[发明专利]溅射装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用可旋转目标体作为溅射材料源的涂敷装置。该涂敷装置装备有管状遮蔽物，该遮蔽物可以轴向伸展越过目标体的溅射区或从目标体的溅射区收回。该装置尤其用于混合模式涂敷过程，在这些过程中，物理蒸气沉积(PVD)过程间以化学蒸气沉积(CVD)过程或同时进行。 

背景技术

在光、电、化学、磁或机械的功能涂敷的沉积领域，物理蒸气沉积(PVD)和化学蒸气沉积(CVD)广受欢迎。物理蒸气存积涉及这样的过程，其中涂层通过涂敷原子对基片进行弹导喷淋建立起来。该涂敷原子最初来自通常是固体、有时候是液体的“目标体”。将目标核素传送到基片的优选方式为用高动力能量离子轰击该目标体。惰性气体-典型地例如为氩的惰性气体-的等离子体用作离子源。离子在其向负偏压的目标加速时获得动力能量并将目标原子射向基片。这样的过程称为“溅射沉积”。该等离子体可以通过磁场限制在目标表面附近，该磁场由置于目标体对着等离子体侧一侧的磁体产生，称作“磁电管溅射沉积”的过程。该目标体可以供应直流电、脉冲直流电或交流电源。当现在反应气体-例如氧气或氮气-进入氩气时，在基片的表面将形成复合层，该过程称为“反应磁电管溅射沉积”。在“磁电管溅射沉积”的另外一个变形中，该磁电管可以弄得“不平衡”，区别于“平衡”。“不平衡”意味着部分磁力线在目标体表面不闭合而是散开到基片上。绕着这些磁力线回转的电子然后能够达到基片并产生局部等离子体。这样的过程称为“不平衡磁电管溅射”。 

流向基片的离子流可以通过相对于装置其他部分对基片合适地加 偏压或通过隔离基片使其相对于装置其他部分悬浮而得以控制。然后将产生自偏压以将离子吸向基片。这样的碰撞离子流导致沉积层的进一步稠化，该过程称为“离子镀”。 

化学蒸气沉积本质上是这样的过程，其中气态先行粒子-通常为碳氢化合物-被激活，从而自由基(radicals)在空白的或已经涂敷过的基片的表面上形成随后的化学反应。气态先行粒子的激活可以通过不同方法实现： 

-通过先行粒子热激活。气体的加热可以通过加热基片或反应器的壁实现，或通过采用加热线(热线CVD)实现。采用加热线具有额外的优点，即热放射的电子增加了先行气体的激活程度。 

-通过放射可见(光化学蒸气沉积)、红外或微波电磁波。 

-通过在等离子体(激活的CVD、PA CVD等离子体)中激活。为此，惰性气体原子，通常为氩，混合到先行气体中，以产生等离子体，该等离子体随后在先行气体中产生激活粒子(radicals)。该等离子体可以通过射频电磁场(典型地13.56MHz)激活。 

-这些技术的变形，称为等离子体增强CVD(PE CVD)，采用不平衡磁电管将目标等离子体散发到基片上，从而发生离子镀。 

许多时候，激活的不同模式混合在一起，以控制涂敷性能或提高涂敷速度。 

为了该申请的目的，过程将考虑如下： 

-只要是PVD过程，原子从目标体中驱逐出来。 

-只要是CVD过程，先行气体自由基出现在装置中。 

-“混合过程”中，目标原子被驱逐，同时呈现有有机先行分子。 

越来越多技术上重要的涂层在产生，包括由PVD、反应的PVD和CVD沉积的层的层积和涉及这两个过程同时混合的梯度层的层积。其中一个这样的层积例如描述在WO2005/014882中，其中，首先Ti层沉积在基片上(通过磁电管溅射)，接着是TiN层(通过反应的磁电管溅射)，接着是Ti层，该Ti层逐渐改变而从TiC(混合过程)改变至钻石类涂层(DLC，化学蒸气沉积)。这些专门的涂层在不同应 用中用作硬的和抗磨损的涂层。