CN101031989A

CN101031989A - 用于制造磁控管涂覆的衬底的方法以及磁控管溅射源

Info

Publication number: CN101031989A
Application number: CNA2005800328335A
Authority: CN
Inventors: J·韦查特
Original assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Current assignee: Aifa Advanced Technology Co ltd; Evatec AG
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: JP5694631B2; EP1908090A1; JP2008514810A; KR20070060136A; WO2006034598A1; EP1908090B1; TW200624582A; KR100967278B1; BRPI0516204A; TWI405861B; CN101031989B

Abstract

为了在溅射工作期间调节沿着磁控管源上的溅射面(3_S)的溅射速率分布，相应地改变磁体装置(7_a，7_b)的一部分(7_a1，7_b1)在靶背面(3_R)上的距离。

Description

用于制造磁控管涂覆的衬底的方法以及磁控管溅射源

技术领域

本发明涉及一种用于制造磁控管涂覆的衬底的方法以及一种磁控管源。

背景技术

定义

在图1中示意性地示出了磁控管源的构造。该磁控管源包括具有溅射面3_S的靶3，靶材料从该溅射面被溅射出并且反应地或者不反应地被置于衬底4上。在靶的背面3_R设置有磁体装置5。该磁体装置具有至少一对环绕的磁环7_a和7_b，这些磁环朝着靶背面3_R具有相反磁极性的面。磁环7_a或7_b分别形成本身闭合的环路，其中只要通过两个磁环在靶3的溅射面3_S上产生磁控管磁场H的本身闭合的环路，“闭合”也就完全包含彼此间隔的磁体。就产生环绕的、隧道状的磁控管磁场H而言，两个磁环7_a和7_b形成共同作用的磁环对7_ab。如示意性地示出的那样，磁控管磁场H与在阳极和被连接作为阴极的靶3之间产生的电场E交叉。由于磁控管磁场H以及电场E，在隧道状的磁控管磁场H的方面内产生公知的电子陷阱效应，这在那里导致升高的等离子体密度和提高的溅射效果。结果是在磁控管磁场的范围内在溅射面3_S中的随着工作时间而越来越深的、环形的侵蚀沟。将闭合的环绕的、如也总是成形的磁体环称为磁环，该环路也向靶背面3_R呈现两个磁极性之一。根据图1，存在两个这样的磁环7_a、7_b。

根据图1的7_ab，当两个彼此相邻的这种磁环产生隧道状的磁控管磁场H的环绕的环路时，它们形成磁环对。磁体装置5可以包含一个或多个环绕的磁环连同为了形成磁控管磁场环路而分开设置的附加的磁体。(未示出的)阳极和靶阴极之间的电场E可以利用DC、脉冲DC、叠加的DC和AC以及直到高频范围内的AC来产生。如所提及的那样，涂覆工艺可以仅仅利用一种或多种靶材料来进行，或者在该靶材料与被放入到溅射面3_S和衬底4之间的工艺室中的反应气体反应之后进行。在具有不同材料的区域的同一个靶3上，可以在工艺室中同时溅射多种材料，直接或者在与工艺室中的反应气体反应之后进行涂覆。

为了延长靶3的寿命和/或尽管形成一个或多个侵蚀沟仍然例如使溅射速率(每时间单位所溅射出的材料的量)保持恒定，并且因此使涂覆速率(每时间单位在衬底4上所放置的材料的量)保持恒定，已知并且流行的是：将磁体装置5的至少部分(在此特别是一个或多个所设置的磁环对沿着靶背面移动，无论这是通过周期线性运动或者是通过旋转运动或者摆动运动。因此，使磁控管磁场H沿着溅射面运动，以便尽可能不产生显著的局部侵蚀沟。

当磁控管源只具有一个磁环对时，将该磁控管源称为单腔源。当磁体装置具有两个或多个磁环对时，将磁控管源称为双或多腔源。要注意的是，完全可以利用三个磁环形成两个磁环对。

本发明现在从用于制造磁控管涂覆的衬底的方法出发，在该方法中，沿着靶，在该靶的背离衬底的背面上存在磁体装置，借助该磁体装置，沿着靶的溅射面，产生隧道状的磁场的至少一个本身闭合的环路。

特别是在使用大面积的靶的情况下的一个显而易见的问题是，在一个或多个溅射涂覆的衬底上实现所希望的层厚度分布，并且在时间上保持在此特别是相同形状的层厚度分布。在此，问题之一在于，由于靶侵蚀，涂覆关系是动态的，即在靶的寿命期间或者使用持续时间期间变化。如果在所考察的靶的寿命期间涂覆许多衬底，则所谈及的动态特性根据单个衬底的涂覆时间而可能只对衬底产生很少影响，而如果在整个靶寿命内考察层厚度分布，如同如果只涂覆唯一的衬底，则通常观察到层厚度分布的明显的变化。

定义

将直到靶寿命为此的所考察的时间间隔定义为涂覆时间，而不依赖于多少个单个衬底在所考察的时间间隔中被涂覆相同的靶。

具有心形或者曲折形磁环结构的旋转单腔磁控管源覆盖在磁控管溅射范围内的应用的绝大部分。例如在US 5 188 717中描述了可调节的用于溅射速率的分布优化的单腔磁控管源。静态的双腔磁控管源例如由WO 98/03696或者US 5 997 697公开。在WO 01/63643中描述了具有开关机构的双腔磁控管源，用于从通过磁环对之一溅射切换到在第二个磁环对上溅射。

由于例如1200cm²的、大的靶面积的有限覆盖，通常非常困难的是，借助旋转的单腔磁控管源来实现溅射速率和涂覆速率以及最终衬底上的层厚度在涂覆时间上的所期望的均匀分布。在此，通常使用磁环对的曲折形或心形结构，然而这些结构在大的靶面积上具有的缺点是，它们或者具有多个转折点，或者仅仅不足地涂抹靶的宽大的区域。此外，特别是磁环对的窄小的半径在增大的速度、例如磁体系统的转速的情况下导致高的涡流损耗。这些损耗一方面通过电动机功率来补偿，并且另一方面导致磁控管磁场的衰减。

如在WO 98/03696或者US 5 997 697中所描述的那样，静态的双腔磁控管源具有的缺点是，静态的侵蚀轮廓被压入溅射面中。如开头所提及的那样，特别是显示出，随着靶的日益溅射，溅射速率、涂覆速率以及因此衬底上的层厚度分布发生改变。因此，原则上需要一种机制，该机制允许主要调节在靶上的以及在该靶的寿命期间的溅射速率分布。这经常通过以下方式来解决，即磁体装置的磁体组横向地、即沿着靶背面3_R被移动，如例如由WO 02/47110所公开的那样。在此不利的是，必须将另外的传动装置叠加到具有磁环对的旋转系统上，对于该传动装置来说，能量供应例如可以通过电汇流环来实现。通过移动所提及的磁体组，出现不平衡，该不平衡可以通过适当的措施来补偿。如在WO 01/63643中所描述的那样，具有用于选择性地激活一个或另一个磁环对的开关机构的旋转的双腔磁控管源造成电机传动装置的高负载。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种开头所提及的类型的方法或者一种磁控管源，在该方法中或者在该磁控管源上，在溅射工作(涂覆时间)期间，可以沿着溅射面在原处调节溅射速率分布，并且在此避免利用与此有关的措施的已知方法或磁控管源的缺点。此外，根据本发明，开头所提及的类型的方法的特征在于，为了调节溅射速率分布，改变磁体装置的部分与靶背面的距离。

此外，通过如下方式得到该方法的好的实现方案，即磁体装置的至少一部分沿着靶的背面被移动。通过这种方式，沿着溅射面得到隧道状的磁控管磁场的溅射作用的分布。

根据本发明的方法的另一种好的实现方案在于，环绕的磁环的一部分被改变距离。因此，在利用环一起产生的磁控管磁场的范围内产生溅射强度的变化。

另一种好的实现方案在于，整个磁环的距离被改变，必要时结合所考察的磁环或者另一个磁环的一部分的改变。

另一种好的实现方案在于，必要时结合前面提及的实现方案来改变磁环对的距离，特别是示出，磁控管源是双腔源或多腔源。于是，也可以改变多于一个的磁环对的相应的距离。

如果应在磁体装置沿着靶背面旋转的磁控管源中实现所提及的距离的根据本发明的调节，并且如果应在直至靶寿命为止的涂覆时间期间实现均匀的层厚度分布，则一种好的实现方案在于，随着增加的涂覆时间，将磁体装置的、比该磁体装置的其它部分更接近靶边缘的部分的距离增大和/或减小其它部分的距离。

此外，在所有所提及的实现方案中更好的是，将溅射功率保持恒定。另一个好的想法是，在被保持恒定的溅射功率的情况下，检测阳极和靶之间的放电电压，将该放电电压与额定值进行比较并且根据比较结果调节所述部分的距离。此外，也是好的想法的是，将靶划分为不同材料的区，并且通过所提及的距离调节来设定两种材料的溅射速率的关系。

根据本发明的磁控管源包括具有溅射面的靶以及沿着背离溅射面的靶背面包括磁体装置。上面提及的任务在此通过以下方式来解决，即磁体装置的一部分与靶背面的距离能够借助受控的偏移(Hub)传动装置来调节。

根据本发明的磁控管源的一个好的方案是，磁体装置的至少一部分与运动传动装置有效连接，借助该运动传动装置，该部分沿着靶背面被移动。

另一种好的、可以与所提及的方案毫无困难地组合的方案是，磁环的一部分与受控的偏移传动装置有效连接。本发明磁控管源的(必要时与上述方案组合的)方案的另一种好的想法是，利用所提及的受控的偏移传动装置调节整个磁环。该方案也可以必要时与上述方案组合，与所述另一种好的方案一样，将磁环对与受控的传动装置有效连接。另一种好的方案在于，在源上以及相对于靶背面设置外部的磁环对以及内部的磁环对，并且所述环对中的至少一个环对相对于旋转轴偏心地构造，并且与相对于旋转轴起作用的旋转传动装置有效连接。

另一种好的想法是，设置控制装置，借助该控制装置，在涂覆时间期间，将磁体装置的比该磁体装置的其它部分在靶上被定位在更外部的部分的距离增大和/或将其它部分的距离减小。

附图说明

接着借助例子以及借助图来进一步阐述本发明。

图2a示意性示出根据本发明的方法或根据本发明的磁控管源的第一实施形式的透视图，

图2b继续示意性示出图2a中所示的装置的侧视图，

图2c继续示意性示出用于形成磁控管场的磁体装置、例如根据图2a的装置的两个变型方案，

图3以与图2a的那个图示类似的图示示出本发明的另一种实施形式，

图4以与图2b的那个视图类似的视图示意性地示出本发明的另一种实施形式，

图5以与图4的那个图示类似的图示示出本发明的另一种实施形式，

图6继续以与图4或5的那些图示类似的图示示出本发明的另一种实施形式，

图7继续以与根据图4至6的那些图示类似的图示示出本发明的又一种实施形式，

图8以与图4至7的那些图示类似的图示示出另一种磁环装置，其中实现如借助图2和3所描述的预防措施，

图9继续以所提及的图示示出本发明的另一种实施形式，

图10示出根据本发明的溅射源的一种示意性实现形式，该溅射源原理上根据图9的实施变型方案来设计，

图11示出根据本发明所使用的磁体装置的俯视图，

图12示出在同心磁环对和偏心磁环对的情况下在根据图10的装置上的圆形靶上的侵蚀轮廓的曲线(a)以及在没有磁体偏移的调节的、两个磁环对的偏心布置的情况下的曲线(b)，

图13示出在不同地设置的偏移的情况下的层厚度分布曲线(a，b)，

图14示意性示出圆盘形靶上的侵蚀轮廓，用于讨论要力求达到的侵蚀轮廓，

图15以与图10的那个图示类似的图示示出原理上根据图7的实施形式的根据本发明的装置，

图16示出以溅射功率作为参数的衬底上的标准化层厚度分布，

图17示意性地示出用于电引导根据本发明的磁控管源的实施形式的信号流/功能块图，

图18例如以俯视图简化地示出在根据本发明的单腔磁控管源上的磁体装置，

图19示出利用根据图18的磁体装置得到的、为距离调节的函数的层厚度分布。

具体实施方式

在图2a中以示意性的透视图示出了根据本发明的方法或根据本发明的磁控管源的第一实施形式，在图2b中继续示意性地示出了图2a中所示的装置的侧视图。靶3在衬底侧(衬底未被示出)具有溅射面3_S，并且背离衬底具有背面3_R。在背面3_R的范围内存在磁体装置5，该磁体装置在溅射面3_S上产生隧道状磁场H的至少一个、根据图2一个自身闭合的环路，其中该隧道状磁场对于本领域技术人员来说是完全熟悉的磁控管磁场H。在图2中示出了单腔磁控管源。此外，磁体装置5具有基本上闭合环绕的第一磁环7_a以及处于所述第一磁环之内的第二磁环7_b。所述两个磁环7_a、7_b中的至少一个、例如根据图2外部的磁环7_a至少尽最大可能地借助永磁体9来构造。所提及的、例如外部的磁环7_a以磁极性、例如N与靶背面3_R相对。第二磁环7_b无论如何都以第二磁极性、例如S与靶背面3_R相对。如从图2c中毫无困难地得到的那样，磁环对7_ab的实现是这样的，使得沿着靶背面3R形成一个磁极性的环绕区以及相对于该环绕区在内部或外部环绕的第二磁极性的第二区。为此，在两个环上设置有永磁体9，在背离靶背面3R的一侧设置有铁磁性连接10。替代地，分别、必要时也逐段地沿着磁环观察，在一个环、例如外部环上存在永磁体9a，并且在另外的环、例如内部环7b上的朝着靶背面3R的第二磁极性通过铁磁轭12形成。

沿着对7观察，根据图2c的构象可以变化，同样，考虑到利用轭12的实现，永磁体的布置也可以变化。

根据图2，特别是图2b，按照在此所示的实施例，借助传动装置14，受控地在控制输入端S₁₄上，所述对7的磁环之一的一部分7_b1相对于靶背面3_R的距离d_b1(t)受控地改变。在图2b中，d_a表示一个磁环7_a的磁极面与靶背面3_R的距离，d_b表示第二磁环7_b的磁极面与靶背面3_R的距离，并且d_b1表示两个环中的至少一个、例如内部环上的部分7_b1的可受控地变化的距离。由所述对7_ab形成的磁控管磁场H的作用受控地改变。自然，完全可能的是，在所考察的磁环上，两个部分相对于彼此并且两个部分相对于靶背面3_R受控地改变距离，也即例如以及考虑图2a，将部分7_b提高并且同时使所考察的磁环的其余部分下降。重要的是，沿着磁环对7_ab观察，磁极面相对于靶背面的距离关系通过磁环的受控的距离变化而在时间上被改变。

因此，例如如在图2a中所示，好的想法是，在沿着所述对7_ab所考察的段中，在两个磁环上，使相同或不同长度的部分7_a1、7_b1在相同的方向上相同地或不同地或者在相反的方向上相同地或不同地在其与靶背面3R的距离方面受控地变化。

在图3中以与图2a的那个图示类似的图示示出了本发明的另一种好的实施形式。如可以毫无困难地看出的那样，在此情况下，在所述对7_ab上，一个、例如外部磁环7a上的整个极面和靶之间的距离d_a(t)借助传动装置14受控地在时间上被调节，并且因此所产生的隧道状磁场H的作用又被调节。这里，两个完整的磁环7a和7b的距离关系必要时也可以在相同的方向上相同地、在相同的方向上不同地、在分别相反的方向上相同地或不同地受控地被调节。

根据图3的实施形式又示出一种单腔磁控管源。

在图4中以与图2b的图示类似的图示示出了本发明的另一种好的实施形式。这里，一般地，存在奇数数目的、如所示的那样3个磁环7_a至7_c，它们共同形成磁体装置5的两个环对7_ab、7_bc。中间的磁环7_b的极性与两个相邻的磁环的那些极性相反。通过这种方式，在所示的实施例中，形成隧道状的磁控管磁场H₁、H₂的两个环绕的环路。类似于图2的实施形式，在根据图4的实施形式中，中间的磁环7b的至少一部分7_b1的距离d_b1(t)借助受控的传动装置(未示出)来改变，而所考察的磁环7b的一个或多个其余部分相对于靶3的背面3R被保持在恒定的距离上。

图5以类似于图4的图示示出另一种好的实施形式，类似于图3中所示的实施形式，其中整个中间的磁环7(如以d_b(t)所示出的那样)利用受控的驱动装置(未示出)在与靶3的背面3R的距离方面被改变。

在根据图4和5的方法中，基本上通过有目的地调节距离d_b(t)或d_b1(t)来对两个磁控管磁场H₁和H₂产生相同的影响。

根据按照图6的实施形式，如现在可以毫无困难地理解的那样，外部的磁环7a的一部分7_a1利用(未被示出的)受控的传动装置在其距离d_a1(t)方面移动，而磁环7a的其余部分如同环7b、7c一样被保持在恒定的距离。

在根据图7的同样好的实施形式中，整个外部的磁环7a的距离d_a(t)借助受控的传动装置(未被示出)并且相对于靶背面3R被改变。

根据图4至7的实施形式涉及双腔磁控管源。通过设置相应受控的传动装置，所有单个的、借助图2至7所描述的磁控管源的实施形式必要时可以被组合使用。

在根据图4至7的、即双腔磁控管源的实施形式中，通过距离调节，相邻的磁控管磁场H以相互的依赖性被调节，即一般而言，在一个场被削弱时另外的场被增强，以及反之亦然，而这在以下所示的好的实施形式中不太明显。在根据图8的同样好的实施形式中，设置有四个、更一般地偶数数目的交错的磁环7a至7d。从最内部的或最外部的磁环出发，与其垂直地前进，分别有两个彼此紧随的磁环参与磁环对的形成，如在图8中借助7_ab、7_cd所示出的，这些磁环形成磁控管磁场H1或H2。在两个对7_ab、7_cd上，可以分别实现借助图2和3所描述的实施形式，在这些对之一上或者在两个对上。但是此外，在本发明的另一个好的实施形式中并且如在图9中所示，整个环对、根据图9内部环对7_cd的距离d_cd(t)可以借助(未被示出的)受控的传动装置根据本发明来调节。也可能的是并且好的想法是，将两个所设置的磁环对的距离构造成能够利用相应的传动装置来受控地调节并且在相同方向上相同地、在相同方向上不同地、在相反方向上相同地或者在相反方向上不同地调节这些距离，必要时任意地有目的地组合。

迄今，在根据图2至9的实施形式中，所设置的具有磁环的磁体装置除了根据本发明的距离调节之外被认为是相对于靶背面3R静止的。在所有实施形式中，一种好的方案是，除了实现根据本发明的距离调节之外，借助相应的(未示出的)传动装置将磁体装置5的至少部分沿着靶背面3R移动。因此，一种好的方案是，根据图2a，将所述对7_ab如借助运动轨道B_ab示意性示出的那样周期性地沿着磁控管背面3R移动。同样的内容适用于根据图3的实施形式。在此，可能也是一个好的方案的是，在根据图2和3的所考察的单腔磁控管源的情况下，将两个形成对的磁环沿着背面3_R在不同的运动轨道上相对于彼此移动。

在根据图4至7的实施形式中，即在利用三磁环的双腔磁控管源的实现中，通过以下方式得到好的方案：

·相同地沿着背面3_R移动所有所设置的磁环；

·相对于相邻的两个磁环移动中间的磁环；

·相对于三磁环的中间的磁环相同地或不同地移动三磁环的最外部和最内部的磁环中的一个或两个。

在根据图8或9的实施形式中，一种好的方案是：

·将所有所设置的磁环对相同地沿着靶背面3_R移动，或者

·将一个磁环对相对于另外的磁环对移动。

根据利用磁环来形成磁控管磁场或者沿着靶3的溅射面3_S移动的方案的选择，组合地使用所提及的移动可能性并且设置相应的受控的传动装置。

在溅射面3_S的俯视图中观察，借助图2至9所介绍的磁环可以圆形、卵形、椭圆形、甚至近似矩形地环绕，或者心形或肾形或曲折形地环绕。

在图10中示意性地示出了原理上按照图9的根据本发明的源20的一种好的实现形式。该源包括具有溅射面23_S和背面23_R的靶23。根据图9的外部的磁环对7_ab通过根据图2a的铁磁轭10被安装在外部支承体25上。借助仅仅示意性地示出的旋转传动装置27，使外部支承体25围绕轴A₂₅旋转。借助关于仅仅示意性地示出的源壳体的另外的旋转传动装置29，使内部的支承体35旋转，在所示的例子中围绕轴A₃₅旋转，该轴A₃₅在这里与旋转轴A₂₅重合。内部支承体35具有由铁磁材料构成的、朝着靶23的背板33，并且支承共同形成对7_cd的磁环7_c和7_d。磁环对7_ab相对于旋转轴A₂₅同心地被安装在外部支承体25上，而磁环对7_cd在内部支承体33上相对于旋转轴A₃₅偏心地被安装。借助示意性地示出的可控的偏移传动装置37，内部支承体35在至靶23的背面23_R的距离d_cd(t)方面被调节。外部或内部支承体25、35的旋转速度ω₃₅和ω₂₅或者旋转方向在此可以相同或不同地被选择。然而，当如图11中的磁体装置的俯视图中所示偏心地并且如所示的那样例如圆形地实现外部支承体25上的磁环对7_ab，同样偏心地实现围绕轴A₃₅旋转的内部支承体35上的磁环对7_cd，得到一种好的方案。在图12中曲线(a)示出在直径为400mm的圆形靶23上在两个磁环对之一、根据图10例如外部磁环对7_ab同心地布置以及另外的磁环对、根据图10对7_cd偏心地布置的情况下的侵蚀轮廓。曲线(b)示出当两个内部和外部对7_ab和7_cd根据图11相对于重合的旋转轴A₂₅、A₃₅偏心地实现时的侵蚀轮廓。显示出，在根据图11的装置中，在内部磁环对7_cd和外部磁环对7_ab之间的中间区域中不产生明显减少地被侵蚀的区域。通过所考虑的磁环对的优化的偏心率，可以实现最优的侵蚀轮廓覆盖。在根据图11的构造中必然得到，根据图10的旋转传动装置27和29以相同的转速被驱动。通过利用传动装置37受控地调节的偏移以及因此距离d_cd(t)的改变，如还要示出的那样，可以实现更均匀的侵蚀或者溅射分布，并且因此在衬底上实现优化的所希望的层厚度分布，或者可以通过尽可能一致的靶面去除来优化靶利用。

在距离d_cd(t)的不同的偏移的情况下或者考虑图10所实现的层厚度分布在图13中示出了借助所溅射的铜层的表面电阻在直径为300mm的圆形衬底上所实现的层厚度分布。据此，高的电阻值对应于薄的层，并且反之亦然。根据图11的双偏心装置被用作磁体装置。根据曲线(a)的结果，其中在衬底的中心区域中，铜层比在外围区域中明显更薄，内部对7_cd的偏移根据按照图10的距离d_cd(t)被调节，该距离与外部对7_ab的距离d_a相同。随后，距离d_cd(t)(内部环对！)被减小0.5mm，这导致在靶的中心区域中溅射速率的提高并且因此导致在衬底上的涂覆速率的提高，结果是根据图13的曲线(b)显著改善的衬底上的层厚度分布。

如果(在图13中未被示出的)偏移d_cd(t)被进一步减小0.5mm，则通过以下方式在衬底上得到最均匀的层厚度分布，即在最后的涂覆阶段中在靶的中心再次提高溅射速率，并且由此在衬底的中心区域中进一步提高所得到的层厚度，其中根据图13进一步减小衬底中心区域中的铜层的表面电阻。

从图13中可以看出，如何可以通过产生磁场的磁体装置的部分的距离的时间控制来一方面精细地调节溅射速率的曲线并且因此调节涂覆速率以及因此调节在衬底上在预先给定的时间之后所得到的层厚度分布。为了获得根据图13的结果，磁控管溅射源上的放电电压不受影响，并且所供给的放电电功率被保持恒定。

为了根据图11依赖于时间控制根据图10的具有两个偏心磁环对7_ab和7_cd的装置的距离d_cd(t)，当在衬底上应实现尽可能均匀的层厚度分布时，以下考虑可以是有益的，其中因此为本领域技术人员开启了不同地被构造的、根据本发明的磁控管源以及要实现的分布的类似思路：在圆盘形靶上为了衬底上的优化的层厚度分布而要力求达到的侵蚀轮廓应该首先借助图14来讨论。在没有有目的的距离控制的情况下，利用根据图10的装置以及根据图11的磁体装置得到在外部区域上提高的侵蚀速率ER，该侵蚀速率对于边缘效应校正来说是完全希望的。然而在该外部区域中由于形成显著的侵蚀沟而出现越来越高的溅射速率，因此随着时间的推移，在靶的外部区域中，相对侵蚀强度必须减小(zuruecknehmen)。这是为了在时间上在衬底上实现均匀的层厚度分布。靶的外部区域中的侵蚀强度的减小可以相对于靶的中心区域中的侵蚀强度来考察。因此，或者靶的外部区域中的侵蚀强度可以被减小，或者中心区域中的侵蚀强度被提高。在图13的阐述中描述了后面所提及的方法。

也即，考虑图14，靶的外部区域中的相对溅射强度或溅射速率从开始时较高的值ER1减小到临近涂覆时间的结束较低的值ER2。作为粗略的方法，内部支承体的d_cd(t)的距离减小或外部支承体的距离增大应该为多少可以如下预先估计：首先在给定的涂覆时间、例如靶寿命结束时，测量外部和内部侵蚀沟的侵蚀深度差。这在根据图10的外部和内部支承体25或35的预先给定的固定距离的情况下进行。如果该侵蚀深度差被确定，例如在靶边缘区域中侵蚀深度要高7mm，则在相同的涂覆时间期间，靶的外部区域中的溅射强度通过7mm的相对偏移变化而相对地减小，即在涂覆时间期间力求外部支承体35的距离增大7mm或者内部支承体25的距离减小7mm。在此，偏移变化可以仅仅在外部支承体上或者仅仅在内部支承体上进行，或者在内部和外部支承体上互相相反地组合地进行。

在时间上要引导的偏移变化必须以高的精度进行，并且依赖于在涂覆时间内要力求的侵蚀轮廓曲线、靶材料、靶厚度、在层厚度分布方面所设置的对衬底的要求以及溅射功率。为了监视和控制受控的距离关系，进行一次或多次直接或间接的原处距离测量。在图10中示意性地示出了用于此的传感器装置40。因为在该实施形式中不对外部支承体进行偏移调节，所以该装置测量外部支承体25和内部支承体35之间的当前所设定的距离，并且因此测量d_cd(t)的变化或当前值。传感器装置40例如可以根据三角测量原理工作，可以被构造为电容或者光学传感器，被构造为机械传感器等等。在此，一个好的想法是，使用进行无接触测量的传感器装置，因此磁体装置必须相对于靶不是电绝缘，由此磁体装置的极面和靶背面之间的距离也可以被选择或设置成最小。

原则上，利用根据本发明的方法可以调节关于时间的所希望的溅射速率分布曲线。如果因此例如利用根据图10的装置沿着由第一材料构成的第一靶区域引导内部磁环对7_cd时，而沿着由第二材料构成的靶区域引导外部磁环对7_ab，该靶由不同材料的两个区构成，则也可以利用根据本发明的方法调节两种材料在衬底上的相对涂覆速率。

在图15中以与图10的那个图示类似的图示示意性地示出了一种实施形式，该实施形式对应于在图7中原理性地示出的实施形式。这里也示出了双腔磁控管源。仅仅最外部的磁环7_a相对于两个位于内部的磁环7_b和7_c被调节距离。外部的磁环7_a相对于源壳体被固定地安装。内部的磁环对7_cd相对于旋转轴A_35a偏心地被安装在被旋转驱动的支承体35_a上。基于对图10的阐述，根据图15的简化地示出的实施形式对于本领域技术人员来说可以毫无困难地理解。

在图16中，以溅射功率作为参数，示出了衬底上的并且在作为涂覆时间的靶的寿命内的标准化层厚度分布。根据图10的外部磁环对7_ab的距离比内部磁环对7_cd的距离大1mm。曲线(a)是在32kW的溅射功率的情况下测量的，(b)是在28kW的情况下、曲线(c)是在24kW的情况下、(d)是在16kW的情况下并且最后曲线(e)是在20kW的情况下测量的。

由此可以看出所得到的层厚度分布大大依赖于所设定的溅射功率。由此得到，一个好的方案是，在执行根据本发明的、产生磁控管场的磁体装置的至少一部分相对于靶背面的距离的、在时间上受控的调节时，将溅射功率保持恒定。

此外，在靶上的当前溅射速率分布和放电电压UE之间有明确的相关性。经验表明，随着增长的靶使用，由于在靶的外部区域中的增大的侵蚀，放电电压减小。因此，得到这样的可能性，即将放电电压作为所测量的调节量来检测，与额定值比较并且通过跟踪外部磁环对的距离而在调节的意义上保持恒定。

原则上，得到这样的见解，即在多腔溅射源的情况下放电电压基本上通过在靶上引起最高的溅射强度的那个磁环对的溅射作用来确定。

通常，先以溅射功率作为参数开始，应该如何随着时间进行根据本发明的距离调节，以便在涂覆时间内在衬底上实现所希望的层厚度分布。这样所获得的特性曲线作为表被存储。随后，依赖于溅射功率根据所存储的曲线进行距离调节。放电电压U_E的调节通过设置相应的距离关系来进行，随后必要时作为工作点调节。

在图17中借助示意性的信号流/功能块图示出了一种用于电引导根据本发明的磁控管源的可能的方案。磁控管源42具有控制输入端S₄₂，用于产生磁控管磁场的磁体装置的至少一部分的、根据本发明随着时间被调节的距离。由发电机44给所述源馈送可设定的恒定的功率P。在所考察的靶工作时所设定的电功率P被输送给表存储器46，其中针对不同的功率设定存储有作为d(t，P)的分别必要时事先确定的时间距离函数。从利用所考察的靶进行溅射涂覆开始，计时器(Zeitnehmen)48控制与当前的涂覆时间相对应的距离值从表存储器46的读出。通过距离控制输入端S₄₂，在磁控管源上设定所要求的距离值。通过例如借助图10所描述的位置传感器40，可以调节当前所要求的距离的精确保持。该位置调节回路在图17中未被示出。此外，放电电压U_E作为实际值被测量，并且在比较器50上与预先给定的额定放电电压U_SOLL进行比较。比较结果作为调差Δ经由调节器52和叠加单元54作为调节信号被置于源42的输入端S₄₂上。因此，工作点通过调节放电电压而被保持在表46中的预先给定的值上。

在图18中示出了单腔磁控管源上的磁体装置5，该磁体装置具有曲折形磁环7_a和7_b。两个磁场环7_a和7_b、即对7_ab围绕轴A旋转。在图19中示出了当根据曲线(a)环7_b与靶背面2的距离比外部磁环7_a的距离大2mm以及相继地根据曲线(b)、(c)、(d)被减小2mm时在300mm直径的衬底上所得到的层厚度分布。由此可以得知，在单腔源的情况下或者在根据本发明的对单腔源的操作时，如借助图2以及特别是图3所示出的，可以控制当前的溅射速率以及因此控制衬底上的当前的涂覆速率，并且因此在所考虑的直到靶寿命为止的涂覆时间内可以保证衬底上所希望的层厚度分布的调节或者保持，在此特别是保证均匀的、即不变的层厚度分布。

考虑根据图11实现的按照图10的实施形式，此外确定，在双腔磁控管源的这种配置的情况下，与根据图18的单腔源相比，产生涡流损耗的减小，该减小使得能够将相应的旋转传动装置所必需的传动电动机功率减小大约20％。此外，通过减小涡流，在旋转的磁体装置的周围所产生的散射场也被减小，并且因此降低干扰附近的设备部件的潜在危险。

Claims

1.用于制造磁控管涂覆的衬底的方法，其中沿着靶在该靶的背离所述衬底的背面上存在磁体装置，借助该磁体装置沿着所述靶的溅射面产生隧道状的磁控管磁场的至少一个自身闭合的环路，其特征在于，为了调节溅射速率分布，改变所述磁体装置的部分与靶背面的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述磁体装置的至少一部分沿着所述靶背面移动。

3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，环绕的磁环的一部分被改变距离。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，改变整个磁环的距离。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，改变磁环对的距离。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，随着增加的涂覆时间，所述磁体装置的、比所述磁体装置的其它部分更接近靶边缘的部分的距离被增大，和/或所述其它部分的距离被减小。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，被输送给源的电功率被保持恒定。

8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，在被保持恒定的溅射功率的情况下，检测放电电压，将该放电电压与额定值进行比较，并且根据比较结果调节距离。

9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，以溅射功率作为参数，确定并且存储依赖于时间的距离调节的函数，并且利用该函数在时间上控制所述距离调节。

10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述靶具有不同材料的区，并且利用距离调节来设定材料的溅射速率的关系。

11.磁控管源，包括具有溅射面的靶、沿着背离所述溅射面的靶背面的磁体装置，其特征在于，所述磁体装置的部分与靶背面的距离能够借助受控的偏移传动装置来调节。

12.根据权利要求11所述的磁控管源，其特征在于，所述磁体装置的至少一部分与运动传动装置有效连接，借助所述运动传动装置，所述部分沿着靶背面受驱动地移动。

13.根据权利要求11或12之一所述的磁控管源，其特征在于，磁环的一部分与所述受控的偏移传动装置有效连接。

14.根据权利要求11至13之一所述的磁控管源，其特征在于，整个磁环与所述受控的偏移传动装置有效连接。

15.根据权利要求11至14之一所述的磁控管源，其特征在于，磁环对与所述受控的偏移传动装置有效连接。

16.根据权利要求11至15之一所述的磁控管源，其特征在于，存在至少两个磁环对，并且所述对中的至少一个对相对于旋转轴偏心地被构造，并且与运动传动装置围绕所述旋转轴有效连接。

17.根据权利要求11至16之一所述的磁控管源，其特征在于，所述受控的偏移传动装置与控制装置有效连接，所述控制装置根据涂覆时间这样控制所述偏移传动装置，使得所述磁体装置的、比其它部分在所述靶上位于更外部的部分的距离随着时间而被增大和/或所述其它部分的距离被减小。

18.根据权利要求11至17之一所述的磁控管源，其特征在于，偏移测量设备与所述部分有效连接。

19.根据权利要求11至18之一所述的磁控管源，其特征在于，所述磁控管源被连接到发电机上，所述发电机输出基本上恒定的功率。

20.根据权利要求11至19之一所述的磁控管源，其特征在于，在所述源的阳极和所述靶之间设置有用于放电电压的测量装置，该测量装置的输出端与比较器有效连接，设定单元被接入该测量装置的第二输入端，其中所述比较器的输出端与所述受控的偏移传动装置的控制输入端有效连接。

21.根据权利要求11至20之一所述的磁控管源，其特征在于，所述靶由不同材料的至少两个区构成。