磁体系统和溅射设备的制作方法

各种实施例涉及磁体系统和溅射设备。

背景技术：

1、一般而言，工件或基板可以被工艺处理，例如机加工、覆层、加热、蚀刻和/或结构改变。用于对基板覆层的方法例如是阴极原子化(所谓的溅射)，阴极原子化是物理气相沉积(pvd)类型的。例如，一个或多个层可以借助于溅射(即通过溅射工艺)沉积在基板上。为此，可以借助于阴极将形成等离子体的气体离子化，其中可以借助于在此形成的等离子体将待沉积的材料(靶材料)原子化。然后可以将原子化的靶材料引导至基板，靶材料可以在基板处沉积并且形成层。

2、对阴极原子化的修改是借助于磁控管进行溅射，即所谓的磁控溅射，或所谓的反应磁控溅射。在此，可以借助于磁场来支持等离子体的形成。为了产生磁场，可以在靶材料处或在阴极(也称为磁控管阴极)处设置磁体系统，使得在靶材料表面(靶表面)处可以构成环形等离子体通道，即所谓的轨道，在该等离子体通道中可以形成等离子体。在此，靶材料可以在等离子体通道中暴露于等离子体的区域(也称为原子化区域)中进行原子化。在反应磁控溅射期间，原子化的靶材料附加地发生化学反应，并且将从中形成的反应产物作为层沉积在基板上。

3、等离子体通道的空间分布和与之相关的原子化速率非常敏感地取决于磁场的空间分布。因此，磁体系统对于各种工艺特性，诸如工艺稳定性、再现性、靶利用率和均匀性方面具有特别重要的意义。在此背景下，存在对改进，比如简化磁体系统和/或减少干扰性影响的基本需求。

技术实现思路

1、根据各种实施方式，清楚地认识到：磁体系统的挠曲会是这种干扰性的影响变量。更准确地说，磁体系统的挠曲通常大于靶的挠曲。由于此，磁铁系统和靶之间的间距在靶消耗的过程中随靶长度变化，其中刚好在中间，间距根据重力方向是最大的或最小的。

2、管形磁控管的主要部件是产生磁性场(即磁场)以构成轨道的磁体系统。磁性场在管形靶长度之上的强度对衬底上沉积的功能层的均匀性具有显著影响。因此，借助于各个区域中场强度的变化可以有针对性地调节层均匀性。出于这个原因，磁体系统通常设计成，使得可以设定磁体和靶表面之间的间距。

3、由于磁体高度差的可调性受到限制，因此尝试：在磁体系统和环境中实现尽可能均匀的状态，比如均匀的压力分布，该压力分布同样对功能层的均匀性具有影响。

4、但是，以该方式仅可以受限制地减小其他的偏差，例如构件、如支承部位之间的管和载体的因重力引起的挠曲，这是因为通常无法不受限地选择支承部位的间距并且无法任意地调节对挠曲(抗弯刚度和自重)的影响因素。在此，列举管形靶作为示例。支承部位(借助于端块)的跨距通过衬底宽度来预设。承载管在端块之间是自承载的进而朝重力方向挠曲。在具有长度之上均匀的质量分布的载体中，挠曲(v)根据以下关系与比质量(q)除以弹性模量(e)乘以面惯性矩(i)成比例：

5、v～q/e*i。

6、在此，靶材料的量(例如厚度)对q和i具有影响，并且靶材料的类型对q和e具有影响。因此，靶的挠曲是靶材料的类型和量的函数，其中靶材料的量由于其消耗随着时间的推移而减少。反之，靶管中的磁体系统在支承部位之间具有时间恒定的挠曲，这是因为在正常情况下，对挠曲的影响因素保持不变。由此得出，磁体系统和靶之间的相对方位(例如间距)根据靶材料类型(例如在使用不同靶的情况下)、磁场强度以及靶材料的消耗状态变化。

7、根据各种实施方式，提供一种磁体系统，该磁体系统实现：改变磁体系统的挠曲(例如，匹配于靶的挠曲)或至少可以调节成，使得根据预设来调节间距变化(例如，在靶管的端部处)。所提供的磁体系统例如可以用于管形磁控管(例如用于在pvd工艺中使用)。

技术特征：

1.一种用于溅射设备(300)的磁体系统(100)，所述磁体系统(100)

2.根据权利要求1所述的磁体系统(100)，其中所述第一支撑设备(404)的所述第一安装区域(1002a)提供多个安装位置，所述第一支撑设备(404)能够在所述安装位置中安装在所述第一安装区域(1002a)处。

3.根据权利要求2所述的磁体系统(100)，其中所述多个安装位置彼此间具有间距；其中所述多个安装位置优选具有第一安装位置和第二安装位置，所述第一支撑设备(404)能够在所述第一安装位置和第二安装位置中安装在所述第一安装区域(1002a)处，其中所述第一安装位置和所述第二安装位置彼此间具有间距。

4.根据权利要求2或3所述的磁体系统(100)，其中所述第一安装区域(1002a)设计成，使得所述第一支撑设备(404)能够在所述多个安装位置之间的每个位置中安装在所述第一安装区域(1002a)处；和/或其中所述多个安装位置等距设置和/或依次设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁体系统(100)，其中所述第一支撑设备(404)和所述第二支撑设备(404)以彼此相同的方式设计，使得所述第一支撑设备和所述第二支撑设备以能够彼此交换的方式来安装。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体系统(100)，还包括：

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的磁体系统(100)，其中所述第一支撑设备(404)和/或所述第二支撑设备(404)具有滚珠支承件，其中所述第一支撑设备(404)和/或所述第二支撑设备(404)优选地具有螺栓，所述滚珠支承件固定在所述螺栓处。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁体系统(100)，其中所述支承框架(414)具有一个或多于一个引导轨道，所述第一支撑设备(404)和/或所述第二支撑设备(404)接合到所述引导轨道中。

9.根据权利要求8所述的磁体系统(100)，其中每个引导轨道具有槽，所述第一支撑设备(404)和/或所述第二支撑设备(404)接合到所述槽中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的磁体系统(100)，其中所述支承框架(414)具有比所述磁体载体(102)更大的抗弯刚度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的磁体系统(100)，还包括：

12.一种溅射设备(300)，包括：

技术总结
提供了一种磁体系统和溅射设备。根据各种实施方式，用于溅射设备(300)的磁体系统(100)可以包括：支承框架(414)；磁体载体(102)，其具有第一安装区域(1002a)和第二安装区域(1002b)；第一支撑设备(404)，该第一支撑设备借助于第一安装区域(1002a)安装在磁体载体(102)处；第二支撑设备(404)，该第二支撑设备借助于第二安装区域(1002b)安装在磁体载体(102)处，其中第一安装区域(1002a)和/或第二安装区域(1002b)设计成，使得可以改变第一支撑设备(404)和第二支撑设备(404)相对于彼此安装在磁体载体(102)处的方位；其中第一支撑设备(404)和第二支撑设备(404)设计用于：与支承框架(414)彼此接合，以形成用于支承磁体载体(102)的支承设备。

技术研发人员：K·施耐德,G·格罗斯,T·桑德,R·豪斯瓦尔德
受保护的技术使用者：冯·阿登纳资产股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12