ES2602114T3

ES2602114T3 - Fuentes de pulverización catódica a alta presión con blancos grandes y procedimiento de pulverización catódica

Info

Publication number: ES2602114T3
Application number: ES11813313.1T
Authority: ES
Inventors: Mikhail Faley; Ulrich Poppe
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-09-17
Publication date: 2017-02-17
Anticipated expiration: 2031-09-17
Also published as: US20130199924A1; JP2013543057A; US9481928B2; CN103168338B; CN103168338A; WO2012051980A1; EP2630650B1; DE102010049329A1; JP5934227B2; EP2630650A1

Abstract

Cabezal de pulverización catódica con un alojamiento (11) para un blanco de pulverización catódica (2) y una o varias fuentes de campo magnético para generar un campo de dispersión magnético con líneas de campo que salen de la superficie del blanco de pulverización catódica (2) y entran nuevamente en ésta, estando el polo Norte y el polo Sur de al menos una fuente de campo magnético - entre los cuales se forma el campo de dispersión - separados uno de otro en 10 mm o menos, preferiblemente 5 mm o menos y de manera muy especialmente preferida alrededor de 1 mm, caracterizado por que el alojamiento (11) del blanco está rodeado por un blindaje para limitar espacialmente la erosión del material al blanco de pulverización catódica (2) y por que está dispuesto un aislador (3) de cuerpo sólidos entre el alojamiento (11) del blanco y el blindaje.

Description

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DESCRIPCION

Fuentes de pulverizacion catodica a alta presion con blancos grandes y procedimiento de pulverizacion catodica. Estado de la tecnica

En la pulverizacion catodica se establece primeramente una camara de pulverizacion catodica y luego se establece una atmosfera de un gas de pulverizacion catodica con una presion definida. En las proximidades de un blanco de pulverizacion catodica instalado sobre un cabezal de pulverizacion catodica y que se mantiene en general a potencial negativo se enciende una descarga del gas de pulverizacion catodica. A partir de los atomos o moleculas electricamente neutros del gas de pulverizacion catodica se produce entonces un plasma de pulverizacion catodica a base de iones positivamente cargados y electrones libres. Los iones positivamente cargados son acelerados por el potencial negativo del blanco hacia su superficie y golpean y expulsan allf, por transferencia de impulsos, material que vuela en parte, debido al retroceso, en direccion al sustrato que se debe revestir y que se deposita allf Al mismo tiempo, se liberan por este bombardeo electrones del blanco que son acelerados por el campo electrico en direccion al plasma de pulverizacion catodica y que ionizan allf otros atomos o moleculas del gas de pulverizacion catodica por medio de colisiones. Se obtiene de esta manera el propio plasma de pulverizacion catodica.

Para poder revestir sustratos relativamente grandes en una sola operacion se aspira a emplear blancos de pulverizacion catodica mas grandes. No obstante, al aumentar el tamano del blanco se hace cada vez mas inestable el plasma. Esto se contrarresta en la pulverizacion catodica magnetronica haciendo que el plasma sea atravesado por las lmeas de campo de un campo magnetico permanente. Este campo discurre generalmente, en el caso de blancos de pulverizacion catodica redondos, entre un anillo magnetico permanente instalado en el borde del alojamiento para el blanco de pulverizacion catodica y otro iman permanente instalado en el centro de este alojamiento del blanco. Una parte del campo de dispersion magnetico discurre entonces en lmeas de campo curvadas a traves del espacio en el que se encuentra el plasma de pulverizacion catodica. Este campo de dispersion magnetico fuerza a los electrones libres hacia largas trayectorias cicloides transversales a los campos electricos y magneticos a traves del plasma de pulverizacion catodica, en donde estos ionizan atomos del gas de pulverizacion catodica por efecto de un gran numero de colisiones y contribuyen asf a la obtencion del plasma.

Es desventajoso el hecho de que este procedimiento funciona tan solo a una presion relativamente pequena. A mayor presion, la longitud media de recorrido libre de los electrones es demasiado pequena, con lo que estos se acumulan solamente allf donde el campo magnetico tiene la maxima intensidad. En el sitio en el que este campo es mas debil, resulta tambien mas debil el plasma. Como resultado, el espesor del plasma de pulverizacion catodica sobre la superficie del blanco de pulverizacion catodica carece de homogeneidad. En un caso extremo, el plasma se descompone en varias partes separadas una de otra que estan localizadas en su mayor parte al lado de los polos magneticos del iman permanente.

Sin embargo, se necesita una presion mas alta especialmente para la pulverizacion catodica de capas oxfdicas en atmosfera de oxfgeno. Por un lado, la longitud media acortada de recorrido libre conduce indeseablemente a que se proyecten menos iones oxfgeno negativos por efecto de la repulsion desde el blanco hacia el sustrato y estos danen allf la capa ya depositada o produzcan una erosion no estequiometrica (efecto de retropulverizacion catodica). Por otro lado, es ventajosa una presion alta para transmitir del blanco al sustrato una capa oxfdica durante la deposicion con la estequiometna correcta. Algunos materiales pueden formar en general una fase estequiometrica estable en la capa depositada unicamente a una presion parcial de oxfgeno relativamente alta.

Se conoce por el documento US 6432285 B1 un cabezal de pulverizacion catodica con un alojamiento para un blanco de pulverizacion catodica y una o varias fuentes de campo magnetico para generar un campo de dispersion magnetico con lmeas de fuerza que salen de la superficie del blanco de pulverizacion catodica y entran nuevamente en esta, estando el polo Norte y el polo Sur de al menos una fuente de campo magnetico - entre los cuales se forma el campo de dispersion - separados 10 mm o menos uno de otro.

Se conoce por el documento WO 2009/157186 A1 un procedimiento de deposicion por pulverizacion catodica de un material de blanco sobre un sustrato a una presion de 0,5 mbar o mas, en el que se forma entre la superficie del blanco y el sustrato un plasma del gas de pulverizacion catodica, y en el que los electrones emitidos por la superficie del blanco en direccion al plasma son desviados dentro del plasma por las lmeas de campo de una o varias fuentes de campo magnetico, cuyo polo Norte y cuyo polo Sur estan separados 10 mm uno de otro, aumentando la intensidad de las fuentes de campo magnetico desde el centro hacia el borde de la superficie del blanco.

El documento WO 2009/078094 A1 revela un cabezal de pulverizacion catodica con un alojamiento para un blanco de pulverizacion catodica y una o varias fuentes de campo magnetico para generar un campo de dispersion magnetico con lmeas de campo que salen de la superficie del blanco de pulverizacion catodica y entran nuevamente en esta, estando el polo Norte y el polo Sur de al menos una fuente de campo magnetico - entre los cuales se forma el campo de dispersion - separados 10 mm o menos uno de otro.

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Problema y solucion

Por tanto, el problema de la invencion consiste en proporcionar un cabezal de pulverizacion catodica que genere a alta presion un plasma estable sobre toda la superficie del blanco de pulverizacion catodica. Otro problema de la invencion consiste en proporcionar un procedimiento con el que se pueda depositar material del blanco a alta presion sobre un sustrato con un espesor de capa homogeneo.

Estos problemas se resuelven segun la invencion por medio de un cabezal de pulverizacion catodica segun la reivindicacion principal y la reivindicacion paralela, asf como con un procedimiento segun otra reivindicacion paralela. Otras ejecuciones ventajosas se desprenden de las respectivas reivindicaciones subordinadas retrorreferidas a ellas.

Objeto de la invencion

En el marco de la invencion se ha desarrollado un cabezal de pulverizacion catodica con una superficie de alojamiento para un blanco de pulverizacion catodica (superficie de alojamiento del blanco) sobre un portablanco (cuerpo de base). La superficie de alojamiento del blanco puede tener tambien una curvatura cualquiera, teniendo la forma de un plano varias ventajas desde un punto de vista practico. Para la pulverizacion catodica se puede, por ejemplo, soldar, pegar o sinterizar fijamente el blanco sobre la superficie de alojamiento del mismo. El cabezal de pulverizacion catodica presenta una o varias fuentes de campo magnetico para generar un campo de dispersion magnetico con lmeas de campo que salen de la superficie del blanco de pulverizacion catodica y entran nuevamente en esta.

Segun la invencion, el polo Norte magnetico y el polo Sur magnetico de al menos una fuente de campo magnetico, entre los cuales se forma el campo de dispersion magnetico, estan separados uno de otro 10 mm o menos, preferiblemente 5 mm o menos y muy especialmente de preferencia alrededor de 1 mm. El lfmite pertinente inferior para esta distancia viene determinado por la distancia entre el blanco de pulverizacion catodica y el plasma de pulverizacion catodica (espacio oscuro catodico). El campo magnetico debe prolongar el recorrido de los electrones a traves del plasma de pulverizacion catodica para aumentar la probabilidad de que se ionicen mas atomos del gas de pulverizacion catodica a lo largo de este recorrido. A este fin, dicho campo tiene que extenderse a traves del espacio oscuro catodico hasta el interior del plasma de pulverizacion catodica. El cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion esta pensado para mejorar la pulverizacion catodica a una alta presion de 0,5 mbar o mas, preferiblemente de 1 mbar o mas. A tal presion, el espacio oscuro catodico se extiende tfpicamente a lo largo de algunas decimas de milfmetro. Para ejercer una influencia sobre el plasma, el campo magnetico tiene que superar tanto este espacio oscuro como tambien la separacion de la superficie del blanco hasta el iman permanente.

Tfpicamente, 0,8 mm, de preferencia alrededor de 1 mm, parecen ser entonces la minima distancia tecnicamente conveniente entre el polo Norte magnetico y el polo Sur magnetico. En este caso, con la distancia entre el polo Norte y el polo Sur en la que ambos se extienden espacialmente en general en cierto grado se entiende siempre la distancia mas corta. La pequena distancia entre el polo Norte y el polo Sur localiza el campo magnetico y maximiza los componentes del campo de dispersion a lo largo de la superficie de alojamiento del blanco, es decir, la proyeccion del campo de dispersion sobre la superficie de alojamiento del blanco.

Se ha reconocido que, precisamente en la pulverizacion catodica a una alta presion entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 5 mbar a traves de este campo magnetico localmente eficaz, pueden adaptarse localmente el grado de ionizacion del plasma de pulverizacion catodica y asf tambien la tasa de erosion sobre el blanco de pulverizacion catodica. A este fin, los inventores se aprovechan del hecho de que la distancia entre el blanco de pulverizacion catodica y el plasma de pulverizacion catodica (espacio oscuro catodico) viene determinada por la longitud media del recorrido libre para los electrones y los iones del gas de pulverizacion catodica, la cual depende a su vez fuertemente de la presion. A una presion mas baja en torno a 10-2 mbar o menos, el espacio oscuro catodico puede tener una extension de varios centfmetros. Las trayectorias cicloides largas de los electrones en el campo de dispersion magnetico hacen que, ya a una menor separacion del blanco, sean mas probables las colisiones entre los electrones y los atomos del gas de pulverizacion catodica. Se ioniza asf antes el plasma; por tanto, se reduce algo el espacio oscuro catodico. A una presion del gas de pulverizacion catodica de 10-2 mbar o menos se puede comprimir el espacio oscuro catodico, pero incluso con campos magneticos muy fuerte apenas se puede comprimir la extension del espacio oscuro catodico por debajo de 1 cm. Un campo magnetico localizado de la manera reivindicada esta tambien tan fuertemente localizado en la direccion espacial perpendicular a la superficie del alojamiento del blanco que solamente una fraccion de las lmeas de campo avanza a traves del espacio oscuro catodico hasta el interior del plasma de pulverizacion catodica y allf es muy debil la intensidad del campo magnetico. Por tanto, los electrones emitidos por la superficie del blanco de pulverizacion catodica no pueden ser conducidos a lo largo de estas lmeas catodicas a traves del plasma de pulverizacion catodica, con lo que dichos electrones contribuyen tan solo en pequena medida a la ionizacion adicional de este plasma.

Por el contrario, a una presion comprendida entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 5 mbar esta entonces mas presente un espacio oscuro catodico del orden de magnitud de menos 1 mm o incluso menos de 0,1 mm que puede ser atravesado sin problemas por el campo localizado. Los electrones emitidos por la superficie del blanco se

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conducen principalmente a traves del plasma en un movimiento de precision transversal a las lmeas de campo del campo magnetico (trayectorias cicloides), con lo que se prolonga su recorrido dentro del plasma. Se produce un numero incrementado de colisiones entre los electrones y los atomos o moleculas del gas de pulverizacion catodica, con lo que este se ioniza mas fuertemente. Los iones positivamente cargados son atrafdos por el cabezal de pulverizacion catodica negativamente cargado y contribuyen a la erosion del material. En la pulverizacion catodica de radiofrecuencia (pulverizacion catodica RF) se aumenta tambien localmente de manera semejante el grado de ionizacion por medio del campo de dispersion magnetico local. En la pulverizacion catodica RF se aplica entre el alojamiento del blanco y masa, en lugar de un potencial negativo, un campo alterno de alta frecuencia. Durante la semionda positiva del campo alterno se polariza siempre el blanco, y durante la semionda negativa se erosiona material. De esta manera, se pueden emplear tambien aisladores como materiales de revestimiento.

Mediante el campo magnetico localmente operativo se pueden adaptar asf localmente el grado de ionizacion del plasma y asf tambien la tasa de erosion durante la pulverizacion catodica. Como consecuencia de esto, con el cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion y con parametros por lo demas iguales se pueden producir capas sobre el sustrato con un espesor de capa mas homogeneo que el obtenido con cabezales de pulverizacion catodica segun el estado de la tecnica.

Dado que el grado de ionizacion del plasma de pulverizacion catodica esta distribuido mas homogeneamente que en los cabezales de pulverizacion catodica segun el estado de la tecnica, se pueden utilizar mayores cantidades de plasma de pulverizacion catodica y asf tambien mayores blancos de pulverizacion catodica, de modo que se pueden revestir piezas de trabajo de mayor tamano en una sola operacion. Ademas, como efecto secundario se desgasta mas homogeneamente el blanco. En la pulverizacion catodica magnetronica convencional la erosion esta concentrada, por ejemplo, en una estna de forma circular; si el blanco esta completamente perforado en este sitio, tiene que ser recambiado, aun cuando unicamente se haya erosionado una fraccion de su masa total.

Estos efectos se manifiestan en medida especial cuando se utilizan un blanco de pulverizacion catodica y/o un sustrato que son sustancialmente mas grandes que la distancia entre el blanco de pulverizacion catodica y el sustrato. A presiones de pulverizacion catodica a partir de aproximadamente 0,5 mbar, esta distancia asciende solamente a alrededor de 10-30 mm.

Se ha reconocido tambien que en la pulverizacion catodica magnetronica segun el estado de la tecnica la tasa de erosion no homogenea es la entrada a un proceso de autorrefuerzo que desestabiliza el plasma de pulverizacion catodica cuando se emplean blancos de mayor tamano. En el plasma de pulverizacion catodica se produce permanentemente calor que calienta tambien el blanco. Esto se cumple especialmente cuando se realiza la pulverizacion catodica a alta presion y el espacio oscuro catodico entre el plasma y el blanco es muy delgado. Como quiera que los iones del gas de pulverizacion catodica son atrafdos por el potencial negativo del blanco, fluye entonces durante la pulverizacion catodica una corriente positiva en direccion al blanco. Cuando se realiza la pulverizacion en una atmosfera de oxfgeno, se repelen por el blanco adicionalmente los iones oxfgeno negativos, lo que corresponde a otra componente de corriente positiva en direccion al blanco. El blanco opone a la corriente total una resistencia que disminuye al aumentar la temperatura, especialmente en blancos semiconductores. Por tanto, en el sitio en que el blanco esta ya mas caliente se concentra una mayor proporcion de la corriente de pulverizacion catodica. En cambio, se extrae corriente de otros sitios del blanco. En blancos mas pequenos unas corrientes de compensacion dentro del blanco actuan aun en contra de este proceso. Sin embargo, esto ya no es suficiente en blancos mas grandes, de modo que se desploma el plasma de pulverizacion catodica en los lugares del blanco en los que reina una falta de corriente de pulverizacion catodica. Como quiera que ahora, segun la invencion, se proporcionan de antemano una ionizacion homogenea del plasma y, por tanto, una tasa de erosion homogenea, no se produce en el blanco una distribucion desigual de la corriente de pulverizacion catodica que pudiera reforzarse ella misma de esta manera. Por tanto, con el cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion se pueden pulverizar catodicamente blancos mas grandes que en la pulverizacion catodica magnetronica convencional.

Con el cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion se puede adaptar tambien la erosion del material del blanco de pulverizacion catodica en el sentido de que algunas areas del blanco permanezcan protegidas frente a la erosion. Ventajosamente, en la proyeccion del campo de dispersion de cada fuente de campo magnetico sobre la superficie del alojamiento del blanco la zona en la que esta concentrado al menos un 90% de la intensidad de campo esta completamente fuera de una zona prefijada que debe quedar protegida contra la erosion del material. Como zona de esta clase puede estar prefijada, por ejemplo, la zona del borde (por ejemplo, un 20% o menos, preferiblemente un 10% o menos y de manera especialmente preferida un 5% o menos) de un blanco de pulverizacion catodica redondo cuando la superficie de alojamiento del blanco para el blanco de pulverizacion catodica este rodeada por un blindaje destinado a limitar espacialmente la erosion del material al blanco de pulverizacion catodica. No se desea entonces que el plasma de pulverizacion catodica se aproxime demasiado a la rendija entre el alojamiento del blanco y el blindaje, ya que esto puede conducir a descargas disruptivas.

La idea general de la invencion es la de compensar las faltas de homogeneidad en el espesor del plasma de pulverizacion catodica influyendo localmente sobre el plasma de pulverizacion catodica con campos magneticos locales. Importa en este caso que, en contraste con la pulverizacion catodica magnetronica segun el estado de la

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tecnica, la zona de la superficie del blanco influenciada por una fuente de campo magnetico sea pequena en comparacion con el area total de la superficie del blanco. Por tanto, la invencion se refiere tambien a un cabezal de pulverizacion catodica con un alojamiento para un blanco de pulverizacion catodica y una o varias fuentes de campo magnetico para generar un campo de dispersion magnetico con lmeas de campo que salen de la superficie del blanco de pulverizacion catodica y entran nuevamente en este, caracterizandose este cabezal de pulverizacion catodica por el hecho de que en la proyeccion del campo magnetico de al menos una fuente de campo magnetico sobre la superficie de alojamiento del blanco al menos un 90%, preferiblemente al menos un 95% de la intensidad de campo estan concentrados en una proporcion de la superficie de un 10% o menos, preferiblemente un 5% o menos y de manera muy especialmente preferida un 1% o menos de la superficie de alojamiento del blanco.

La influenciacion local del plasma de pulverizacion catodica con campos magneticos locales mejora la homogeneidad del revestimiento tanto mas cuanto mas grande sea el blanco de pulverizacion catodica. Por tanto, la superficie de alojamiento del blanco esta configurada ventajosamente para recibir un blanco de pulverizacion catodica con un diametro de 30 mm o mas, preferiblemente de 50 mm o mas y de manera muy especialmente preferida de 60 mm o mas.

Sin embargo, la influenciacion local del plasma de pulverizacion catodica con campos magneticos locales tiene tambien la accion de que el blanco de pulverizacion catodica empleado no tiene que ser circular. Mediante las posiciones y las intensidades de las fuentes de campo magnetico se puede generar en superficies de blanco de cualquier conformacion una distribucion de campo que conduzca a un plasma de pulverizacion catodica con espesor homogeneo y asf tambien a una erosion de material homogenea. Por tanto, la invencion se refiere tambien de manera muy general a un cabezal de pulverizacion catodica con un alojamiento para un blanco de pulverizacion catodica y una o varias fuentes de campo magnetico para generar un campo de dispersion magnetico con lmeas de campo que salen de la superficie del blanco de pulverizacion catodica y entran nuevamente en esta, caracterizandose este cabezal de pulverizacion catodica por que esta configurado para recibir un blanco no circular, especialmente un blanco con una superficie elfptica, en forma de estrella o poligonal. Esta ejecucion puede consistir, por ejemplo, en que la superficie de alojamiento del blanco presente una conformacion correspondiente. Sin embargo, como alternativa o bien en combinacion con ello, una superficie de alojamiento del blanco, que este conformada con mayor tamano y/o de otra manera que la superficie del blanco de pulverizacion catodica, puede estar sombreada tambien por un aislador de cuerpos solidos inmovilizable delante de la superficie de alojamiento del blanco vuelta hacia el plasma de pulverizacion catodica de tal modo que la erosion del material este limitada a la superficie del blanco o a partes de ella. No tiene lugar entonces una erosion del material por el propio cabezal de pulverizacion catodica. En la parte especial de la descripcion estan indicados dos ejemplos de realizacion que emplean blancos de pulverizacion catodica rectangulares para el revestimiento de sustratos de forma de cinta. La tasa de erosion se adapta en estos ejemplos de realizacion localmente a la forma de cinta del sustrato por medio de disposiciones lineales de fuentes de campo magnetico.

En una ejecucion especialmente ventajosa de la invencion el cabezal de pulverizacion catodica presenta un cuerpo de base que lleva la superficie de alojamiento del blanco y asf tambien, en funcionamiento, el blanco de pulverizacion catodica, asf como adicionalmente un blindaje que rodea al blanco de pulverizacion catodica para la limitacion espacial de la erosion del material al blanco de pulverizacion catodica. Segun la invencion, entre el cuerpo de base (con superficie de alojamiento de blanco y blanco de pulverizacion catodica) y el blindaje esta dispuesto un aislador de cuerpos solidos. Los cuerpos de base con superficie de alojamiento de blanco y blanco de pulverizacion catodica se encuentran generalmente a un potencial electrico, mientras que el blindaje esta al potencial de masa. Por tanto, entre el cuerpo de base (con superficie de alojamiento de blanco y blanco de pulverizacion catodica) y el blindaje se aplican tensiones (o amplitudes de tension alterna en la pulverizacion catodica RF) de algunos centenares de voltios. Sin embargo, la rendija entre el cuerpo de base (con superficie de alojamiento de blanco y blanco de pulverizacion catodica) y el blindaje tiene que ser ahora mas pequena que la longitud media de recorrido libre para que no se pueda formar en ella un plasma no deseado. En una rendija mas grande se pueden acelerar electrones por repulsion del potencial negativo y estos pueden ionizar atomos de gas, liberandose mas iones y electrones. Se puede formar asf a manera de avalancha un plasma en la rendija entre el blindaje y el cuerpo de base con superficie de alojamiento de blanco y blanco de pulverizacion catodica y esto puede conducir a descargas electricas disruptivas.

Al aumentar la presion del gas de pulverizacion catodica disminuyen entonces la longitud media de recorrido libre y asf tambien la anchura de rendija admisible. Por tanto, a una misma tension aplicada aumenta la intensidad del campo electrico a traves de la rendija. Al mismo tiempo, disminuye la intensidad de campo de perforacion de la atmosfera en la camara de pulverizacion catodica, especialmente cuando, como ha ocurrido en los ensayos de los inventores, se elige una atmosfera con contenido de oxfgeno. Por tanto, la salida de descargas electricas disruptivas puede ser el factor limitativo para la maxima presion practicable del gas de pulverizacion catodica a la cual puede realizarse una pulverizacion catodica. El aislador de cuerpos solidos tiene ahora una intensidad de campo de perforacion netamente mas alta que una atmosfera con contenido de oxfgeno. Al mismo tiempo, este aislador ocupa un volumen entre el cuerpo de base (con superficie de alojamiento de blanco y blanco de pulverizacion catodica) y el blindaje que ya no esta disponible como trayecto de aceleracion para electrones. Como resultado, el aislador de cuerpos solidos hace asf que se pueda realizar una pulverizacion catodica hasta una presion netamente mas alta.

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Cuanto mas completamente rellene el aislador de cuerpos solidos el espacio intermedio entre el cuerpo de base y el blindaje, tanto mejor se suprimira la formacion de un plasma no deseado en este espacio intermedio.

Se obtiene un lfmite superior para la presion del gas de pulverizacion catodica con ayuda de la longitud media de recorrido libre decreciente desproporcionadamente al aumentar la presion. Mas alla de aproximadamente 5 mbar, se forma el plasma de pulverizacion catodica solamente todavfa a una pequena distancia (aproximadamente 1 mm o menos) del blanco de pulverizacion catodica, ya que en las zonas mas distanciadas del gas de pulverizacion catodica los electrones ya no tienen energfa suficiente para ionizar los atomos del gas de pulverizacion catodica. Si se ha producido inicialmente un plasma en las proximidades del blanco, no tienen lugar ionizaciones adicionales mas alla de este plasma, puesto que el potencial del blanco de pulverizacion catodica con respecto a masa disminuye ya sustancialmente a traves del espacio oscuro catodico hasta el plasma. Mas alla del plasma ya no se aceleran los electrones. Por consiguiente, el calor generado en el plasma se concentra tambien en un area mas pequena. La superficie del blanco se calienta fuertemente de manera no homogenea y el plasma de pulverizacion catodica resulta inestable. Segun la invencion, los polos magneticos de al menos una fuente de campo magnetico estan separados uno de otro a una distancia minima de tan solo aproximadamente 1 mm, lo que dificulta mucho la estabilizacion del plasma de pulverizacion catodica de aproximadamente 1 mm de grueso cuando las presiones del gas de pulverizacion catodica estan por encima de aproximadamente 5 mbar.

Ventajosamente, la fuente de campo magnetico comprende al menos un iman permanente cuyo campo es guiado por una culata de material magneticamente permeable hasta la superficie de alojamiento del blanco. Si esta culata consiste, por ejemplo, en un metal, tal como, por ejemplo, hierro, dicha culata puede ser transformada mecanicamente en la geometna deseada de una manera netamente mas sencilla que en el caso de materiales tfpicos a partir de los cuales se fabrican pequenos imanes magneticos con alta intensidad de campo. Esto rige especialmente en otra ejecucion ventajosa de la invencion en la que los flujos de varios imanes permanentes se conducen a traves de una misma culata. En esta ejecucion la culata presenta una geometna mecanica complicada. Un ejemplo de realizacion de los inventores preve una culata de hierro y un sujetador de cobre en los que estan practicados taladros para recibir pequenos imanes permanentes. El hierro y el cobre se pueden procesar siempre mecanicamente sin problemas. Por el contrario, los imanes permanentes consisten en polvo sinterizado de una aleacion de tierras raras y son muy quebradizos, de modo que se rompen en pedazos durante el ensayo de un procesamiento mecanico. Los imanes permanentes pueden asentarse en taladros del sujetador de cobre. Inducen un campo magnetico en direccion al alojamiento del blanco. En la culata de hierro se conduce el campo magnetico desde la superficie de alojamiento del blanco hasta el polo posterior del iman permanente. Se produce asf todo el campo de dispersion magnetico en solamente las proximidades de la superficie de alojamiento del blanco.

Sin embargo, la fuente de campo magnetico puede comprender tambien al menos un electroiman. Esto tiene la ventaja de que su intensidad de campo puede variarse in situ sin ruptura del vacfo para adaptar localmente la tasa de erosion. No obstante, es tecnologicamente muy exigente el generar las intensidades de campo necesarias en un espacio muy estrecho, ya que esto hace necesarias muchas espiras o una corriente de alta intensidad.

Ventajosamente, se han previsto una o varias disposiciones de fuentes de campo magnetico en forma de anillo, de nido de abeja o lineal. En este caso, las distintas fuentes de campo magnetico pueden presentar intensidades de campo diferentes. Con tales disposiciones se puede configurar como homogenea la tasa de erosion en toda la superficie del blanco o bien se la puede adaptar de otra manera. Dado que las fuentes de campo magnetico presentan siempre segun la invencion tan solo campos localmente operativos, sus intensidades de campo pueden optimizarse independientemente una de otra hacia una distribucion deseada de la tasa de erosion. A este fin, es especialmente ventajoso que las distancias entre fuentes de campo magnetico contiguas se elijan de modo que no se solapen las zonas en las que se concentra siempre un 90% del campo de cada fuente.

En los ensayos de los inventores el espesor de capa aplicado sobre un sustrato circular con un diametro de 30 mm vario en toda la superficie del sustrato en hasta un 50% cuando se empleo un blanco de pulverizacion catodica circular segun el estado de la tecnica. Por el contrario, cuando se empleo el mismo blanco junto con un cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion con solamente una disposicion anular de fuentes de campo magnetico, el espesor de capa vario solamente todavfa en hasta un 10%. Una distribucion homogenea del espesor de capa es esencial especialmente para la obtencion de sistemas multicapa lateralmente estructurados. Tales procesos de produccion incluyen en general pasos de corrosion que cubren toda la superficie, por ejemplo un bombardeo ionico desde un canon de iones, que no se limiten ellos mismos, sino que tengan que ser detenidos activamente en el momento correcto despues de corroer y perforar la capa que se debe mecanizar. Si se vana el espesor de capa, no se elimina entonces completamente por corrosion la capa en algunos sitios y/o se dana la capa situada debajo en otros sitios.

El experto necesita un reacoplamiento para la optimizacion de las intensidades de campo. Este reacoplamiento puede adquirirse, por ejemplo, depositando una capa sobre un sustrato con una disposicion de fuentes de campo magnetico y analizando la distribucion del espesor de capa en todo el sustrato. Si el espesor de capa se desvfa del resultado deseado en un sitio, esto es senal de que hay que aumentar o disminuir la tasa de erosion en un sitio determinado del blanco de pulverizacion catodica.

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El material depositado sobre el sustrato en un sitio determinado es una superposicion del material erosionado de varios sitios del blanco de pulverizacion catodica en los que se encuentran imanes. En una primera aproximacion, la proporcion de la tasa de deposicion local en un punto alto sobre el sustrato, que es producido por el material proveniente de un lugar determinado "k" del blanco, es proporcional al grado de ionizacion local o a la intensidad de campo magnetico local en el lugar "k". Con este conocimiento se puede simular la distribucion de intensidad de campo magnetico optima necesaria para la distribucion espacial deseada de la tasa de deposicion sobre el sustrato y se pueden posicionar de manera correspondiente las fuentes de campo magnetico. A este fin, se puede establecer, por ejemplo, un sistema de ecuaciones lineales en el que se busquen las intensidades de campo magnetico locales y las tasas de deposicion locales deseadas esten en el lado derecho. La accion fuertemente localizada de las fuentes de campo magnetico tiene entonces la consecuencia de que no existen terminos de acoplamiento no lineales complicados entre las distintas ecuaciones.

La distribucion del espesor de campo se puede optimizar de esta manera especialmente durante la pulverizacion catodica con alta presion, puesto que el sustrato se encuentra entonces a una distancia relativamente pequena (por ejemplo, 20 mm) del blanco de pulverizacion catodica y los atomos o moleculas arrancados del blanco de pulverizacion catodica se mueven sustancialmente en lmea recta en direccion al sustrato. Durante la pulverizacion catodica con una presion mas pequena se hacen netamente mayores tanto el espacio oscuro catodico como tambien el propio plasma, de modo que los atomos o moleculas recorren un camino netamente mas largo desde el blanco de pulverizacion catodica hasta el sustrato. Solo con dificultad se puede entonces inferir de que lugares del blanco de pulverizacion catodica proviene el material que se ha depositado sobre el sustrato en un lugar dado.

La zona de borde de un blanco de pulverizacion catodica colocada mas proxima a un blindaje puede ser excluida de la erosion del material no solo por adaptacion del campo magnetico presentado. Como alternativa o bien en combinacion con las medidas descritas hasta ahora, la invencion se refiere en general tambien a un cabezal de pulverizacion catodica con un alojamiento para un blanco de pulverizacion catodica con un blindaje que rodea al alojamiento del blanco para limitar espacialmente la erosion del material al blanco de pulverizacion catodica, estando previsto un aislador de cuerpos solidos inmovilizable delante de la superficie del blanco de pulverizacion catodica o del alojamiento del blanco que queda vuelta hacia el plasma de pulverizacion catodica, cuyo aislador, en funcionamiento, es capaz de excluir de la erosion del material el 20% o menos de esta superficie colocado mas cerca del blindaje, de preferencia el 10% o menos de esta superficie colocado mas cerca del blindaje y de manera muy especialmente preferida el 5% o menos de esta superficie colocado mas cerca del blindaje.

Esta medida impide descargas disruptivas que sean provocadas por una aproximacion demasiado grande del plasma de pulverizacion catodica a la rendija entre el alojamiento del blanco y el blindaje. Como quiera que esta zona es enmascarada por el aislador de cuerpos solidos, se puede mejorar desproporcionadamente la estabilidad del plasma por medio de un pequeno sacrificio de superficie utilizable del blanco.

Es un leitmotiv de la presente invencion el mejorar la calidad de las capas obtenidas en la pulverizacion catodica a alta presion del gas de pulverizacion catodica mediante la influenciacion local de la erosion del material del blanco de pulverizacion catodica y aqrn especialmente la homogeneidad del espesor de capa. Este leitmotiv tiene como base el conocimiento de que precisamente en la pulverizacion catodica a alta presion del gas de pulverizacion catodica se tiene que, a causa de la separacion entonces relativamente pequena entre el blanco de pulverizacion catodica y el sustrato, existe una relacion causal demostrable entre la erosion del material en un lugar dado del blanco de pulverizacion catodica y la deposicion de material en un lugar dado del sustrato. La influenciacion puede ser provocada con una disposicion adecuada de fuentes de campo magnetico. Esta influenciacion puede producirse ventajosamente tambien en combinacion para ello con el aislador de cuerpos solidos inmovilizable delante del blanco de pulverizacion catodica.

Este leitmotiv se materializa tambien en el procedimiento segun la invencion para la deposicion por pulverizacion catodica de un material de blanco sobre un sustrato a una presion del gas de pulverizacion catodica de 0,5 mbar o mas, preferiblemente de 1 mbar o mas. En el procedimiento se conduce un plasma del gas de pulverizacion catodica entre la superficie del blanco y el sustrato. Segun la invencion, los electrones emitidos por la superficie del blanco en direccion al plasma son desviados en el plasma por las lmeas de campo de una o varias fuentes de campo magnetico, cuyos polo Norte y polo Sur magneticos estan separados uno de otro 10 mm o menos, preferiblemente 5 mm o menos y de manera muy especialmente preferida alrededor de 1 mm.

Analogamente a la descripcion anterior de los cabezales de pulverizacion catodica se garantiza asf que puedan adaptarse localmente el grado de ionizacion del plasma de pulverizacion catodica y asf tambien la tasa de la erosion de material del blanco. Esto mejora la estabilidad del plasma de pulverizacion catodica y, por tanto, hace posible el empleo de blancos de pulverizacion catodica mas grandes junto con una homogeneidad simultaneamente mejorada del espesor de capa obtenido sobre el sustrato, especialmente cuando se emplea en una ejecucion ventajosa del procedimiento un cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion.

Parte especial de la descripcion

A continuacion, se explica con mas detalle el objeto de la invencion ayudandose de figuras, sin que este objeto de la

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invencion quede limitado por esto. Se muestra en:

La figura 1, una fuente de pulverizacion catodica con un ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion,

La figura 2, una fuente de pulverizacion catodica adecuada para blancos de pulverizacion catodica de mas de 50 mm de diametro, con un cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion que presenta varias disposiciones anulares concentricas de fuentes de campo magnetico,

La figura 3, un cabezal de pulverizacion catodica adecuado para blancos de pulverizacion catodica de mas de 60 mm de diametro, con una disposicion en forma de nido de abeja de fuentes de campo magnetico,

La figura 4, una fuente de pulverizacion catodica con un ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion para el revestimiento de sustratos largos o cintas,

La figura 5, una variante del ejemplo de realizacion mostrado en la figura 4 con una tasa de revestimiento mas alta por unidad de tiempo y

La figura 6, una homogeneizacion de la distribucion de espesor de capa sobre un sustrato de 30 mm de diametro por optimizacion de la distribucion y la intensidad de fuentes de campo magnetico locales.

La figura 1 muestra la constitucion esquematica de una fuente de pulverizacion catodica con un ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion. El cabezal de pulverizacion catodica esta representado una vez como seccion con un plano paralelo a la superficie del sustrato y otra vez como seccion con un plano girado para ello en 90° hacia fuera del plano del dibujo. Este cabezal comprende un cuerpo de base 1 con una superficie de alojamiento 11 para un blanco de pulverizacion catodica 2 de 50 mm de diametro. El cuerpo de base 1, que puede ponerse a un potencial V, es un bloque de cobre refrigerado por agua. El cuerpo de base y asf tambien la superficie de alojamiento 11 del blanco estan unidos al potencial de masa por un blindaje (no dibujado en la figura 1) y se distancian de este blindaje por medio del aislador 3 de cuerpos solidos. En el cuerpo de base se encuentra una disposicion anular 4 de fuentes de campo magnetico. Esta disposicion 4 comprende un anillo de culata periferico 41 de hierro con una escotadura en la que esta inserto un anillo de soporte 42 de cobre. El anillo de soporte 42 presenta taladros en los que estan insertos unos imanes permanentes 43. El cuerpo de base 1 contiene un espacio de montaje para el anillo de culata 41 equipado con el anillo de soporte 42 y los imanes permanentes 43 (por ejemplo, de SmCo5 o Sm2Co17), de modo que los imanes permanentes 43 pueden ser puestos en proximidad inmediata del blanco 2.

Los imanes permanentes 43 pueden lindar directamente con la superficie de alojamiento 11 del blanco, con lo que se utiliza siempre plenamente el campo de dispersion magnetico local. La potencia de pulverizacion catodica utilizable esta limitada entonces por la cantidad de calor producida por el blanco de pulverizacion catodica 2. Por tanto, en este ejemplo de realizacion se encuentra ventajosamente todavfa entre los imanes y la superficie de alojamiento del blanco una capa del material del cuerpo de base. Esta capa evacua al menos en parte el calor producido en el blanco de pulverizacion catodica 2, de modo que este blanco de pulverizacion catodica permanece homogeneamente refrigerado incluso con potencias bastante grandes y la corriente de calor que sale del blanco de pulverizacion catodica se mantiene al menos parcialmente alejada de los imanes permanentes 43. De esta manera, se garantiza que incluso con mayores potencias los imanes permanentes 43 permanezcan netamente por debajo de su temperatura de Curie y conserven su ferromagnetismo. Al mismo tiempo, se evita tambien a mayores potencias que se estanque la corriente de calor en los imanes permanentes, puesto que el cobre metalico que se encuentra entre los imanes permanentes 43 y la superficie de alojamiento 11 del blanco es un conductor de calor netamente mejor que los imanes permanentes 43, que son cuerpos ceramicos sinterizados.

Cada uno de los imanes permanentes 43 tiene un polo Norte magnetico y un polo Sur magnetico. El polo Norte se encuentra en este ejemplo de realizacion en las proximidades de la superficie de alojamiento 11 del blanco, y el polo Sur se extiende a traves del anillo de culata 41 alrededor de los imanes 43 y el anillo de soporte 42 hasta las proximidades de la superficie de alojamiento 11 del blanco. Esto se ilustra en la figura 1 por medio de una ampliacion de detalle. Por tanto, en la proximidad inmediata de la superficie de alojamiento 11 del blanco y, por tanto, del blanco 2 se encuentran un polo Norte y un polo Sur magneticos. Entre ambos polos se forma un campo de dispersion magnetico que penetra mas alla del blanco en el plasma de pulverizacion catodica y mantiene allf electrones sobre trayectorias cicloides dentro del plasma.

Sin la disposicion 4 se produce delante del blanco 2 una distribucion del plasma de pulverizacion catodica de la configuracion 5. El plasma es sensiblemente mas debil en el borde del blanco 2 que en su centro. Se deposita asf sobre el sustrato 6 que esta preparado sobre un calentador de sustrato 7 puesto a tierra una capa cuyo espesor esta distribuido de manera fuertemente poco homogenea. En el borde del sustrato la capa tiene todavfa solamente la mitad del espesor que en el centro. Segun la invencion, mediante cada uno de los imanes permanentes 43 se refuerza localmente el plasma de pulverizacion catodica, lo que esta insinuado mediante contribuciones adicionales 5a a la distribucion del plasma de pulverizacion catodica. En conjunto, el grado de ionizacion del plasma de

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pulverizacion catodica y asf tambien la tasa de erosion estan distribuidos de una manera netamente mas homogenea. Por consiguiente, el espesor de la capa depositada sobre el sustrato 6 disminuye tambien hacia el borde en solamente todav^a un 10% con respecto a su valor en el centro del sustrato 6.

La figura 2 muestra otro ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion con tres disposiciones anulares 4a, 4b y 4c de fuentes de campo magnetico, dispuestas concentricamente una respecto de otra, para un blanco algo mas grande en comparacion con la figura 1. Cada una de estas disposiciones esta constituida segun el mismo esquema que la disposicion 4 en la figura 1. La disposicion 4a comprende un anillo de culata 41a, un anillo de soporte 42a y unos imanes permanentes 43a. La disposicion 4b comprende un anillo de culata 41b, un anillo de soporte 42b y unos imanes permanentes 43b. La disposicion 4c comprende una anillo de culata 41c, un anillo de soporte 42c y unos imanes permanentes 43c. En este caso, los anillos de culata 41a, 41b y 41c no tienen que ser componentes separados; por el contrario, puede fabricarse una culata 41 del mismo valor constituida por una sola pieza. El cabezal de pulverizacion catodica esta representado, al igual que ocurre tambien en la figura 1, una vez como seccion con un plano paralelo a la superficie del sustrato y otra vez como seccion con un plano girado para ello en 90° hacia fuera del plano del dibujo. La orientacion de ambas secciones una con respecto a otra esta indicada en la figura 2 por la lmea de seccion A-A.

Los imanes permanentes 43a de la disposicion 4a generan localmente los campos magneticos de mayor intensidad. Por el contrario, los imanes permanentes 43b y 43c de las disposiciones 4b y 4c generan respectivos campos magneticos mas debiles. Como es visible en la parte inferior de la figura 2, esto se materializa debido a que los imanes permanentes 43b y 43c se han acortado en cada caso con respecto a los imanes permanentes 43a, lindando su extremo superior (polo Sur magnetico) con el respectivo anillo de culata 41a, 41b o 41c.

En este caso, se atraen siempre mutuamente los imanes permanentes 43a, 43b y 43c, por un lado, y los anillos de culata 41a, 41b y 41c, por otro lado, de modo que los imanes permanentes estan mecanicamente inmovilizados y no es necesaria una union adhesiva. Los imanes permanentes podnan lindar alternativamente siempre mediante su extremo inferior (polo Norte magnetico) con la posicion del material del cuerpo de base que los separa de la superficie de alojamiento 11 del blanco. Una proporcion mayor del campo de dispersion generado por los imanes permanentes 43b y 43c alcanzana entonces al plasma de pulverizacion catodica. No obstante, esto es algo mas complicado de producir desde el punto de vista mecanico, puesto que los anillos de culata 41a, 41b y 41c tendnan que presentar unas respectivas espigas que llegaran exactamente hasta los polos Sur magneticos de los imanes permanentes 43a, 43b y 43c.

La diferencia en las longitudes de los imanes permanentes 43a, 43b y 43c se ha representado en el dibujo de una manera fuertemente exagerada. Mediante campos magneticos que se hacen mas debiles hacia dentro se consigue una mejor homogeneidad de espesor de capa obtenido sobre el sustrato. Con este cabezal de pulverizacion catodica se pueden emplear blancos de pulverizacion catodica de 60 mm de diametro y mas y se materializan entonces espesores de capa homogeneos con un aprovechamiento homogeneo del blanco. Para blancos de pulverizacion catodica aun mas grandes se pueden disponer aun mas disposiciones anulares de imanes permanentes concentricas una a otra.

La figura 3 muestra otro ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion como secciones con un plano (a) perpendicular a la superficie del sustrato y con un plano (b) paralelo a una superficie del sustrato. La disposicion 4 de fuentes de campo magnetico comprende una culata de hierro 41 estructurada en forma de nido de abeja, en cuyas celdas estan insertos elementos de soporte 42 de cobre e imanes permanentes cilmdricos 43. Si los imanes permanentes 43 estan orientados con su polo Norte magnetico hacia el alojamiento del blanco, la culata de hierro 41 forma el polo Sur. Esta culata 41 no esta constituida por varios anillos de culata, sino que se ha fabricado en una sola pieza. Las distintas celdas de la estructura de nido de abeja pueden tener una seccion transversal circular o bien una seccion transversal poligonal (aqrn hexagonal).

Como se ha insinuado en la figura 3a mediante las longitudes de los imanes permanentes 43 y sus contribuciones 5a a la distribucion del plasma de pulverizacion catodica, se utilizan imanes permanentes de intensidad diferente. Las diferencias de las intensidades se han representado aqrn en el dibujo en forma fuertemente exagerada. Los imanes mas debiles se encuentran en el centro; hacia el borde se hacen de mayor intensidad los imanes. Por tanto, se contrarresta hacia el borde el debilitamiento y desestabilizacion del plasma de pulverizacion catodica que se presentan normalmente en blancos grandes. Con este cabezal de pulverizacion catodica se pueden emplear blancos de pulverizacion catodica de 60 mm de diametro y mas, tal como ocurre tambien con el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 2, y se materializan entonces espesores de capa homogeneos con aprovechamiento homogeneo del blanco.

La figura 4 muestra otro ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica segun la invencion en una representacion en perspectiva (a) y como un dibujo en seccion con un plano (b) paralelo a la superficie del sustrato. El sustrato 6 es una cinta que se desenrolla de un rollo 61 y que se enrolla despues del revestimiento sobre un rollo 62. El cuerpo de base 1 del cabezal de pulverizacion catodica es de forma paralelepipedica. En el estan embutidas unas barras de culata 41 de forma de L a base de hierro y unos elementos de soporte paralelepipedicos 42 a base de cobre con taladros. En los taladros de los elementos de soporte 42 estan insertos unos imanes permanentes

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43. Las barras de culata 41, los elementos de soporte 42 y los iimanes permanentes 43 forman conjuntamente la disposicion 4 de fuentes de campo magnetico. El blanco de pulverizacion catodica 2 y el calentamiento del sustrato no se han dibujado por motivos de una mayor claridad.

Analogamente a la figura 1, el polo Norte magnetico de cada iiman permanente 43 se encuentra en proximidad inmediata de la superficie de alojamiento 11 para el blanco de pulverizacion catodica, mientras que el polo Sur se extiende a traves de la barra de culata 41 de forma de L hasta las proximidades de la superficie de alojamiento del blanco. El campo de dispersion producido penetra en el plasma de pulverizacion catodica y enriquece su distribucion 5 con contribuciones adicionales 5a. Se homogeneiza asf el grado de ionizacion del plasma en toda la anchura del cabezal de pulverizacion catodica, de modo que se puede aplicar una capa homogenea en toda la anchura del sustrato 6. La zona de procesamiento puede tener, por ejemplo, una longitud comprendida entre aproximadamente 100 y aproximadamente 1000 mm. Se ha previsto que la cinta sustrato 6 pase continuamente por delante del cabezal de pulverizacion catodica y sea revestida.

La figura 5 muestra una variante del ejemplo de realizacion mostrado en la figura 4. Al igual que ocurre tambien en la figura 4, el calentamiento del sustrato no esta dibujado. La cinta sustrato 6 no se desenrolla aqrn del rollo 61 ni se enrolla sobre el rollo 62. Por el contrario, es desviada varias veces por estos dos rollos, que giran en el mismo sentido, con lo que dicha cinta corre a lo largo y debajo de varias disposiciones lineales 4a-4h de fuentes de campo magnetico y es revestida en cada caso adicionalmente. Con este ejemplo de realizacion del cabezal de pulverizacion catodica se puede recubrir con un espesor de capa prefijado una longitud de cinta por unidad de tiempo mayor que la que es posible con el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 4.

En la figura 6 se muestra la medida en que la optimizacion local de la tasa de pulverizacion catodica por medio de campos magneticos locales segun la figura 1 puede mejorar la homogeneidad de las capas obtenidas con la pulverizacion catodica. Se ha registrado para un sustrato circular de 30 mm de diametro el respectivo espesor de capa d en funcion de la distancia X al centro del sustrato. El espesor de capa esta normalizado aqrn en unidades arbitrarias a su valor en el centro del sustrato. La curva a muestra la distribucion del espesor de capa para un cabezal de pulverizacion catodica sin las fuentes de campo magnetico previstas segun la invencion. La curva b muestra la distribucion que genera un cabezal de pulverizacion catodica con una disposicion aun no optima de fuentes de campo magnetico segun la invencion. Se puede apreciar ya una clara mejora; asf, por ejemplo, la zona en la que el espesor de capa no cae por debajo del 90% de su valor en el centro del sustrato, es aproximadamente un tercio mas ancha. La curva c muestra la distribucion que resulta para la distribucion optima de fuentes de campo magnetico. Practicamente en todo el diametro de 30 mm del sustrato el espesor de capa se desvfa solamente todavfa en menos de aproximadamente un 3% de su valor en el centro del sustrato. Estas desviaciones tan pequenas son en general tolerables para capas funcionales. La curva d muestra la distribucion de espesores de capa para el caso de fuentes de campo magnetico demasiado fuertes segun la figura 1. Se sobrecompensa aqrn la disminucion del espesor de capa hacia el borde que era el motivo de la utilizacion de las fuentes de campo magnetico locales.

La figura 7 muestra ejemplos de realizacion para cabezales de pulverizacion catodica segun la invencion con aisladores de cuerpos solidos en un dibujo en seccion. En la figura 7a se ha previsto unicamente un aislador 3 de cuerpos solidos entre el cuerpo de base 1 y el blindaje 7.

En la figura 7b se ha previsto otro aislador 32 de cuerpos solidos de forma anular que cubre la zona del borde del blanco de pulverizacion catodica 2. Este aislador 33 impide que el plasma de pulverizacion catodica se extienda hasta el borde y se puedan presentar allf descargas electricas disruptivas entre, por un lado, el cuerpo de base 1 o el blanco 2 y, por otro lado, el blindaje 7.

Sin embargo, se puede perder esta proteccion cuando un material conductor erosionado y retirado del blanco 2 se deposita en parte sobre el aislador 33. Por este motivo, el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 7c muestra otro anillo aislador 34 que esta distanciado del primer anillo aislador 33 por medio de una o varias piezas distanciadoras 35. El material retirado del blanco puede entonces depositarse solamente sobre el anillo aislador 34, pero no sobre el anillo aislador 33.

En la figura 7d el anillo aislador 33 no esta dispuesto delante de la superficie del blanco 2, sino delante de la superficie del alojamiento 11 del blanco. Una retirada de material no deseada en la zona del borde mas proxima al blindaje, que puede conducir a descargas electricas disruptivas, es impedida de la misma manera que en el ejemplo de realizacion mostrado en la figura 7c. Sin embargo, a diferencia de la figura 7c, se puede emplear un blanco mas pequeno y, por tanto, mas barato cuya superficie se aproveche completamente. En las figuras 7b y 7c queda inutilizada la respectiva parte del blanco 2 cubierta por el anillo aislador 33.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Cabezal de pulverizacion catodica con un alojamiento (11) para un blanco de pulverizacion catodica (2) y una o varias fuentes de campo magnetico para generar un campo de dispersion magnetico con lmeas de campo que salen de la superficie del blanco de pulverizacion catodica (2) y entran nuevamente en esta, estando el polo Norte y el polo Sur de al menos una fuente de campo magnetico - entre los cuales se forma el campo de dispersion - separados uno de otro en 10 mm o menos, preferiblemente 5 mm o menos y de manera muy especialmente preferida alrededor de 1 mm, caracterizado por que el alojamiento (11) del blanco esta rodeado por un blindaje para limitar espacialmente la erosion del material al blanco de pulverizacion catodica (2) y por que esta dispuesto un aislador (3) de cuerpo solidos entre el alojamiento (11) del blanco y el blindaje.
2. Cabezal de pulverizacion catodica segun la reivindicacion 1, caracterizado por que en la proyeccion del campo de dispersion de cada fuente de campo magnetico sobre la superficie del alojamiento (11) del blanco la zona en la que se concentra al menos el 90% de la intensidad de campo esta situada completamente fuera de una zona prefijada que debe permanecer preservada de la erosion del material.
3. Cabezal de pulverizacion catodica segun cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por que la fuente de campo magnetico comprende al menos un iman permanente (43) cuyo campo es guiado por una culata (41) de material magneticamente permeable.
4. Cabezal de pulverizacion catodica segun la reivindicacion 3, caracterizado por que los flujos de varios imanes permanentes (43) son guiados por una misma culata (41).
5. Cabezal de pulverizacion catodica segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por una o varias disposiciones anulares o lineales de fuentes de campo magnetico.
6. Cabezal de pulverizacion catodica segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que esta previsto un aislador (3) de cuerpos solidos inmovilizable delante de la superficie del blanco de pulverizacion catodica (2) o del alojamiento de blanco (11) vuelta hacia el plasma de pulverizacion catodica, cuyo aislador, en funcionamiento, es capaz de excluir de la erosion del material el 20% o menos de dicha superficie mas proximo al blindaje, preferiblemente el 10% o menos de dicha superficie mas proximo al blindaje y de manera muy especialmente preferida el 5% o menos de dicha superficie mas proximo al blindaje.
7. Procedimiento de deposicion por pulverizacion catodica de un material de blanco con un cabezal de pulverizacion catodica segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 sobre un sustrato (6) a una presion de 0,5 mbar o mas, preferiblemente de 1 mbar o mas, en el que se forma un plasma del gas de pulverizacion catodica entre la superficie del blanco y el sustrato (6), caracterizado por que los electrones emitidos por la superficie del blanco en direccion al plasma son desviados en el plasma por las lmeas de campo de una o varias fuentes de campo magnetico, cuyo polo Norte y cuyo polo Sur estan separados uno de otro en 10 mm o menos, preferiblemente 5 mm o menos y de manera muy especialmente preferida alrededor de 1 mm.