TWI405861B - 磁控管塗層式基板之製造方法及磁控管濺鍍源 - Google Patents

Description

磁控管塗層式基板之製造方法及磁控管濺鍍源

本發明涉及一種磁控管塗層式基板之製造方法及磁控管濺鍍源。

定義

第1圖中顯示磁控管濺鍍源之構造，其靶3具有一濺鍍面3s，靶材料濺鍍在靶面上且以反應式或非反應式而沈積在基板4上。靶之背面3_R 設有一種磁鐵配置5，其具有至少一對環形之磁鐵回路7a和7b。各磁鐵回路7a和7b在面向靶之背面3_R 之方向上具有相反磁極之面。各磁鐵回路7a和7b分別形成閉合之回路，其中”閉合”在意義上亦包含互相隔開的磁鐵，只要經由靶3之濺鍍面3s上二個磁鐵回路而產生磁控管磁場H之閉合之回路即可。就環狀隧道形式的磁控管磁場H之產生而言，此二個磁鐵回路7a和7b形成一種共同作用的磁鐵回路對(pair)7ab。如圖所示，磁控管磁場H是與一種在陽極和連接成陰極之靶3之間所產生的電場E相交。由於磁控管磁場H和電場E而在隧道形式的磁控管磁場H之區域中造成一已為人所知的電子下降(fall)效應，這樣會在該處造成一種較高的電漿密度和較高的濺鍍作用。其結果是在磁控管磁場之區域中形成一種隨著操作時間而增加之位於濺鍍面3s中之深的環形腐蝕溝渠。磁鐵向著該靶之背面3_R 顯示二個磁極之一，此種磁鐵之閉合之環形回路稱為磁鐵回路。二個閉合之環形磁鐵回路7a,7b存在於第1圖中。

二個相鄰之磁鐵回路形成第1圖之磁鐵回路對7ab，當其產生隧道形式之磁控管磁場H之環形的回路時。磁鐵配置5除了特別是用來形成磁控管磁場回路所設置的其它磁鐵之外亦包含一個或多個環形的磁鐵回路。(未顯示之)陽極和靶陰極之間之電場E可以直流(DC)，脈波式直流(DC)，疊加式直流和交流(AC)以及交流(AC)等而在高頻區域中產生。如上所述，塗層過程只能以一種或多種靶材來進行，或在靶材與一種導入至濺鍍面3s和基板4之間之程序室中的反應氣體反應之後進行。在唯一之具有不同材料區之靶3上可同時在程序室中濺鍍多種材料，以使直接塗層或在程序室中與一種反應氣體反應之後進行塗層。

為了延長此靶3之壽命及/或在形成腐蝕溝渠之情況下仍可使濺鍍速率(每單位時間所濺鍍之材料量)保持固定且因此塗層速率(每單位時間在基板4上所沈積之材料量)固定，則已為人所知的操作方式是使磁鐵配置5之至少一部份(特別是一個或多個已設置的磁鐵回路對)沿著靶背面而移動，這可藉由周期性的線性移動或旋轉式移動或擺動式移動來達成。因此，磁控管磁場H沿著濺鍍面而移動，以儘可能不會產生顯著的局部性腐蝕性溝渠。

當磁控管源只包含一種磁鐵回路對(pair)時，此種磁控管源稱為單回路源。當磁控管源包含二種或更多種磁鐵回路對(pair)時，此種磁控管源稱為雙回路源或多回路源。此處須注意：二個磁鐵回路對可完全以三個磁鐵回路來形成。

本發明現在由一種磁控管塗層式基板之製造方法開始，其中沿著靶之濺鍍面藉由磁鐵配置而產生隧道形式之磁場之至少一種閉合之回路，此磁鐵配置沿著靶而存在於靶之遠離基板之此側上。

在使用大面積的靶時主要存在著一種顯著之問題，即：在已濺鍍塗層的基板上達成所期望的層厚度分佈且須遵守時間，這主要是要達成一種相同形式的層厚度分佈。問題之一是：由於靶之腐蝕而使塗層特性具有動態性，即，塗層特性在靶之使用期間會變換。在靶之使用期間須對多個基板進行塗層，上述之動態性依據各別基板之塗層時間只受到很小的影響。當在靶之整個使用時間考慮層厚度分佈時，則在只有唯一的基板進行塗層時通常須注意層厚度分佈之一種明顯的改變。

定義

塗層時間定義成直至靶之壽命為止時的一種觀看時段，這與多少個各別的基板在此觀看時段中須以同一個靶來進行塗層無關。

具有心形－或蜿蜒形式之磁鐵回路結構之可旋轉的單回路－磁控管源在磁控管濺鍍之範圍中包括各應用領域的大部份。在US 5 188 717中描述一種可設定的單回路－磁控管源，其在塗層時間用來使濺鍍速率之分佈最佳化。靜態之雙回路－磁控管源例如由WO 98/03696或US 5 997 697中已為人所知。具有切換機構之雙回路－磁控管源已描述在WO 01/63643中，其可由磁鐵回路對(pair)之一所進行的濺鍍切換至第二磁鐵回路對所進行的濺鍍。

由於大的靶面(例如，1200平方厘米)受覆蓋之面積有限，則通常不易在整個塗層時間中藉由可旋轉之單一回路－磁控管源來達成一種所期望之均勻之濺鍍速率－和塗層速率分佈，最後因此不易在基板上達成均勻的層厚度。因此，磁鐵回路對(pair)通常使用蜿蜒形－或心形的結構，但此種結構在大的靶面時具有缺點：其具有多個轉折點或只能不充份地塗佈該靶之廣大的區域。特別是磁鐵回路對之狹窄之半徑在速率較大(例如，磁鐵系統之轉速較大)時另外會造成一種大的渦流損耗。這一方面須藉由馬達功率來補償且另一方面會使磁控管磁場減弱。

靜態之雙回路磁控管源例如已描述在WO 98/03696或US 5 997 697中，其缺點是：靜態之腐蝕外形會刻入至濺鍍面中。如上所述，主要是會顯示以下的事實：基板上的濺鍍速率，塗層速率以及層厚度分佈會隨著靶之逐漸增加的濺鍍消耗而改變。因此，基本上在靶之使用期間允許靶上之濺鍍速率分佈之設定所用之機構是需要的。這主要以下述方式來達成：磁鐵配置之磁鐵組可在橫向(即，沿著背面3_R 之方向)中移動，如WO 02/47110中所述者。此種方式的缺點是：另一起動器須疊加至該具有磁鐵回路對之可旋轉的系統上，此時例如須經由一種電性回路環以供應能量至該起動器。藉由上述磁鐵組的移動而產生一種不平衡，其可藉由適當的措施來補償。具有一種切換機構(其用來選擇性地驅動一磁鐵回路對或另一磁鐵回路對)之可旋轉的雙回路磁控管源描述在WO 01/63643中，其機電式起動器具有高的負載。

本發明的目的是提供一種上述之方法或一種磁控管源，在濺鍍操作期間(塗層時間)該濺鍍速率分佈可沿著濺鍍面而當場(in situ)設定且能以相關的配件來防止上述習知方法或磁控管源之缺點。本發明之方法的特徵是：磁鐵配置之一部份至靶背面之距離可改變，以調整該濺鍍速率之分佈。

上述方法之一種良好的實施形式另外以下述方式來達成：磁鐵配置之至少一部份可沿著靶的背面而移動。因此，隧道形式之磁控管磁場之濺鍍作用之分佈可沿著該濺鍍面而形成。

本發明的方法之另一良好的實施形式是：環形磁鐵回路之一部份在間距上可改變。因此，在與回路一起產生的磁控管磁場之區域中該濺鍍強度可改變。

另一良好之實施形式是：整個磁鐵回路之間距可改變，情況需要時可與所觀看之磁鐵回路－或另一磁鐵回路之一部份之變化相組合。

另一良好之實施形式是：當磁控管源是一種單一－或多回路源時，情況需要時可與上述各種實施形式相組合，使磁鐵回路對之間距改變。亦可使超過一個磁鐵回路對(pair)上之相對應的間距被改變。

本發明的磁控管源中若已達成上述間距之設定，其中磁鐵配置可沿著靶之背面而轉動，且在塗層期間直至該靶之使用時間為止若已達成一種均勻的層厚度分佈，則一種良好的實施形式是：隨著塗層時間的增加使磁鐵配置之一部份(其較磁鐵配置之其它部份更靠近該靶的邊緣)之間距增大及/或使其它部份的間距減小。

在上述全部的實施形式中，更好的情況是使濺鍍功率保持固定。更理想的情況是：在濺鍍功率保持固定下測得陽極和靶之間的放電電壓，且與一額定值相比較以及在比較結果之作用下來設定該部份的間距。此外，一種良好的概念是使靶劃分成不同之材料區且藉由上述間距之設定來調整二種材料之濺鍍速率之比。

本發明的磁控管源之靶具有：濺鍍面，遠離此濺鍍面之靶背面以及磁鐵配置。本發明的上述目的以下述方式來達成：磁鐵配置之一部份至靶背面之距離可藉由一種受控制的衝程起動器來調整。

本發明的磁控管源之一種良好的概念是：磁鐵配置之至少一部份是與一種移動起動器共同作用，藉此使磁鐵配置的該部份可沿著靶的背面而移動。

另一種可與上述容易地相組合之良好的概念是：磁鐵回路之一部份可與受控制的衝程起動器共同作用。本發明之磁控管源之另一良好的概念在情況需要時可與上述概念相組合，其方式是：以上述受控制的衝程起動器來設定整個磁鐵回路。此種概念在情況需要時可與上述各概念相組合，就像另一良好的概念使磁鐵回路對(pair)與受控制的起動器共同作用一樣。另一良好的概念是：在磁控管源上相對於靶之背面而設置一種外部磁鐵回路對和一種內部磁鐵回路對且相對於一旋轉軸以離心方式而形成至少一回路對，以及使回路對與一種相對於該旋轉軸而作用的旋轉起動器共同作用。

其它良好的概念是設置一種控制器，藉此使磁鐵配置之一部份至靶的外側之距離較另一部份至靶的外側的距離還大，塗層時間增多及/或該另一部份之間距變小。

本發明以下將依據實施例藉助於圖式來說明。

第2a圖顯示本發明之方法或本發明的磁控管源之第一實施形式之透視圖。第2b圖係第2a圖所示之配置的側視圖。靶3在基板側(基板未顯示)上具有一種靶面3s且在遠離基板之此側上具有一種背面3_R 。在背面3_R 之區域中存在著一磁鐵配置5，其在濺鍍面3s上產生至少一如第2圖所示之隧道形式之磁場H之閉合式回路，其是此行的專家所常用的磁控管磁場H。第2圖中顯示一單一回路－磁控管源。磁鐵配置5具有閉合式環形之第一磁鐵回路7a和位於第一磁鐵回路內部的第二磁鐵回路7b。此二個磁鐵回路7a,7b之至少一個至少廣泛地藉由永久磁鐵9來形成，例如，第2圖中位於外部之磁鐵回路7a即由永久磁鐵所形成。此位於外部之磁鐵回路7a例如以磁鐵極性N來與靶背面3R相面對。第二磁鐵回路7b在每一情況下都以第二種磁鐵極性(例如，S)來與靶背面3R相面對。由第2c圖可得知，須形成磁鐵回路對7ab，以便沿著靶背面3R形成一種磁鐵極性之環形區以及第二種磁鐵極性之位於上述環形區內部或外部之第二環形區。在該二個回路上設有永久磁鐵9，在遠離靶背面3R之此側上形成一種鐵磁性連接區10。另一形式是情況需要時亦可以區段方式沿著磁鐵回路觀看時在其中一環形區(例如，外部環形區)上設有永久磁鐵9a，且面對靶背面3R之第二種磁鐵極性在另一回路(例如，內部回路7b)上藉由鐵電性的軛12來形成。

沿著此對回路7來觀看時，第2c圖之組態可交替變化，同樣情況亦發生在觀看此軛12及永久磁鐵配置時。

依據第2圖，特別是第2b圖，依據此處所示的實施例藉由一種起動器14在控制輸入端S_{1 4} 上受到控制，此對回路7之一磁鐵回路之一部份7b1之相對於靶背面3R之距離d_{b 1} (t)可受到控制而改變。第2b圖中da表示其中一礎鐵回路7a之磁鐵極面至靶背面3R之距離，d_b 表示第二礎鐵回路7b之磁鐵極面至靶背面3R之距離，d_{b 1} 是此二個回路中至少一回路(例如，內部之回路)之一部份7b1之受控制而可變化的距離。由此對回路7ab所形成之磁控管磁場H之作用受到控制而變化。當然，亦可在所觀看的磁鐵回路上使二個部份受到控制而在間距上互相移動且此二個部份亦相對於靶背面3R而移動，即，例如，以第2a圖觀之此部份7b上升且所觀看之磁鐵回路之其餘部份同時下降。主要是：沿著磁鐵回路對7ab觀看時磁鐵極面相對於靶背面之距離上的比例可藉由磁鐵回路上受控制之距離的變化而依時間來改變。

例如，如第2a圖所示，一種良好的概念是在所觀看的區段中沿著此對回路7ab而在二個磁鐵回路上使此二部份7_{a 1} ,7_{b 1} 受到控制使其至靶背面3R之距離等長或不等長。

在類似於第2a圖之形式下，第3圖是本發明另一良好的實施形式。由第3圖可知，在此回路對7ab上整個極面和其中一磁鐵回路(例如，外部之磁鐵回路7a)上之靶之間的距離d_a (t)以起動器14來控制而可隨著時間來調整，且因此亦可使所產生的隧道形式之磁場H受到調整。情況需要時全部共二個磁鐵回路7a,7b之距離比例亦可受到控制而在同一方向中成為相同或不同。

第3圖之實施形式亦顯示一種單一回路－磁控管源。

第4圖是本發明的另一實施形式之類似於第2b圖之圖解。第4圖中通常存在一種奇數(例如，3個)之磁鐵回路7a至7c，其共同形成磁鐵配置5之二個回路對7ab,7bc。中間之磁鐵回路7b之極性是與二個相鄰之磁鐵回路之極性相反。本實施例中形成隧道形式之磁控管磁場H₁ ,H₂ 之二個環形之回路。在與第2圖類似的情況下，第4圖之實施形式中位於中間的磁鐵回路7b之至少一部份7_{b 1} 之距離d_{b 1} (t)藉由一受控制之起動器(未顯示)來改變，所觀看之磁鐵回路7b之其餘部份對該靶3之背面3R保持在一固定距離處。

第5圖是本發明的另一實施形式之類似於第4圖之圖解，其亦類似於第3圖，其中整個位於中間的回路7(以d_b (t)來表示者)是以一受控制的起動器(未顯示)來改變其至靶3之背面3R之距離。

在第4，5圖之設計方式中，藉由距離d_b (t)或d_{b 1} (t)之適當之調整而同樣地作用在二個磁控管磁場H₁ 和H₂ 上。

依據第6圖之實施形式，外部磁鐵回路7a之一部份7a1以(未顯示之)受控制之起動器來移動而改變其距離d_{a 1} (t)，磁鐵回路7a之其餘部份保持著固定之距離，回路7b,7c亦同。

在第7圖之同樣是良好之實施例中，整個外部磁鐵回路7a之至靶背面3R之距離d_a (t)藉由(未顯示之)受控制之起動器來改變。

第4至7圖之實施形式涉及一種雙回路－磁控管源。藉由適當地受控制之起動器之設置，則第2至7圖所描述之實施形式情況需要時可相組合而使用在磁控管源上。在第4至7圖之實施形式中藉由距離的設定，則相鄰之磁控管磁場H可互相有關地進行設定，即，一般而言，在其中一磁場變弱時另一磁場會增強且反之亦然，這在隨後所述之實施形式中較不明顯。在第8圖之同樣是良好的實施形式中設有4個(或通常是偶數)之相交錯之磁鐵回路7a至7d。由最內側或最外側之磁鐵回路繼續往垂直方向進展時二個相隨之磁鐵回路會加入以形成磁鐵回路對，如第8圖中之7ab,7cd所示，其形成一種磁控管磁場H₁ 或H₂ 。在此二對回路7ab,7cd上可分別實現第2，3圖所示的實施形式。但在本發明的另一良好的實施形式如第9圖中，藉由一(未顯示之)受控制的起動器可設定整個回路(第9圖中之內部回路7cd)之距離d_{c d} (t)。亦能以適當的起動器來進行控制以可調整的方式來形成該二個已設置的磁鐵回路對之距離且各距離在同一方向中可相同或不同。

目前為止在第2至9圖之實施形式中，所設置的具有磁鐵回路之磁鐵配置由本發明之距離設定觀之對靶之背面3R可視為靜態之配置。在全部的實施形式中一種良好的概念是藉由一(未顯示之)起動器使磁鐵配置5之至少一部份沿著靶之背面3R而移動，以另外來實現本發明中上述距離的設定。然後，依據第2a圖，一種良好之概念是使此回路對7ab(如圖中之移動軌B_{a b} 所示)周期地沿著靶之背面3R而移動。同樣情況亦適用於第3圖之實施形式中。在第2，3圖之單一回路－磁控管源中，一種良好的概念是使該二個形成一對之磁鐵回路沿著靶之背面3R而在不同的移動軌上互相移動。

在第4至7圖之實施形式中，即，以三個磁鐵回路來形成一種雙回路－磁控管源之形式中，良好的概念是：．使已設置之全部之磁鐵回路同樣都沿著靶之背面3R而移動；．使位於中間的磁鐵回路相對於相鄰的二個磁鐵回路而移動；．使三個磁鐵回路之最外側和最內側之磁鐵回路中之一個或二個相對於中間之磁鐵回路作相同或不相同之移動。

在第8或9圖之實施形式中，良好的概念是：．使已設置之全部之磁鐵回路對同樣都沿著靶之背面3R而移動；．使一磁鐵回路對相對於另一磁鐵回路對而移動。

選取上述之概念以磁鐵回路來形成磁控管磁場或使磁鐵回路沿著該靶3之濺鍍面3s而移動，上述之各種移動可能性可互相組合且可設有相對應的受控制之起動器。

第2至9圖之磁鐵回路在濺鍍面3s之俯視圖上觀看時可以圓形，卵形，橢圓形或接近長方形之形式而繞行，或以心形，腎形或蜿蜒形式來繞行。

第10圖是本發明濺鍍源20之一種良好之實施形式，其在原理上是依據第9圖之實施形式來形成，其靶23具有一種濺鍍面23s和背面23_R 。第9圖之外部之磁鐵回路對7ab藉由第2a圖之鐵磁性之軛10而安裝在外部載體25上。藉由一旋轉起動器27，使該外部載體25在旋轉中可圍繞此軸A_{2 5} 而偏移。藉由另一旋轉起動器29，使一內部載體35可在旋轉中圍繞此軸A_{3 5} 而偏移，此二軸A_{2 5} 和A_{3 5} 相疊合。內部載體35具有一面向載體23之由鐵磁性材料所構成的背板33且承載著磁鐵回路7c和7d(其一起形成回路對7cd)。磁鐵回路對7ab係相對於旋轉軸A_{2 5} 以同心方式安裝在外部載體25上，磁鐵回路對7cd係相對於旋轉軸A_{3 5} 以偏心方式安裝在內部載體35上。藉由圖式中可控制的衝程起動器37，則內部載體35可偏移一距離d_{c d} (t)至載體23之背面23_R 。外部－或內部載體25，35之旋轉速率ω_{3 5} 和ω_{2 5} 或旋轉方向因此可選擇成相同或不同。但一種良好的概念如第11圖中磁鐵配置之俯視圖所示，外部載體25上的磁鐵回路對7ab以偏心方式－且例如以圓形來實現。可圍繞該旋轉軸A_{3 5} 而旋轉的內部載體35上的磁鐵回路對7cd同樣是以偏心方式而形成。第12圖(a)係第10圖之配置上一種直徑400毫米之圓形靶23之腐蝕外形，其中該配置設有一種同心的磁鐵回路對(例如，外部之磁鐵回路對7ab)和一種偏心的磁鐵回路對(例如，磁鐵回路對7cd)。第12圖(b)顯示第11圖中二個磁鐵回路對7ab和7cd之相對於疊合的旋轉軸A_{2 5} ，A_{3 5} 之偏心的配置在未設定磁鐵衝程時之腐蝕外形。在第11圖的配置中，在內部之磁鐵回路對7cd和外部之磁鐵回路對7ab之間之中間區中不會形成一種對腐蝕有重大阻礙之區域。藉由所觀看之磁鐵回路對之已最佳化的偏心率，則可達成一種最佳化的腐蝕－覆蓋。在形成第11圖時，第10圖的旋轉起動器27和29必須以相同的旋轉速率來操作。藉由以起動器37來控制之受調整之衝程且因此使距離d_{c d} (t)改變，則可達成更均勻的腐蝕分佈或濺鍍分佈且因此在基板上可達成所期望之最佳的層厚度分佈，或藉由儘可能均勻地使靶面剝蝕而可最佳地使用該靶。

在衝程不一樣時或觀看第10圖之距離d_{c d} (t)時，所可達成的層厚度分佈在第13圖中是直徑300毫米之圓形基板上依據已濺鍍之銅層之面電阻所可達成的層厚度分佈。大的電阻值對應於一種薄層且反之亦然。使用第11圖之雙偏心配置以作為磁鐵配置。依據第13圖(a)，該基板之中央區域中銅層之厚度較周邊區域者薄很多，內部磁鐵回路對7cd之衝程依據第10圖之距離d_{c d} (t)來調整，此距離d_{c d} (t)等於外部磁鐵回路對7ab之距離da。然後使此距離d_{c d} (t)(內部回路對)縮小0.5毫米，這樣可使靶之中央區中的濺鍍速率提高且因此可使基板上的塗層速率提高，其結果是第13圖之曲線(b)所示之基板上已大大地改良之層厚度分佈。

若衝程d_{c d} (t)再下降0.5毫米(第13圖中未顯示)，則基板上可形成一種形式最相同之層厚度分佈，此時在最後之塗層相位中在靶的中央中又可再一次使塗層速率提高且因此使基板之中央區域中所形成的層厚度進一步提高，於是在基板之中央區域中形成第13圖所示的面電阻進一步下降之銅層。

由第13圖可知，藉由產生磁場用的磁鐵配置之一些部份上的距離隨著時間而受到控制，則濺鍍速率－和塗層速率之外形以及在一預定的時間之後在基板上所形成的層厚度分佈都可自由地調整。為了得到第13圖的結果，則磁控管濺鍍源上的放電電壓不可受影響且所傳送的放電功率須保持固定。

第10圖中就具有第11圖所示之二個偏心之磁鐵回路對7ab和7cd之配置上的距離d_{c d} (t)之隨著時間來進行的控制而言，當基板上達成一種儘可能均勻的層厚度分佈時，則下述之考慮是有幫助的，其中此行的專家已揭示其它依據本發明所形成的磁控管源之類似的構想：基板上最佳化之層厚度分佈用之圓板形之靶上所力求之腐蝕外形應首先依據第14圖來討論。在不需適當的距離控制下，以第10圖之配置和第11圖之磁鐵配置可形成一種在外部區域上已增大之腐蝕速率ER，其預期可用來進行邊緣效應修正。但在上述之外部區中由於顯著之腐蝕溝渠之形成而會造成一種通常是較高的濺鍍速率，使得該靶之外部區中相對的腐蝕強度會隨著時間而增加。這樣可在基板上達成一種隨著時間而形成的均勻之層厚度分佈。靶之外部區中腐蝕強度之消除應相對於該靶之中央區中之腐蝕強度來考慮。因此，靶之外部區中之腐蝕強度可消除或中央區中的腐蝕強度可提高，第13圖中描述後者之情況。

參閱第14圖，靶之外部區中之相對濺鍍強度或濺度速率由一開始之較高之值ER1下降至在塗層時間結束時較低之值ER2。內部之靶之距離d_{c d} (t)應下降多少或外部之靶之距離應增加多少可以下述方式來預先估計：在一已設定之塗層時間(例如，靶之使用時間)結束之後測量外部－和內部之腐蝕溝渠之腐蝕深度差。這是在第10圖之外部靶和內部靶25或35在一預定的固定距離下進行。若已測定此腐蝕深度差，例如，在靶之邊緣區域中有7毫米之更深的腐蝕深度，則在相同的塗層時間下該靶之外部區域中濺鍍強度可藉由7毫米之相對之衝程變化來下降，即，在塗層期間力求該外部載體35之距離可增加7毫米或內部載體25之距離可下降7毫米。此種衝程變化只在外部載體上或只在內部載體上進行或相組合而在內部－和外部載體上以相反方式進行。

導引用之衝程隨著時間之變化須以較高的準確性來進行，此種衝程變化是與腐蝕外形隨著塗層時間的變化，靶之材料，靶之厚度，基板上相對於層厚度分佈所設定的需求以及濺鍍功率等等都有關係。為了對所力求的距離比例進行監視和控制，則須進行一種或多種直接或間接之當場(in－situ)－距離測量。第10圖顯示一種感測器配置40。本實施形式中由於外部載體未進行衝程設定，則此配置須測量外部載體25和內部載體35之間瞬間調整的距離且因此須測量d_{c d} (t)之瞬間值。感測器配置40例如可依據三角測量法之原理來操作且可形成電容式－或光學感測器，或機械式感測器等等。因此，一種良好的概念是使用一無接觸式測量方式之感測器配置，磁鐵配置對該靶在電性上不必互相隔離。於是磁鐵配置之極面和靶背面之間的距離亦可選擇－或設定成最小化。

基本上以本發明的方式可使所期望之濺鍍速率分佈曲線來對時間進行調整。例如，以第10圖的配置使內部磁鐵回路對7cd沿著一種由第一材料所構成的第一靶區而運行，但外部磁鐵回路對7ab則沿著一種由第二材料所構成的靶區(靶由不同材料之二個區所構成)而運行時，則以本發明的方式亦可對基板上該二種材料之相對之塗層速率進行調整。

第15圖是本發明之一種原理上依據第7圖所形成之配置，以類似於第10圖之方式來顯示。此處顯示一種雙回路－磁控管源。只有最外部的磁鐵回路7a可相對於二個位於內部之磁鐵回路7b和7c來作距離上的調整。外部之磁鐵回路7a相對於磁控管源外殼31而固定地安裝著。內部磁鐵回路對7cb安裝在旋轉驅動的載體35a上，相對於旋轉軸A_{3 5 a} 而偏心地配置著。由於第10圖之實施形式，則第15圖之已簡化的實施形式對此行的專家而言可輕易地了解。

第16圖顯示基板上一已正規化的層厚度分佈，其以濺鍍功率為參數且以靶之壽命期間作為塗層時間。第10圖之外部磁鐵回路對7ab之距離較內部磁鐵回路對7cd之距離大1毫米。曲線(a)在32仟瓦之濺鍍功率中測量，曲線(b)在28仟瓦之濺鍍功率中測量，曲線(c)在24仟瓦之濺鍍功率中測量，曲線(d)在16仟瓦之濺鍍功率中測量，曲線(e)在20仟瓦之濺鍍功率中測量。

因此，所形成的層厚度分佈與已調整的濺鍍功率有很密切的關係。由此而得到一種良好的概念是：本發明中在對產生磁場用之磁鐵配置之至少一部份之至靶背面之距離進行一種以時間來控制的設定過程中，濺鍍功率保持固定。

此外，放電電壓U_E 和基板上瞬間之濺鍍速率分佈之間有一種明確的關係存在。此種經驗顯示：由於靶之外部區中逐漸增加的腐蝕，則該放電電壓隨著靶之使用時間之增加而減小。因此，該放電電壓可視為一種已測得之調整值，可與一種額定值相比較且可藉由外部磁鐵回路之距離之再導入而在一種調整概念中保持著定值。

基本上在多回路－濺鍍源中該放電電壓可由基板上濺鍍強度最大之磁鐵回路對之濺鍍作用來決定。

通常是以濺鍍功率作為參數來說明本發明中距離設定對時間的關係，以便在塗層期間可在基板上達成所期望的層厚度分佈。這樣所得到的特性儲存在表中。然後，距離設定係與濺鍍功率有關而依據已儲存的曲線來進行。該放電電壓U_E 之調整係藉由各別之距離比例之設定來進行，情況需要時可視為操作點－調整。

第17圖顯示本發明之磁控管源之電性導引用的實施例之信號流程/功能方塊圖。磁控管濺鍍源42具有一控制輸入端S_{4 2} ，以便在本發明中隨著時間來對產生該磁場用的磁鐵配置之至少一部份進行距離的設定。此磁控管源由發電機44供應一種可調之固定功率P。所考慮之靶在操作時所輸入的功率P供應至一種表格儲存器46中，對不同的功率調整而言時間上之距離函數可儲存成d(t,p)。由所考慮的靶來進行該濺鍍塗層開始算起，一種計時器48控制著由表格儲存器46中讀出此對應於實際之塗層時間之距離值。經由距離控制輸入端S_{4 2} 來調整磁控管源上所要求的距離值。藉由第10圖所示的位置感測器40，則瞬間所需的距離之正確的約定值可調整。此種位置調整回路未顯示在第17圖中。此外，測量該放電電壓U_E 以作為實際值且在比較器50上與一預設的額定放電電壓U_{S O L L} 相比較。比較結果設定成一調整器52上的調整差△，且一種超位置單元54設置在源42之輸入端S_{4 2} 上以造成一調整信號。因此，該操作點可藉由該放電電壓調整至表46中一預設之值而保持著。

第18圖係本發明之單一回路磁控管源上之磁鐵配置5之已簡化的俯視圖，其具有蜿蜒形式之磁鐵回路7a和7b。此二種磁鐵回路7a和7b以及回路對7ab圍繞此軸A而旋轉。第19圖係以第18圖之磁鐵配置在300毫米直徑之基板上所造成之層厚度分佈作為距離設定值之函數時的圖解。依據曲線(a)，回路7b至靶背面之距離2毫米大於外部之磁鐵回路7a至靶背面的距離。依序之各曲線(b),(c),(d)依序減少2毫米。因此，本發明的方式中在單一回路－源中如第2，3圖所示，基板上瞬間濺鍍速率－或瞬間塗層速率之控制是可能的，且因此在所考慮的塗層時間直至靶之壽命為止可確保基板上所期望之層厚度分佈之調整或保持，特別是保持均勻的層厚度分佈。

就第10圖中依據第11圖來達成的實施形式而言，另外可確保：此種雙回路－磁控管源之組態中在與第18圖之單一回路－磁控管源比較時可使渦流下降，這樣可使各別之旋轉起動器所需的馬達起動功率下降大約20%。此外，由於渦流之下降，使可旋轉之磁鐵配置之回路中所造成的雜散磁場亦下降，且因此使周圍之設備組件受干擾之潛在危險性下降。

3,23,25．．．靶

3s,23s．．．濺鍍面

3_R ,23_R ．．．背面

5．．．磁鐵配置

7,7a,7b,7c．．．磁鐵回路

7ab,7cd．．．磁鐵回路對

9．．．永久磁鐵

10．．．連接件

12．．．軛

14．．．起動器

25,35．．．載體

27,29．．．旋轉起動器

33．．．背板

37．．．起動器

40．．．感測器配置

42．．．磁控管濺鍍源

44．．．發電機

46．．．表格儲存器

48．．．計時器

50．．．比較器

52．．．調整器

54．．．超位置單元

第1圖一種磁控管源的構造。

第2a圖本發明之方法或本發明的磁控管源之第一實施形式之透視圖。

第2b圖係第2a圖所示之配置的側視圖。

第2c圖係第2a圖之配置上各磁鐵配置之二種不同的形式，其用來形成磁控管磁場。

第3圖本發明的另一實施形式之類似於第2a圖之圖解。

第4圖本發明的另一實施形式之類似於第2b圖之圖解。

第5圖本發明的另一實施形式之類似於第4圖之圖解。

第6本發明的另一實施形式之類似於第4或5圖之圖解。

第7圖本發明的另一實施形式之類似於第4至6圖之圖解。

第8圖類似於第4至7圖之另一磁鐵回路配置之圖解，其明顯地顯示出其如何依據第2，3圖所示之方式來形成。

第9圖本發明另一實施形式之圖解。

第10圖本發明濺鍍源之另一實施形式，其在原理上是依據第9圖之實施形式來形成。

第11圖本發明所使用之磁鐵配置之俯視圖。

第12圖(a)第10圖之配置上一種圓形靶之腐蝕外形，其中該配置設有一種同心的磁鐵回路對和一種偏心的磁鐵回路對，(b)二個磁鐵回路對之偏心的配置在未設定磁鐵衝程時之腐蝕外形。

第13圖(a)(b)衝程設定成不一樣時層厚度分佈之形式。

第14圖圓板形之靶上的腐蝕外形，其用來討論一種所要爭取的腐蝕外形。

第15圖本發明之一種原理上依據第7圖所形成之配置，以類似於第10圖之方式來顯示。

第16圖基板上一已正規化的層厚度分佈，其以濺鍍功率為參數。

第17圖本發明之磁控管源之電性導引用的實施例之信號流程/功能方塊圖。

第18圖本發明之單一回路磁控管源上之磁鐵配置之已簡化的俯視圖。

第19圖以第18圖之磁鐵配置所造成之層厚度分佈作為距離設定值之函數時的圖解。

42．．．磁控管濺鍍源

44．．．發電機

46．．．表格儲存器

48．．．計時器

50．．．比較器

52．．．調整器

54．．．超位置單元

Claims (21)

1. 一種磁控管塗層式基板之製造方法，其中沿著靶在靶之遠離基板之背面上存在著磁鐵配置，藉此而沿著靶之濺鍍面以產生隧道形式之磁控管磁場之至少一閉合之回路，並且圍繞垂直於該靶之軸移動該磁鐵配置，其特徵為：改變磁鐵配置之僅一部份至靶背面之距離以調整濺鍍速率分佈進行。
2. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中改變環形之磁鐵回路的一部份與靶背面之距離。
3. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中改變整個磁鐵回路與靶背面之距離。
4. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中改變磁鐵回路對(pair)與靶背面之距離。
5. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中隨著塗覆時間的增加，該磁鐵配置之較該磁鐵配置之其它部份更靠近該靶之邊緣的一部份與靶之背面的距離須增加，及/或其他部份與靶背面之距離須減小。
6. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中供應至磁控管源之電功率保持固定。
7. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中在濺鍍功率保持固定下檢測一放電電壓，將此放電電壓與一額定值相比較，並依據此比較結果來設定與靶背面之距離。
8. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中以濺鍍功率作為參數以檢測並儲存該與靶背面之距離設定值之隨著時間而變化之調整的函數，此距離設定值以時間作為函數而控制與靶背面之距離之調整。
9. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中在濺鍍功率保持固定下檢測一放電電壓，將此放電電壓與一額定值相比較，並依據此比較結果來設定與靶之背面的距離，並且以濺鍍功率作為參數以檢測並儲存該與靶之背面的距離設定值之隨著時間而變化之調整的函數，此距離設定值以時間作為函數而控制與靶之背面的距離之調整。
10. 如申請專利範圍第1或2項之製造方法，其中該靶具有不同材料所形成的區域，且利用係以與靶背面之距離之調整來設定材料之濺鍍速率之關係。
11. 一種磁控管濺鍍源，其具有靶及磁鐵配置，此靶具有一濺鍍面、以及一沿著遠離此濺鍍面之靶背面的磁鐵配置，且該磁鐵配置能藉由移動起動器圍繞垂直於該靶之軸移動，其中，磁鐵配置之僅一部份與靶背面之距離可藉由一種受控制之衝程起動器來設定。
12. 如申請專利範圍第11項之磁控管濺鍍源，其中磁鐵回路之一部份是與一受控制的衝程起動器有效連接。
13. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中整個磁鐵回路是與一受控制的衝程起動器有效連接。
14. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中磁鐵回路對(pair)是與一受控制的衝程起動器有效連接。
15. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中存在 至少二個磁鐵回路對，且至少一磁鐵回路對相對於一旋轉軸而偏心地形成，並與一移動起動器有效連接。
16. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中整個磁鐵回路是與一受控制的衝程起動器有效連接，且存在至少二個磁鐵回路對，且至少一磁鐵回路對相對於一旋轉軸而偏心地形成且與一移動起動器有效連接。
17. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中受控制的衝程起動器與一控制器有效連接，該控制器根據塗覆時間控制該衝程起動器，使磁鐵配置之較其它部份更位於該靶之外側之一部分與靶背面之距離隨著時間而增大，及/或該其它部份與靶背面之距離隨著時間而變小。
18. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中該一部份是與一種衝程測量裝置有效連接。
19. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中此磁控管濺鍍源連接至一發電機，其發出一定值之功率。
20. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中放電電壓用之測量配置設置在此磁控管濺鍍源之陽極和靶之間，此測量配置的輸出是與一比較器有效連接，比較器的第二輸入連接一預設單元，其中此比較器之輸出是與受控制之衝程起動器之一控制輸入端有效連接。
21. 如申請專利範圍第11或12項之磁控管濺鍍源，其中該靶由不同材料之二種區域所形成。