均勻的hipims涂敷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種HIPIMS方法，通過該方法能夠在涂敷室的高度上沉積均勻的層。在此使用兩個分陰極。根據(jù)本發(fā)明，單獨選擇對這些分陰極施加的各個功率脈沖區(qū)間的長度，并且這樣在涂敷室的高度上實現(xiàn)希望的涂層厚度輪廓。
【專利說明】均勻的HIPIMS涂敷方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種HIPMS方法，通過該方法能夠在涂敷室的高度上沉積均勻的層。
[0002] 所述HIPMS方法涉及一種從氣相進行的物理涂敷方法。確切說它是一種磁控 管支持的濺射方法，其中給提供濺射材料的靶施加非常高的放電電流密度，使得在等離子 體內產生高的電子密度并且大部分濺射的微粒被離子化。在這種情況下使用250W/cm 2和 2000W/cm2之間的功率密度并且因此對提供功率的發(fā)電機提出特別的要求。尤其不能夠允 許這樣的功率持續(xù)地在靶上作用，因為會使其過熱，從而使其損壞。因此必須使該功率脈沖 化。在該功率脈沖內產生非常高的希望的放電密度并且靶被加熱。而在脈沖間歇期間，靶 能夠重新冷卻。脈沖持續(xù)時間和脈沖間歇必須如此相互協(xié)調，使得在靶上引入的平均功率 不超過閾值。因此，對于HIPMS需要能夠以脈沖方式輸出非常高功率的發(fā)電機。
[0003] 如果為了涂敷工件而使用HIPMS方法，則這些工件經常在整個可用的涂敷高度 上分布。所述工件既指工具也指其他部件。在許多情況下重要的是，在所述工件上，不管在 上面、在中間還是在下面設置，都用同樣的層厚度和同樣的層涂敷。尤其如在HIPMS方法 中當?shù)入x子體及其厚度對涂敷率有重要的影響時，這一目的不容易實現(xiàn)。這尤其是因為等 離子體自身由包圍它的環(huán)境影響，由此能夠在涂敷室的高度上發(fā)生不同的涂敷率。通常在 DC濺射的情況下嘗試通過在高度上調整磁場來平衡。但是對磁系統(tǒng)的干預能夠局部地導致 等離子體條件的改變，這又導致不同的層特性。對于層厚度分布的高要求決定了使用區(qū)域 受限（并且由此決定經濟性減小），這是因為關于所述方法的有效性限制層厚度均勻性的 改善。校正層厚度分布的另一種方法是使用掩膜，不過如果負荷或者工件的幾何結構改變 的話這不太實用。
[0004] 值得期望的是使用下述那樣的HIPMS方法，通過該方法能夠以簡單的方式在涂 敷室的高度上調整涂敷率從而尤其在整個室高度上實現(xiàn)均勻的涂層而不會不利地影響等 離子體密度以及其對層特性起不利的作用。
[0005] 把上述這點作為本發(fā)明的任務。
[0006] 根據(jù)在另一個專利申請的范圍內保護的提供功率脈沖的新方法規(guī)定，驅動包括第 一分陰極和第二分陰極的PVD濺射陰極，其中對于這些分陰極預先規(guī)定最大的平均施加功 率并且其中預先規(guī)定功率脈沖區(qū)間的持續(xù)時間，該方法包括下面的步驟：
[0007] a)提供發(fā)電機，其具有預先規(guī)定的優(yōu)選至少在接通后和在經過一個功率建立區(qū)間 后恒定的功率輸出，
[0008] b)接通該發(fā)電機，
[0009] c)把第一分陰極連接在該發(fā)電機上，使得該第一分陰極加載有發(fā)電機的功率，
[0010] d)在經過預先規(guī)定的、與第一分陰極對應的第一功率脈沖區(qū)間后使發(fā)電機與第一 分陰極分開，
[0011] e)把第二分陰極連接在發(fā)電機上，使得該第二分陰極加載有發(fā)電機的功率，
[0012] f)在經過預先規(guī)定的、與第二分陰極對應的第二功率脈沖區(qū)間后使發(fā)電機與第二 分陰極分開。
[0013] 其中第一功率脈沖區(qū)間在時間上在第二功率脈沖區(qū)間之前開始并且第一功率脈 沖區(qū)間在時間上在第二功率脈沖區(qū)間之前結束，并且其中步驟d)和e)如此執(zhí)行，使得第一 功率脈沖區(qū)間和第二功率脈沖區(qū)間在時間上重疊并且所有功率脈沖區(qū)間一起構成第一組， 使得發(fā)電機的功率輸出連續(xù)不間斷地從第一功率脈沖區(qū)間開始起直到第二功率脈沖區(qū)間 結束止保持不變并且不發(fā)生第二功率建立區(qū)間。
[0014] 如果在涂敷室的高度上提供多于兩個分陰極，則可以組成由多于兩個功率脈沖區(qū) 間組成的組。在本方法中于是相繼連接關于溫度輸入（Temperatureintrag)對各個分陰極 預期的多個組。然后接著是間歇。圖1表示具有6個分陰極和3個組的相應情形。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在該任務通過如下方式解決：單獨選擇各個功率脈沖區(qū)間的長度 并且這樣在涂敷室的高度上實現(xiàn)希望的涂層厚度輪廓。也就是說根據(jù)本發(fā)明不像通常那樣 調整涂敷室的高度上的磁場，而是調整功率脈沖區(qū)間的持續(xù)時間。這相應地在圖1中表示。 可以看到，與第一分陰極關聯(lián)的功率脈沖區(qū)間比與第五分陰極5關聯(lián)的功率脈沖區(qū)間顯著 更長。由于較長的功率脈沖區(qū)間，基于第一分陰極1的平均涂敷率比基于第五分陰極5的 平均涂敷率長。
[0016] 在實踐中例如可以這樣規(guī)定：首先將全部分陰極的功率脈沖區(qū)間選擇成同樣長并 且這樣采用第一涂層進行校準。接著在涂敷室的高度上測量涂層厚度。如果在厚度上顯示 出差別，則在層與平均厚度比較過小的地方將功率脈沖區(qū)間延長一些。在層與平均厚度比 較過大的地方將功率脈沖區(qū)間縮短一些。通過這一方式實現(xiàn)平衡，其中專業(yè)人員清楚的知 道，可以執(zhí)行多個迭代步驟來進一步改善均勻化。
[0017] 本發(fā)明借助于在涂敷室的高度上對層厚度的均勻化來說明。但是它還應該如此理 解，即當尤其還應該實現(xiàn)與均勻化偏離的層厚度輪廓時，通過必要的修正可以使用本發(fā)明 的措施。
【權利要求】
1. 用于從氣相借助濺射在抽成真空的涂敷室內進行物理涂敷的方法，尤其借助 HIPMS，所述方法包括如下步驟： a) 提供發(fā)電機，其具有預先規(guī)定的優(yōu)選至少在接通后和在經過一個功率建立區(qū)間后恒 定的功率輸出， b) 接通該發(fā)電機， c) 把第一分陰極連接在該發(fā)電機上，使得該第一分陰極加載有發(fā)電機的功率， d) 在經過預先規(guī)定的、與第一分陰極對應的第一功率脈沖區(qū)間后使發(fā)電機與第一分陰 極分開， e) 把第二分陰極連接在發(fā)電機上，使得該第二分陰極加載有發(fā)電機的功率， f) 在經過預先規(guī)定的、與第二分陰極對應的第二功率脈沖區(qū)間后使發(fā)電機與第二分陰 極分開； 其特征在于，一個功率脈沖區(qū)間的長度如此適應另一個功率脈沖區(qū)間的長度，使得由 所述涂敷產生的層在所述涂敷室的高度上具有預先規(guī)定的層厚度分布。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，選擇均勻的層厚度分布來作為預先規(guī)定 的層厚度分布。
3. 根據(jù)權利要求1和2之一所述的方法，其特征在于，第一功率脈沖區(qū)間在時間上在第 二功率脈沖區(qū)間之前開始并且第一功率脈沖區(qū)間在時間上在第二功率脈沖區(qū)間之前結束， 并且其中步驟d)和e)如此執(zhí)行，使得第一功率脈沖區(qū)間和第二功率脈沖區(qū)間在時間上重 疊并且所有功率脈沖區(qū)間一起構成第一組，使得發(fā)電機的功率輸出連續(xù)不間斷地從第一功 率脈沖區(qū)間開始起直到第二功率脈沖區(qū)間結束止保持不變并且不發(fā)生第二功率建立區(qū)間。
4. 根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，使用多于兩個分陰極并且步驟c) 到f)類似地在它們之上應用。
5. 根據(jù)上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，至少功率脈沖區(qū)間的相對長度借 助所述涂敷之前的校準涂敷確定。
【文檔編號】H01J37/34GK104160470SQ201280063780
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權日:2011年12月21日
【發(fā)明者】S·克拉斯尼策爾, H·魯?shù)偌獱? 申請人:歐瑞康貿易股份公司(特呂巴赫)