溅射表面下方，所述第一和第二静止和细长装置 共同地产生具有磁力线图案的恒定磁场，所述磁力线图案当从垂直于所 述溅射表面的相应平面考虑时在所述溅射表面上方呈拱形且当沿垂直于 所述平面的方向考虑时呈隧道状，分隔开的铁磁部件和磁极至少之一的动态装置，所述动态装置驱动 地可移动邻近所述第一和第二磁极静止和细长装置之一.
14. 如权利要求13所述的源，铁磁部件和磁极至少之一的所述动态 装置驱动地可移动邻近和垂直于和/或沿着所述笫一和第二磁极静止和细 长装置之一.
15. 如权利要求13或14所述的源，包括笫三磁极静止和细长装 置，所述第二静止和细长装置设置在所述第一和笫三静止和细长装置之 间，与所述第一和第三静止和细长装置远离并位于所述溅射表面下方，所述一个磁极静止和细长装置为所述第二磁极静止和细长装置.
16. 如权利要求13至15之一所述的源，其中在沿着并邻近所述 一个磁极静止和细长装置的共同轨迹考虑，所述恒定磁场强于由所述动 态装置的至少部分所述磁极产生的磁场.
17. 如权利要求13至16之一所述的源，其中在沿着并邻近所述 一个磁极静止和细长装置的共同轨迹考虑，所述恒定磁场弱于由所述动 态装置的至少部分所述磁极产生的磁场.
18. 如权利要求13至17之一所述的源，所述动态装置包括驱动地 可绕轴旋转的鼓，并包括所述铁磁部件和磁极至少之一的图案.
19. 如权利要求18所述的源，所述图案为绕所述鼓的表面的螺旋图案.
20. 如权利要求13至19之一所述的源，包括设置为互相挨着的至 少两个靶，所述一个磁极静止和细长装置基本上位于所述至少两个靶之 间.
21. 如权利要求13至20之一所述的源，包括沿着并且介于至少 所述第一和第二磁极静止和细长装置之间的磁偶极子静止和细长装置， 所述偶极子的轴基本上平行所述溅射表面，邻近所述溅射表面并位于所 述溅射表面下方.
22. —种调制等离子体密度的方法，包括排他地通过鼓在等离子体内产生磁场，所述鼓具有绕所述鼓的轴旋 转的螺旋磁极图案.
23. —种制作至少一个溅射涂泉基板的方法，包括 从包括至少一个溅射靶的靶装置磁场增强溅射涂覆所述至少一个基板，所述至少一个溅射靶具有溅射表面，由此通过第一磁极静止和细长装置和第二磁极静止和细长装置在所述表 面上产生时变磁场，所述第一和第二静止和细长装置^L置成相互分隔， 一个顺着另一个，且其至少一个位于所述溅射表面下方，所述第一和第 二静止和细长装置共同地产生具有磁力线困案的恒定磁场，所述磁力线 图案当在垂直于所述表面的相应平面考虑时在所述表面上方呈拱形且当 沿垂直于所述平面的方向考虑时呈隧道状；以调制方式可控地使所述恒定磁场不平衡，以邻近所述笫一磁极静 止和细长装置和所述笫二磁极静止和细长装置的至少一个.
全文摘要
利用恒定磁场(H<sub>s</sub>)进行溅射。通过将调制磁场(Hm)叠加到所述恒定磁场(H<sub>s</sub>)，调制邻近负责该恒定磁场的磁极之一的该恒定磁场(H<sub>s</sub>)，由此最小化或略去经历再次沉积的溅射表面(3)的未被侵蚀区域。
文档编号H01J37/34GK101351865SQ200680048479
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月20日 优先权日2005年12月22日
发明者F·阿塔姆尼, P·格鲁南费尔德, S·克拉斯尼特泽, S·卡德莱克, W·哈格 申请人:Oc欧瑞康巴尔斯公司