一种磁体／靶材组件（１）包括靶材（２），所述靶材由多个并排设置的（虚拟的）部分（２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６）组成，所述靶材部分中的每一个沿着靶材（２）的纵轴ｘ延伸。所述多个靶材部分（２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６）中的每一个具有属于分别的靶材部分的磁体系统（３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６）。在根据本发明专利技术的靶材／磁体组件（１）的实施例中，当磁体系统（３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６）分别扫描靶材部分（２．１、２．２、２．３、２．４、２．５和２．６）时，磁体系统（３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６）分别设置成相对于其各自邻近的磁体系统（３．１、３．２、３．３、３．４、３．５和３．６）相互偏置。具体的，第一磁体系统（３．１）、第三磁体系统（３．３）和第五磁体系统（３．５）是相互平行同步移动的第一组磁体系统，第二磁体系统（３．２）、第四磁体系统（３．４）和第六磁体系统（３．６）是相互平行同步移动的第二组磁体系统。在靶材（２）的横向ｙ上，第一、第三、第五磁体系统（３．１、３．３、３．５）与第二、第四、第六磁体系统（３．２、３．４、３．６）分别交替排列。磁体系统的移动路径设置成平行的。第一组和第二组磁体系统（３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６）设置成在靶材（２）的纵向ｘ上偏置，即设置成在靶材（２）的纵向ｘ上两组之间有间距。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在衬底上沉积涂层的溅射涂覆装置，其包括至少一个具有靶材表 面的靶材；和涂覆方法，其包括提供包括至少一个具有溅射表面的靶材的溅射涂覆装置的步骤。
技术介绍
用于在衬底上沉积薄膜的溅射涂覆装置和方法在本领域是公知的。通常，溅射涂 覆装置具有用于提供涂覆材料的固定平面靶或圆柱旋转靶、用于向涂覆装置供电的电源、 和设置在面向靶材的溅射表面的方向上的待涂覆衬底。为了提高涂覆装置的溅射速率，引入了磁控溅射涂覆装置，其中在靶材的溅射表 面上方产生磁场。磁场形成多个具有增强的离子密度的等离子体约束区，因此提高了溅射 速率。但是，当使用静磁场时，靶材表上的侵蚀轮廓是非均勻的，导致衬底上非均勻的涂覆 以及不良的靶材利用率。为此，在涂覆过程中引入了受驱动的可动磁铁来扫描靶材表面。但是，最大电源和 溅射速率受到靶材表面温度的限制。在高温时，靶材表面受损，可能发生类似弧光的现象并 使靶材损坏。欧洲专利申请No. 06124060. 2 (未公布)公开了通过显著提高靶材表面和磁体部 件之间的相对速度来降低靶材表面温度的方法，该专利申请的内容通过引用结合于此。令 人惊讶的是，用这种方法可以提高溅射速率而且不会损坏靶材表面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，用于在衬底上生成均勻性提 高的薄膜层，同时降低靶材表面的温度并提高靶材利用率。通过提供根据权利要求1的溅射涂覆装置和根据权利要求13的溅射涂覆方法来 实现上述目的。从属权利要求涉及本专利技术的具体实施例的特征。用于在衬底上沉积膜的具有创造性的溅射涂覆设备，其包括至少一个靶材，其具 有溅射表面；和多个磁体单元，其设置成相对于所述靶材可移动以在所述靶材表面上方提 供磁场。通过使多个磁体单元(即至少两个磁体单元，优选多于两个磁体单元)相对于靶 材移动，在靶材的溅射表面上方形成了移动的磁场以及移动的等离子体约束区(例如，呈 跑道形状)。已经发现，通过提供多个磁体单元，可以减小提供给靶材的溅射表面的平均能量 密度，并因此可以降低靶材的表面温度。这引起靶材侵蚀更均勻以及沉积在衬底上的层厚 度更均勻。此外，可以提高靶材利用率。具体的，可以实现靶材利用率理论值在70%和75% 之间，这明显高于通常的平面阴极的靶材利用率。靶材利用率增加是由于磁场的几何形状 和方向使得可以避免靶材的溅射表面上的热点(强侵蚀区域)的发展。靶材利用相当均勻，甚至接近靶材表面的边缘。可以有效的防止诸如弧光等引起靶材表面损坏的现象。 在本专利技术的优选实施例中，所述多个磁体单元中的至少一个磁体单元可以设置成 相对于所述多个磁体单元中的至少另一个磁体单元可移动。因此，磁体单元可以在平行于 至少另一个磁体单元的路径上，以相同的速度或不同的速度、以相同或相反的方向、并排的 或者相对于其他磁体单元偏置的移动。偏置可以是磁体单元之间基本固定的或变化的距 罔。具体的，所述多个磁体单元中的至少一个磁体单元可以设置成相对于所述多个磁 体单元中的至少另一个磁体单元可独立移动。磁体单元的独立移动意味着，磁体单元可以 以不同的速度、在不同的方向上、在分别的路径上和/或不会在其移动中被其他的磁体单 元所限制的移动。所述移动可以是同步的或异步的。第一组多个磁体单元的移动可以是耦 合的，例如执行同步移动，而另外的磁体单元可以相对于第一组磁体单元独立移动。在另一优选实施例中，溅射涂覆装置包括控制单元，用于控制所述多个磁体单元 中的所述磁体单元的移动。具体的，所述靶材是平面靶材。平面靶材具有平坦的溅射表面。优选的并作为本 专利技术的结果，平坦溅射表面的侵蚀轮廓是尽可能均勻的，以在衬底上沉积均勻厚度的镀层 并实现良好的靶材利用率。多个磁体单元通常设置在靶材的与靶材的溅射表面相反的一侧。也就是说，至少 两个磁体单元设置在一个靶材的下方，以在靶材的另一侧(即在靶材的溅射表面的上方) 形成磁场。这不同于在靶材和分开的磁体单元之间提供具有间距的多个靶材，其中一个设 置在各个靶材的下方。在本专利技术的优选实施例中，磁体单元设置成沿着和/或平行于所述靶材的纵轴可 移动。如果靶材是平面矩形靶，则纵轴是对称轴中的一条，优选较长的对称轴。当扫描靶材 的溅射表面的一部分时，沿着纵轴的移动使得磁体单元的移动速度更快。在本专利技术的另一优选实施例中，多个磁体单元中的磁体单元设置成在基本平行的 路径上可相对移动。具体的，磁体单元设置成相邻的。通常，磁体单元在平行于另一磁体单元的移动路 径的路径上可相对移动，从而磁体单元的移动不会相互干涉。另一方面，磁体单元设置成相 互接近的。因此，特别是当磁体单元移动相互接近或相互经过时，由第一磁体单元所产生的 磁场与另一个或其他的磁体单元所产生的磁场可以相干涉。在优选实施例中，靶材具有多个靶材部分，并且所述多个磁体单元中的每一个都 设置成在分别的靶材部分下方可移动，当其在所述分别的靶材部分下方移动时，扫描所述 靶材部分。因此，磁体单元扫描靶材的溅射表面的对应部分(突起)，优选沿着靶材表面的 完整长度。在涂覆过程中，多个磁体单元扫描靶材的完整溅射表面。由于磁体单元可以相 互独立移动，可以为多自由度的特定涂覆工艺计算并生成优化的(可变的)磁场。所述溅射涂覆装置具有阴极。阴极可以包括多个(即两个或更多)电气独立阴极 部分。阴极部分可以相互电气绝缘。多个磁体单元中的每一个可以设置成相对于分别的阴 极部分可移动。各个(真实的或虚拟的)阴极部分分配给靶材部分中的一个和/或磁体单 元中的一个。所述溅射涂覆装置包括驱动器，用于驱动所述多个磁体单元(3. 1,3. 2、……、3. 6)中的所述磁体单元，其中所述驱动器配置成以超过0. lm/s的速度驱动所述磁体单元，优选 超过0. 2m/s，优选超过0. 5m/s，优选超过1. Om/s，优选超过5. Om/s。在优选实施例中，溅射涂覆装置包括用于驱动所述多个磁体单元中的所述磁体单 元的驱动器，其中所述驱动器配置成以超过0. lm/s的速度驱动所述磁体单元，优选超过 0. 2m/s，优选超过0. 5m/s，优选超过1. Om/s，优选超过5. Om/s。实施本专利技术的最好方法是沿 着靶材的纵轴使磁体单元移动。具有创造性的溅射涂覆方法包括如下步骤a)提供包括至少一个具有溅射表面 的靶材的溅射涂覆装置，和在所述溅射表面上方提供磁场的多个磁体单元；和b)使所述多 个磁体单元中的至少两个磁体单元相对于所述溅射表面移动，以在所述靶材表面上提供移 动的和/或变化的磁场。通过磁体单元相对于溅射表面的移动和/或磁体单元相互之间的 移动，形成了移动的和/或变化的磁场。该磁场是由各个磁体单元所产生的磁场的动态叠 加。在本专利技术的优选实施例中，在步骤b)过程中，可以使所述多个磁体单元中的所述 至少两个磁体单元相对移动。具体的，在步骤b)过程中，使所述至少两个磁体单元中的第一磁体单元相对于所 述至少两个磁体单元中的第二磁体单元独立移动。具体的，在步骤b)过程中，控制所述磁体单元的移动和/或速度。优选的，工艺步骤a)中提供的所述靶材是平面靶材。具体的，使至少两个磁体单元沿着和/或平行于所述靶材的纵轴移动。优选的，在步骤b)过程中，使所述至少两个磁体单元相互平行移动。在优选实施例中，在步骤a)中，将至少两个磁体单元设置成相邻的，使得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溅射涂覆装置，所述溅射涂覆装置用于在衬底（４）上沉积涂层，并包括具有溅射表面（２’）的至少一个靶材（２），其特征在于所述溅射涂覆装置包括设置成相对于所述靶材（２）可移动的多个磁体单元（３．１、３．２、……、３．６），以在所述靶材表面（２’）上方提供磁场。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-11-7 07120166.9;US 2007-11-7 11/936,586一种溅射涂覆装置，所述溅射涂覆装置用于在衬底(4)上沉积涂层，并包括具有溅射表面(2’)的至少一个靶材(2)，其特征在于所述溅射涂覆装置包括设置成相对于所述靶材(2)可移动的多个磁体单元(3.1、3.2、……、3.6)，以在所述靶材表面(2’)上方提供磁场。2.根据权利要求1所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述多个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)中的至少一个磁体单元设置成相对于所述多 个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)中的至少另一个磁体单元可移动。3.根据权利要求1或2所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述多个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)中的至少一个磁体单元设置成相对于所述多 个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)中的至少一另个磁体单元可独立移动。4.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述溅射涂覆装置包括控制单元，所述控制单元用于控制所述多个磁体单元(3. 1、 3.2、……、3.6)中的所述磁体单元的移动。5.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述靶材(2)是平面靶。6.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述多个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)设置在所述靶材(2)的与所述靶材(2)的溅 射表面(2’ )相反的一侧。7.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述多个磁体单元(3. 1,3. 2、……、3. 6)中的所述磁体单元设置成沿着和/或平行于 所述靶材(2)的纵轴(x)可移动。8.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述多个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)中的所述磁体单元设置成在基本平行的路径 上可相对移动。9.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述多个磁体单元(3. 1、3.2、……、3.6)中的所述磁体单元设置成彼此相邻的。10.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述靶材(2)具有多个靶材部分(2. 1、2.2、……、2. 6)，所述多个磁体单元(3.1、 3.2、……、3.6)中的每一个都设置成在对应靶材部分下面可移动，从而在所述分别的靶材 部分(2. 1、2.2、……、2.6)下面移动时扫描所述靶材部分。11.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述溅射涂覆装置包括阴极，其中所述阴极包括多个电气独立阴极部分。12.根据上述任一权利要求所述的溅射涂覆装置，其特征在于所述溅射涂覆装置包括驱动器，所述驱动器用于驱动所述多个磁体单元(3. 1、 3.2、...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗蒙洛，安德里亚斯鲁普，安德里亚斯克鲁佩尔，杜比亚斯斯托利，拉尔夫林德伯格，马库斯班德尔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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