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CN107916406A - 用于双极磁控溅射的方法和磁控装置 - Google Patents

用于双极磁控溅射的方法和磁控装置 Download PDF

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CN107916406A CN201710919452.3A CN201710919452A CN107916406A CN 107916406 A CN107916406 A CN 107916406A CN 201710919452 A CN201710919452 A CN 201710919452A CN 107916406 A CN107916406 A CN 107916406A
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Abstract

不同的实施形式涉及一种双极溅射模式，借助其可以更有效地将所使用的总电功率转化为涂层速率。为此，使用一种用于双极磁控溅射的方法，其例如具有如下步骤：根据用于溅射磁控靶标的靶标材料的双极溅射模式为两个磁控靶标供给电功率，其中，在双极溅射模式中极性变换以在从10Hz到1000Hz的范围中的频率进行，并且以涂覆材料对衬底表面涂层，其中涂层借助由磁控靶标溅射的靶标材料在双极溅射模式中进行。

Description

用于双极磁控溅射的方法和磁控装置
技术领域
不同的实施例涉及一种用于双极磁控溅射的方法和一种磁控装置。
背景技术
通常，可以使用用于对衬底涂层的磁控装置。例如，可以使用所谓的溅射 工艺(阴极溅射)，以便在真空工艺室中对一个衬底或多个衬底涂层(例如，称 作溅射涂层或溅射沉积)。可以提供磁控装置，使得磁控装置可以从多个可能的 运行模式中转换一个运行模式。这些运行模式单独或组和地例如可以具有：经 调节的或未经调节的反应性溅射、非反应性溅射、直流溅射(DC溅射)、交流 溅射(AC溅射，例如MF(中频)溅射或HF(高频)溅射)、脉冲式直流溅射 (例如，高功率脉冲磁控溅射；简称HiPIMS或HPPMS)。磁控装置通常可以具 体地与要转换的运行模式匹配，或被匹配，使得相应的运行模式可以最优地被 转换。在此，例如所使用的标靶材料也可以在选择相应的用于磁控溅射的运行 模式中起作用。
不同的实施形式例如基于如下：提供溅射模式，该溅射模式能够实现金属 层或陶瓷层的高效沉积，其中所述层具有小于1E12Ωcm的比电阻。根据不同的 实施形式，溅射模式是在低频范围中的双极溅射模式，例如在大约10Hz到大约 1000Hz的范围中。在双极溅射模式中，使用至少两个磁控靶标作为电极对。电 极对被控制或调节为，使得为溅射过程交替地提供阴极和阳极。为此，在这两 个磁控靶标之间(即，在这两个电极之间)施加电压，该电压具有交变的极性 (例如，纯交流电压或施加具有交流电压和叠加的直流电压的混合电压)。总是 有时处于正极性的磁控靶标用作阳极而总是有时处于负极性的磁控靶标用作阴极。在溅射过程中，溅射总是处于负极性的磁控靶标。由于极性持续变换，溅 射两个磁控靶标并且免除聚集。因此，也持续地提供自由(未涂层的)阳极， 使得借助溅射过程也可以沉积电绝缘的材料。
已认识到，该溅射过程尽管适合于沉积绝缘的例如陶瓷材料，但高度绝缘 的材料(例如比电阻大于1E12Ωcm，例如，大于1E13Ωcm或大于1E14Ωcm) 可能不能高效地被溅射。例如，高度绝缘的材料譬如SiO2或Al2O3常规上借助 MF溅射来沉积。
在对电绝缘材料的DC溅射(例如，在单极溅射)中，通常出现如下问题， 电绝缘材料塞满阳极(也称作“消逝的”阳极)。这借助这里所描述的溅射模式 至少对于具有小于1E12Ωcm的比电阻的涂覆材料而言可以被防止。此外，可以 借助这里所描述的双极溅射模式可以相较于在类似的MF溅射过程的情况(例 如传统上在大于20kHz的频率下执行)更高的涂层速率。此外，可以借助这里 所描述的溅射模式可以相较于类似的MF溅射过程的情况实现进入待涂层的衬 底中的更低的功率输入。例如，可以借助这里所描述的双极溅射模式实现的是， 相较于进入待涂层的衬底中的热能输入总体上小于6％例如3％到6％的磁控管的 相应的总功率。
直观上，借助这里所描述的双极溅射模式可以更有效地将所使用的总电功 率转化为涂层速率，即，在进入衬底中的热能输入相同的情况下可以实现更高 的涂层速率或在涂层速率相同的情况下较少热能能够输入到待涂层的衬底中， 使得例如即使敏感的衬底例如塑料衬底或具有聚合物或由其构成的衬底可以被 高效地涂层。
发明内容
根据不同的实施形式，用于双极磁控溅射的方法可以具有如下：根据用于 溅射磁控靶标的靶标材料的双极溅射模式为两个磁控靶标供给电功率，其中在 双极溅射模式中极性变换以在从10Hz到1000Hz的范围中的频率进行，并且以 涂覆材料对衬底表面涂层，其中，涂层借助由磁控靶标溅射的靶标材料在双极 溅射模式中进行。
根据不同的实施形式，涂覆材料可以具有小于1E12Ωcm的比电阻。
根据不同的实施形式，靶标材料可以是金属，并且可以进行双极磁控溅射， 使得涂覆材料是金属。直观上，金属层可以借助金属靶标沉积。为此，例如可 以仅使用稀有气体(例如，氩气)或仅由稀有气体构成的混合物作为工作气体 用于双极磁控溅射。根据不同的实施形式，金属也可以是多种金属构成的金属 合金。金属例如可以是银、铜、铬和/或铝或具有银、铜、铬和/或铝。
根据不同的实施形式，靶标材料可以是金属化合物，并且可以进行双极磁 控溅射，使得涂覆材料是金属化合物。直观上，金属化合物层可以借助金属化 合物靶标沉积。为此，例如可以仅使用稀有气体(例如，氩气)或仅由稀有气 体构成的混合物作为工作气体用于双极磁控溅射。
金属化合物例如可以是陶瓷，例如具有金属氧化物、金属氮化物和/或金属 氧氮化物或由金属氧化物、金属氮化物和/或金属氧氮化物构成。金属例如可以 是钛、铬、铌、锌和/或锡或具有钛、铬、铌、锌和/或锡。
根据不同的实施形式，用于(双极)磁控溅射的方法还可以具有输送反应 性气体来进行反应性双极磁控溅射。靶标材料于是可以具有金属(例如钛、铬、 铌、锌和/或锡或由其构成，并且可以进行双极磁控溅射使得涂覆材料是或具有 金属和反应性气体构成的化合物。例如，反应性气体可以具有氧气并且涂覆材 料可以是或具有金属氧化物。例如，反应性气体可以具有氮气并且涂覆材料可 以是或具有金属氮化物。例如，反应性气体可以具有氧气和氮气并且涂覆材料 可以是或具有金属氮氧化物。
此外，靶标材料可以具有金属化合物，其中涂覆材料是或具有由金属化合 物和反应性气体构成的化合物。例如，反应性气体可以附加地埋入金属化合物 中或与其化学反应。
根据不同的实施形式，用于双极磁控溅射的方法可以具有如下：在真空涂 层设备的涂层区域中运输衬底，其中衬底具有塑料或由其构成；根据在涂层区 域中溅射磁控靶标的靶标材料的双极溅射模式为两个磁控靶标供给电功率，其 中在双极溅射模式中极性变换以在从10Hz到1000Hz的范围中的频率进行，使 得衬底的衬底表面以涂覆材料来涂层，使得进入衬底的热能量输入小于电功率 的6％并且以大于60nm·m/min的涂层速率进行涂层。
例如可以借助冷却滚筒进行衬底运输，用于冷却衬底(衬底例如可以是柔 性的，例如呈膜形式，也称作丝网沉积)。在此，衬底可以与冷却滚筒直接接触 地被运输并且从与冷却滚筒对置的侧被涂层。
根据不同的实施形式，用于双极磁控溅射的磁控装置可以具有如下：两个 磁控靶标，其具有靶标材料；用于将靶标材料的层沉积在衬底上的过程控制装 置，其中衬底具有塑料，其中过程控制装置被构建为，使得这两个磁控靶标根 据双极溅射模式以小于1000Hz的频率运行，并且借助靶标材料将具有小于1E12 Ωcm的比电阻的层沉积在衬底上。
根据不同的实施形式，用于双极磁控溅射的方法可以具有如下：在真空处 理室的涂层区域中运输衬底，该衬底具有聚合物；在涂层区域中借助磁控管对 衬底涂层，其中所述涂层具有：根据双极溅射模式以电功率运行磁控管，并且 其中双极溅射模式具有：范围从10Hz到1000Hz的极性变换频率；进入衬底的 小于6％的电功率的热能量输入；和等于或大于60nm·m/min的涂层速率。
根据不同的实施形式，用于双极磁控溅射的方法可以具有如下：在真空处 理室的涂层区域中运输衬底，该衬底具有聚合物；在涂层区域中借助磁控管对 衬底涂层，其中所述涂层具有，根据双极溅射模式以电功率驱动磁控管，并且 其中双极溅射模式具有：具有范围从10Hz到1000Hz的极性变换频率的交流电 压；进入衬底的小于6％的电功率的能量输入；和大于60nm·m/min的涂层速率。
附图说明
在附图中示出实施例并且下面更为详细地予以阐述。
在附图中：
图1示出了根据不同的实施形式的磁控装置的示意性视图；
图2示出了根据不同的实施形式的用于磁控溅射的方法的示意性流程图；
图3示出了根据不同的实施形式的用于磁控溅射的方法的示意性流程图；
图4A至4D示出了根据不同的实施形式的用于磁控溅射的方法的不同的工 艺特性；
图5A以示意性视图示出根据不同的实施形式的磁控装置；以及
图5B比较地示出了针对不同的溅射模式的衬底温度分布。
具体实施方式
在后续详细的描述中参考所附的附图，所述附图构成说明书的部分并且在 所述附图中为了阐述而示出了特定的实施形式，在所述实施形式中可以执行本 发明。在这方面，参照所描述的一个(多个)附图的定向而使用方向术语例如 “上”、“下”、“前”、“后”、“向前”、“向后”等等。因为实施方式的部件能够 以多个不同的定向来定位，所以方向术语用于说明而不无任何限定。要理解的 是，可以使用其他的实施方式并且可以进行结构上的或逻辑上的改变，而不偏 离本发明的保护范围。要理解的是，只要没有特殊地另外说明，就可以将在此 描述的不同的示例性的实施方式的特征互相组合。因此，下面详细的描述不能 够理解为受限制的意义，并且本发明的保护范围通过附上的权利要求来限定。
在本说明书的范围内，术语“连接”、“联接”以及“耦合”用于描述直接 的和间接的连接、直接的或间接的联接以及直接的或间接的耦合。在附图中， 只要是适当的，相同的或相似的元件设有相同的附图标记。
图1以示意图示出了根据不同的实施形式的磁控装置100。该磁控装置构建 为进行双极磁控溅射。根据不同的实施形式，该磁控装置100可以具有带有两 个磁控靶标102a、102b的磁控管106。所述磁控靶标102a、102b具有标靶材料 或由标靶材料构成。在磁控装置100的运行中，溅射标靶材料并且标靶材料用 于以涂覆材料122对衬底120涂层110。涂层区域110b例如可以在真空处理室 中提供或被提供。衬底120例如借助运输设备被运输穿过真空处理室或至少部 分运输到涂层区域110b中并且从涂层区域110b中运输出来。
应理解的是，磁控管106相应地构建为保持、冷却和电接触磁控靶标102a、 102b。根据不同的实施形式，磁控管106可以是双管式磁控管并且具有两个管 形靶标102a、102b。双管式磁控管可以相应地构建为使这两个管形靶标102a、 102b旋转或驱动。
在磁控装置100的运行期间，涂覆材料122沉积在衬底120的表面120o(也 称作衬底表面)上(例如，被溅射的标靶材料凝结在衬底表面上)。根据不同的 实施形式，可以执行反应性双极溅射或非反应式双极溅射。在非反应式溅射中， 例如可以使用工作气体(例如氩气)，以便溅射标靶材料，其中工作气体并未嵌 入到沉积在衬底120上的层122中。因此，例如金属层或半金属层可以沉积在 衬底120上。在反应性溅射中，至少一种反应性气体被添加给工作气体或附加 地至少一种反应性气体被引入涂层区域110b中，使得被溅射的靶标材料与反应 性气体化学反应并且反应产物沉积在衬底120上作为层122或在衬底120上形 成层122。
工作气体和/或反应性气体例如可以借助气体输送装置112在涂层区域110b 中提供或被提供。借助设定在涂层区域中的相应的气体压力可以对磁控管106 进行功率调节。此外，功率也可以基于电流和/或电压来调节。也可以确定在涂 层区域110b中等离子体的化学计量，例如借助光学发射光谱法来确定，并且基 于此可以进行气体输送和/或功率调节(例如作为过程控制的部分)。
根据不同的实施形式，相应构建的过程控制可以用于将靶标材料的层122 沉积110在衬底120上，使得层122根据预定义的特性(例如化学计量、层厚 度、层形态、导电性等)来沉积。
其上形成层122的衬底120例如可以具有塑料或聚合物或由其构成。衬底 120例如可以是薄膜(例如，聚合物薄膜)。直观上，磁控装置100可以构建为， 处理敏感的衬底(例如，薄的衬底和/或温度敏感的衬底)。为此，过程控制可以 构建为或被构建为，使得这两个磁控靶标102a、102b根据双极溅射模式以小于 1000Hz的频率运行。为此，功率供给装置104可以相应地构建并且与磁控靶标 102a、102b耦合。
双极溅射模式例如可以具有至少一个为10Hz的频率。在此，电压必须具有 极性变换。为了获得对两个磁控靶标102a、102b上的对称处理，电压可以对称 地提供或被提供，即纯交流电压(例如，两个极性的最大值相同，即呈正弦振 荡形式)。
功率供给装置104可以具有至少一个发生器，用于为这两个电极提供电压 (即，为磁控靶标102a、102b)并且在相应的用作阴极和阳极的磁控靶标102、 102b之间提供相应的电流。在每次施加电压时在阳极与阴极之间流动的电流可 以与溅射处理室中的工艺气体(例如其组成和/或其压力)有关。该工艺气体具 有至少一种工作气体以及可选地具有至少一种反应性气体。因此，形成了对于 至少一种发生器以及针对工艺气体的输送不同的运行方式或控制可能性和/或调 节可能性，以设定运行点。
为了维持溅射过程，在阴极的附近需要阳极，使得总体上在阴极与阳极之 间形成电流流动。直观上，每次总是只有这两个磁控靶标102a、102b中的一个 被溅射，而另一个提供阳极。这例如能够实现溅射过程的功率调节或功率控制。 在此，功率例如可以与相应的空间区域中的气体压力有关，在该空间区域中产 生等离子体。溅射功率可以沿着阴极与位置有关，这可以借助相应空间上匹配 的气体输送等来补偿，其中该阴极例如纵向延伸(例如，管形阴极或管式磁控 管的所谓的靶标管)。纵向延伸的阴极通常用其纵向延伸部横向于衬底运输方向 设置，例如在衬底的待涂层的表面之上。例如，管式磁控管在涂层室中相对于 衬底运输系统设置，使得管形阴极的管轴线或旋转轴线横向于衬底运输方向定 向。
在溅射时，用具有相应层特性的层对衬底涂层可以如下进行：溅射装置被 置于运行点或运行状态中和/或保持在运行点中。运行点可以确定溅射装置的所 需的运行参数(例如衬底运输速度、靶标转速、发生器尺寸、气体压力、材料 等)，使得可以制造相应的层，所述层具有相应所期望的或所需的特性相应的层 或按照预设的特性(例如，层的比电阻、层的化学组成、在衬底的表面上的层 的层厚度分布、层的光学特性等)。在此，溅射过程与运行点的偏离可以在全局 上针对整个溅射过程(例如，借助功率调节)和/或局部地在溅射处理室的区域 中来补偿，例如借助以受调节的方式输送工艺气体(工作气体和/或反应性气体)、 借助工艺气体输送和/或在溅射处理室的相关区域中的气体输送调节。
在纵向延伸的磁控管中，工艺气体(工作气体和/或反应性气体)可以借助 沿着纵向延伸部分段的气体输送(分段的气体通道)以受调节的方式输送给磁 控管，其中磁控管的运行点可以局部借助被输送的气体影响(设定或调节)。直 观上，为了借助反应性溅射沉积均匀的层会需要为磁控管的磁控阴极的各个部 段供给不同的气体(例如，具有不同的气体组成和/或不同的压力或不同的气体 流量)。换言之，该工艺气体可以引入在磁控阴极与待涂层的衬底之间的处理空 间中，使得工艺气体的或工艺气体的组成部分的空间密度分布(或空间分布) 能够实现在待涂层的衬底上的均匀的层沉积(例如，在整个衬底宽度上或在整 个衬底面上)。
根据不同的实施形式，借助磁控靶标102a、102b的标靶材料可以在衬底120 上沉积具有小于1E12Ωcm的比电阻的层122。沉积具有大于1E12Ωcm例如大 于1E13Ωcm或大于1E14Ωcm的比电阻的层可能由于所使用的低频率而不高效 或甚至不能。
根据不同的实施形式，阴极(也称作磁控阴极)可以构成为管形的阴极， 其中，磁控装置可以设置在管形阴极之内。直观上，该管形阴极可以是双管式 磁控管的管形阴极(也称作可旋转的双磁控管，RDM)的一部分。管形阴极例 如可以具有管形的载体，在该载体上可以固定有(例如易脆和/或易碎的)靶标 材料或管形阴极可以具有管形构建的靶标材料(例如由靶标材料构成的管)。替 选地，可以使用平面的磁控靶标102a、102b，其中在该情况下磁控装置可以设 置在磁控靶标102a、102b的背离涂层区域的侧上。
管式磁控装置总是可以具有两个磁控端部块，用于保持(或可转动的支承 部)两个管形的阴极(以及例如磁控装置)，并且用于为管形的阴极供给例如冷 却水和电能(功率)以及使管形的阴极围绕其管轴线驱动(或旋转)。
例如，可以提供管式磁控装置，其在腔室盖(所谓的磁控器盖)上具有两 个管形阴极。在此情况下，真空室的腔室壳体可以具有对应的开口，该开口可 以借助腔室盖来遮盖，使得腔室壳体可以真空密封地封闭并且管式磁控装置保 持在腔室壳体之内，以在腔室壳体之内对衬底进行涂层。替选地，在真空室内 可以安装管式磁控装置，其在腔室壁上具有一个管形阴极或两个管形阴极。
图2示出了根据不同的实施形式的用于双极磁控溅射的方法200的示意性 流程图(参见图1)。用于双极磁控溅射的方法200例如具有如下步骤：在210， 根据用于溅射磁控靶标102a、102b的靶标材料的双极溅射模式为两个磁控靶标 102a、102b供给电功率，其中在双极溅射模式中极性变换以在从10Hz到1000Hz 的范围中的频率进行，并且在220，以涂覆材料122对衬底表面120o涂层，其 中涂层110借助由磁控靶标102a、102b溅射的靶标材料在双极溅射模式中进行。
例如借助如这里所描述的功率供给装置104对磁控靶标102a、102b进行供 给电功率。功率供给装置104例如可以构建为，使得极性变换的频率(例如正 弦电压的频率)可以在10Hz到1000Hz的范围中可变地设定。
图3示出了根据不同的实施形式的用于双极磁控溅射的方法300的示意性 流程图(参见图1)。用于双极磁控溅射的方法300例如具有如下步骤：在310， 在真空涂层设备的涂层区域中运输衬底，并且在320，根据在涂层区域中溅射磁 控靶标的靶标材料的双极溅射模式为两个磁控靶标供给电功率，其中在双极溅 射模式中极性变换以在从10Hz到1000Hz的范围中的频率进行，使得衬底的衬 底表面以涂覆材料来涂层，使得进入衬底的热能量输入小于电功率的6％并且以 大于60nm·m/min的涂层速率进行涂层。
如在下文中在图4A至5B所示的那样，频率在从10Hz到1000Hz的范围中 的双极溅射模式有利于进入衬底120的热能量输入与磁控管106的总电功率的 比例。在此，在所述的频率范围中，磁控管的总功率基本上与沉积速率(也称 作涂层速率)成比例。因此，在进入衬底120的能量输入相同时，可以实现最 优的沉积速率，其中该能量输入会例如受衬底的材料(例如聚合物)限制。
磁控管106的总功率可以借助功率供给装置104的所转化的电功率(即有 效功率)来确定。进入衬底的能量输入可以测热式地确定，其方式是：例如确 定在涂层时衬底的发热，其中在考虑衬底的热容量、衬底的几何形状的情况下 和在考虑到衬底材料的情况下可以确定所输入的能量量(例如热量)。
涂层速率可以在已知运输速度的情况下在涂层之后借助层厚度测量来确 定。随后，涂层速率可以作为层厚度与运输速度之积来说明，例如单位为 [nm·m/min]。在对衬底涂层时，衬底例如被以1m/min的运输速度运输穿过涂层 区域，在涂层速率为1nm·m/min的情况下沉积层厚度为1nm的层。当衬底被更 快运输时，层厚度相应变得更小。
图4A阐明了进入衬底中的能量输入(Y轴)与相应所使用的双极溅射模式 的频率f(X轴)的相关性。根据不同的实施形式已认识到，当双极溅射在低频 率的情况下进行时，可以降低进入衬底中的热能量输入。
图4B阐明了涂层速率(Y轴)与相应所使用的双极溅射模式的频率f(X 轴)的相关性。根据不同的实施形式已认识到，当在低频率的情况下进行双极 溅射时，可以增大涂层速率。示例性地针对TiO2溅射过程，确定涂层速率和能 量输入的对比。
图4C阐明了在相应所使用的双极溅射模式的不同的频率f(X轴)的情况 下进入衬底(Y轴)的热能量输入的不同测量，并且对比地阐明了在常规单极 DC溅射模式或常规单极MF溅射模式中进入衬底中的能量输入。为了阐明，在 图4D中示出了相关的相对能量输入(单位％)，例如针对带有两个管形靶标和 总功率为25kW的磁控管106运行的情况下。
图4D中所示的单位时间的作用于衬底的相对能量输入(占磁控功率的比 例)以TiO2为例来阐明，该衬底被陶瓷TiOx靶标溅射。
这里所描述的低频双极溅射模式可以用于对温度敏感的衬底120(例如聚合 物膜)涂层。这在涂层时例如可以借助辊506来运输，如在图5A中以示意性视 图所阐明的那样。辊506可以是冷却的或被冷却。衬底120可以直接放置在辊 506上并且因此通过实体接触来冷却。
根据不同的实施形式，该磁控装置100可以具有磁控管106，例如双管式磁 控管。此外，磁控装置100可以具有多个磁控管106，例如多个双管式磁控管。
根据不同的实施形式，可以使用磁控装置100的至少一个磁控管106，以便 对借助辊506运输的衬底120涂层。如果使用多个磁控管106来对衬底120涂 层，这些磁控管可以围绕辊506设置或被设置。在此，小的结构空间可以有益 于磁控装置100高效运行。根据不同的实施形式，磁控装置100的其中一个磁 控管106或多个磁控管106没有独立的(附加的)阳极，使得可以高效地使用 围绕辊506的结构空间。同时，可以沉积层，所述层相较于具有高频率(例如 大于10kHz)的传统双极溅射方法具有改进的层特性和/或可以更高效地沉积这些层(例如，以保护衬底的方式和/或以高的涂层速率)。
图5B阐明了针对在图5A中所阐明的磁控装置100的在衬底120上的空间 温度分布(沿着x位置)。沿着x方向的位置沿着辊506的圆周来测量。
如在图5B中所示的那样，借助这里所描述的双极溅射模式(例如针对500Hz 的频率所示)可以将在涂层时的衬底温度500b相较于在AC-MF溅射模式500a 中磁控管106的总功率相同的情况保持得更低。
进入衬底120中的能量输入的空间分布与涂层速率500r的空间分布相关。
图5B阐明了输入到衬底120(例如PET膜)中的能量份额，以在借助丝网 涂覆器涂层时(参见图5A)温度分布的形式阐明。运输速度(例如，在衬底120 的表面上测量到的旋转速度)例如可以在大约1m/min到大约10m/min的范围中， 例如为2m/min。冷却辊温度例如可以小于5℃，例如0℃。
根据不同的实施形式，这里描述了用于磁控管106或磁控装置100的溅射 模式，用于执行在真空涂层设备内的物理气相沉积(PVD)。在此，敏感的衬底 120例如聚合物膜、半导体等可以被涂层，因为进入衬底中的热功率输入在该溅 射模式中是最小的，同时涂层速率足够高。同时，磁控管106可以在该溅射模 式中即使在窄小的位置情况下也可以使用，因为由于双极溅射模式不需要附加 的阳极。
常规上，在溅射介电质时单纯DC放电通常不能保证稳定的过程控制，因为 在DC模式中所需的阳极也以绝缘方式涂层并且由此消逝。常规的解决方案例如 提供了利用双磁控管的AC-MF溅射。由于常规所使用20kHz-70kHz的频率，常 见的过程(SiO2、TiO2、Nb2O5、SnO2等)可以表现稳定，但并不是最优的。
常规地，DC溅射过程与AC-MF溅射过程相比具有更高的涂层速率。已认 识到，该差异是由于在磁控管AC运行期间颠倒极性和放电重新点弧时的损耗造 成。这些损耗导致在磁控管的周围环境中的能量散失或附加的发热，并且由此 也在衬底的周围环境中的能量散失或发热。
双管式磁控管运行时的频率的合适选择可以降低所述损耗并且由此提高涂 层速率并且降低进入衬底中的能量输入，如这里所描述的那样。
根据不同的实施形式，描述了，AC溅射借助双磁控管在频率非常低的情况 下(在大约10Hz到大约1000Hz的范围中)在陶瓷和金属处理中可应用。
根据不同的实施形式，绝缘的涂层可以借助这里所描述的低频双极溅射模 式来产生，这些绝缘的层具有小于1E12Ωcm的比电阻，例如所述层具有SnO2、 In2O3、TiO2、ZnO等或由其构成。
此外，也可以借助这里所描述的低频双极溅射模式来产生导电的层，例如 层具有银、铝、铜、铬等或由其构成。
此外，也可以借助这里所描述的低频双极溅射模式产生导电的氧化物(所 谓的TCO)，例如ITO(氧化铟锡)或ZAO(氧化锌铝)层。
根据不同的实施形式，磁控管106可以借助电流供给装置104来运行，在 电流供给装置中频率可以作为可自由变化的参数变化或者设定。这例如在常规 使用的基于MF振荡器/MF滤波器的电流供给装置中是不可能的。因此，例如 可以在覆膜设备中以每分钟几米范围的速度无条纹地均匀也以几十赫兹到几百 赫兹的频率涂层。
高度绝缘的层例如具有或由SiO2、SiOxNy、AlOx、AlOx(N)构成，例如不能 高效地以这里所描述的溅射模式来产生，因为溅射模式的低频率不能允许稳定 的运行或因为沉积会变得低效(例如，因为涂层速率过小)。例如，会出现所谓 的电弧，因为高绝缘的层沉积在靶标上并且过快地形成绝缘。
根据不同的实施形式，提供溅射过程，在该溅射过程中不需要单独的阳极， 这例如具有如下优点：节约结构空间(不需要用于可到达阳极的等离子体区)； 小的靶标间距是可行的；不需要阳极维护/清洁；简化磁控管的安装；不需要阳 极冷却循环。同时，实现了与DC直流近似相同的工艺条件和层特性。
过低的频率例如小于10Hz会在衬底上产生条带，即涂层速率分布在空间上 会不均匀，这对于不同的应用是不期望的。
如这里所描述的那样，可以使用具有小于1000Hz的频率的双极溅射模式来 沉积铜靶标的铜，其中，相对于MF溅射模式可以实现高30％的涂层速率。在 此，相较于在MF溅射模式中可以将更少的热功率输入到衬底中。例如，相比 于进入衬底中的热功率可以输入小于6％的电功率(分别具有小于0.5％的公差)， 例如3％到6％或4％到6％。
如这里所描述的那样，可以使用具有小于1000Hz的频率的双极溅射模式来 沉积陶瓷氧化钛靶标的氧化钛，其中相对于MF溅射模式可以实现高10％的涂 层速率。在此，相较于在MF溅射模式中可以将更少的热功率输入到衬底中。 例如，相比于进入衬底中的热功率可以输入小于6％的电功率(分别具有小于 0.5％的公差)，例如3％到6％或3％到4％。
如这里所描述的那样，可以使用具有小于1000Hz的频率的双极溅射模式来 沉积陶瓷氧化铌靶标的氧化铌，其中相对于MF溅射模式可以实现高16％的涂 层速率。在此，相较于在MF溅射模式中可以将更少的热功率输入到衬底中。 例如，相比于进入衬底中的热功率可以输入小于6％的电功率(分别具有小于 0.5％的公差)，例如3％到6％或4％到6％。
在此，在沉积上文中示例性描述的材料时，可以实现足够高的绝对涂层速 率，例如大于60nm·m/min，
根据不同的实施形式，相较于常规的MF溅射方法，通过使用这类所描述的 用于双极磁控溅射针对材料氧化钛(例如TiOx)、氧化铌(例如NbOx)和铜(Cu) 在相同电功率的情况下可以实现进入衬底的更小的能量输入并且实现提高的涂 层速率。两个不同测量序列的实验比较值示例性地汇总在下表1中，其中用于 双极磁控溅射的方法(双极LF)在此情况下在例如0.5kHz的频率下进行。
(表1)。

Claims (11)

1.一种用于双极磁控溅射的方法，该方法具有：
·根据用于溅射磁控靶标的靶标材料的双极溅射模式为两个磁控靶标供给电功率，其中，在双极溅射模式中极性变换以在从10Hz到1000Hz的范围中的频率进行，以及
·以涂覆材料对衬底表面涂层，其中，涂层借助由磁控靶标溅射的靶标材料在双极溅射模式中进行。
2.根据权利要求1所述的用于双极磁控溅射的方法，
其中，涂覆材料具有小于1E12Ωcm的比电阻。
3.根据权利要求1或2所述的用于双极磁控溅射的方法，
其中，所述标靶材料是金属，并且其中所述涂覆材料是金属。
4.根据权利要求1或2所述的用于双极磁控溅射的方法，
其中，所述标靶材料是金属化合物，并且其中所述涂覆材料是金属化合物。
5.根据权利要求1或2所述的用于双极磁控溅射的方法，此外具有：
输送反应性气体用以反应性双极磁控溅射，其中所述标靶材料具有金属，并且其中所述涂覆材料具有由所述金属和所述反应性气体构成的化合物。
6.根据权利要求1或2所述的用于双极磁控溅射的方法，此外具有：
输送反应性气体用以反应性双极磁控溅射，其中所述标靶材料具有金属化合物，并且其中所述涂覆材料具有由所述金属化合物和所述反应性气体构成的化合物。
7.一种用于双极磁控溅射的方法，该方法具有：
·在真空区域中运输衬底，所述衬底具有聚合物；
·在所述真空区域中借助磁控管对所述衬底涂层，
·其中所述涂层具有：根据双极溅射模式以电功率运行磁控管，并且其中所述双极溅射模式具有：
具有范围从10Hz到1000Hz的极性变换频率的交流电压；
进入衬底的小于6％的电功率的能量输入；和
大于60nm·m/min的涂层速率。
8.根据权利要求7所述的用于双极磁控溅射的方法，
其中，借助冷却滚筒运输所述衬底以便冷却所述衬底。
9.根据权利要求7或8所述的用于双极磁控溅射的方法，
其中，对所述衬底的涂层具有：利用由如下材料组中的材料对所述衬底涂层：
铜，
氧化铌，和
氧化钛。
10.一种磁控装置(100)，具有：
·两个磁控靶标(102a，102b)，其具有靶标材料；
·过程控制装置，用于借助所述靶标材料在衬底(120)上沉积(110)层(122)，
·其中，所述过程控制装置构建为，使得这两个磁控靶标(102a，102b)根据双极溅射模式以小于1000Hz的频率运行。
11.根据权利要求10所述的磁控装置，
其中，所述衬底(120)具有聚合物。
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