[发明专利]制作至少一个溅射涂覆基板的方法及溅射源

说明书

技术领域

本发明通常涉及制作至少一个溅射涂覆基板的方法，其包括从包 括至少一个溅射靶的靶装置(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 靶的溅射表面，靶材料被溅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 到靶阴极上，由此可以增强该溅射工艺。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。

磁场增强溅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”。对靶的影响在于，该隧道环路 所覆盖的区域内的溅射速率增加。在溅射表面内得到的环路形状的溅 射剖面经常称为“轨道(race track)”。

本发明解决的一般问题在于，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 靶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，沿着靶的不均匀的溅射侵蚀 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图11知晓，沿着靶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，在溅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。由于从靶的溅射表面观察时，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。