CN101300658B - 用于冗余阳极溅射的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法，用于基底覆层，具有被构成为磁控管的阴极，在该阴极旁边两个电极被交替地施加以正电势(阳极电势)或负电势，本发明还涉及一种用于基底覆层的系统，该系统具有真空室、磁控管阴极、两个电极和电压源，本发明的任务在于，通过提高层厚均匀度，以及通过减少由冗余阳极引发的基底的污染，来提高基底覆层的质量。这在方法方面如此解决，即以一定电平生成负电势，所述电平最高与阴极电势的电平相同。这样就可以避免待清理的电极蚀刻的程度大于它的在先的半波中的被覆层的程度。系统方面的解决方法设计，所述磁控管阴极和所述电极通过开关元件与所述电压源无电流地如此连接，即由该电压源产生的负电压和正电压交替地可作用到所述电极上，所述负电压和正电压的电平最高等于所述阴极电压的电平。

Description

用于冗余阳极溅射的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于基底的覆层的方法，采用从靶到被构成为磁控管的阴极的冗余阳极溅射，在该方法中所述阴极被供给负的阴极电势，并且除了该阴极之外两个电极交替地被施加以正的电势(阳极电势)或者负的电势。
本发明还涉及一种采用冗余阳极溅射以用于基底的覆层的系统，该系统包括真空室、磁控管阴极、两个电极和电压源。
背景技术
在用于光学应用的真空覆层技术中，需要透明的氧化层。按照现有技术，该层根据不同材料或是采用直流方法或是采用交流方法来制造。
为此，平面的或是圆柱形的磁控管阴极装载待沉积的材料，并且在纯粹的氩气气氛中或者在反应性气氛中以阴极溅射工艺(溅射工艺)来驱动。
这种用于氧化物或者氮化物的溅射工艺的主要问题在于，除了基底之外所有其它的在覆层区域内的表面可惜都被镀上了导电性能很差的材料。这种覆层也会产生于在溅射工艺中所采用的阳极上。阳极的这种被导电性能差或者不导电的材料的覆层妨碍了电流流动，并且在极端情况下甚至完全阻断它。
在真空之外，这种以导电性能差的材料的覆层将伴随阳极电压随时间的上升而能够被识别。这种附加的电压下降导致功率损失并且导致覆层工艺的不稳定。
在对待覆层的基底上的覆层厚度均匀性提出较高的要求时，证实了：以材料覆盖的阳极导致覆层厚度的不均匀性。其原因在于：阳极不均匀地被绝缘材料覆盖，由此电流优选流向阳极的特定区域。这种沿着阳极长度不均匀的电流在溅射阴极的等离子分布中被表现出来，并且等离子集中在还是最佳导电能力的区域上。
此外该电流分布在时间上也是非恒定的，于是覆层厚度分布也随时间而改变。
为了保证在阳极上稳定的电流分布，采用了不同的尝试，例如EP 0632 142和WO 92/09718，仍旧没有取得决定性的成功。
这些问题的一个出路在于双磁控管系统，在该双磁控管系统中，放电过程借助在两个相同的磁控管之间的交流电来驱动。两个靶被交替地驱动为阳极和阴极。在阴极阶段，表面将清除从阳极阶段获得的反覆层，于是放电总是找到没有被覆层的阳极。由此被覆层的阳极的问题对于该系统来说就被解决了。当然，交替驱动的双磁控管除了提高了成本之外，还具备工艺缺点。
如果磁控管被作为阳极驱动，阳极电压就高于没有磁系统的阳极的情况。放电过程中的这些电子在涌入到靶表面时，被磁系统阻碍。这种通过磁场的阻碍，作用到放电中的电流分布。在放电中将产生静态的非均匀性，在文献中它被描述为“转角效应”(Cross CornerEffect)。
通过该双磁控管尽管基本改善了时间方面的稳定性，局部的层厚均匀性相对于单磁控管而言还是变差了。
这个缺点能够借助RAS电路来克服，正如在专利US 6 183 605 B1中所描述的那样。RAS意为冗余阳极溅射，即借助附加的阳极的阴极溅射。
为此将采用在图1(现有技术)中绘制的电路，其中，磁控管与中间抽头连接，而电极分别与变压器的次级线圈的外部接口之一连接，并且中频发电机Vmf给其主线圈供电。
磁控管一直保持负极性，而两个电极交替极性。
当第一电极作为“正确的”阳极在放电过程中发挥作用时，这意味着，相对于真空容腔来说假定是正电压，则第二电极基于变压器原理而具有两倍于磁控管的电压，并且因而是强烈的负的。该第二电极由此从磁控管放电中引出正离子，其导致在该第二电极上的离子轰击。该电极因而被离子刻蚀。
在接下来的半波中，该电极改变极性，于是被清理过的阳极能够被用于放电过程。
这里的问题是：由于所采用的变压器，在负的电极上的电压已经被预先确定了，即磁控管的双倍的燃烧电压值。
因为在磁控管放电过程中的离子密度非常高，将会在待清理的电极上出现强烈的蚀刻，该蚀刻比在此之前的半波出现的覆层明显强烈得多。
这种蚀刻除了导致电极的损耗之外还导致层的污染，其应该借助磁控管溅射装置产生。
在此建议：采用相同的材料制造电极和磁控管的靶。然而这在弱导电能力的靶或者由脆性的、不可加工的材料制成的靶情况下会引发问题。因为这种限制，早就已知的RAS工艺始终不能实施。
把阳极“藏起来”的方式也导致了类似的状况。这种长时间来被实践的技术的基本思想是，把阳极布置在板后方，由此被溅射的粒子直到多次的撞击之后才能到达该阳极。如果到阴极的开口足够狭窄，该阳极的使用寿命将因而被明显地提高。但是层厚不均匀性必须再次被一同接纳了，因为出于能量的理由，电子流在溅射放电的准中性的等离子中必须集中到单独的路径上，这将再次导致不同强度的离子化等级，并且因而导致局部不同的覆层率。对于过去的较低的要求而言这是一种方法，即以导电能力差的材料涂覆大尺寸的基底。特别的缺点是：所提到的电子的路径是局部不稳定的，由此在基底上的层厚分布不可预见地改变。
专利US 4,046,659公开了用于阳极的经典系统。阳极棒距离基底的距离大约大于阴极旁的靶的该距离。这种位置在导电方面是有利的，因为电荷载体仅需要经过很短的路径，但是阳极面直接面对基底，由此所有的来自阳极的粒子能够到达基底。此外，散射雾的大部分将从磁控管阴极抵达该阳极。
发明内容
本发明的任务在于通过提高覆层均匀度，以及通过减少由冗余阳极引发的基底的污染，来提高基底覆层的质量。
根据本发明该任务将在方法方面如此解决，即生成一定电平的负电势，所述电平最高与阴极电势的电平相同。由此避免待清理的电极蚀刻的强度大于它在之前的半波中被覆层的强度。
在该方法的特别实施方式中设计：生成交流电压，由该交流电压，阴极电势电不隔离地生成为脉冲直流电压。该交流电压的负半波被分别交替地施加到一个电极上，而该交流电压的正半波分别以降低的电平被施加到另一个电极上。这样就可以实现：施加到电极上的电压绝不会超过正常阳极电压或者磁控管燃烧电压。
在一个有利的实施方式中设计，在电极上的负半波的电平被降低，由此能够确保：不会从该电极产生更多的材料蚀刻，该材料蚀刻有可能导致污染。
对此特别适合的是，如果在电极上的电势的电平被可调节地降低。
除了生成交流电压之外还可以生成直流电压，由该直流电压，所述阴极被电不隔离地供给以负直流电压作为阴极电势，同时一个电极分别由该直流电压被施加以负电势，并且另一个电极被施加以与所述直流电压的正电势的电平相比而言在电平上被降低了的电势。
为了生成针对电极的溅射和离子刻蚀的隔离的电压，在本发明的另一个实施例中设计，生成第一直流电压和第二直流电压，从所述第一直流电压和所述第二直流电压，阴极交替地被电不隔离地供给以负直流电压作为阴极电势，同时一个电极分别由这些直流电压施加以负电势，并且另一个电极被施加以与第一和第二直流电压的正电势的电平相比而言在电平上被降低了的电势。
为了有针对性地避免不受控的刻蚀而设计，所述负电势与所述第一直流电压和所述第二直流电压的负电势的电平相比而言在电平上被降低。
本发明任务在系统方面将如此解决，磁控管阴极和电极通过开关元件与电压源无电地如此连接，即在所述电极上可以交替地施加由该电压源产生的负电压和正电压，所述负电压和正电压的电平最高等于所述阴极电压的电平。
在生成交流电压的情况下的实施方式中设计，电压源被构成为具有第一和第二电压输出端的交流电压源(Vmf)。第一电压输出端与第一二极管(V1)的阴极连接，而第二电压输出端与第二二极管(V2)的阴极连接。第一二极管(V1)和第二二极管(V2)的阳极共同与磁控管阴极连接。第一电压输出端直接与第一电极连接，而第二电压输出端直接与第二电极连接，并且第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。由此在电极上电压在正的阳极电压和负的阴极电压之间变化。
在根据本发明的系统的实施方案中设计：电压源被构成为具有第一和第二电压输出端的交流电压源(Vmf)。第一电压输出端与第一二极管(V1)的阴极连接，而第二电压输出端与第二二极管(V2)的阴极连接。第一二极管(V1)和第二二极管(V2)的阳极共同与磁控管阴极连接。第一电压输出端通过在正电压情况下在所述第一电压输出端沿着电流方向设定极性的第三二极管(V3)与所述第一电极连接，并且所述第二电压输出端通过在正电压情况下在所述第一电压输出端沿着电流方向设定极性的第四二极管(V4)与所述第二电极连接，所述第三二极管与第一电阻(R1)桥接，所述第四二极管与第二电阻(R2)桥接。第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。通过这种系统可以实现有针对性地控制在之前被覆层的电极上的刻蚀破坏。
根据合适的方式，第一电阻(R1)和/或第二电阻(R2)被构成为可调电阻。
当然也可以既把第一电阻也把第二电阻构成为可变电阻。为此，所述第一电阻以第一晶体管(V5)的漏极/源极段的形式构成为可变电阻，该第一晶体管(V5)的栅极与平行于漏极/源极段的串联电路的中间连接，该串联电路由第一齐纳二极管(V7)和第三电阻(R3)组成。所述第二电阻以第一晶体管(V6)的漏极/源极段的形式构成为可变电阻，该第一晶体管(V6)的栅极与平行于漏极/源极段的串联电路的中间连接，该串联电路由第二齐纳二极管(V8)和第四电阻(R4)组成。
在一个有利的实施方式中设计，第一晶体管(V5)和第二晶体管(V6)被构成为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
此外所述交流电压源(Vmf)被构成为中频电压源也是适合的。
本发明的另一实施方式设计：所述电压源被构成为具有负电压输出端和正电压输出端的直流电压源(Vgl)。所述负电压输出端通过第一开关(S1)与所述磁控管阴极连接，而正电压输出端通过第二开关与所述磁控管阴极连接。所述负电压输出端和所述正电压输出端通过由第三(S3)，第四(S4)，第五(S5)和第六(S6)以桥式电路形式组成的四极开关，与所述第一电极和所述第二电极连接，在所述桥式电路中在每一个桥路分支内布置所述开关中的一个。所述第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而所述第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。
对于用于溅射和离子刻蚀的被隔离的电压供给来说，所述电压源被构成为第一直流电压源(Vgl1)和第二直流电压源(Vgl2)，所述第一直流电压源和所述第二直流电压源分别具有一个负电压输出端和一个正电压输出端。两个正电压输出端在此被连接在一起。所述第二直流电压源(Vgl2)的所述负电压输出端通过第一开关(S1)与所述磁控管阴极连接，而所述这些正电压输出端通过第二开关与所述磁控管阴极连接。所述第一直流电压源(Vgl1)的所述负电压输出端和所述这些正电压输出端通过由第三(S3)，第四(S4)，第五(S5)和第六(S6)以桥式电路形式组成的四极开关，与所述第一电极和所述第二电极连接，在所述桥式电路中在每一个桥路分支内布置所述开关中的一个。所述第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而所述第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。
根据本发明的任务的解决能够通过电极的实体设计有效地获得支持，这将在后续中进一步描述。首先设计，磁控管阴极具有纵向延伸的磁控管形式，并且电极平行于该纵向延伸并且借助屏蔽装置从与磁控管的靶对置的基底屏蔽开。
借助这样一种构造方式将会实现：电荷载体能够自由地到达被选通作为阳极的电极，而不会在作为阳极发挥作用的电极之前出现局部不同的等离子集中。
在一个实施方式中设计，所述电极与其屏蔽装置一起侧向布置在所述磁控管旁边。
特别有利的是，总是存在的暗室屏蔽也可被用作为该电极的屏蔽装置，这是通过把所述屏蔽装置与所述磁控管的暗室屏蔽连接实现的。
因为该屏蔽装置由于等离子的粒子轰击而被加热，所以该屏蔽装置具有水冷装置是适合的。
为了进一步提高效率而设计，所述电极被布置在所述纵向延伸的磁控管的窄侧，优选作为环形电极。
在有利构造中，所述屏蔽装置在保留缝隙的情况下环绕所述电极。下述情况对于制造有利：所述屏蔽装置由被开缝的矩形管组成。
特别适合的是：屏蔽装置侧向布置在该磁控管旁边，其中，所述缝隙布置在远离所述磁控管的那一侧。
在管式磁控管被用作纵向延伸的磁控管情况下，适合的是：所述电极与其屏蔽装置一起被布置在管式磁控管的远离基底的那一侧上，并且相互对置的所述屏蔽装置的所述缝隙相互指向。
为了进一步提高效率而设计，阻碍等离子形成地调节所述电极互相之间的距离和所述电极与所述屏蔽装置之间的距离。
下述情况是有利的，即：这些电极之间的距离是4至10mm和/或电极与屏蔽装置之间的距离是4至10mm。
最后，这也是可以的：通过管形地并且引导冷却介质地构造电极，来直接冷却电极。
附图说明
下面根据实施例进一步描述本发明。在所属的图中：
图1示出根据现有技术的用于冗余阳极溅射的电路系统；
图2示出根据本发明的电路系统，其具有交流电压源的简单的二极管耦合；
图3示出根据本发明的电路系统，其在电极上具有可调节的电势；
图4示出根据本发明的电路系统，其具有可变电阻；
图5示出根据本发明的电路系统，其具有一个直流电压源；
图6示出根据本发明的电路系统，其具有两个直流电压源；
图7示出根据本发明的如图3的电路系统，其具有桥接的RC串联电路；
图8示出根据本发明的电路系统，其具有直流电压源和可变电阻；
图9示出具有侧向布置的电极的磁控管阴极的前视图；
图10示出把电极引入真空室内的视图；
图11示出该磁控管阴极的仰视图；
图12示出具有环形电极布置的磁控管阴极的前视图；
图13示出根据图12的系统的仰视图；
图14示出根据本发明的系统，其具有管式磁控管；
图15示出根据图14的系统的仰视图；
图16示出根据本发明的第二实施方式的前视图，其采用具有位于外侧的缝隙的管式磁控管；
图17示出根据图16的实施方式的仰视图；
图18示出根据本发明的第三实施方式的前视图，其采用具有位于内侧的缝隙的管式磁控管；
图19示出根据图18的实施方式的仰视图；
图20示出具有屏蔽装置的电极的剖面图；并且
图21示出具有屏蔽装置和冷却装置的电极的剖面图。
具体实施方式
如在图1中示意性地示出的，在已知的现有技术中采用开始部分提及的带有缺点的变压器。
如图2所示，磁控管阴极也可以通过两个二极管，V1和V2借助两个附加的电极来驱动。在这种情况下，在这些电极上的电压仅在正的阳极电压和负的磁控管燃烧电压之间变化。
如果在中频发电机Vmf的极1上存在相对于中频发电机Vmf的极2的负电压，则二极管V1导通，二极管V2截止，并且在足够高的电压电平情况下磁控管放电在阴极和电极2之间点火。在这个时刻，电极2被作为磁控管放电的阳极，并且在该电极上的电压则对应于磁控管放电的条件而调节到+20V..+150V。
电极1直接与Vmf的极1连接。由此，它相对于电极2具有与所述阴极相同的负电压(忽略在二极管V1内的线路损失)。
由此在电极1上出现离子刻蚀效应，但是电压仅为具有根据图1的现有技术的变压器的系统的值的一半。
在接下来的半波中，这种关系发生反转，于是中频发电机Vmf的极2相对于中频发电机Vmf的极1是负的。这样仅二极管V2导通，二极管V1截止，电极1作用为磁控管放电的阳极并且在电极2上，所述电极2与所述阴极处于相同的电势。
技术实施除了这两个二极管之外还要求限制过电压的线路元件和用于安全地放电的二极管/电阻组合(在图2中以Vzh1和Rzh1及Vzh2和Rzh2示出)。
尽管相对于原始的实施方式的电压被减半，在电极上的刻蚀效应仍然十分强大。因此希望可以控制该刻蚀破坏。
图3的电路示出了解决方法：
到电极1和2的线路中插入了二极管V3或V4，它们与可变电阻R1或R2并联。
如果在Vmf的极1上存在相对于中频发电机Vmf的极2的负电压，则二极管V1导通，二极管V2截止，并且磁控管放电将在阴极和电极2之间点火。
当二极管V3截止期间，二极管V4变为导通。由此在电极1和中频发电机Vmf的极1之间的电流仅流过电阻R1。对应于电阻的大小电极1仅被很少的离子作用，并且进而很少地被刻蚀。
在接下来的中频电压的半波中，这种关系发生反转，电极1变成阳极而电极2被刻蚀。
通过可变电阻R1或R2的大小，通过电极1或2的电流能够根据处理的需要而被单独调节，并且进而刻蚀的离子轰击也能够根据处理的需要而被单独调节。
为了得到电子控制的自由度，采用先进的半导体元件作为可变电阻。
图4的电路示出了变形例：其中，应用了IGBT(IGBT：绝缘栅双极晶体管)作为可变电阻。齐纳二极管V7或V8将从某特定电压起被导通，于是电流流经电阻R3或R4。这时产生的电压降驱动IGBT V5或者V6，由此在齐纳二极管上保持恰好足够的电压。这样在电极上的电压变得比在磁控管阴极上的电压低恒定值，V7或V8的齐纳电压的值。
IGBT中包括的保护二极管可以用于这些电路，于是V3和V5或V4和V6被整合到一个功率模块中。
同样可以采用常规的恒定电流电路，其调节限定的离子流。
相比于前述所有电路都必须需要中频发电机，而RAS原理(RAS：冗余阳极溅射)也可以借助脉冲装置来实现。
图5的电路示出了该系统。由开关S3至S6构成的经典的H桥周期性地变换这些电极的极性，由此再次产生清理效应。
开关S1和S2提供了另一种可能性，它不需要中频供给：
在图2至图4的变形例中，在整个运行时段中阴极电势在零和阴极的负燃烧电压之间变化。旁边给出的电压的时序图描绘了这种特性。
在例如SiO2的高绝缘性的材料的情况下，这种电势的持久的校准是有害的。它导致在靶上的充电，该充电自身终结于电弧击穿。可靠的防止这种充电的方法是足够快地改变靶表面的极性，由此电荷载体以等离子形式被中和(参见Szczyrbowski和Teschner所著；ReactiveSputtering of SiO2 layers..；SVC 1995)。
时刻0：所有开关打开。
时刻1：S1、S4、S5闭合：放电在阴极和电极2之间点火并且燃烧。电极1被刻蚀。在电极1上存在与在阴极上相同的电压。
时刻2：S1和S4打开：放电被中断。
时刻3：S2闭合：被充电的阴极现在比电极1电势更高，并且因而从剩余的等离子中吸取电子，并由此放电。
时刻4：所有开关打开。
时刻5：S1、S3、S6闭合：放电在阴极和电极1之间点火并且燃烧。电极2被刻蚀。在电极2上存在与在阴极上相同的电压。
时刻6：S1和S3打开：放电被中断。
时刻7：S2闭合：被充电的阴极现在比电极2电势更高，并且因而从剩余的等离子中吸取电子，并由此放电。
时刻8：所有开关打开。
随后重复该循环。
在脉冲电路中目前采用IGBT作为开关。
如果要在这里获得离子刻蚀的可控制性，该电路可以如图6所示地进行改变。电流供给被分为两个电流供给，第一个用于电极的溅射，第二个用于电极的离子刻蚀。因为这两个电流供给可以相互独立地被调节，在电极上的电压电平在刻蚀期间能够相应地适配于工艺的必要条件。
图7的阳极2和3与RC环节(由C1和R3构成)连接。电容器C1用于把正电压返回到负支路，该负支路通过二极管截止。相比于这些二极管在没有电容器的情况下把它们所存储的电荷在刻蚀放电中释放并且进而总是导致最小刻蚀破坏，通过RC环节二极管的电荷在等离子旁被带走，从而使得可以完全地抑制刻蚀。
在RC环节中的电阻R3用于，把脉冲电流限制到对于二极管模块8中使用的二极管所允许的值上。
RAS原理的另一个变形例是开关双阳极系统，如图8所示。与原始RAS原理不同，在这里使用直流供给来代替中频供给9，它的负极永久地与磁控管阴极1连接。阳极2和3通过电阻R3和R4与阴极连接。每个阳极此外都通过开关(在图8表示为IGBT V5和V6)与直流供给的正极连接。
如果开关V5和V6闭合，这种系统如经典直流溅射系统一样地工作。
如果这些开关中的一个被打开，那么与打开的开关连接的电极的电势由于连接阴极与该电极的电阻而强烈地变为负值，这样该电极不再能够作为气体放电的阳极，而是作为附加的阴极发挥作用。其它与闭合的开关相连的电极在此时段内(其中一个开关打开)，接管放电的全部阳极电流。
因为该附加的阴极缺少磁场支持，所以电流值很小。但是由磁控管阴极生成的等离子云仍然给出足够多的正离子，从而通过负电势得到离子提取，该离子提取导致刻蚀并且进而清理阳极表面。必须总是闭合两个开关中的一个，以使得溅射放电找到它的阳极。
图8示出脉冲序列的例子。其中，开关的打开时段toff5和toff6是不同的，因为借助不同的打开时段能够抵制电极的可能不同的覆层。通过单独调节打开时段能够获得定量清理效应。
这种单独的调节是特别重要的，因为这些电极的覆层取决于所供给的阴极功率和发挥主导作用的工作压力而改变。
用于开关重复打开的有意义的周期持续时间，取决于所生成的层的材料特性。它们处于从几个赫兹到100kHz的范围中。在高绝缘性的层情况下必须通过快速的清理避免阳极在一个周期内构成完整的覆层。
二极管电阻组合V1/R1或V2/R2用于在磁控管放电的第一次点火时提供支持。
二极管V3或V4属于各自的IGBT并且提供其防止反极性的保护。
为了借助磁控管系统达到平均的覆层，其中的阳极构造这样实施，即电荷载体能够自由到达阳极，而不会出现在阳极前形成局部不同的等离子集中。
这种系统还可以继续改变，参见图9到图11，两个对于RAS系统所必须的阳极棒2和3安装在阴极1的两个长边上，并且通过与暗室屏蔽4和5连接的面而从基底分隔开。另一个面插入到阳极棒的远离靶侧，于是部分5的横截面具有U形。
部分4和5的表面被暴露给等离子的粒子轰击，于是它们在高功率阴极情况下被实施为水冷的板材。
图10是图9的左视图，图11是图9的仰视图。
该电子线路仅被符号性地图示：各个上侧的阳极3与中频供给9的一极连接，各个下侧的阳极2与中频供给9的另一极连接。该中频供给的两极与二极管模块8连接。二极管模块8的阳极与磁控管阴极1连接。
阳极的效应和所表现出来的刻蚀功率的大小能够通过在面4内的开口控制。对于气体放电功能来说必要的是，即阳极压降在阳极棒之前就被完全形成。这对于结构设计来说意味着，在阳极2和3之前的40到80mm的距离内不允许存在其它的浓缩等离子的部分。在图21中该尺寸以a表示。
部分5的两个边因此以该长度实施。这两个边在它们端部承载了端板4，该端板4允许横截面为矩形管，阳极2和3位于该横截面内，通过一个缝隙与靶纵向延展平行地开口。缝隙宽度在图13中以e表示。电荷载体从等离子室挤入到该缝隙内。由于离子和电子的不同的移动性能下述情况是可能的，即在很小的缝隙宽度e的情况下，电子易于到达阳极，而离子被阻碍。相应地降低在阳极上的刻蚀效应。此外，小的间隙宽度e起到了良好的基底的屏蔽作用，以防止阳极被污染。
由此在阳极2和3之前的放电沿着缝隙开口e方向传播，在阳极2和3与暗室屏蔽5的之间距离b被调节到4至10mm，从而等离子在其内被猝灭。为了避免在阳极2和3之间直接生成等离子，在阳极2和3之间的距离(在图21中表示为c)被调节到4至10mm。
为了能够限定电有效的阳极，阳极2和3的不应该接触等离子的部分被绝缘体6覆盖。因为靠近等离子室必须采用这样的绝缘材料，它能够经受在等离子中不可避免的如离子轰击和紫外线辐射的负荷，例如石英玻璃或者陶瓷。
还能够获得更好的层厚均匀性，如果磁控管阴极在所有面都被阳极包围。图5示出图12的仰视图，其中侧向的阳极2和3被构成为环2和3。磁控管阴极1位于环的中间。环安置在上述管形横截面4和5内。与棒形布置不同的是，在环形布置情况下，覆盖也经过阴极的端面，于是暗室屏蔽4和5同样构成环。
在高功率阴极情况下，阳极必须被水冷，因为总的放电功率的大约10％被转换到阳极上。在棒式阳极情况下，冷水通过双管结构往复地在棒内引导。在环式阳极情况下，水将在T形件内供应到环内，并且在穿流过整个环之后，通过同样T形件流出。
该环形结构相对于棒来说具有另外的优点，阳极的绝缘固定被简化了：图18中可以看到，在环式阳极2和3之间的上述的距离c相互调节，并且环式阳极2和3到暗室屏蔽5的距离b通过由陶瓷构成的圆柱体10来调节。这里涉及短的陶瓷棒，它们分布在阳极环的长上。因为受到调节的距离(该距离把等离子的暗室猝灭作用到阳极环2和3的内侧)，这些陶瓷棒不影响在阳极前侧的等离子均匀性。
图9到图13示出系统，其中磁控管阴极1是平面磁控管。相同的技术也可以在圆柱形的磁控管情况下应用。
图14到图19示出：在圆柱形阴极1后的平面内的环式阳极2和3远离基底。在暗室屏蔽4和5之内的阳极管2和3的电子线路和几何布置与上述情况相同。
图14和15示出：暗室屏蔽4和5以及阳极环2和3包围圆柱形的磁控管的整个装置，也就是说包括用于靶管的支承。缝隙开口e在这种情况下指向外侧。
图16和17示出：暗室屏蔽4和5以及阳极环2和3仅包围靶管下侧的空间。缝隙开口e在这种情况下指向外侧。
图18和19示出：暗室屏蔽4和5以及阳极环2和3仅包围靶管下侧的空间。缝隙开口e在这种情况下指向内侧。
通过以上述方式调节缝隙宽度e来控制阳极的刻蚀还可以被用于，通过局部不同的缝隙宽度局部地改变等离子强度，并且借此影响在基底上的层厚分布。由此由于其它影响因素而可能产生的不均匀性能够被补偿。
在说明书中可以得出：借助缝隙宽度e能够减少阳极刻蚀但是不能完全制止它。
理想的是，阳极的不希望的覆层和清理工作通过刻蚀精确地保持平衡。这种状态在机械方面是不可调节的。因此根据图3和图4的电路以附加的支路扩展，如图7所示。

Claims (30)

1.用于基底的覆层的方法，采用从靶到被构成为磁控管的阴极的冗余阳极溅射，并且使用电压源和两个电极，在其中所述阴极被供给负阴极电势，并且除了所述阴极之外，两个电极交替地被施加以正电势(阳极电势)或者负电势，其特征在于，所述负电势以一定的电平被生成，所述电平最高与所述阴极电势的电平相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成交流电压，由所述交流电压，所述阴极电势电不隔离地被生成为脉冲的直流电压；并且所述交流电压的负半波分别交替地施加到一个电极上，而同时所述交流电压的正半波分别以降低的电平施加到另一个电极上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在电极上的所述负半波的所述电平被降低。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述电极上的所述电势的所述电平被可调节地降低。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成直流电压，由所述直流电压，所述阴极被电不隔离地供给以负直流电压作为阴极电势，同时一个电极由所述直流电压分别施加以负电势，而另一个电极被施加以与所述直流电压的正电势的电平相比而言在电平上被降低了的电势。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成第一直流电压和第二直流电压，由所述第一直流电压和所述第二直流电压，所述阴极交替地被电不隔离地供给以负直流电压作为阴极电势，同时一个电极分别由这些直流电压施加以负电势，而另一个电极被施加以与所述第一直流电压和所述第二直流电压的正电势的电平相比而言在电平上被降低了的电势。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述负电势与所述第一直流电压和所述第二直流电压的负电势的电平相比而言在电平上被降低。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述电极上的所述电势的电平被可调节地降低。
9.采用冗余阳极溅射以用于基底的覆层的系统，所述系统包括真空室、磁控管阴极、两个电极和电压源，其特征在于，所述磁控管阴极和所述电极通过开关元件与所述电压源无电连接地耦合，使得在所述电极上可以交替地施加由所述电压源产生的负电压和正电压，且所述负电压和正电压的电平最高等于所述阴极电压的电平。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电压源被构成为具有第一和第二电压输出端的交流电压源(Vmf)；所述第一电压输出端与第一二极管(V1)的阴极连接，而所述第二电压输出端与第二二极管(V2)的阴极连接，并且所述第一二极管(V1)的阳极和所述第二二极管(V2)的阳极共同与所述磁控管阴极连接；所述第一电压输出端直接与所述第一电极连接，而所述第二电压输出端直接与所述第二电极连接，并且所述第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而所述第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电压源被构成为具有第一和第二电压输出端的交流电压源(Vmf)；所述第一电压输出端与第一二极管(V1)的阴极连接，而所述第二电压输出端与第二二极管(V2)的阴极连接，并且所述第一二极管(V1)的阳极和所述第二二极管(V2)的阳极共同与所述磁控管阴极连接；所述第一电压输出端通过在正电压情况下在所述第一电压输出端沿着电流方向设定极性的第三二极管(V3)与所述第一电极连接，并且所述第二电压输出端通过在正电压情况下在所述第一电压输出端沿着电流方向设定极性的第四二极管(V4)与所述第二电极连接，所述第三二极管(V3)与第一电阻(R1)桥接，所述第四二极管(V4)与第二电阻(R2)桥接，并且所述第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而所述第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一电阻(R1)和/或所述第二电阻(R2)被构成为可调电阻。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一电阻以第一晶体管(V5)的漏极/源极段的形式构成为可变电阻，所述晶体管(V5)的栅极与平行于漏极/源极段的串联电路的中间连接，所述串联电路由第一齐纳二极管(V7)和第三电阻(R3)组成；并且所述第二电阻以第一晶体管(V6)的漏极/源极段的形式构成为可变电阻，所述晶体管(V6)的栅极与平行于漏极/源极段的串联电路的中间连接，所述串联电路由第二齐纳二极管(V8)和第四电阻(R4)组成。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一晶体管(V5)和所述第二晶体管(V6)被构成为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
15.根据权利要求10至14之一所述的系统，其特征在于，所述交流电压源(Vmf)被构成为中频电压源。
16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电压源被构成为具有负电压输出端和正电压输出端的直流电压源(Vg1)；所述负电压输出端通过第一开关(S1)与所述磁控管阴极连接，而所述正电压输出端通过第二开关与所述磁控管阴极连接；所述负电压输出端和所述正电压输出端通过由第三(S3)，第四(S4)，第五(S5)和第六(S6)以桥式电路形式组成的四极开关，与所述第一电极和所述第二电极连接，在所述桥式电路中在每个桥路分支内布置所述开关中的一个，并且所述第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而所述第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。
17.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电压源被构成为第一直流电压源(Vg11)和第二直流电压源(Vg12)，所述第一直流电压源和所述第二直流电压源分别具有一个负电压输出端和一个正电压输出端；两个正电压输出端被连接在一起；所述第二直流电压源(Vg12)的所述负电压输出端通过第一开关(S1)与所述磁控管阴极连接，而所述正电压输出端通过第二开关与所述磁控管阴极连接；所述第一直流电压源(Vg11)的所述负电压输出端和所述正电压输出端通过由第三(S3)，第四(S4)，第五(S5)和第六(S6)以桥式电路形式组成的四极开关，与所述第一电极和所述第二电极连接，在所述桥式电路中在每个桥路分支内布置所述开关中的一个，并且所述第一电极通过第一二极管/电阻串联电路(Vzh1，Rzh1)接地，而所述第二电极通过第二二极管/电阻串联电路(Vzh2，Rzh2)接地。
18.根据权利要求9至14之一所述的系统，其特征在于，所述磁控管阴极具有纵向延伸的磁控管形式；以及所述电极平行于所述纵向延伸并且借助屏蔽装置从与所述磁控管的靶对置的基底屏蔽开。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述电极与其屏蔽装置一起侧向布置在所述磁控管旁边。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述屏蔽装置与所述磁控管的暗室屏蔽连接。
21.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述屏蔽装置具有水冷装置。
22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述电极也被布置在所述纵向延展的磁控管的窄侧，优选作为环形电极。
23.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述屏蔽装置在保留缝隙的情况下环绕所述电极。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述屏蔽装置由被开缝的矩形管组成。
25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，在所述屏蔽装置侧向布置于所述磁控管旁边时，所述缝隙布置在远离所述磁控管的那一侧。
26.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述磁控管被构成为纵向延伸的管式磁控管，所述电极与其屏蔽装置一起被布置在所述管式磁控管的远离所述基底的那一侧上，并且相互对置的所述屏蔽装置的所述缝隙相互指向。
27.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，阻碍等离子形成地调节所述电极互相之间的距离和所述这些电极与所述屏蔽装置之间的距离。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述电极之间的所述距离为4到10mm。
29.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，电极与屏蔽装置之间的所述距离为4到10mm。
30.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述电极管形地并且引导冷却介质地被构成。
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