专利名称：改良溅射靶应用的制作方法
改良賊射乾应用
背景技术：
0001本申请要求与2005年12月13日提出的美国临时专利申 请60/749,789同等的权益，在此将其内容全文引用。 发明领域
0002本发明涉及等离子体賊射或溅射蚀刻操作中的改良扭应 用。具体而言，其涉及改良的、更均匀的溅射原材料(即溅射"靶") 应用，从而能够用更多的原材料来涂覆基体。 相关技术说明
0003溅射涂覆设备已为大家所熟知。在典型的设备中，用能 量放电来激发惰性气体如氩气的原子，从而形成离化气体或等离子体。 应用磁场将高能等离子体引导(加速)向溅射靶表面。溅射靶通常为 矩形厚板、薄片或薄板。等离子体轰击靶材表面，从而腐蚀此表面并 析出靶材材料。这样析出的靶材材料就可沉积在基体，如金属、塑料 或玻璃上，从而在基体上形成靶材材料的薄膜状涂层。有时也称这个 过程为磁控濺射，这是由于用磁场来帮助等离子体放电的缘故。
0004为了从粉状气体，如氩气，处产生等离子体，特在一真 空室中运用一个带负电压的阴极；可用一个独立的电极或真空室本身 作为阳极，这样就可由惰性气体如氩气，或者惰性气体与活性气体的 混合气体来保持等离子体放电。在如已委托给本申请代理人的美国专 利5， 399， 253的构型中，溅射靶本身作为一个阴极。这就确保了在 '减射把表面上迅速有效地生成等离子体。同样在'253专利中，用来导 引等离子体的磁场可由位于溅射靶(阴极)后側且朝向靶材后表面即
与等离子体轰击表面相反表面的一组磁体产生。
0005为了促进对靶材更均匀的腐蚀，可将纵向延伸即平行于 耙材长轴延伸的磁体横向移动或绕其纵轴旋转，这样就而可以在垂直 于把材长轴方向上，即相对靶材纵向变换感应磁场。专利'253就揭示 了这样一种实施例。在此专利中，在固定不动的永磁体外架内大致与 其同一平面上安置了一对或数对对置(相对其极性方向)且纵向延伸
的永磁体。这些磁体沿与耙材长轴平行的方向延伸，并绕各自纵轴旋
转。正如专利，253详细描述的那样，磁体在永磁体外架内的旋转使得 溅射靶相反表面的相应的感应磁场("隧道式，，磁场)侧向变换，这 又在侧向上引发对该表面更均匀的等离子体轰击。
0006但是磁场的这种侧向变换对轰击靶材纵向端部区域的等 离子体比例并没有影响。这是因为上述纵向延伸的磁体并没有覆盖把 材的整个长度，所以它们的旋转对端部区域的磁场几乎没有影响。此 外，由于磁体外架并不运动，所以临近耙材纵向端部区域的磁场相对 位于耙材中心区域的磁场相对来说是滞止的，如前所述，临近把材中 心区域的磁场是依靠磁体旋转而侧向变换的。这样的结果就是等离子 体对把材纵向端部区域的轰击比对两端部之间中心区域的轰击更集 中。相应地，端部区域相对得到深且集中的腐蚀，相对来说，耙材中 心区得以更均匀的腐蚀。
0007在濺射操作中，只要賊射耙任意位置被完全腐蚀(即穿 透)，就会就爱你个溅射靶替换掉，或者在这之前就会将其替换掉。 在端部区域处，磁场及相应的等离子体轰击轨迹是滞止的，相对更深 的腐蚀发生在此处，因此整个靶材板材在中心区域远还没有被腐蚀到 应当替换时通常就会被替换掉。因为板材早早被替换掉以避免端部区 域的深度腐蚀将靶材穿透，因此就导致靶材板材内大量的溅射原材料 的浪费。或者，现在已经使用了一种阶梯型耙材板材，这种靶材板材 端部区域厚于中心区域。这样，较厚靶材端部区域接受更集中的腐蚀，
由于粑材板材可应用更长时间，所以更多的中心区域材料可加以利用。 但是，这种阶梯型结构也是不希望有的结构。首先，它也导致端部区 域材料的浪费。另一个不利之处就是此种靶材制造成本较高，而且还 增加了交换靶材的工作量。
0008正如那些精通技术的人员将会理解的那样，在传统的濺 射设备中，腐蚀最强(最深)点只占用极少量的靶材溅射总材料。然 而，这一点常常决定整个靶材的寿命及最大利用程度。
0009因此，从技术上来说，不仅是端部区域之间的中心区域， 而且溅射把材的端部区域。相对传统装置来说，优先在端部区域及中 心区域取得同等程度的腐蚀度(即腐蚀深度)。 发明概述
0010溅射设备包括有磁性组件，在操作中，在该磁性组件的
上方将安置一个具有一个中心区域及所述中心区域任一端的两个端部 区域的賊射靶材。磁性组件用于在耙材上方生成磁场。磁性组件含有 一个环绕中心磁体安置的磁体外架。磁体外架包括有第一及第二纵向 延伸磁性端部构件位于外架的相反纵向端部并将其限定。第一磁性端 部构件用于在靶材第一纵向端部区域上方对磁场进行无静电干扰调 制。
0011溅射方法包括一下步骤提供一个溅射靶材，溅射靶材 的一个靶材表面具有一个中心区域以及位于中心区域任一端的第一与 笫二纵向端部区域；在耙材表面上方形成磁场；通过磁场将等离子体 导引向耙材表面，其中等离子体轰击并腐蚀靶材表面；靶材表面第一 端部区域上方的磁场进行调制，从而拓宽靶材第一端部区域的腐蚀焦 占
,、、、o
附图简介
0012
图1为依据此文中一种溅射设备实施例的磁性组件的平面图。
0013图2为过图1中线2-2的截面图，不仅显示了磁性组件， 而且还显示了图1中没有画出的溅射设备其它元件。
0014图3显示了用于文中所述磁性端部构件的一个侧向滑架， 它与一个通用传动机构相连接，该传动机构还转动中心磁性装置的磁
0015图3a为图3中传动机构的透视图。
0016图4以平面图的形式显示了与本发明一种实施例中调制 磁场相对应的把材20上方等离子场的方向模拟情况。
0017图5所示试验展示了基于调制端部区域磁场的位于靶材 端部区域的等离子场效果图，与其相比较的是传统静态端部区域磁场， 其中该区域的等离子场基本保持静止。
0018图6a与图6显示了两个靶材腐蚀图形的对比情形，其中 一个由端部磁场基本上为静态的传统操作方式进行腐蚀(见图6b), 而另一个是根据端部区域磁场已调制的一种实施例进行腐蚀的。
0019图7为本文所述一种实施例中用于在磁场中产生调制作 用的一种电磁线圈的截面侧;f见图。
优选实施例详细说明
0020本文中所用词语"磁体，，与"磁性构件，，既包括在^支术
结构或装置，还包括对应的^场，:二场线圈或传统的电磁体/ ,0021通过对靶材端部区域的磁场(或其一部分)进行调制， 溅射靶纵向端部区域得以更均匀的腐蚀，而且靶材整体利用得以改善。 此种调制作用可由以下途径获得在靶材端部区域附近提供一系列具 有时间相关运动的永磁体；或者在靶材端部区域附近提供能量可随时 间变化以产生强度可变磁场的电磁体。在另一方案中，可将这两种方 法结合运用。
0022在下述实施例中，永磁体外架端部可相对把材侧向，即 垂直于靶材长轴运动的一个永磁体(或一系列磁体)取代。靶材端部
域的等离^二轨迹，而传统装置中纵向i伸i棒的运动或旋转几^没 有效果。以下就是本发明中一个示例的介绍。
0023图1为用于溅射设备的一个磁性组件10的平面图。图2 为包含有图1中磁性組件的一个溅射设备的截面图。正如从图2中看 到的那样，相对在操作过程中等离子体将轰击的表面22来说，磁性组 件10基本上位于溅射靶20的下方。通常情况下，溅射靶10用作阴极 (或作为其部分)以便产生等离子放电，而等离子放电激发粉状惰性 气体以形成等离子体。此种构型用在本实施例中，当然，这也不是必 需的。现返回到上述图形中来，阴极组件包括一个外壳30、 一个带冷 却通道34的冷却板32以及靶材20.整个组件是以凸缘的方式安装在真 空室40上的，比如由可收紧隔离器42.通过带螺栓46及触片48的紧固 架44将溅射靶20压靠在冷却板32上。此外，真空室还装配有挡板50， 在此实施例中，挡板50同时构成阳极并包绕阴极组件但不接触。比如， 整个构型可为长方形，其中靶材的典型尺寸可以是145x450毫米。在 冷却板32后方安置有的磁性组件10，如图l中平面图所示。
0024正如将要介绍的那样，磁性组件10包括一个环绕或包绕 中心磁体装置14的磁体外架12以便产生隧道形磁场或场15，隧道形 磁场或场15穿过冷却板32与靶材20，从而在外露的靶材表面22上方 构成环状电子滤波器。在后侧，磁性组件10装有一块强磁材料极板60
用以使后侧磁场流封闭。为了产生等离子体放电，单独在与阳极50相 关的阴极体30或靶材20上施加一个负电压。(或者，可用几百赫兹 到几千赫兹中频或高频范围内的交流电源来操作阴极。当然也可将交 流与直流电源结合或叠加起来)。
0025中心磁体组件14优先为一对纵向延伸、极性对置且可绕 各自纵轴旋转的条形磁体。这些可以从图2与图3a中清楚地看到。"极 性对置"的意思是 一对磁体中的第一磁体，如磁体14a，定向为北极 朝上，面向耙材20;而第二磁体，如磁体14b，定向为北极朝下，背 向磁体20。也就是说， 一对磁体14a与14b绕各自纵轴旋转，在它们 整个转动范围内，其公共极(北极或南极)永远朝向相反的方向。中 心磁体装置14可如图2那样具有一对磁体14a与14b,也可具有多对 对置磁体。中心磁性装置14的磁体可以旋转，这样就可以像上述那样 相对耙材表面侧向变换隧道形磁场15，这在此文将全部引用的专利5， 399， 253中有更详细的说明。然而，它们对耙材纵向端部区域几乎没 有影响。正如已经阐述的那样。专利'253已经描述了中心磁性装置 14中磁体的操作(旋转)情况，此处就不再描述。除了可旋转磁体14a、 14b以外，还可在中心磁性装置14中采用替选装置来获得上述磁场中 的侧向变换。比如说，可在纵向上前后移动不可旋转永磁体，这也具 有类似效果，当然优先选用可旋转构型。
0026同样参照图1，磁性外架12不可第一与第二纵向延伸磁 性侧向构件16与17，它们分别位于中心磁性装置14的一侧。磁性外 架12在其相反纵向端部还包括有第一与第二磁性端部构件18与19.磁 性侧向与端部构件16、 17、 18与19限定了外架12，并基本上包绕中 心磁性装置14.之所以被称为磁性端部构件18与19,是因为它们位于 耙材20下方，且在其各自纵向端部区域以下，在纵向端部区域处中心 磁性装置14的操作对磁场几乎没有或根本没有影响。磁性端部构件18、 19优先在至少一个侧向运动上如图1中箭头所示方向上可以运动。在 操作中，端部构件18、 19的侧向运动用以对靶材20纵向端部区域上 方(表面22上方)的磁场进行调制，从而调制靶材表面22处等离子 体的轨迹。这样，等离子体轰击就不会在端部区域沿固定轨迹集中。 相应地，在这些区域的耙材腐蚀就得以更均匀的分布。结果就是端部 区域的腐蚀率(深度)接近于中心区域的腐蚀率(深度)，意味着靶
材可被应用更长时间。这是一个基本的优势，因为它使得表面积远远 大于端部区域的中心区域的耙材腐蚀(效用)更完全。从而，就可获 得更大总比例的乾材材料并用来对基体进行溅射涂覆。
0027可用任何传统的或适当的方法来获得磁性端部构件18与 19的侧向运动，其具体结构并不关键。举例来说，可将它们联结到用 来驱动(转动)回转磁体14a与14b的驱动件上，比如通过齿轮齿条 装置。图3与图3a就图示了这样一种实施例。在此实施例中，磁性端 部构件18装于滑架45上，滑架45又滑动安装在一个或一组側向延伸 的导轨46上。在此实施例中，滑架的运动与驱动机构100联系起来以 转动磁体14a与14b。从图中可以看出，回转磁体14a与14b各自与一 个磁体驱动齿轮102a、 102b联结起来。磁体驱动齿轮102a、 102b与 传动齿轮103相接合，传动齿轮103又与驱动齿轮104相接合。驱动齿 轮104又连接到一个驱动机构上，比如驱动电极或伺服马达(如图示 意)。正如将从图3与图3a理解的那样，当驱动机构转动驱动齿轮104 时，齿轮104就转动传动齿轮103，而传动齿轮103又依次转动磁体齿 轮102a、 102b。在所述实施例中，磁体齿轮102a、 102b都将在相同方 向上转动，而与传动齿轮103的方向相反。
0028滑架45包括一个沿其侧壁延伸的齿条105齿条105具有 一系列齿，这些齿与传动齿轮103的齿互补啮合，从而当齿轮103转 动时，滑架45就能够在导轨46上侧向滑动。简要参照图2，磁体14a 与14b的转向要求交替为顺时针与逆时针方向，这样它们相对于面向 靼材20的外架磁体(磁性侧向构件16与17)公共极就不会彼此面对。 (比如说，在图2中，这就意味着磁体14a、 14b不应使得其北极相对 设备中心线而彼此面对)。否者，隧道形场15会被中断或破坏掉。
0029换言之，要操作驱动机构使得磁体14a、 Hb在相反方向 上交替转动，以避免它们与面向靶材20的外架磁体(16与17)极性 相反的磁极彼此面对。按照这种操作，当磁体14a、 14b在第一方向上 转动时，将使得滑架45在某一方向上侧向滑动到一定程度。而当磁体 14a、 14b在与第一方向相反的第二方向上转动时，将使得滑架在相反 方向上侧向滑动。因而滑架45 (以及磁性端部构件18)的侧向位移将 具有与耙材20中心区域磁场側向变换(或扫描运动)相同的频率，其 在由磁体14a、 14b在交替方向上转动所决定的相反侧向上振荡。但应
当注意的是，在某些情况下，可能需要完全转动磁体14a、 14b使它们 如上述般定位，以便干扰隧道形磁场15，并中断或干扰等离子体。在 齿条105与传动齿轮103啮合的情况下就不可能或不需要这种完全转 动，因为这种"过"转动会迫使滑架超出其在导轨46上的侧向运动允 许范围。相应地，就需要临时使齿条105与传动齿轮103脱离开来， 比如说，可将滑架45停留在某一低位，这样传动齿轮103就不再与齿 条105啮合。当需要恢复正常操作时，可将滑架45升高到一定操作位 置使得齿条105与传动齿轮103重新啮合。
0030典型的靶材20宽度为200毫米。在某一优选实施例中， 滑架45 (与磁场端部构件18)沿靶材20侧向(宽度方向)的长度为 100毫米，并绕中间位置作幅值为9毫米的振荡。也可以是其它振荡幅 值，如6、 7、 8、 10、 12、 14、 16、 18、 20、 25、 30毫米等等。在某一 实施例中，振荡幅值是根据靶材宽度百分比来选定的，比如说4°/。、 5°/。、 6%、 7%、 8%、 9%、 10%、 20%等。在图示(见图3、 3a)实施例中 滑架45 (与端部构件18)在耙材20表面处与磁场15的侧向变换(扫 描)在频率和方向上是同步的。但在某一优选实施例中，驱动机构100 被设计得使滑架45 (端部构件18)相对靶材20中心区域上方磁场15 的侧向变换(扫描运动)在侧向同步相反运动(频率相同但方向相反)。 正如将被那些精通技术的人员理解的那样，可在图3与图3a所示的传 动齿轮103与齿条105之间安置一个附加转动齿轮来做到这些。滑架 45的这种同步反运动操作模式见图4与图5.图4是靶材20上方等离子 体定向的模拟图，它与基于滑架45 (磁性端部构件18)及靶材20下 方中心磁体装置14磁体14a、4b的同步反运动操作的调制磁场相对应。 从图4a中可以看出，当滑架45 (以影像显示)相对图形处于下位时， 在模拟图中等离子体回路(位于靶材纵向端部区域内)的端部被下调； 同时，与磁体14a、 14b的转动位置相对应，在图形中等离子体回路的 中心部分上调。从而，根据上述同步反运动操作模式，等离子体回路 的端部与中心部分就得以同频反向调制。在图4b所示的系统中，滑架 45处于中心位置，磁体14a、 14b已^皮转动到朝向图4a中相反方向的 中间位置。图4c所示情形与图a相反，滑架45与磁体14a、 14b被定 位在其整个运动周期的相反极限，导致靶材20上方等离子体回路端部 的上调以及此回路中心部分的下调。
0031图5是在对比试验期间拍摄的等离子体分布的照片，它 显示了依据本发明某一实施例中的磁场调制效果。试验对相应于所述 反运动操作模式的等离子场调制与仅靠转动磁体14a、 14b的靶材20 中心区域单独调制作了比较。图5a-c上方图像显示了同步反运动操作， 而下方图像显示了只有磁体14a、 14b振荡转动(端部构件18不运动) 的情形。这些图形中上方与下方图像比较而言，同步反运动导致耙材 20表面22上方更完全的侧向等离子扫描，尤其是在传统(见图中下方 图像)等离子体基本保持滞止的纵向端部区域。
0032应当理解的是图3与图a所示的上述驱动机构100的实施 例并不局限于是此；驱动机构的具体结构对本发明来说并不关键，大
:荡以及磁体14a、一i4b转动一。最好^是在普通;支术人员的眼界;内根据具 体应用(所需振荡频率与幅值、周期等)来选用其它的这些驱动机构。 还应当明白的是，如果要用上述驱动机构，普通技术人员将能够决定 各个齿轮的合适参数以获得所需的振荡度、旋转度等；比如说，普通 技术人员在不做不当试验的情况下可轻易地优化这些参数如齿轮直 径、齿的尺寸以及齿距。
0033在上述讨论中，对于耙材20端部区域或磁体的侧向振荡， 已经配备了相关的第一磁性端部构件18。但应当明白的是，对于相反 纵向端部区域磁体的侧向振荡，同样等效地配备了第二磁性端部构件 19.如果在回转磁体14a、 14b两端都装有类似的驱动机构100，那么可 以如以上所述将第一与第二磁性端部构件18与19耦合到相邻驱动机 构上使其以类似方式振荡。或者，如果只在磁体14a、 14b的一端装有 驱动机构，那么就用附加连接或齿轮将相反磁性端部构件19连接到驱 动机构100上。又或者，在不考虑用于驱动回转磁体14a、 14b的驱动 机构的情况下，可以使磁性端部构件18与19中的一个或两个都独立 作动，以获得所需周期与幅值的振荡。如果使用独立作动器的话，那 么还可使用适当的器件(如计算机控制器或微控制器)来保证端部构 件18与19适当的振荡频率与相位，从而确保它们相对回转磁体14a、 14b所需的同步(协同运动或相反运动)。
0034磁性端部构件18与19可用来作为滑架45内的永磁体， 如图3所示，这些磁体的磁感应处于靼材20长边附近磁性侧向构件16
与n所用那些磁体的范围之内。而且侧向构件i6与17内磁体的极性
与端部构件18与19的极性是相同的。在某一选定的配置中，这种磁 控构型在靶材上方产生的磁场约为350G。当然，滑架45内或者侧向 构件16与17内的磁场强度与磁体数量的特殊设计是根据特殊应用或 靶材材料、形状、大小等来改变或优化的，并且可由精通技术的人员 来选定。
0035在另一实施例中，位于耙材20纵向端部区域下方的滑架 45可以在平行于耙材长轴的方向上运动或振荡，从而代替上述側向振 荡或作为其补充。如果运用公用驱动机构IOO使滑架45的纵向振荡与 磁体14a、 14b的转动振荡同相，那么就需要有不同的能量传导结构来
比如在技术上已知的锥形行星齿轮机构。同样，能量传动/驱动机构的 确切结构对本发明来说并不关键，而且最好是在普通技术人员不做不 当试验的情况下来实现。
0036磁性端部构件18与19在耙材纵向端部区域下方除了做单 纯的侧向与/或纵向振荡/运动之外，还可用其它各种运动(如沿一圆形 路径、曲线路径、对角路径；或者综合运用)来改进这些区域内的传 统的静止磁体。这是因为这些区域内的磁体在传统上都是静止不动的。 因此，耙材纵向端部区域上方的磁场(及相应的等离子场)是静止不 动的，这意味着靶材表面的腐蚀轨迹是静止不动的。这就在靶材上产 生了高度集中的腐蚀，迫使在靶材20绝大部分表面积(中心区域)腐 蚀程度还不充分时就将靶材20替换掉。因此，任何对靶材上方磁场与
区域腐蚀焦点的作用，从而k长^有效寿命:上述侧向振荡是达到j^ 目的的一种实施例，任何对耙材纵向端部区域磁场的调制都应在拓宽 这些区域内腐蚀焦点方面起到改善作用。除了移动磁体之外，还可用 偏转线圈或者将偏转线圈与磁体结合起来进行磁场调制。从模拟图(图 4)中可以看出这种效果。在图5中同样可以看出这种效果，图5比较 了 一下两种情形 一种是基于本设计的等离子体扫描靶材20上方且同 时对耙材中心与端部区域(上方图形)上方等离子体斤西瓜调制；另 一种是传统设计中等离子体只扫描中心区域上方，而且在端部区域是 静止的。正如上面所提到的那样，在端部区域引入磁场调制使端部区
域的腐蚀面积得以拓展。这样减少了纵向端部区域的局部腐蚀深度， 从而增加了耙材利用率。
0037根据溅射测试表明，传统设计阴极的靶材利用率约为 30%~35°/ ，本发明可将靶材利用率增加到40%~45°/o，减少了相当大 的靶材材料浪费，增加了额外的附加值。
0038图6a-b显示了靶材20中心区域(以黑线画出)与纵向端
i场滞止两种情况下的腐蚀^对比。图6a显示了采用本设计的'^度图: 图6a显示了采用传统设计的深度图。端部区域与中心区域最深腐蚀点 的比值是衡量靶材利用率的可靠指标，比值为l是最理想的深度比值。 分别用所述(见图6a)调制端部区域磁场与传统静止端部区域磁场(见 图6b)对各自耙材做出腐蚀图以生成这些图形中的数据。传统构型(见 图6b)结果表明端部区域腐蚀远远深于中心区域腐蚀，限制了耙材寿 命。相对来说，调制磁场端部区域构型的端部腐蚀只稍深于中心区域 腐蚀，从而增加靼材寿命与靶材利用率。由于端部区域只占靼材总面 积的极小一部分，因此即使端部区域的局部靶材利用率只有很小的增 加也会对整个靶材20的利用率产生很大的杠杆作用。由于静态磁场保 持恒定(磁体强度及相应磁场强度不变化)，而且只引入一种调制， 因此并不影响中心区域的腐蚀。等离子体特性及膜状沉积特性可保持 高质量。
0039上述磁场调制主要是运用永磁体并使其围绕靶材20纵向 端部区域运动。但也可用靶材纵向端部区域内线圈产生的磁场对磁场 进行电磁调制来取得类似效果。图7为过此种线圈中轴线的截面示意 图。可由普通技术人员根据所需磁场强度、可用功率与电压等一般原 理来选取线圈绕组的数量与大小以及软铁芯型式。
0040通过对基于端部区域磁场调制的试验腐蚀图案结果(见 图6a)与基于磁性端部构件18、 19振荡的等离子分布数学模型(如图 4中模拟所示)作比较，我们已推断出对磁场(及相应的等离子场)震 荡的数学模拟能够可靠地预测在靶材20生成的实际腐蚀图案。调制幅 度足够大到影响靶材表面22处的磁场以改变等离子体路线，并继而影 响腐蚀图案。在某一选定构型中，靶材顶部的磁场强度被调制到均值 200G左右，幅值在100-150G范围内。
0041除了能够更均匀地利用靶材原材料外，本发明的另一优 势就是阶梯形靶材并不需要改善整个靶材的利用率，因为纵向端部区 域的腐蚀比中心区域更均匀，这就意味着在替换掉靶材之前可以获得 更多的中心区域材料。这就保持甚至增加了靶材寿命，从而大大降4氐 了靶材材料成本。
0042本发明可用于宽带大面积涂覆应用，用来对平板显示器、 太阳能电池以及建筑玻璃等基体进行薄膜溅射涂覆(靶材原材料由等 离子体取自靶材20)。半导体应用或其它大目标表面处理也在本发明 范围之内。本发明可用于或用作单个阴极、用于所谓的一字排列式涂 覆应用。或者作为多阴极耙材源的一部分。
0043从上文所述可知本发明牵涉到靶材20纵向端部区域上方 磁场的调制，而在此处传统的磁场却是静态的或滞止的。此文还列举 了至少一种端部区域磁场调制的实施例。已经指出了问题并提出了至 少一种解决办法，普通技术人员将能够实现对靶材端部区域或磁场进 行调制的其它模式或办法。相应地，本发明中用来对靶材端部区域磁 场进行调制的方法并不仅仅限于文中所述结构与设备，正如精通技术 的人员将理解的那样。
0045虽然已经针对某些优选实施例对本发明作了说明，但要 明白本发明并不局限于此。正如读过本文的普通技术人员将理解的那 样，可在不背离附带权利要求中所列本发明精神与范围的情况下，作 出大量改变以使本文适用于某一具体应用或某一特定靶材材料。
权利要求
1.一种溅射设备，其包括磁性组件，在操作期间在磁性组件上方安置包括中心区域和第一与第二纵向端部区域的溅射靶，所述磁性组件用来在所述靶材上方产生磁场，所述磁性组件具有一个包绕中心磁体装置的磁体外架，所述磁体外架包括第一与第二纵向延伸磁性侧向构件，它们分别位于中心磁性装置的两侧，第一与第二磁性端部构件位于所述外架相反纵向端部并将其限定，所述第一磁性端部构件用来对所述靶材第一纵向端部区域上方的所述磁场进行非静电调制。
2. 依据权利要求1所述溅射设备，所述第二磁性端部构件用于对所 述耙材第二纵向端部区域上方的所述磁场进行非静态调制。
3. 依据权利要求1~2所述溅射设备，所述中心磁性装置可相对所述 磁体外架运动并对所述靶材中心区域上方的所述磁场进行非静态调 制。
4. 依据权利要求3所述溅射设备，所述中心磁性装置包括一对极性 对置、纵向延伸而且可绕各自纵轴转动的永磁体，它们用于使所述靶 材中心区域之上的所述磁场产生侧向变换。
5. 依据权利要求3所述溅射设备，所述第一磁性端部构件与所述可 运动中心装置操作地相结合，从而所述第一磁性端部构件与可运动中 心装置同步运动，从而对所述靶材中心区域及第一端部区域上方的所 述磁场进行同步调制。
6. 依据权利要求4所述溅射设备，所述笫一磁性端部构件与回转磁 体操作地相结合，从而所述回转磁体交替在相反方向上转动时，所述 第一磁性端部构件的振荡将与所述磁体回转同频同相，从而对所述耙 材中心区域与第一端部区域上方的所述磁场进行同相调整。
7. 依据权利要求6所述溅射设备，所述第一磁性端部构件与所述回 转磁体操作地相结合，从而在所述第一磁性端部构件与所述中心区域 上方振荡侧向变换磁场之间形成同步反运动。
8. 依据权利要求1所述溅射设备，所述第一磁性端部构件包括永磁 体，该永磁体适于相对所述耙材至少侧向或纵向运动。
9. 依据权利要求8所述溅射设备，所述永磁体是由一个滑架所支撑 的，该滑架可在至少一个导轨上侧向滑动。
10. 依据权利要求1所述溅射设备，所述第一磁性端部构件包括电磁体，其中可通过对施加于所述电磁体上的功率或电压进行调制， 进而对磁场进行调制。
11. 依据权利要求1~10所述溅射设备，包括有多个所述磁性组件以容装多个所述耙材。
12. —种溅射方法，包括提供溅射靶，该濺射靶具有一个耙材 表面，该靶材表面具有中心区域和分别位于中心区域两端的第一与第 二纵向端部区域；在所述耙材表面上方形成磁场；通过所述磁场将等 离子体引向所述耙材表面，所述等离子体腐蚀所述耙材表面；对所述靶材表面第一端部区域上方的所述磁场进行调制，从而拓宽所迷第一 端部区域的所述靶材腐蚀焦点。
13. 依据权利要求12所述溅射方法，还包括对所述靶材表面第二 端部区域上方所述磁场进行调制，从而拓宽所述第二端部区域的所述 靶材腐蚀焦点。
14. 依据权利要求12 13所述賊射方法，还包括侧向变换所述耙 材表面中心区域上方的磁场。
15. 依据权利要求12-14所述溅射方法，其中所述靶材位于磁性 组件上方以便在所述靶材表面上方形成所述磁场，所述磁性组件具有 包绕中心磁体装置的磁体外架，所述磁体外架包括分别位于中心磁性 装置两端的第一与第二纵向延伸磁性侧向构件，第一与第二磁性端部 构件位于所述外架相反纵向端部并将其限定，所述第一磁性端部构件 用于对所述靶材表面第一端部区域上方的所述磁场进行调制。
16. 依据权利要求15所述溅射方法，所述第一磁性端部构件包括 永磁体，所述方法还包括使所述第一磁性端部构件侧向振荡，从而所 述永磁体的交替侧向运动就引发所述靶材表面第一端部区域上方所述 磁场的侧向调制。
17. 依据权利要求15所述溅射方法，所迷第一磁性端部构件包括 电磁体，所述方法还包括输入到所述电磁体的功率或电压，从而在所 述靶材第一端部区域上方形成变强度磁场以便进行所述调制。
18. 依据权利要求12-17所述溅射方法，所述靶材为或形成阴极 的一部分，所述方法还包括在阴极、以及所述靶材表面上方并与其隔 开的上方的所述阴极之间施加电压，从而在其间形成电弧放电，并从 所述阴极与阳极之间的惰性气体形成所述等离子体。
19. 依据权利要求15~18所述溅射方法，所述中心磁性装置可相 对所述磁体外架运动并用来对所述把材中心区域上方所述磁场进行非 静态调制。
20. 依据权利要求19所述溅射方法，所述中心磁性装置包括一对 极性对置且纵向延伸的永磁体，所述方法还包括使所述纵向延伸永磁 体绕各自纵轴转动从而侧向变换所述靶材中心区域上方的所述磁场。
21. 依据权利要求19所述溅射设备，所述第一磁性端部构件操作 地连合到所述可运动中心装置上，从而所述磁性端部构件将与可运动 中心装置同步运动，进而对所述靶材中心区域与第一端部区域上方的 所述磁场进行同步调制。
22. 依据权利要求14~21所述賊射方法，其中磁场得以调制，从 而其位于所述靶材表面第一端部区域上方的一部分就得以在第一侧向上变换，而其位于所述靶材表面中心区域上方的另一部分就得以在第 一侧向相反的第二侧向上变换。
23. 依据权利要求16~22所述溅射方法，所述第一磁性端部构件 相对乾材表面中心区域上方的磁场振荡侧向变换作同步反运动振荡。
24. 依据权利要求12-23所述溅射方法，所述耙材表面上方的所 述磁场为隧道形磁场，它形成于所述靶材下方并穿透所述靶材，当从 上方看时，所述隧道形磁场为圆形或长方形。
全文摘要
提供了一种用于纵向端部区域溅射靶改良应用的设备与方法。端部区域的腐蚀焦点得以拓宽，从而延长了靶材有效寿命。这就改善了效率并降低了浪费，因为可以在更大面积的中心区域上获得更多的靶材材料，而且靶材利用时间更长。
文档编号C23C14/35GK101375366SQ200680052469
公开日2009年2月25日 申请日期2006年12月12日 优先权日2005年12月13日
发明者I·瓦格纳, J·维斯科西尔, M·米勒, S·施奈德 申请人:Oc欧瑞康巴尔斯公司