CN1537318B - 磁场强度可调的溅射磁控管装置 - Google Patents

Abstract

披露一种溅射磁控管装置，包括磁场发生器(1)和目标体(4)，所述目标体(4)与所述磁场发生器(1)相关联。所述磁场发生器(1)包括磁性有源元件(5-9)和调整装置(20-25)，所述调整装置(20-25)适合于局部地变形或偏斜所述磁性有源元件(5-9)，以致改变所述磁场发生器(1)的至少一部分相对于所述目标体(4)的位置。

Description

磁场强度可调的溅射磁控管装置 

技术领域

本发明涉及溅射磁控管装置，更特别地涉及用于调整溅射磁控管磁输出的装置和方法，以便在目标体表面区域提供可变的磁场强度。 

背景技术

人们已知一种从消耗的目标体中释放材料，并将材料沉积到接受衬底上形成一层薄膜的技术。这样一种技术在工艺上称为溅射沉积，并特别有利于沉积薄膜，例如可用于计算机硬驱动器、存储器设备或玻璃上的光涂层制备。 

在某些已知(非磁控管)的二极管溅射技术中，由正气态离子轰击目标体(阴极)。在真空腔内发生轰击，并由于离子和目标体之间的撞击，与二次电子一起释放中性阴极原子(即溅射粒子)。电子在阴极暗区加速后，高能量的电子是非弹性碰撞产生新离子的主要原因。它们从目标体上按各个方向喷出，并且正是这些横穿过腔体并沉积在衬底的一部分粒子形成薄膜。 

这种机械装置有几个缺点，这些缺点一起限制了系统的物理几何结构及溅射参数的范围。另外，虽然已知可提供冷却装置以试图缓解这个特殊问题，很难避免由于高能电离碰撞引起的大面积衬底的过热。 

在70年代，通过直接在平板阴极后面引入永久磁铁的方法改善了二极管溅射沉积技术。按这样一种方法安装磁铁，获得平行于并精确地位于阴极表面前面的磁力线。在80年代早期，由圆柱形磁控管的发明进一步扩展了平板形磁控管技术。在这种情况中，圆柱形阴极管绕着静磁铁装置，类似于用在平板形磁控管中的阴极管。 

一种类型的磁控管装置是平板形磁控管，在美国专利4,818,358中揭示了这种平板形磁控管的一个例子，将一排磁铁定向在该平板形磁控管中，以在矩形平板形磁控管上形成两条弯曲的轨道。平板形磁控管不限制于矩形形状，也可以为圆形，在美国专利5,262,028中揭示了利用定位固定磁铁的 这样一种这样的装置。 

在WO 99/226274中披露了又一种平板形磁控管，这里引用该平板形磁控管的内容作为参考。在这种应用中，提议一种平板形磁控管，在该平板形磁控管中磁铁组件(assembly)能相对于目标体移动，这种平板形磁控管通常称为带有运行磁铁的平板形磁控管。 

又一种磁控管称作为圆柱形磁控管，并在WO 99/54911中披露了一种这样的装置，这里引用该圆柱形磁控管的内容作为参考。在这种情况中，虽然目标体是旋转的圆柱形式，磁铁组件保持固定。 

在磁控管溅射中，离开带负电荷目标体表面的电子遭受附加的洛伦兹力(带电粒子在磁场内运动的结果)，该洛伦兹力迫使电子沿目标体表面的途径。结果，这些电子有可能与接近目标体的气态原子发生电离碰撞。这产生更稠密的等离子体(更多的电离)，高能电子和低压力下运行的能力的损失较少。所有这些特征将产生高效的溅射处理，并减少了衬底的缺点和沉积系统的几何结构。 

为了最佳地使用这种特征，重要的是建立一处闭环的磁场隧道，对该隧道，磁力线应当与目标体表面是平行的。在图1中极为原理性地示出该原理的一个普通实施例，详细地描述了磁力线和电子运动的方向。 

因为电子垂直地离开目标体的表面，即，沿z轴，洛伦兹力对磁力线来说为最大，磁力线位于与z轴垂直的平面，即x-y平面。当对于z轴的某一固定高度，估计x-y平面的磁场矢量沿x轴的幅度(标为B_x)时，获得如图2所示的一条曲线。 

在图2的最左端和最右端较小的偏移起源于场力线，该场力线在轨道外面闭合(还是见图1中的处部场力线)。主要的偏移A₁是由图1中的左外侧和中心磁铁形成，并为负的，因为磁场矢量的方向与x轴相反。它的绝对值变得最大，接近于磁铁间的一半。精确地在这一点，场力线平行于目标体表面。在中心和右外侧磁铁之间，B_x值是正的。由电子磁灌注(bottling)确定磁控管的运行效率，区域A₁和A₂是磁铁运行效率的指示器。某些目的区域A₁和A₂可认为是可互换的。，在那种情况下，它们可被通用基准A_i替换，用于简 化基准。当使用时，A_i可由A₁和A₂中的任何一个或两者适当地替换。因为轨道构成闭环的磁场隧道，A₁区域的均匀性是重要的。如果在某些位置(例如，在轨道的转弯处)A_i区域明显地小或具有坏的形状，电子可以从轨道中消失，并且溅射处理的电离效率可明显地改变，例如增加或减少。结果，A_i区域沿y轴的高均匀性(图1和2中未示出)是获得最高磁控管效率的基本条件。例如在y轴的某一特定位置，如果A₁和A₂相当地小，人们或许预料偏离溅射率以及衬底涂层的局部偏差。图3描述沿目标体长度(即，y轴)的一种可能的非均匀磁场强度区。 

在图3中，能区别为三个不同的分区。分区1描述理想情况：A₁和A₂在区域中相似并沿目标体长度比较恒定(不考虑在它末端，相应于转弯处的零值)。在分区2，|A₁|+|A₂|的平均值相对地等同于分区1内的总和。结果，在分区1及在分区2产生的溅射是相等的，因为移动的衬底都通过两个溅射区A_i 的上方。另一方面，如果衬底是固定的，人们期望在区域A₁上的衬底涂层比分区2的区域A₂的涂层稍微厚些。因为在大面积涂层的大多部情况中，衬底移过整个目标体，只要总和是恒定的，人们不会注意轨道A_i相对部位x的差异。然而，|A₁|+|A₂|的总和沿目标体长度的大量变化直接导致涂层厚度成比例地变化。尽管如此，虽然总和|A₁|+|A₂|可以是恒定的，|A₁|和|A₂|间较强的相对变化，因为这些局部波动，可以导致整个轨道上效率的损失。 

已经研究出不同的技术可局部地调整磁场强度，导致A_i的不同区域或形状： 

a)磁分路器，由低磁阻材料构成，可以放置在目标体的下面以及置于内侧和外侧的磁极之间，作为一种减少目标体局部过度腐蚀的方法(美国专利4,964,968；美国专利5,174,880；美国专利5,415,754)。在一种特殊情况(美国专利5,685,959)中，磁分路器在溅射目标体和磁通量源之间是可移动的。 

b)磁铁装置包括多个磁铁段，这些磁铁段可以移动(WO 00/38214)或放进小孔内(美国专利6,132,576)，单独地放进所需的位置以便改变磁铁装置的形状，作为一种达到更均匀地腐蚀目标体的方法(即，与目标体表面平行地移动)。 

c)磁铁组件的磁铁元件可以具有离目标体表面不同的间隔，以增强沉积厚度的均匀性(EP 0 858 095 A3)(即，与目标体表面垂直地移动)。 

d)每段磁铁分为上和下两部分并且保持在两个半部分间的间隙空间随位置而变化，因此，磁场的均匀性增加了，从而增加了等离子体密度的均匀性(EP 0661728 A1；EP 0762471 A1)。 

e)多块磁铁单独地安装在铁条上，该铁条含有规定的单独固定长度并含有接收磁性传导针的小孔，磁性传导针可以滑入或滑出用于改变磁场分布(美国专利5079481)。 

f)使用含有宽可调激励电流的磁性线圈，而不是永久磁铁，允许调节宽范围的磁性(美国专利4500409)。几种电磁铁与分立电源控制的结合允许单独控制地释放(美国专利4595482)。永久磁铁可以与电磁铁结合，放在目标体后面(美国专利5417833)或甚至放在衬底的后面(美国专利5439574)。 

g)磁铁组件包括多块单独的磁板，含有安装在其上的磁铁，并且至少两块磁板(例如一块相应于内磁铁而一块相应于外磁铁)能相对于彼此移动并由致动器操纵(美国专利5980707)。 

h)通过调整目标体和磁铁组件间的距离，可以调整目标体表面的磁通密度，以实现消耗目标体板，很大程度上维持恒定溅射条件的目的，(美国专利4309266；4426264)。 

i)通过调整磁控管(即磁铁组件)或一部分磁控管和溅射目标体间的距离，提供改善的薄膜厚度均匀性(EP 0820088 A3)。 

j)已知如图4所示的概念，用于通过在中心输送管(carrying tube)(在冷却水沿目标体管内壁流回之前，也将它携送到目标体管末端)和软铁磁极片之间添加或移去小垫片，旋转圆柱形磁控管以调整磁铁局部相对于目标体的间隔。 

先前技术的缺点。 

a)磁分路器的一种主要特征是使相反极性磁铁之间的场力线短路。由于磁短路，目标体上的磁场强度在磁分路器的位置减少了。因为这，磁分路 器的最佳位置刚好低于目标体(或低于中间冷却回流板)将较佳地在磁铁上面。结果，通常需要预知磁铁配置和目标体或冷却板后部之间的某些固定空间，以允许放置磁分路器。然而，这降低了目标体上的总磁场强度，因为磁铁进一步远离目标体。此外，通过这种技术，仅仅可以产生磁场强度的减少。例如，如果仅能在整个磁场外形中观看到如图3所示的局部倾斜，整个剩余磁结构需要分流以补偿该局部倾斜，并且最终获得较低的总磁场强度。如果磁场局部地太高但不太低(否则分区1和2必需分调整)，这是分区2问题和分区3问题的解决方案。 

b)，c)，d)和e) 

局部移动单个磁铁，磁铁部件或软铁部件是有用的替代品，然而，某些机械限制或许约束了适当的调整。要经常将传导冷却水的铜管焊接或铜焊到支撑板的后部(backside)。这些冷却通道的最佳位置是在磁铁中间，因为这是热量产生的真正位置(即，等离子体轨道位置)并因为冷却管不会妨碍磁铁，该磁铁必需尽可能地靠近目标体。这意指：冷却通道常会抑制相反极性磁铁互相靠近。因为磁控管机架内磁铁阵的紧凑结构，常常完全限制了将相反极性磁铁互相进一步远离放置。在较小的磁控管内，通过设计专门的冷却板可以防止冷却水通道的问题。然而，对于较大面积的磁控管还存在该问题。大面积磁控管中的一种普通替代方法是将软铁极片和所有磁铁浸在冷却水中。然而，腐蚀是如此地严重，以使整个结构都需要涂覆或油漆，以防止即刻退化。此外，在这种情况，单个磁铁的替换还是非常困难的，因为每次都必需进行涂覆，以防止水的交互作用。磁铁和极片的分别涂覆是一种解决方案。在磁铁替换后，所有的极片还应当进行涂覆。但是，替换极片上的磁铁而不损伤涂覆层是非常难的。因为高磁力，磁铁可能相当紧地压在极片上或相邻磁铁上的，引起涂覆层的刮伤和破裂并导致局部腐蚀和退化。考虑这些评论，这是一种对图3类型分区2和分区3问题的解决方案。 

f)使用电磁铁仅对较小型磁控管及较佳地对圆形磁控管是可行的。它影响到整个磁场强度并且不允许局部改变。另外，它使磁控管观念变复杂，并使价格大量增加。这同等地影响到分区1，分区2和分区3，并不能对局部不规则提供解决方案。 

g)和h)两者是改变磁场强度的有价值的替代方案。然而，两者均影响到整个磁场强度，并且不能用于实现局部改变。这同等地影响到分区1，分区2和分区3，并不能对局部不规则提供解决方案。 

i)这种配置通过允许直磁铁结构(例，数学直线)沿曲线移动，以某种方式扩展g)和h)可能性。可以成功地实现这种结构，用于对目标体前的固定衬底进行涂覆。2D目标体前的溅射成品将相似于一个平滑表面，具有与磁铁结构移动方向垂直的平面的平滑表面的横截面将总是一条直线。用这种技术，不可能存在肿块或浸渍。这不是分区2问题的解决方案。但可以在某些简单情况提供分区3问题的解决方案。 

j)现在特别参考图4，在托架12/水冷却管10和软铁片16之间添加或移垫片14a-d可以实现磁铁结构高度的局部改变。然而，实际实现还是相当难的。如果在A_i的最大和最小值之间需要一个极端偏差，人们不可能通过不需垫板14a-d来减少磁场，反之，不能将执片14a-d的数量增加的太多，因为磁铁17a-d将接触旋转目标体管并能妨碍旋转。另外引进或移动某些垫片14a-d将需要将所有托架12松开，以能实现更换。例如，如果想要将磁铁17a-d局部地接近目标体1毫米，假定在磁控管的每一端引进2个0.5毫米厚的垫片，如图4(a)，(b)所示。然而，依据输送管内当前压力状态。输送管本身会有出乎意料的变形(也如图4所示)导致不能令人满意的调整，这种变形仅能在装配，抽气，溅射及分析其均匀性后才会注意到。此外，因为涉及完全沉浸在冷却水内的一种结构，每种变化可带来如前所述的退化可能性。这仅是分区3问题的解决方案。稍微将单个托架12转动一个小角度将导致向一旁溅射，但不会导致A₁和A₂侧面间的不平衡(因此不能解决分区2的问题)，因为这个系统用在圆柱形目标体管内。如果目标体为平面的，它也应解决分区2的问题。 

虽然目前工艺水平不能提供用于解决单个可调磁控管系统内所有不同的不规则的真正解决方案，甚至较佳的解决方案必需应付某些额外挑战。设想：通过调整能够将图3改变成图5。很有可能最终的消费者用超均匀磁场的磁棒或许会十分不幸。在运行复杂反应溅射处理的溅射涂覆器中引入高均匀性磁场系统可以导致如图6所述的涂层厚度曲线。 

可以有几个理由解释为什么特别在反应溅射沉积处理过程中，均匀磁场会导致非均匀涂层厚度： 

●真空泵孔没有平均地分布在衬底宽度上，而位于衬底的两端。 

●气体入口分布不均匀。特别地，活性气体(即，氧气或氮气)可能与目标材料局部地起反应，结果以较低的沉积速率产生局部氧化或氮化。 

●某些阳极比其他阳极更有效并且可以将稠密的等离子体移向某些位置。 

●在2个磁控管间的AC切换方式处理时，在两个磁控管间可能有某些电磁干扰。例如，如果某些电子在阴极翻转时丢失了，这些电子可能被其他起着阳极作用的磁控管吸收。 

●涂覆分区的一般几何结构可以是这样的，以致影响到等离子体和气流。 

●某些屏蔽可以接近于磁控管或衬底，影响到达衬底的材料量。 

这些影响中的一些可以通过涂覆系统的适当调整加以消除。然而，还有很高的可能性；可以达到较好的结果，但还不能达到足够的涂覆层均匀性。 

目前，在大面积涂覆工业中，光涂覆堆叠起着日益提高的角色。例如，防阳光薄膜允许反射太阳的热量，而中性可视光是透明的(即，等于400纳米到700纳米波长范围光的透视量)。这些滤波涂覆层按具有特定光属性的四分之一波长层原理工作。厚度上小的差异可直接导致滤波性能的漂移或导致可视区间的非中性传输。反之，10年前涂覆堆叠不怎么苛求，容忍达到±5％的宽容差及非均匀性，现今精心设计的堆叠能够更好地工作，但不允许超过±1.5％变化。结果，专用真空涂覆器内的磁控管概念的均匀性规格应当能满足约大多数苛刻要求。 

结果，不能充分地提供超均匀性的磁控管系统，应当能按一种快速及可靠的方法进行调整，并能达到小于百分之一内的精度。此外，应当能够应付分区2的非均匀性，以使磁控管效率达到最高。在图5的磁场均匀性导致图6的情况中，应当有可以调整到图7的磁曲线，以达到沉积涂层的高均匀性。 

本发明的一个目标体是提供一种改进的磁控管装置(magnetronarrangement)。 

发明内容

因此，本发明提供溅射磁控管装置，适合于生产薄膜。该装置包括磁场发生器和目标体，该目标体与所述磁场发生器有关，其中所述磁场发生器包括磁性有源元件和调整装置，该调整装置适合于局部地变形或偏斜所述磁性有源元件，以致改变至少一部分所述磁场发生器相对于目标体的位置。磁性有源元件可以是刚性的，例如可以包括安装在刚性机壳内的磁铁阵。 

所述变形或偏斜可以是可塑的或弹性的，而且因此较佳地应为可逆地，所述变形或偏斜可以用于改变所述目标体腐蚀表面上的磁场强度或等离子轨道的感应。所述变形或偏斜可以附加地或替代地用于控制衬底上薄膜的沉积厚度。 

所述调整装置可以包括沿支承结构和所述磁性有源元件间的分隔线以定距离间隔的许多力激活器件，所述变形或偏斜较佳地包括在一个或多个所述力激活器件区域内的所述支承结构和所述磁性有源元件之间的相对移动。 

通过对所述磁性有源元件的一个或多个预定部分机械地施加一个固定力，较佳地为一个弯矩，所述力激活器件可以应用所述变形或偏斜。多个所述力激活器件可地组合地使用，以产生所述磁性有源元件的预定变形或偏斜。 

所述力激活器件可以包括一对相关的调谐构件，每个调谐构件定义一根轨道。所述轨道按互相不同方向或平面运行并还引导一个公共位移元件。所以，所述位移元件按沿所述轨道至少一个方向的移动按这样一种方式产生在所述调谐构件之间的相对移动，使一个所述调谐构件移离另一个所述调谐构件。在所述调谐构件间的相对移动可以用于实现所述磁性有源元件的所述变形或偏斜。第一个所述调谐构件可由所述另一个调谐构件限制在它的自由度内，较佳地它能在一个平面内仅能移离或移向所述第二个调谐构件，所述平面是由所述第一个调谐构件将变形或偏斜力施加到所述磁性有源元件的平面。 

所述调整装置可进一步包括一个适合于沿所述轨道移动所述位移元件的调节器件。所述调节器件可包括螺纹调节器，该螺纹调节器沿所述调谐构件(member)的纵轴穿过间隙孔并较佳地应为可捕获的(is captive)，所述位移构件包括在那儿穿透的螺纹孔，所述螺纹调节器穿过那个螺纹孔，以使所述调 节器的转动产生所述位移构件沿所述轨道的平移，并由此将所述转动转换为所述调谐构件间的相对位移。 

所述调整装置可以进一步包括用于提供所述变形或偏斜量反馈的装置，所述变形或偏量施加所所述磁性有源元件。所述反馈装置可以包括一根标尺，该标尺将所述位移元件的所述轨道移动和一个所述调谐构件相对于另一个所述调谐构件的位移关系起来，所述标尺较佳地为用户可视的并更佳应包括所述位移构件上的一个指示器，该指示器可与沿所述调谐构件的一个标尺进行比较。 

所述调整装置可适合于提供所述刚性元件和所述目标体之间的间隙的精细调谐。所述磁场发生器可以包括一块极片，磁铁位于这块极片上。 

磁性有源元件可以包括一个围绕在所述磁场发生器的磁铁阵的机壳。所述机壳可以是完全水密的，在所述磁性有源元件的所述变形或偏斜期间及以后应较佳地保持这样的水密完整性。 

至少一个机壳或一个支承结构可以包括一种或多种外形特征，以适合用于使冷却水产生流近或流过所述目标体的至少一部分，并用于在所述流动中产生扰动。 

所述磁场发生器可以包括一批永久磁铁或电磁铁。所述磁场发生器可以包括在所述目标体表面区域内的等离子体轨道。借助于应用所述变形或偏斜可以调节所述轨道。 

所述磁场发生器可以包含在平面磁控管和圆柱磁磁控管中至少一个磁控管内，一个所述平面磁控管较佳地包括固定和移动磁铁中的一种磁铁。 

所述磁场发生器可适合于相对所述目标体移动或可以适合于维持相对于所述目标体的固定状态。 

可以将所述变形或偏斜限制在所述磁性有源元件的一部分或多部分，所述磁性有源元件另一部分借助于完全独立的调整装置较佳地进行位置固定或调整。所述磁性有源元件可以包括形状或配置中的至少一种特征，适合于减少刚性或机械强度，例如分段，缺口，切口或皱纹分区，所述特征例如应用于其上的极片上。 

借助于侧向分路器至少部分地可改变所述磁场发生器的磁输出。利用将一层或几层例如0.5毫米厚的金属带/箔片局部地堆叠到磁铁阵(例如所述磁性有源元件)的一侧，可以应用所述侧向分路器。所述侧向分路器可实现单个或几组永久磁铁的磁场强度的局部改变，或对电子的灌注效应实现集成磁场强度的局部改变。可修改所述侧向分路器以使它们不需扩展到它们相关磁铁的顶表面，以使它们短路相同磁铁的异性极的圆磁力线。 

本发明也提供一种控制溅射磁控管的一种方法，包括变形或偏斜磁场发生器的磁性有源元件，由此改变所述磁场发生器的一部分局部相对于有关目标体的位置。磁性有源元件可以是刚性的，例如，它可以包括装在机壳内的磁铁阵。 

所述方法可以包括弹性地或可塑性地，及因此较佳地为可逆性地改变所述位置。所述方法可以包括变形或偏斜所述磁性有源元件，以便至少改变所述磁场强度和所述目标体腐蚀表面上等离子轨道感应中的一种。 

所述方法可以包括通过移动一个调谐构件产生所述变形或偏斜，该调谐构件刚性地固定到所述磁性有源元件上并与另一个调谐构件相关，该另一个调谐构件刚性地固定到所述磁场发生器的支承结构。 

所述方法可以包括通过将位移元件同时沿每个所述调谐构件的一条轨道移动，在所述调谐构件之间产生所述相对移动。 

所述方法可以包括借助于丝杆装置移动所述位移元件。 

所述方法可以包括对所述磁场发生器和所述目标体间的间隙进行调整，较佳进行精细调谐，以调谐在所述目标体表面上产生的等离子轨道或者调谐从目标体到衬底的薄膜沉积。 

本发明还给溅射磁控管提供磁场发生器，包括磁性有源元件和用于所述磁性有源元件的局部变形或偏斜的调整装置。磁性有源元件可以基本上是刚性的，例如它可以包括机壳内的一个磁铁阵。 

所述调整装置可以包括多个力激活器件，操作该力激活器件导致所述磁性有源元件的局部变形或偏斜。 

所述磁场发生器可以装入水密机壳内，构成磁性有源元件的一部分，并在 那种情况，所述变形或偏斜较佳地不包括所述机壳的所述水密完整性。 

本发明可以提供带有目标体和邻近目标体的磁场发生器的溅射磁控管，所述磁场发生器含有一个刚性元件，进一步包括用于变形或偏斜所述刚元件的装置，以调整所述磁场发生器一部分相对于所述目标体的位置。变形或偏斜可以是弹性或塑性的。变形或偏斜装置可以可逆地对所述刚性元件进行弹性或塑性变形。例如，所述刚性元件可以是围绕磁铁的机壳或可以是一块极片，在极片上放置磁铁阵。机壳可以是冷却水密的。也可以提供支承结构，由此，变形装置能改变一部分刚性元件相对于支承结构的位置。能够进行位置改变，不会改变机壳有关它的液体密封的完整性。磁场发生器可以一批永久磁铁或电磁铁。磁场发生器可以包括目标体表面上的等离子轨道。磁控管可以是平面磁控管或圆柱形磁控管。磁场发生器可以相对于目标体移动或静止。变形装置可以包括一系列沿支承结构和机壳之间的分隔线以定距离间隔放置的力激活器件。 

本发明也可以包括调整一种溅射磁控管的方法，所述溅射磁控管含有目标体和邻近于所述目标体的磁场发生器，该磁场发生器含有一个刚性元件，所述方法包括局部变形或偏斜刚性元件，以调整一部分磁场发生器相对于目标体的位置。变形或偏斜可为弹性或塑性的。变形可以按可逆的弹性或塑性方式实现。例如，刚性元件可以是围绕磁铁的机壳或者可以是一块极片，在该极片上放置磁铁阵。机壳可以是冷却液密封的。也可以提供支承结构，由此，变形装置改变一部分所述刚性元件相对于支承结构的位置。磁场发生器可以是一批永久磁铁或电磁铁。磁场发生器可以包括目标体表面上的等离子轨道。磁控管可以是平面磁控管或圆柱形磁控管。磁场发生器可相对于目标体移动或静止。 

本发明也可提供用于溅射磁控管的磁场发生器，包括：刚性元件和用于局部变形或偏斜刚性元件的装置。磁场发生器可与支承元件合作。用于局部变形或偏斜的装置可以包括多外压力器件。压力器件的相对不同操作引起局部变形或偏斜。可用冷却液体密封机壳围绕磁场发生器。压力器件的操作不会损坏机壳有关它的冷却液密封的完整性。磁场发生器可以包括一批永久磁铁。 

本发有也可提供溅射磁控管装置，包括磁场发生器和与所述磁场发生器相关的目标体。其中，磁场发生器包括一个完全刚性元件和一个调整装置，该调整装置适合于局部地变形或偏斜所述刚性元件，以改变的至少一部分所述磁场发生器相对于所述目标体的位置。该完全刚性元件可以包括装在机壳内的磁性有源元件，并较佳地能在预定限制内与所述机壳一致地进行弹性变形或偏斜。如此，所述机壳的变形或偏斜可以转换为所述磁性有源元件的相对变形或偏斜。

根据本发明的第一方面，提供一种用于从消耗的目标体中释放材料并将该材料沉积到接受衬底上的溅射磁控管装置，所述溅射磁控管装置包括：磁场发生器和与所述磁场发生器相关的目标体，其中，所述磁场发生器包括磁性有源元件和第一调整装置，所述第一调整装置包括一串力激活器件，并适合于局部地变形或偏斜所述磁性有源元件，以改变所述磁性有源元件的至少一部分相对于所述目标体的位置。 

根据本发明的第二方面，提供一种用于从消耗的目标体中释放材料并将该材料沉积到接受衬底上的控制溅射磁控管装置的方法，所述溅射磁控管装置包括：磁场发生器和与所述磁场发生器相关的目标体，所述磁场发生器包括磁性有源元件和第一调整装置，所述第一调整装置包括一串力激活器件，所述方法包括通过使用所述力激活器件局部变形或偏斜所述磁场发生器的所述磁性有源元件的一个或多个刚性部分，并由此改变所述磁性有源元件的一部分相对于所述相关目标体的位置。 

根据本发明的第三方面，提供一种溅射磁控管的磁场发生器，包括磁性有源元件和调整装置，所述调整装置包括多个用于所述磁性有源元件的局部变形或偏斜的力激活器件。 

附图说明

现借助于例子并参考附图描述本发明。 

图1是磁控管工作原理的示意图。该图按典型磁控管配置示出标准磁铁配置的横截面格式，连同示出磁力线，电子漂移方向及3D坐标系统。 

图2是由按照图1的装置产生的磁场强度的图形表示图。将平行于目标体表面B_x的磁场强度幅度描述为沿x轴的位置函数。 

图3是由按照图1的装置在目标体上产生的集成磁场强度的图形表示图，但示出了均匀性的某些不足。将平行于目标体表面|B_x|的集成磁场强度区示作为沿y轴的位置函数。 

图4示出通过图1装置变化的一串横截面(a)到(c)。在图4中，(a)是 中间水输送管；托架，每个托架含有2个垫片；每个托架的2个螺栓，用于安装软铁极片和4个磁铁阵的x-z平面视图而(b)是它们的y-z平面视图。(c)是y-z平面的调整视图，在该视图中，在目标体表面左侧得到低磁场(1个垫片)而右侧获得高磁场(3个垫片)。 

图5是理论上理想的集成磁场的目标体表面的图形表示图。平行于目标体表面|B_x|的集成磁场强度区描述为沿y轴的位置函数，并带有可调磁性结构，以补偿图3的非规则性。 

图6是在由按照图5的磁场应用产生的沉积层上的可能相对厚度的图形表示图。描述使用具有高均匀性磁场强度的磁控管时，在大面积衬底宽度上的相对涂层厚度。 

图7是目标体表面上所需最佳集成磁场的图形表示图，该最佳集成磁场为了补偿图6的结果，以达到在沉积层上的相对厚度具有高均匀性。将平行于目标体表面|B_x|的集成磁场强度区描述为沿y轴的位置函数，并具有可调磁结构以衬偿非均匀层沉积。 

图8是按照本发明一个实施例的圆柱形磁控管组件的等尺寸剖面图。视图包括安装在圆柱形目标体管的可调棒组件的等尺寸部面图。 

图9是各种磁分布许多简略图形表示图。描述了磁控管内各种磁场分布的横截面的磁力线，在磁力线分布中，场力线按0.5mWb/m标度。 

图10是弯曲软铁极片上磁场侧向分路器的等尺寸视图，可用在有关图8所示的实施例中。这是一个弯曲软铁极片上的磁侧向分路器的实际实施例子，用于圆柱形磁控管。左底部含有最大的侧向分路器，相应于情况9.i，虽然该分路器改变形状，以实现在磁棒右顶部位置根本没有分路器。 

图11是图8圆柱形磁控管结构的部分分解图，在这张图中未示出图10的极片。该图示出磁棒系统，含有磁铁机壳，支承结构和中间调谐系统。 

具体实施方式

图12是与图8，10和11相关的按照本发明的按力激活器件格式的磁控管精细调谐/调节装置的分解图。在左底部(最大延伸)和右底部(最小延伸)示出极端的设置。 

图13含有按照图8，和10到12实施例装配的圆柱形磁控管装置的两种配置的顶视图和侧视图。 

图14a和14b是应用于平面形磁控管的本发明一个实施例的略图。 

引用图表，将参考附图和特殊实施例描述本发明，该特殊实施例包括一个圆柱形磁控管装置。然而，应当理解，本发明的范围不受限制，并且能够设想各种修改和相似的结构/方法，并没有背离本发明对技术发明性贡献的性质和精神。特别地，除了圆柱形磁控管外，本发明可适用于例如包括带有静磁铁的平面磁控管并也可用于含有移动磁铁的平面磁控管。 

现在特别简要地参考图8及10到13，圆柱形磁控管包括用于调整磁控管磁场发生器(例如磁铁阵)相对于目标体的局部位置的装置，以调谐磁控管的运行。例如，有可以局部地调整目标体的腐蚀速率，或调整衬底上的沉积速率，例如提供基本上相等目标体腐蚀或相关衬底上相等的薄膜沉积。通过偏斜或变形磁铁阵进行调谐，这样目标体上它的磁场强度是局部可调的，如同下面详细描述的。 

磁控管磁场发生器可以含有两套用于调整磁场强度的独立系统，每套系统可以独立于另一套使用。在建造磁场发生器期间调谐粗调系统，同时考虑到真空系统的影响(例如几何结构，气流，阳极等)。通过引入例如均匀磁棒的磁场发生器(即，如图5所示)并测量由这特定磁棒产生的衬底上的涂层厚度(即，如图6所示)，可以确定该系统的影响。无论何时涂层厚度曲线较好地落在±10％内，即小于20％峰峰值。可以考虑省去粗略调谐并只要经过精细调谐系统就可达到非常均匀的厚度曲线。 

然而，当用非常均匀的磁棒时，在衬底上观看到一条清晰的V或倒V形或W形或M形厚度曲线时，建议做粗略调整。在这种情况，要保证粗调谐磁棒与所有沉积槽的互换性，同时在现场还做精细调谐。用户不能调整粗调谐设置，而能够极快速地，非常精确地并按用户界面友好的方式进行精细调谐系统的调整。此外，可以标度上读出精细调谐设置，记下精细调谐设置，为以后的新实验或生产设置作参考。 

返回粗调谐系统，图1示出典型磁棒系统的横截面图，如上所描述的。对于平面形磁控管的情况，图9分别描述了用于调整分区A₁和分区A₂磁场的建议的解决方案。在所有例子中，分区A₂留着未接触，而仅调整分区A₁，以更易看到效果。 

a)这种情况是中间的及对称基准结构，相应于图1，在该结构中，A₁和A₂分区两者是相等的。 

b)在这种情况中，左外侧磁铁11含有半磁铁厚度的侧向分路器12，在其上的内侧(朝中间磁铁13)安装到这个磁铁上；所有离开左磁铁11右半侧的场力线被分路器，仅有离开左磁铁左半侧的场力线能够到达中间磁铁13。事实上，这种情况等同于半宽度的位于左磁铁左半边位置的左磁铁。将分区A₁相当均匀地减少，而分区A₂稍有增加。现在多于中间磁铁13的一半参于形成分区A₂。结果，这种侧向分路技术在均匀地全面减少分区A_i中非常有效，而稍微增加相反的分区。 

c)在这种情况中，用安装到中间磁铁13的A₁侧(即朝磁铁11)相似的侧向分路器14进一步扩展情况b)。这不会改变如在b)情况中看到的A₁到A₂侧的相对幅度，虽然它使磁场强度全面减少。的确，现在中间磁铁13也变弱(由分路器短路了它的左边)，并且对于事实上更小的左外侧磁铁，还将更少的一部分传送到A₁分区并由于原来的右外侧磁铁，较大的一部分传送到A₂分区。 

d)在这个应用的介绍中已经讨论了分路器的使用。磁力线分布证实：2块磁铁11，13之间并定位于部分高于磁场源顶表面的磁分路器16使不同磁铁(即，外侧和中间磁铁11，13)的异性磁极的磁场短路。此外，如对这种方法相关专利的权利要求中描述的，这种配置局部地减少了磁场强度(如通过刚好在图9.d分路器上面的较低的场力线密度所看到的)以补偿在特定位置上的过度腐蚀。刚好在分路器16上的附图2相应于分区A₁平坦的最小部分，以建立较大的均匀磁场区域，并因而通过稍微消除腐蚀槽的最深点建立均匀的腐蚀。应当清楚，实施例9.d不同于例如实施例9.b，9.c，9.e，9.f，9.g和9.i，因为在9.d中的磁分路器16部分地位于磁场源(例如，在这种情况中的永久磁铁)顶表面的上面并主要地倾向于使不同磁铁异性磁极的场力线短路。相反，侧向 分路器决不超过磁铁装置的顶表面，并主要倾向于使相同磁铁的异性磁极的场力线短路。因而，9.d主要地倾向于使A_i分区的形状变形，并试图消除峰尖同时维持它的面积，而侧向分路器主要集中在全面地减少A_i面积。 

e)这种情况是9.b的进一步扩展，带有一个相似的分路器17，也安装到左外侧磁铁11的左侧。现在离开左磁铁左侧的大部分场力线由左侧分路器分路，而离开左磁铁右侧的大部分场力线由右侧向分路器分路。左磁铁中间场力线的仅有微小的一部分能够达到中间磁铁13。这种情况事实上等同于约四分之一宽度，位于相对于原左磁铁中间位置的左磁铁。分区A₁相当均匀地减少，而分区A₂稍微增加了。现在多于一半的中间磁铁参于形成分区A₂。结果，双侧向分路器的这种技术在均匀地全面减少分区A_i中极其有效，而稍微增加了相反的分区。事实上，9.h示出在它的实际位置上并具有相对原左磁铁尺寸的40％的左磁铁。虽然情况9.h的40％宽的磁铁还相当地强于9.e的双分路的原磁铁，场力线的分布格式等同于9.e的情况。 

f)这种情况将底部分路器18安装在情况9.c中。如能看到的，效果是如此地小，可以忽略它。这认识到底部分路器18只含有最小的效果。 

g)在这种情况，从基准9.a开始，在左外侧和中间磁铁11，13之间仅引进半块磁铁高的底部分路器18且磁力线分布的格式没有明显改变，虽然可观察到强度稍微减少。这意指分区A₁的形状实际上保持不变而它的面积稍微减少。底部分路器高度的小改变(虽然保持小于磁铁总高度的一半)对分区A_i只有最小的影响。 

h)看图9.e情况的说明，在该情况中描述了四分之一宽的左手边磁铁19。 

i)这种情况是9.g的进一步扩展，其中进一步增加底部分路器18的高度，同时将它保持在低于磁铁高度的位置。如可以期望的，该行为完全类似于9.c的情况，对离开左磁铁右侧的场力线进行分路，而离开中间磁铁左边的场力线也进行分路。这里c)的说明是有效的。然而，有趣的是当它高于半个磁铁高度时，底部分路器的影响增加更迅速。因此，当它的位置低时，底部分路器对小的变化非常准确，而当它的位置高时，它的影响变得非常大。 

j)在这种情况，从基准9.a开始，使左外侧磁铁11进一步远离中间磁铁13。虽然这种情况的影响与介绍中(即在“b”)讨论的先前技术披露的一些具有某些类同之处，还有明确不同。如在这些专利中描述的磁铁位移纯粹地倾向于移动轨道并因而，使目标体产生更好的腐蚀。然而在这种情况，轨道的宽度和分区A_i的形状改变成局部地影响溅射的成品率。如果磁铁进一步分开，分区A_i的形状变得更宽并且其面积将增加到最高效率的某点。如果磁铁进一步分开，分区将变更宽，但磁场强度将下降到低于最佳磁灌注(magnetic bottling)点。 

k)和1)现在将左外侧磁铁11放置到与中间磁铁13和右外侧磁铁15间的距离比较时离中间磁铁更近的位置。可以期望，磁场强度将局部地变得更高(即，在A_i曲线的尖峰)，虽然总面积将下降，磁场将变弱并将引起较低的溅射成品率。可以达到将左外侧磁铁安装到中间磁13那一点，导致非常低的总磁场强度。 

虽然侧向分路和移动单个磁铁的技术在实现局部调整磁场强度中非常都有用，侧向分路是最实用的。在这种情况中，磁铁总是放置在基本上相同的位置，通过将正确形状的软铁片安装到单个外部或内部磁铁，或放置在磁铁之间但低于磁铁的顶表面，来进行调整。 

借助于侧向分路，利用将一层或几层例如0.5毫米厚的金属带/箔片局部地堆叠到磁铁阵(例如所述磁性有源元件)的一侧，至少可以部分地改变磁场发生器的磁输出，所述磁铁阵构成磁性有源元件的一部分(P23-13～17)。侧向分路器可以实现局部地改变构成磁性有源元件的单个或多组永久磁铁的磁场强度，或可以为电子的灌注效应局部地改变集成磁场强度。此外，可以这样改装侧向分路器，使它们不能扩展到它们相关磁铁的顶表面，并且使它们能磁性地短路磁铁阵内相同磁铁的异性磁极的环形磁力线。 

停留在低于构成磁铁阵的所有磁铁的顶表面有额外的优点：磁铁总是在它们到目标体的最近位置并总是装配在相同的机壳内，较佳地是独立于磁分路量。 

在图10中能够看到按磁性有源元件格式的分路器(6，8)的实际实施例，在该实施例中包括磁铁阵1和机壳3。两个外部磁铁5，9侧面与中间磁铁阵相 接。分路器8和6分别位于磁铁阵对7，9和5，7之间。分路器6，8的深度沿磁铁组件5，7，9的长度而变化。依据图6的结果，能逐渐改变侧向分路器的形状适合所需的调整。 

可以独立于选择的粗调谐技术使用依据本发明的精细调谐系统。按一个或多个力激活器件的格式实现这种精细调谐机构，所述力激活器件适用于变形或偏斜磁性有源元件。图12描述并在图11适当位置示出这种力激活元件。这种或每个力激活器件(21-25；a-e)适合于按这样一种方式实现这样的变形/偏斜，以能改变在一部分磁性有源元件和目标体4之间的距离。这改变了目标体4腐蚀部分区域中的磁场强度，并用于控制正在从目标体4沉积的并局部化目标体腐蚀速率的涂覆层的沉积厚度中的至少一种(P24-10～13)。如能理解的，如在图10中装配和部分显示的仅由磁铁阵1构成的磁性有源元件敞开受到水的冲击及随之发生的腐蚀。为了防止这种腐蚀，磁铁结构1(从图10中)较佳地安装在闭合的水密机壳3内，例如通过焊接封闭的不锈钢柜。机壳3较佳地应是刚性的或由刚性部件构成，例如自承重部件。图11中描述磁铁机壳结构3，支承结构20和精细调谐机械21-25，而在图12中按分解格式描述调谐机构21-25本身而在图8中描述整体部件。图10调谐磁铁系统滑进磁铁机壳3内(描绘在图11的顶部)以形成磁性有源元件，并这样刚性地装入这个机壳3内。在安装好后，两个月亮形未端压盖零件密封性地闭合磁铁机壳的两端，防止任何进一步地与外环境(例如冷却液)产生交互作用。应当理解，进一步地进行粗调谐而不破坏磁铁机壳3的密封变得不可能。 

在沿磁铁机壳每边长度的一个固定间隔，提供以内部块21(图12中的“b”)格式的调谐零件，由该调谐零件确定相对于磁铁机壳3纵轴的凹槽斜面。在沿支承结构20和机壳3间的分隔线边沿基本上相等的距离上，将内部块21刚性地安装到磁铁机壳3的各自一边。 

延伸中间支承和水传送管2，该中间支承和水传送管2具有含有内部加强层的结构。支承结构的外壳一般为圆柱形，并且其外径比支承目标体管4的内径小几微米。支承结构20的额外加强层具有双重特征： 

·将长磁棒上的悬链线弯曲限制到一个绝对最小值。这些力可能由重力或由处理期间的其他力(例如，悬挂在水中时的向上力)引起。 

·改善整个支承结构的刚性，以使磁铁机壳3和支承结构之间的局部压力或张力可以全部转变为磁铁机壳的相对局部变形，而支承结构20基本保持不变。 

从而，较佳地用低质硬化泡沫材料经过位于两端的孔28填充支承结构20。 

在图12中更详细地示出调谐机械零件21-25的特别视图，但不限制它们的结构形式。在支承结构20的两边并在沿磁铁机壳长度的固定间隔位置上(正确地相应于安装在磁铁机壳3上的零件21)安装外部块22(图12中的“c”)格式的调谐机构21-25的更多零件。每个外部块22确定一条相对于磁铁机壳3长轴平行的凹槽。通过引进侧向楔子23(图12中的“a”)和调节螺栓24(图12中的“b”)形式的导螺杆，经固定的调谐零件21，22互相连接新封闭的磁铁机壳3和新的泡沫填充及封闭的支承结构20。安装到支承结构20的调谐零件(c)22含有一条直凹槽，它延伸穿过整个极片。侧向楔子(a)23含有装入(b)21凹槽的斜面花键和装入(c)22凹槽的直花键(相对于螺纹孔轴)。侧向楔子(a)23含有装入外部块(c)22凹槽的花键的外部正面上的一个基准标记，并含有相应于螺栓(d)24螺纹的螺纹孔。在一个例子中，由内部块(b)21确定的斜凹槽的角度相当地小，较佳应低于15度。 

在将磁铁机壳3安装到支承结构20并将零件(b)安装在零件(c)的叉端之间以后，通过零件(c)的外部开口引进楔子(a)，在装好楔子(a)后，将经过零件(c)的非螺纹间隙孔安装螺栓(d)并旋进楔子(a)。在螺纹安装螺栓(d)完全穿过零件(c)后，例如通过焊接，将小螺杆(e)25安装到楔子24的另一边，防止螺栓24移动。 

如果系统在它的最延长的位置(图12中的I)，必需顺时针地旋转螺栓24计数器，以将楔子23移到另一边，在这过程中，零件(b)将在零件(c)内稍微向下移动。同时，零件(b)的移动将导致磁铁机壳3的局部向下移动，同时螺杆(e)防止将楔子(b)旋出零件(c)。 

当调谐系统位于它的最压缩位置(图12中的II)时，顺时针地旋转螺栓24将使楔子23移到另一边，在这过程中，将零件(b)上推伸出零件(c)。同时，零件(b)将局部地上推磁铁机壳3并使磁铁机壳向上地偏斜/变形，而螺栓(d) 24的头部将对零件(c)施加一个力。因为零件(b)的斜面角度相当小，楔子的较大位移将仅相似于零件(b)相对于零件(c)的小量向上位移。因为下面几方面原因，这个较大的缩减因数是重要的： 

·它允许零件(b)在零件(c)内非常精确地定位； 

·使磁铁机壳变形的巨大外力减少到容易调谐螺栓，该调谐螺栓远离承受它的最大扭矩级。 

通过给零件(c)增加一个标尺并使用楔子(a)上的基准标记能够添加另一个特征。在这个标尺上能轻易地获得亚毫米精度并且甚至可以与螺栓(d)的角度位置相结合。结果，能够轻易地检查某一位置，可以知道必须增加或减少多少就能获得另一种条件并且甚至记录下相对于某特定设置的绝对值。在一个示范性实际实施例中，斜面凹槽的角度为5.73度，楔子的总范围为50毫米。螺栓为型号M5并含有每圈0.5毫米的螺距，由于5.73度的斜度，移动该楔子约40毫米相应于将零件(b)相对于零件(c)垂直地移动4毫米。设想，将调谐螺栓90度看作为调节该系统的最佳精度，调谐螺栓90度相当于移动楔子(a)0.2毫米和移动螺栓20微米。假定将零件(b)对应于零件(c)的相对移动转换为磁铁机壳3的移动并因此转换为装在其中的磁铁阵1的移动，但作为该构造的结果，因为支承结构20的刚性，不能转换为支承结构20的移动。 

实验已经示出：通过变形或偏斜将磁性激有源元件中的磁铁阵1相对于目标体表面4移动1毫米相应于磁场强度变化5％。因为用上面的精细调谐机构可将磁铁移动至少4毫米范围(峰峰值)，能够调整磁场强度约20％。在一种特殊情况，具有定义明确的各种磁场强度分区的预调非均匀磁棒与它产生的涂层厚度均匀性(即图6比较类型)进行比较。在这种情况，可以发现涂层厚度和磁场强度间的线性关系，且该倾斜系数接近于1。作为这种特殊情况的结果，例如5％的磁场强度的变化也相应于涂层厚度5％的成比例变化。 

考虑到用上述精细易调谐系统能达到的精度并使用上面例子中给出的附图：将螺栓调谐90度导致磁铁20微米的位移，该位移依次相应于磁场强度0.1％的变化，并在某些情况中相应于0.1％涂层均匀性变化。因为容差较佳地在±5％(即，10％的峰峰值)到±1.5％(即，3％的峰峰值)内，按照本发明实施例的精细调谐系统的精度足够应付这些要求。 

在真实配置中，可以使用几种调谐情况(图13示出极端设置，在该设置中间隙29可以完全闭合或者完全打开)。分别调谐相对的调谐装置(即，在图13顶视图中的左和右的装置)允许解决图3中分区2的问题。调整相对调谐装置同样允许解决分区3的问题，在该调整中可以获得磁场强度的增加和减少两种。单个调谐装置的调整不会引起任何问题。安装到磁铁机壳的零件(b)的整个长度稍微有些短于零件(c)分岔的凹口，该凹口用于安装零件(c)。结果，调整单个调谐装置将允许邻近装置稍微作侧向移动，而在零件(b)和(c)之间不存在侧向力。另外，如果邻近的精细调谐装置按相对方式调整时，零件(b)在零件(c)内有小的运动允许绕轴作一些旋转(P28-18~20)。 

需要符合大多数情况的精细调谐装置的数量取决于磁棒的长度及整个衬底宽度所需的精度。然而，可以应用某些准则。相对装置的最小数量比按米计量的磁棒长度至少多1。如果磁棒例如为1.5米长，因为系统的机械强度，3对相对装置(即总共6个装置)是推荐的最小值。长于3.5米的大型磁棒应当至少需要5对相对装置。在极端情况下仅有2对装置(例如50厘米的磁棒)仅允许引起衬底宽度上的线性渐变。使用的装置越多，可建立的外形越复杂。然而，超过5对装置需要仔细地考虑它的真正需要。图6已经示出一种相当复杂的情况，事实上仅通过5对装置进行调整。仅通过3对相对装置能够解决大多数变通普通的V形或倒V形非均匀性。然而，通过5组配置能够解决W形或倒W形。实际上，通过按照贝塞尔曲线或云形规算法(spline algorithm)经许多点(相应于相对精细调谐装置的数量)画出一根流畅的线条，可对该调整进行比较。 

应当相信：建议的可调磁棒系统比目前工艺水平的解决方案具有某些重要优点。 

·该解决方案可以应用到多种类型的磁控管，例如圆柱形和平板型磁控管(固定或移动磁铁)； 

·通过使用侧向分路器能够相当精确地调整磁场强度，将分路器放置在邻近于及较佳地不高于磁源(例如，永久磁铁)的位置。 

·通过使一种极性的磁铁相对于相反极性的磁铁移动，能够相当精确地调整磁场强度； 

·由建议的概念能够达到的磁场强度均匀性的精细调谐度是极其高的，是绝对的并通过读取标尺能够相当轻易地进行量化； 

·由建议的概念能够达到的溅射成品均匀性的精细调谐度是极其高的，是绝对的并通过读取标尺能够相当轻易地进行量化； 

·由建议的概念能够达到的溅射沉积层厚度均匀性的精细调谐度是极其高的，是绝对的并通过读取标尺能够相当轻易地进行量化； 

·磁铁没有浸入水中并因而不易于腐蚀； 

·调谐磁场强度不能解决耐腐蚀的完整性，并在任何希望时刻能进行磁场强度的调整； 

·有可能调整轨道的单边，允许优化磁控管效率。 

·磁棒机壳迫使冷却水接近目标体管，导致最佳的热传递及冷却效率。 

·可以提供具有某一外形的磁棒外部机壳，以增强扰动水流，进一步增加冷却效率； 

·提供一种方法，用于通过一部分磁铁装置的控制的机械变形改变目标体表面和磁铁装置之间的距离； 

·提供一种系统，用于将旋转移动转换为垂直横向移动，该系统与通过和该横向移动垂直的线性标尺精确地读出横向移动的读数相结合； 

该建议的可调磁铁配置也能够应用于： 

·粗略地调谐以在目标体表面的基本部分上获得均匀的和相似的磁场。 

·精细地调谐以在目标体表面的基本部分上获得均匀的和相似的磁场。 

·粗略地调谐以在目标体表面的基本部分上获得均匀的和相似的腐蚀。 

·精细地调谐以在目标体表面的基本部分上获得均匀的和相似的腐蚀。 

·粗略地调谐以通过溅射沉积在目标体表面的基本部分上获得均匀的和相似 的沉积层厚度。 

·精细地调谐以通过溅射沉积在衬底宽度的基本部分上获得均匀的和相似的沉积层厚度。 

本发明给磁控管溅射可能的磁铁调整提供较大的灵活性，加之非常高的精度及用于调整磁场强度的用户亲善性。 

分区2和分区3不规则性可以单独进行调整。可以达到非常高的磁场强度差异，同时也可以达到非常高的绝对磁场强度。与实际应用中的现有商用磁铁配置(例如，在图4和中间位置所述的)相比，新发明的中间磁场强度高约60％。 

技术熟练人员将理解：按照本发明的可调磁场发生器留有用于调整磁场强度的两个系统中的至少一个系统。第一个系统倾向用于粗略调整并较佳地仅进行调整以补偿非规则性，该非规则性由特殊真空涂膜系统的几何结构和/或气体流产生。用这种系统，可将磁场强度局部地调整到例如+0％到-40％之内。即使在最差的补偿中，磁场强度保持足够高以维持磁灌注并事实上类似于商用磁铁系统中性位置。侧向分路器在外部或内部磁铁和在磁铁左侧或右侧的正确位置在维持电子所需的磁灌注中起重要角色。 

第二个调整系统倾向于要达到最后百分之几的均匀性所需的精细调谐。用这种系统，可以局部调整到+10％到-10％范围，磁场强度具有约0.1％的均匀性精度。两种调整系统都可工作在A₁和/或A₂区域。 

也可控制磁铁结构和/或支承结构塑性和/或弹性的变形/偏斜。对于精细调谐系统能够产生可塑变形并在这种情况中，变形的总量相当有限，因为焦点在精细调谐中。此外，支承结构相当大并且内部进行加强以实现一个刚性结构，当调整磁铁结构时该结构不会弯曲。结果，可绝对地进行精细调谐调整。 

也将理解：磁性有源元件的变形或偏斜可以限制到磁性有源元件的一部分或多部分。通过完全独立的调整装置可对磁性有源元件的又一部分进行位置固定或调整。磁性有源元件可以包括形状或配置中的至少一种特征，适合于减少刚性或机械强度，例如分段，缺口，切口或皱纹区，所述特征例如应用于其上的极片。 

在本发明中，较佳地应对整个磁铁结构，即磁铁，软铁极片和中间垫片进行密封，以防止与冷却液和磁铁之间接触。例如，它们可含在机壳内，特别是在防水机壳内，例如不锈钢机壳。在目标体管内的新可调磁铁结构不具有损坏任何在构成磁性有源元件的磁铁上的保护涂层的风险，否则将导致腐蚀。能够进行精细调谐而磁铁结构保持在它水密机壳内，因此排除了所有水侵袭风险。 

为了有助变形，可以采取措施减少磁性有源元件的刚性。这可以例如通过连接在一起的分段元件作为分立零件来实现并能互相相对地移动。在一个替代或另外的例子中，通过提供绉纹分区或深入构成阵列1的磁铁的缺口/切口可以降低机械强度。 

本发明可以应用于平板型磁控管，在该磁控管中，磁铁阵可以相对于平板目标体是静止的或移动的；也可以应用于圆柱形磁控管，在该磁控管中，磁铁阵相对于圆柱形目标体既可是静止的或也可以是移动的。在本发明中，当应用于旋转的圆柱形目标体管时，可达到内部目标体表面的最佳冷却。 

立刻参考图14a和14b，作为一个例子并按应用于平板形磁控管的图解格式示出本发明的一个实施例。在图14a中示出：由以间隙调谐机构210形式的调整装置将完全平板形磁性有源元件100支承在一个完全刚性支承结构200上，间隙调谐机构210定位在每个角的区域内。左手视图是在端点视图而右手视图是侧视图。间隙调谐机构210习惯上包括赞同于或操作相似于上面参考图12讨论的可调机构，工在图14a中可以看到它们没有延长。在图14b中，通过调整装置已经调整了磁性有源元件100一端上的两个调谐机构210，以形成端点向上的变形或偏斜并因此在目标体4腐蚀表面区上引起磁场强度的局部变化。应理解：每个角上的调整装置210可以独立地手动操作，以在磁场强度调整中提供最大可用的灵活性。 

较佳地，应当使每个实施例内的冷却水接近目标体管边缘，获得最佳的热传导。因为机壳和背衬或目标材料之间相对较窄的间隙，层流可以变为主要的冷却液流方式。对最佳的热传导，这不是理想的，并在机壳或支承结构中至少一个上的专用外形特征也可以应用并适合于在或接近磁性有源元件的冷却水流中产生扰动。 

Claims (35)

1.一种用于从消耗的目标体中释放材料并将该材料沉积到接受衬底上的溅射磁控管装置，其特征在于，所述溅射磁控管装置包括：

磁场发生器和与所述磁场发生器相关的目标体，其中，所述磁场发生器包括磁性有源元件和第一调整装置，所述第一调整装置包括一串力激活器件，并适合于局部地变形或偏斜所述磁性有源元件，以改变所述磁性有源元件的至少一部分相对于所述目标体的位置。

2.按照权利要求1的所述装置，其特征在于，所述变形或偏斜是可塑性或弹性的，并因此为可逆性的。

3.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述变形或偏斜用于改变磁场强度。

4.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述变形或偏斜用于控制所述衬底上薄膜的沉积厚度。

5.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述力激活器件沿磁铁机壳(3)和支承结构(20)之间的一条分隔线间隔地放置，在所述支承结构上安装所述磁铁机壳(3)，在所述磁铁机壳中安装所述磁性有源元件，所述变形或偏斜包括在一个或多个所述力激活器件区域内所述支承结构和所述磁性有源元件之间的相对移动。

6.按照权利要求5的所述装置，其特征在于，一个所述力激活器件通过施加局部的机械力或弯曲矩，将所述变形或偏斜施加到所述磁性有源元件的一个或多个预定部分上。

7.按照权利要求5的所述装置，其特征在于，组合地使用多个所述力激活器件以产生所述磁性有源元件的预定变形或偏斜。

8.按照权利要求5的所述装置，其特征在于，一个所述力激活器件包括一对相关的调谐构件，该对调谐构件包括第一调谐构件和第二调谐构件，每个调谐构件定义一条轨道，所述轨道按互相不同的方向或平面运行，并还引导一个公共位移元件，由此，按沿所述轨道至少一个方向的所述位移元件的移动在所述调谐构件之间以使一个所述调谐构件移离另一个所述调谐构件的方式产生相对移动。

9.按照权利要求8的所述装置，其特征在于，在所述调谐构件间的所述相对移动用于进行所述磁性有源元件的所述变形或偏斜。

10.按照权利要求8的所述装置，其特征在于，所述第一调谐构件的自由度由所述第二调谐构件限制，从而使所述第一调谐构件仅在一个平面内移离或移向所述第二调谐构件，所述平面是由所述第一调谐构件将偏斜或变形力施加到所述磁性有源元件的平面。

11.按照权利要求8的所述装置，其特征在于，所述第一调整装置进一步包括一种适合于沿所述轨道移动所述公共位移元件的调整器件。

12.按照权利要求11的所述装置，其特征在于，所述调整器件包括螺纹调整器，所述螺纹调整器穿过沿所述一对调谐构件中一个的纵轴的间隙孔，并且被防止从所述一对调谐构件中的所述一个被旋出，所述公共位移元件包括一个螺纹穿孔，所述螺纹调整器穿过该螺纹穿孔，以使所述螺纹调整器的旋转引起所述公共位移元件沿所述轨道平移，并由此将所述旋转转换为所述调谐构件之间的相对位移。

13.按照权利要求8的所述装置，其特征在于，所述第一调整装置进一步包括提供反馈的装置，用于反馈施加到所述磁性有源元件上的所述变形或偏斜量。

14.按照权利要求13的所述装置，其特征在于，所述反馈装置包括一根标尺，所述标尺把在所述公共位移元件的所述轨道内的移动与一个所述调谐构件相对于另一个所述调谐构件的位移联系起来，所述标尺为用户可视的，并包括一个在所述公共位移元件上的指示器，该指示器与沿一个所述调谐构件的一根标尺进行比较。

15.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述第一调整装置适合于提供在所述磁场发生器和所述目标体之间的间隙的精细调整。

16.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述磁场发生器包括一块极片，在该极片上放置一块磁铁。

17.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述磁性有源元件包括围绕所述磁场发生器的机壳。

18.按照权利要求17的所述装置，其特征在于，所述机壳为水密的，在所述磁性有源元件的所述变形或偏斜期间或以后，维持这种水密封完整性。

19.按照权利要求17的所述装置，其特征在于，所述机壳安装在一支承结构之上，所述机壳或所述支承结构中的至少一个适合于使冷却水流近或流过所述目标体的至少一部分，并在所述水流中产生扰动。

20.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述磁场发生器包括一排永久磁铁或电磁铁。

21.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述目标体表面区域内的等离子体轨道通过施加所述变形或偏斜来调谐。

22.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述磁场发生器包含在平板型或圆柱形磁控管内。

23.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述磁场发生器相对于所述目标体移动。

24.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述变形或偏斜被限制于所述磁性有源元件的一部分或多部分，所述磁场发生器包括另一个独立的调整装置，该另一个独立的调整装置与所述第一调整装置无关，借助于所述另一个独立的调整装置，所述磁性有源元件的其它部分进行位置固定或调整。

25.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，所述磁性有源元件包括一个极片，该极片具有分割、缺口、切口或绉纹分区中的至少一个。

26.按照权利要求1或2的所述装置，其特征在于，通过将所述磁性有源元件侧向分路，至少部分地改变所述磁场发生器的磁输出，所述侧向分路利用将一层或几层金属带/箔片局部地堆叠到所述磁性有源元件的一侧来应用。

27.一种用于从消耗的目标体中释放材料并将该材料沉积到接受衬底上的控制溅射磁控管装置的方法，所述溅射磁控管装置包括：磁场发生器和与所述磁场发生器相关的目标体，所述磁场发生器包括磁性有源元件和第一调整装置，所述第一调整装置包括一串力激活器件，

所述方法包括通过使用所述力激活器件局部变形或偏斜所述磁场发生器(5-9)的所述磁性有源元件的一个或多个刚性部分，并由此改变所述磁性有源元件的一部分相对于所述相关目标体(4)的位置。

28.按照权利要求27的所述方法，其特征在于，包括弹性地或塑性地改变所述位置，并可逆地进行这样的改变。

29.按照权利要求27或28的所述方法，其特征在于，包括变形或偏斜所述刚性部分，从而改变磁场强度。

30.按照权利要求27或28的所述方法，其特征在于，包括通过一个调谐构件相对于另一个调谐构件的移动产生所述变形或偏斜，所述一个调谐构件刚性地固定到所述磁性有源元件上，所述另一个调谐构件刚性地固定到所述磁场发生器的支承结构上。

31.按照权利要求30的所述方法，其特征在于，包括通过使位移元件同时地沿每个所述调谐构件的轨道移动，在所述调谐构件之间产生所述相对移动。

32.按照权利要求31的所述方法，其特征在于，包括借助于丝杠装置移动所述位移元件。

33.按照权利要求27或28的所述方法，其特征在于，包括对所述磁性有源元件和所述目标体间的间隙进行调整，以便于调整在所述目标体表面上产生的等离子体轨道，及以便调整从所述目标体到所述衬底的薄膜沉积。

34.一种溅射磁控管的磁场发生器，其特征在于，包括磁性有源元件和调整装置，所述调整装置包括多个用于所述磁性有源元件的局部变形或偏斜的力激活器件。

35.按照权利要求34的所述磁场发生器，其特征在于，所述磁场发生器装入水密机壳内，所述水密机壳构成所述磁性有源元件的一部分，而所述变形或偏斜不会损害所述机壳的水密完整性。

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