具有大靶的用于高压溅射的溅射源和溅射方法

摘要

在本发明的范围内，开发一种溅射头，其具有用于溅射靶的容纳面（靶容纳部）。该溅射头具有一个或多个磁场源以用于生成漏磁场。根据本发明，至少一个磁场源的北磁极和南磁极彼此相距10mm或更低、优选5mm更低、并且特别优选大致1mm，其中在所述磁场源之间形成漏磁场。已经认识到，恰好在0.5毫巴或更高的高溅射气体压力下进行溅射时，可以通过这样的局部有效的磁场来局部地匹配溅射等离子体的电离度以及因此溅射靶上的侵蚀速率。由此，所获得的层在衬底表面上的厚度变得更均匀。溅射头有利地附加地具有固体绝缘体，所述固体绝缘体包围具有靶容纳面的基体以及溅射靶（全部处于电势上）并且同在空间上将材料侵蚀限制到溅射靶上（限制到物料）的屏蔽体电绝缘。

说明书

背景技术

在溅射时，首先在溅射室中产生真空并且然后产生具有所定义的压力的溅射气体的气氛。在安装在溅射头上的溅射靶（其通常被保持在负电势上）的附近，点燃溅射气体的气体放电。在此，从溅射气体的电中性的原子或分子中产生由被冲正电的离子和自由电子构成的溅射等离子体。被充正电的离子通过靶的负电势在靶的表面上被加速，并且在那里通过脉冲电弧轰击出材料，所述材料通过反冲部分地飞向要镀层的衬底的方向并且沉积在那里。同时，所述被充正点的离子通过该轰击从靶中释放电子，所述电子通过电场在溅射等离子体的方向上被加速并且在那里溅射气体的另外的原子或分子通过碰撞电离。溅射等离子体通过这种方式自我保持。

为了能够在一个工作过程中给更大衬底进行镀层，所寻求的是，使用较大的溅射靶。但是随着靶大小的增加，等离子体越来越不稳定。在磁控管溅射的情况下通过如下方式来对抗这一点：使等离子体被永磁场的场力线穿过。在圆形溅射靶的情况下，该场通常在为溅射靶安装的永磁环的容纳部的边缘与安装在该靶容纳部的中心处的另一永磁体之间延伸。在此，弯曲的磁力线中的漏磁场穿过溅射等离子体所在的室延伸。该漏磁场迫使自由电子进入与穿过溅射等离子体的电场和磁场横切的长摆线轨迹上，在那里，所述电子通过多次碰撞将溅射气体的原子电离并且因此促进等离子体的获得。

不利的是，该方法仅在相对小的压力下起作用。在较高压力下，电子的平均自由路程长度变得过小，使得其仅在磁场最强之处聚集。在该场较弱之处，等离子体也变得较弱。结果，溅射等离子体的强度在溅射靶的表面上变得不均匀。在极端情况下，等离子体分解成多个彼此分开的部分，所述部分大多数局部化在永磁体的磁极旁边。

但是特别是在氧气气氛中溅射氧化层是需要较高压力的。一方面，缩短的平均自由路程长度导致，较少的负氧离子不期望地通过被靶排斥而被加速到衬底上，并且在那里损害或以非化学计量方式侵蚀已经沉积的层（反向溅射效应）。另一方面，为了在沉积时以正确化学计量将氧化层从靶运送到衬底上，高压力是有利的。几种材料仅能在相对高的氧气分压下绝对地形成所沉积的层中的稳定的化学计量相。

发明内容

任务和解决方案

因此，本发明的任务是提供一种溅射头，其在高压下生成在溅射靶的整个表面上都稳定的等离子体。此外，本发明的任务是，提供一种可用来在高压下以均匀的层厚度将靶材料沉积在衬底上的方法。

根据本发明，这些任务通过根据主权利要求和并列权利要求所述的溅射头以及通过根据另一并列权利要求所述的方法来解决。另外的有利的扩展方案分别从回引所述权利要求的从属权利要求中得出。

本发明的主题

在本发明的范围内，开发出一种溅射头，该溅射头在靶保持器（基体）上具有用于溅射靶的容纳面（靶容纳面）。靶容纳面也可以具有任意的曲率，其中从实际来看，平面的形状具有多个优点。对于溅射而言，可以将靶例如固定焊接、固定粘接或者固定烧结在靶容纳面上。溅射头具有一个或多个磁场源以用于生成漏磁场，所述漏磁场具有从溅射靶的表面发出并且再次进入该表面的场力线。

根据本发明，至少一个磁场源的北磁极和南磁极彼此相距10mm或更低、优选5mm或更低、并且特别优选大致1mm，在所述磁场源之间形成漏磁场。间距的合理下限是由溅射靶与溅射等离子体（阴极暗室）之间的间距来确定的。磁场将延长电子穿过溅射等离子体的路径，以便提高沿着该路径将溅射气体的另外的原子电离的概率。为此，磁场必须穿过阴极暗室直到到达溅射等离子体。根据本发明的溅射头被想到为在0.5毫巴或更高、优选1毫巴或更高的压力下改善溅射。在这样的压力下，阴极暗室通常在十分之几毫米上延伸。为了对等离子体产生影响，磁场必须克服该暗室以及从靶表面到永磁体的距离。

于是，通常0.8mm、优选大致1mm表现为北磁极与南磁极之间的最小的技术上合理的间距。在此，最短间距分别是指二者通常都在一定程度上在空间上延伸的北极和南极之间的间距。南极与北极之间的小间距局部化了磁场并且最大化了漏磁场沿着靶容纳面的分量、即漏磁场到靶容纳面上的投影。

已经认识到，恰好在大致0.5至大致5毫巴的高压下进行溅射时，可以通过这样局部有效的磁场来局部地匹配溅射等离子体的电离度以及因此溅射靶上的侵蚀速率。对此，本发明人所利用的是，通过电子以及溅射气体的离子的平均自由路程长度来确定溅射靶与溅射等离子体（阴极暗室）之间的间距，所述平均自由路径长度又是强烈地依赖于压力的。在10^-2毫巴左右或更小的较小压力下，阴极暗室可以具有几厘米的伸展。电子在漏磁场中的长摆线轨迹导致，在与靶相距较小距离时，电子与溅射气体的原子之间的碰撞就已经变得更加可能。由此较早地将等离子体电离；就此而言稍微减小了阴极暗室。但是在10^-2毫巴或更小的溅射气体压力下，阴极暗室即使以非常强的磁场也极少能将阴极暗室的伸展压到1cm以下。以要求保护的方式被局部化的磁场在与靶容纳部的面垂直的空间维度上也被强烈地局部化为使得仅仅场力线的一小部分穿过阴极暗室传播直到溅射等离子体中，并且在那里磁场强度是非常弱的。从溅射靶的表面发射的电子因此不能沿着所述场力线被引导穿过溅射等离子体，使得其仅少量地促进该等离子体的继续电离。

而在大致0.5至大致5毫巴的压力下，仅有数量级小于1mm或甚至小于0.1mm的阴极暗室继续存在，所述阴极暗室可以无问题地被局部化的场穿过。从靶表面发射的电子主要在与磁场的场力线横切的进动运动中被引导穿过等离子体（摆线轨迹），由此延长其在等离子体内的路径。这导致电子与溅射气体的原子或分子之间的提高的碰撞次数，由此将溅射气体更强烈地电离。被冲正电的离子被被冲负电的溅射头吸引，并且促进材料侵蚀。在射频溅射（RF溅射）时，电离度也以类似方式通过局部漏磁场被局部提高。在RF溅射时，在靶容纳部与物料之间，替代于负电势而存在高频交变场。在交变场的正半波期间，靶分别被极化，并且在负半波期间，材料被侵蚀。通过这种方式，也可以将绝缘体用作涂层材料。

通过局部有效的磁场，因此可以在溅射时局部地匹配等离子体的电离度以及由此还有侵蚀速率。作为其结果，与根据现有技术的溅射头相比，可以利用根据本发明的溅射头在其他参数都相等情况下在衬底上产生具有更均匀的层厚度的层。由于溅射等离子体的电离度与根据现有技术的溅射头相比分布更均匀，因此可以使用更大的溅射等离子体以及由此更大的溅射靶，使得可以在工作过程中对更大的工件进行镀层。此外，作为副效应，靶被更均匀地侵蚀。在常规的磁控溅射中，侵蚀例如集中在圆形沟槽中；如果靶在此处被完全穿透，则必须将其更换，即使才侵蚀了其整个物料的一小部分。

该效应尤其是在使用比溅射靶与衬底之间的间距显著更大的溅射靶和/或衬底时起效。从大致0.5毫巴起的溅射气体压力下，该间距仅为大致10－30mm。

另外已经认识到，在根据现有技术的磁控溅射中，不均匀的侵蚀速率是到自增强过程中的入口，该过程在使用较大靶时使溅射等离子体不稳定。在溅射等离子体中持续地产生热，所述热还将靶加热。这尤其是在以高压进行溅射并且等离子体与靶之间的阴极暗室非常薄时成立。通过由靶的负电势吸引溅射气体的离子，现在在溅射时在靶的方向上有正电流流动。在氧气气氛中溅射时，负氧离子附加地被靶排斥，这对应于靶方向上的另一正电流分量。该靶向总电流施加电阻，该电阻尤其是在半导体靶的情况下随着温度上升而减小。在靶已经更热之处，因此集中了溅射电流的更大份额。为此，电流被靶上的其他位置吸走。在较小的靶的情况下，靶内的补偿电流仍然对抗该过程。但是这在较大靶的情况下不再足够，使得在靶上的缺乏溅射电流的位置处，溅射等离子体崩溃。通过现在根据本发明事先负责等离子体的均匀电离并且由此负责均匀的侵蚀速率，在靶上不产生溅射电流的通过该方式可能自增强的非均匀分布。因此，与在常规磁控溅射的情况下相比，利用根据本发明的溅射头可以对更大的靶进行溅射。

利用根据本发明的溅射头，也可以将溅射靶的材料侵蚀在如下意义上进行修改，即使得保持靶上的区域免受侵蚀。在每个磁场源的漏磁场到靶容纳部的表面上的投影中，在其中集中了场强的至少90％的区域有利地完全处于应当被保持免受材料侵蚀的预先给定区域之外。当溅射靶的靶容纳面被用于在空间上将材料侵蚀限制在溅射靶上的屏蔽体包围时，作为这样的区域例如可以预先给定圆形溅射靶的边缘区域（例如20％或更少、优选10％或更少、并且特别优选5％或更少）。于是不期望的是，溅射等离子体过于接近靶容纳部与屏蔽体之间的缝隙，因为这可能导致电弧。

本发明的总的思想是，通过利用局部磁场局部地影响溅射等离子体来补偿溅射等离子体的强度方面的不均匀性。在此所依靠的是，与根据现有技术的磁控溅射不同，靶表面的受磁场源影响的区域相对于靶表面的总面积是小的。因此，本发明还涉及一种溅射头，其具有用于溅射靶的容纳部和用于生成漏磁场的一个或多个磁场源，所述漏磁场具有从溅射靶的表面发出并且再次进入该表面的场力线，其中该溅射头的特征在于，在至少一个磁场源的磁场到靶容纳面上的投影中，该场强的至少90％、优选至少95％集中在靶容纳面的10％或更少、优选5％或更少、并且特别优选1％或更少的面积份额上。

溅射靶越大，则用局部磁场对溅射等离子体的局部影响就越大地改善涂层的均匀性。因此，靶容纳面被有利地构造为容纳具有30mm或更大、优选50mm或更大以及特别优选60mm或更大直径的溅射靶。

但是用局部磁场对溅射等离子体的局部影响还具有的效果是，所使用的溅射靶不必为圆形的。通过磁场源的位置和强度，可以在任意形状的靶表面上产生一磁场分布，该磁场分布导致具有均匀强度的溅射等离子体以及还导致均匀的材料侵蚀。因此，本发明总的来说还涉及一种溅射头，其具有用于溅射靶的容纳部和用于生成漏磁场的一个或多个磁场源，所述漏磁场具有从溅射靶的表面发出并且再次进入该表面的场力线，其中该溅射头的特征在于，其被构造为容纳非圆形靶、尤其是具有椭圆形、星形或多边形表面的靶。该构造例如可以在于，靶容纳面具有相应的成型。可替代于此或与之相组合地，与溅射靶的表面相比更大和/或形状不同的靶容纳面被遮挡、以及被可固定在靶容纳物的朝向溅射等离子体的表面之前的固体绝缘体遮挡，使得材料侵蚀被限制于靶表面或其部分上。于是不进行对溅射头本身的材料侵蚀。在特定的说明书部分中说明了使用矩形溅射头来对带状衬底进行镀层的两个实施例。在所述实施例中，侵蚀速率通过磁场源的线形布置局部地与衬底的带形相匹配。

在本发明的一个特别有利的扩展方案中，该溅射头具有：基体，其承载靶容纳面并且由此在运行中还承载溅射靶；以及附加地具有包围溅射靶的用于在空间上将材料侵蚀限制于溅射靶的屏蔽体。根据本发明，在基体（其具有靶容纳面和溅射靶）与屏蔽体之间布置有固体绝缘体。具有靶容纳面和溅射靶的基体靶通常处于一电势上，而屏蔽体处于地电势。因此，在基体（其具有靶容纳面和溅射靶）与屏蔽体之间施加几百伏的电压（或在RF溅射的情况下为交变电压幅度）。但是基体（其具有靶容纳面和溅射靶）与屏蔽体之间的缝隙现在必须小于平均自由路程长度，以便在其中不能形成不期望的等离子体。在较大的缝隙中，电子可以通过被负电势排斥而被加速并且将气体原子电离，其中另外的离子和电子被释放。由此可以在屏蔽体与具有靶容纳面和溅射靶的基体之间的缝隙中雪崩式地形成等离子体并且导致电弧。

随着溅射气体压力增加，现在平均自由路程长度下降，并且容许的缝隙宽度也下降。也就是说，在施加的电压相等的情况下，缝隙之上的电场强度升高。同时，溅射室中的气氛的击穿场强尤其是在如在本发明的实验中那样选择含氧气的气氛时下降。因此，电弧的出现可以是可进行溅射的最大可用溅射气体压力的限制性因素。现在，固体绝缘体具有比含氧气的气氛明显更高的击穿场强。同时，所述固体绝缘体占据基体（其具有靶容纳面和溅射靶）与屏蔽体之间的不大于可用作电子的加速路段的体积。结果，固体绝缘体因此导致，可在高达显著更高的压力下进行溅射。固体绝缘体越完全地填充基体与屏蔽体之间的间隙，则该间隙中的不期望的等离子体的形成就被越好地抑制。

溅射气体压力的上限通过随着压力升高而超比例地下降的平均自由路程长度而产生。在大致5毫巴以上，仅仅在与溅射靶相距较小距离（大致1mm或更小）处形成溅射等离子体，因为在溅射气体的相距更远的区域中，电子不再具有足够的能量以便将溅射气体的原子电离。如果首先在靶附近产生等离子体，则在超过该等离子体之处不发生进一步的电离，因为溅射靶对地的电势基本上已经通过阴极暗室直到等离子体地下降。在超过等离子体之处，电子不再被加速。因此，在等离子体中生成的热也集中到较小区域上。靶表面高度不均匀地发热，并且溅射等离子体变得不稳定。根据本发明，至少一个磁场源的磁极彼此相距最小仅仅1mm，这在高于大致5毫巴的溅射气体压力下高度妨碍了大致1mm薄的溅射等离子体的稳定化。

磁场源有利地包括至少一个永磁体，所述永磁体的场通过由磁导材料制成的磁轭被引导到靶容纳面。如果这样的磁轭例如由诸如铁之类的金属制成，则其与用来制造具有高场强的小永磁体的典型材料相比可以在机械上显著更简单地被加工成所期望的几何形状。这尤其是在本发明的另一有利的扩展方案中适用，其中多个永磁体的磁通通过同一磁轭来引导。在该扩展方案中，磁轭具有复杂的机械几何形状。本发明的一个实施例设置铁磁轭和铜保持器，在该铜保持器中引入用于容纳小永磁体的钻孔。铁和铜可以分别无问题地被机械加工。而永磁体由稀土合金的经烧结粉末制成，并且是非常易碎的，使得其在机械加工的尝试中损坏。永磁体可以处于铜保持器中的钻孔中。所述永磁体在靶容纳部的方向上感应磁场。在铁磁轭中，磁场从靶容纳面引导回到永磁体的相反极。因此，整个漏磁场仅仅在靶容纳面的附近被产生。

但是永磁体也可以包括至少一个电磁体。这所具有的优点是，其在原地的场强可以在不破坏真空的情况下被改变，以便局部地匹配侵蚀速率。但是在非常狭窄的空间上生成所需的场强在技术上是高要求的，因为这要么需要许多线圈、要么需要高电流。

有利地设置磁场源的一个或多个环形、蜂窝状或线形布置。在此，各个磁场源可以具有不同的场强。利用这样的布置，可以均匀地构造或以其他方式调节靶表面上的侵蚀速率。因为磁场源根据本发明分别仅仅生成局部有效的场，因此其场强可以彼此独立地按照侵蚀速率的所期望的分布来优化。对此特别有利的是，相邻磁场源之间的间距被选择为使得在其中分别集中了每个源的90％的场的区域不重叠。

在本发明的尝试中，当使用根据现有技术的圆形溅射靶时，在直径为30mm的圆形衬底上涂敷的层厚度在该衬底的表面上偏差高达50％。而如果将相同的靶与根据本发明的仅具有磁场源的环形布置的溅射头一起使用时，层厚度仅仅改变直至10％。层厚度的均匀分布尤其对于制造侧面结构化的多层系统是重要的。这样的制造工艺通常包含通过例如来自离子炮的离子轰击进行的面覆盖的刻蚀步骤，所述离子炮不是自限性的，而是必须在蚀穿要加工的层以后在正确时刻主动被停止。如果层厚度有改变，则几个位置处的层未被完全蚀去，和/或处于其下的层在其他位置被损坏。

在优化场强时，专业人员需要反馈。专业人员例如可以通过如下方式来提供反馈：其利用磁场源的布置将层沉积在衬底上并且研究层厚度在衬底上的分布。如果一个位置处的层厚度偏离于所期望的结果，则这是表示如下情况的信号：在溅射靶的特定位置处要提高或降低侵蚀速率。

在特定位置处沉积在衬底上的材料是从溅射靶的、磁体所在的多个位置被侵蚀的材料的叠加。按照一次逼近，局部沉积速率在衬底上的参考点（Aufpunkt）处的份额与位置“k”处的局部电离度或局部磁场强度成比例，所述份额由来自靶上的特定位置“k”的材料所导致。利用该认识，可以模拟沉积速率在衬底上的所期望的空间分布所需的最优磁场强度分布，并且相应地定位磁场源。对此，例如可以通过搜索局部磁场强度并且所期望的局部沉积速率位于右侧来建立线性方程组。于是，磁场源的高度局部化的效果导致，在各个方程之间不存在复杂的非线性耦合项。

层厚度的分布尤其是可以在具有高压的溅射中通过这种方式来优化，因为衬底于是与溅射靶相距相对小的间距（大致20mm）并且从溅射靶轰击出的原子或分子基本上以直线在衬底方向上运行。在以较小压力进行溅射时，阴极暗室以及等离子体本身都明显更大，使得原子或分子经历从溅射靶到衬底的明显更长的路程。于是，难以追溯的是，沉积在衬底上的给定位置处的材料来源于溅射靶上的哪些位置。

溅射靶的最接近屏蔽体的边缘区域不仅可以通过调节所存在的磁场被排除在材料侵蚀之外。可替代地或与迄今为止所描述的措施相组合地，本发明总的来说还涉及一种溅射头，其具有用于溅射靶的容纳部，该溅射靶具有包围靶容纳部的屏蔽体以用于将材料侵蚀在空间上限制于该溅射靶，其中设置有可以固定在溅射靶或靶容纳部的朝向溅射等离子体的表面之前的固体绝缘体，该固体绝缘体能够在运行中将该表面的最接近屏蔽体的20％或更少、优选最接近屏蔽体的10％或更少、并且特别优选最接近屏蔽体的5％或更少排除在材料侵蚀之外。

该措施防止了由于溅射等离子体过于接近靶容纳部与屏蔽体之间的缝隙造成的电弧。通过由固体绝缘体遮盖该区域，可以通过对可用靶表面的少量牺牲来超比例地改善等离子体的稳定性。

本发明的主旨是，在高溅射气体压力下进行溅射时通过局部影响对溅射靶的材料侵蚀来改善所获得的层的质量以及尤其是层厚度的均匀性。该主旨所基于的认识是，恰好在高溅射气体压力下进行溅射时，由于溅射靶与衬底之间的于是相对小的距离而存在溅射靶上的给定位置处的材料侵蚀与衬底上的给定位置处的材料沉积之间的可追溯的因果关系。该影响可以利用磁场源的合适布置来实现。该影响也可以有利地与之相组合地利用可固定在溅射靶之前的固体绝缘体来实现。

该主旨也在根据本发明的用于在0.5毫巴或更高、优选1毫巴或更高的溅射气体压力下对衬底上的靶材料进行溅射沉积的方法中得到实现。在该方法中，在靶表面与衬底之间形成溅射气体的等离子体。根据本发明，等离子体中的从靶表面向等离子体方向上发射的电子通过一个或多个磁场源的场力线被偏转，所述磁场源的北磁极和南磁极彼此相距10mm或更小、优选5mm或更小、以及特别优选大致1mm。

类似于溅射头的前述描述，由此保证：可以局部地匹配溅射等离子体的电离度以及由此靶的材料侵蚀的速率。这改善了溅射等离子体的稳定性并且因此使得能够在改善衬底上获得的层厚度的均匀性的同时使用较大的溅射靶，在该方法的一个有利的扩展方案中使用根据本发明的溅射头时尤其如此。

附图说明

下面根据附图进一步阐述本发明的主题，而本发明的主题并不由此受到限制。

图1示出了具有根据本发明的溅射头的一个实施例的溅射源。

图2示出了合适溅射源的具有50mm以上直径的溅射靶，该溅射源具有根据本发明的溅射头，该溅射头具有磁场源的多个同心环形布置。

图3示出了合适溅射头的具有60mm以上直径的溅射靶，该溅射头具有磁场源的蜂窝状布置。

图4示出了具有根据本发明的溅射头的一个实施例的用于对长的衬底或带进行镀层的溅射源。

图5示出了对图4中所示的实施例的具有每单位时间更高镀层速率的变型方案。

图6示出了通过优化局部磁场源的分布和强度来均匀化具有30mm直径的衬底上的层厚度分布。

具体实施方式

图1示出了具有根据本发明的溅射头的一个实施例的溅射源的示意性构造。溅射头一次被示为具有与衬底表面平行的平面的截面图并且一次被示为具有相对于该平面90°地从符号平面向外旋转的平面的截面图。该溅射头包括基体1，该基体1具有用于直径为50mm的溅射靶2的靶容纳面11。可置于电势V的基体1是水冷的铜块。基体以及由此靶容纳面11由（图1中未绘出的）屏蔽体连接到地电势，并且通过固体绝缘体3与该屏蔽体间隔开。在该基体中，存在磁场源的环形布置4。该布置4包括由铁制成的具有空隙的环状的磁轭环41，在所述空隙中置入由铜制成的载体环42。载体环42具有钻孔，在所述钻孔中置入永磁体43。基体1包含用于装配有载体环42和永磁体43（其譬如由SmCo₅或Sm₂Co₁₇制成）的磁轭环42的安装空间，使得永磁体43可以被置于紧邻靶2。

永磁体43可以直接与靶容纳面11接界，使得局部的漏磁场分别被完全利用。于是，可使用的溅射功率受到在溅射靶2处产生的热量的限制。因此，在该实施例中，在磁体与靶容纳面之间有利地还存在基体的材料层。该层至少部分地排出在溅射靶2处产生的热，使得溅射靶在较大功率下仍然保持均匀地冷却，并且从溅射靶发出的热流至少部分被保持为远离永磁体43。通过这种方式保证：在较大功率下永磁体43也保持明显低于其居里温度并且保持其铁磁性。同时，在较大功率下还避免：热流在永磁体处拥塞，因为位于永磁体43与靶容纳面11之间的金属铜与作为烧结陶瓷本体的永磁体43相比是明显更好的热导体。

永磁体43中的每个都具有北磁极和南磁极。在该实施例中，北磁极位于靶容纳面11附近，南磁极通过磁轭环41围绕磁体43和载体环42地被引导到靶容纳面11附近。这在图1中通过局部放大来表示。因此，北磁极和南磁极紧邻靶容纳面11以及由此靶2。在两个极之间形成漏磁场，该漏磁场超出靶伸入溅射等离子体中并且在那里在摆线轨道上将电子保持在等离子体内。

在没有布置4的情况下，在靶2之前得到形态5的溅射等离子体的分布。等离子体在靶2的边缘处显著弱于在其中心处。由此在接地衬底加热器7上提供的衬底6上沉积其厚度非常不均匀地分布的层。在衬底的边缘处，层仅仅是中心处的一半厚。根据本发明，通过永磁体43中的每个来局部地增强溅射等离子体，这通过用于分布等离子体的附加贡献5a来表示。总体上，溅射等离子体的电离度以及由此侵蚀速率显著更均匀地分布。相应地，在衬底6上沉积的层在朝向边缘处的厚度与衬底6的中心处的值相比仅仅下降了10％。

图2示出了根据本发明的用于与图1相比稍大的靶的溅射头的另一实施例，该溅射头具有磁场源的三个彼此同心布置的环形布置4a、4b、4c。这些布置中的每个都是根据与图1中的布置4相同的方案构造的。布置4a包括磁轭环41a、载体环42a和永磁体43a。布置4b包括磁轭环41b、载体环42b和永磁体43b。布置4c包括磁轭环41c、载体环42c和永磁体43c。在此，磁轭环41a、41b和41c不必是分开的部件；相反，可以从一个工件中制造相同的磁轭41。也如图1中那样，溅射头一次被示为具有与衬底表面平行的平面的截面图并且一次被示为具有相对于该平面90°地从符号平面向外旋转的平面的截面图。两个截面图彼此的取向在图2中通过截面线A-A来说明。

布置4a的永磁体43a局部地生成最强磁场。而布置4b和4c的永磁体43b和43c分别生成较弱的磁场。从在图2的下面的部分中可以看出的，这可以通过如下方式实现：将永磁体43b和43c与永磁体43a相比分别缩短，其中所述永磁体的上端（南磁极）分别与磁轭环41a、41b或41c接界。

在此，一方面永磁体43a、43b和43c以及另一方面磁轭环41a、41b或41c分别相互吸引，使得永磁体被机械固定并且不需要粘接。可替代地，永磁体可以分别以其下端（北磁极）与基体材料的层接界，该层将其与靶容纳面11分开。于是，由永磁体43b和43c生成的漏磁场的较大份额达到溅射等离子体。但是这在机械方面略复杂地制造，因为磁轭环41a、41b和41c分别必须具有轴颈，所述轴颈恰好到达永磁体43a、43b或43c的南磁极。

永磁体43a、43b或43c的长度的区别在绘图中被高度夸大地示出。通过向内变弱的磁场，实现了在衬底上获得的层厚度的更好的均匀性。利用这样的溅射头，可以使用60mm和更大直径的溅射靶，并且在此，利用均匀的靶利用来实现均匀的层厚度。针对仍更大的溅射靶，还可以彼此同心地布置永磁体的更大环形的布置。

图3作为具有与衬底表面垂直（a）以及与衬底表面平行（b）的平面的截面图示出了根据本发明的溅射头的另一实施例。磁场源的布置4包括蜂窝状结构化的铁磁轭41，在其单元格中置入基于铜的载体元件42以及圆柱形永磁体43。如果永磁体43被构造为以其北磁极朝向靶容纳部，则铁磁轭41形成南极。该磁轭41不是由多个磁轭环构成，而是由一个工件制成。蜂窝结构的各个单元格可以具有圆形或多边形（在此为六边形）截面。

如在图3a中通过永磁体43及其用于分布溅射等离子体的贡献5a所表示的那样，使用不同强度的永磁体。在此，强度方面的差异在绘图中被夸大地示出。最弱的磁场位于中心处，朝向边缘磁场变得更强。因此，对抗了在大靶的情况下通常出现的溅射等离子体朝边缘的弱化和不稳定化。如也利用在图2中所示的实施例中那样，利用这样的溅射头可以使用60mm和更大直径的溅射靶并且在此通过均匀的靶利用来实现均匀的层厚度。

图4以透视图（a）以及作为具有与衬底表面平行的平面的截面图（b）示出了根据本发明的溅射头的另一实施例。衬底6是带，该带由辊61展开并且在镀层以后被卷起到辊62上。溅射头的基体1是长方体形。由铁制成的L形磁轭条41和由铜制成的具有钻孔的长方体形载体元件42可放进基体中。在载体元件42中的钻孔中置入永磁体43。磁轭条41、载体元件42和永磁体43一起形成磁场源的布置4。溅射靶2以及衬底加热装置为清楚起见未绘出。

类似于图1，每个永磁体43的北磁极都紧邻溅射靶的靶容纳面11，而南极穿过L形磁轭条41被引到靶容纳面附近。所产生的漏磁场达到溅射等离子体中，并且围绕附加贡献5a加强了其分布5。由此等离子体的电离度在溅射头的宽度上被均匀化，使得可以在衬底6的整个宽度上涂敷均匀的层。加工区例如可以具有大致100至大致1000mm之间的长度。规定：衬底带6连续地经过溅射头并且被镀层。

图5示出了图4中所示的实施例的变型方案。如图4中那样，衬底加热装置未被绘出。衬底带6在此不是由辊61展开并被卷起到辊62上。相反，衬底带被这两个同向旋转的辊多重地偏转，使得其沿着磁场源的多个线形布置4a－4h行进，并且分别被进一步镀层。利用溅射头的该实施例，与在图4中所示的实施例所能实现的相比，可以在每单位时间给更大带长度覆盖预先给定的层厚度。

在图6中示出了：根据图1通过局部磁场对溅射速率的局部优化可以以何种程度改善在溅射时获得的层的均匀性。针对具有30mm直径的圆形衬底，分别与同衬底中心相距的间距X有关地绘出了层厚度d。在此，层厚度在其值方面以任意单位在衬底中心被归一化。曲线a示出了针对没有根据本发明设置的磁场源的溅射头的层厚度的分布。曲线b示出了由具有还未优化的根据本发明的磁场源布置所生成的分布。已经可以辨认出明显的改善；因此譬如层厚度不低于其在衬底中心的值的90％的区域大致变宽三分之一。曲线c示出了针对磁场源的优化分布所得出的分布。实际上，在30mm的整个衬底直径上，层厚度与其在衬底中心的值仅仅偏差大致3％以下。这样小的偏差对于功能层通常是可容忍的。曲线d示出了在根据图1的过强磁场源的情况下的层厚度分布。在此，层厚度朝向边缘的下降被过度补偿，其中该下降曾经是使用局部磁场源的时机。

图7以截面图示出了具有固体绝缘体的根据本发明的溅射头的实施例。在图7a中，仅仅在基体1与屏蔽体7之间设置了固体绝缘体3。

在图7b中设置另一环形固体绝缘体32，其覆盖溅射靶2的边缘区域。该绝缘体33防止了：溅射等离子体延伸到边缘上并且在那里出现一方面基体1或载体2与另一方面屏蔽体7之间的直接电弧。

但是从靶2侵蚀的导电材料部分地沉积在绝缘体33上时，可能失去该保护。为此，图7c中所示的实施例设置另一绝缘环34，该另一绝缘环34通过一个或多个间隔件35同第一绝缘环33间隔开。从靶侵蚀的材料于是可以仅仅沉积在绝缘环34上、但不沉积在绝缘环33上。

在图7d中，绝缘环33未布置在靶2的表面之前，而是布置在靶容纳部11的表面之前。通过与图7所示实施例中相同的方式防止了最接近于屏蔽体的边缘区域中的可能导致电弧的不期望的材料侵蚀。但是与图7c不同，可以使用更小并且由此更廉价的靶，该靶的表面被完全利用。在图7b和7c中，靶2的被绝缘环33覆盖的部分未被利用。