NL8402012A

NL8402012A - Magnetron spetter deklaag opbrengbron voor zowel magnetische als niet-magnetische trefplaatmaterialen.

Info

Publication number: NL8402012A
Application number: NL8402012A
Authority: NL
Original assignee: Varian Associates
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1984-06-26
Publication date: 1985-02-18
Also published as: GB2179372A; DE3425344A1; GB2179372B; FR2549495A1; GB8618716D0; CA1242991A; FR2549495B1; GB2144772A; GB2144772B; JPS6039160A; JP2583407B2; GB8418028D0

Description

; E 1609-159 Ned hm/hv % '*

P & C

Vaxian Associates, Ine.

Korte aanduiding: Magnetron spetter deklaag opbrengbron voor zowel magnetische als niet-magnetische tref plaatmaterialen.

De uitvinding beweegt zich op het gebied van deklaag opbreng inrichtingen in vacuüm en in het bijzonder op het opbrengen van deklagen uit zowel 5 magnetische als niet-magnetische materialen onder gebruikmaking van magnetron spetter opbreng bronnen.

Het in vacuüm opbrengen van deklagen onder gebruikmaking van kathode spetteren opgeroepen door glimontladingen, is momenteel op ruime schaal in gebruik. Spetter deklaag opbrengbronnen omvatten kathode- en anode-structuren, en worden 10 bedreven in een geëvacueerde kamer die daarna weer opgevuld is met een spetter-gas (in een typerend geval argon bij subatmosferische druk). Positieve ionen, gevormd in de ruimte tussen anode en kathode, treffen een trefplaat gelegen op het kathode oppervlak, dat (door spetteren) atomen uitwerpt van trefplaat-materiaal uit het oppervlak en nabije onder het oppervlak gelegen atomaire 15 lagen van de trefplaat. Deze gespetterde atomen vallen neer op werkstukken of substraten, die in het algemeen in Öe zichtlijn van de trefplaat geplaatst zijn. Magnetron spetter - deklaag opbrengbronnen passen magnetisühe velden toe, die gekruist worden met elektrische velden in de buurt van de trefplaat. Het gebruik van dergelijke magnetische velden kan de sterkten van de glimontlading 20 en de bijbehorende spettersnelheden verbeteren, het bedrijf uitbreiden naar lagere spettergasdrukken, de glimontlading beperken tot de naaste omgeving van de elektroden, en het elektronen bombardement van de substraten verminderen.

Een bepaald type van magnetron spetter deklaag opbrengbron die in commercieel gebruik is, past een niet magnetische ringvormige spetter trefplaat 25 (kathode) toe van een in het algemeen omgekeerd conische vormgeving, die een axiaal symmetrische centrale anode omgeeft. Eén voorbeeld van een dergelijke spetter deklaag opbrengbron kan gevonden worden in het Amerikaanse octrooi-schrift nummer 4.100.055, verleend op 11 juli 1978 aan Robert M. Rainey, getiteld "Target Profile for Sputtering Apparatus". Magnetron spetter deklaag 30 opbrengbronnen van het juist genoemde type zijn uitgebreid en effectief gebruikt bij belangrijke deklaag opbreng toepassingen van halfgeleider plaatjes. In de meeste gevallen zijn de gedeponeerd wordende materialen niet-magnetisch, zoals aluminium en zijn legeringen, etc.. In sommige gevallen echter is het gewenst te gebruiken dezelfde spetter deklaag opbrengbron/voor het afgeven van magnetische materialen 35 zoals ijzer, nikkel, ijzer-nikkel legeringen, etc., alsmede de niet-magnetische materialen, waarvoor de spetter deklaag opbrengbron aanvankelijk was ontworpen.

Meer recent is een noodzaak ontstaan voor het bedekken van magnetische schijf- eén substraten met multiple lagen, waarvan er tenminste/van magnetisch materiaal is. Magnetische schijven worden nu vitaal belangrijk in computer geheugen toepassingen. 40 Het eenvoudigweg vervancren van een niet-magnetische soetter trefplaat door 8402012 % -2- * ψ een magnetische van dezelfde in het algemeen omgekeerde conische configuratie in de magnetron spetter déklaag opbrengbron, waarnaar hierboven verwezen is, maakt dat het merendeel van het magnetische veld geshunt wordt door de magnetisühe 5 trefplaat. Dit resulteert in magnetische veldsterkten boven de trefplaat, die te laag zijn om de gewenste magnetische verbetering van de laten glimontlading :te / plaatsvinden.

Teneinde een buitensporige vermindering in magnetische veldsterkten boven de trefplaat te vermijden, zijn ringvormige magnetische spettertrefplaten van 10 een algemeen L-vormig profiel ontwikkeld voor gebruik in de hierboven beschreven spetter deklaag opbrengbron. Eén zo'n L-vormige magnetische spetter trefplaat wordt, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift nummer 4.060.470, verleend op 29 november 1977 aan Peter J. Clarke, getiteld "Sputtering Apparatus and Method" (zie Figuur 9). Een essentiële eigenschap van het L-vormige ontwerp 15 is dat de radiale dikte van het uitwendige ringvormige bandgedeelte voldoende dun moet zijn zodat het magnetisch verzadigd wordt opdat de magnetische veldsterkten boven de trefplaat voldoende groot gemaakt kunnen worden zodat de gewenste magnetische verbetering van de glimontlading plaatsvindt. Hoe hoger de magnetische permeabiliteit en de verzadigingsmagnetisatie van het materiaal, 20 des te dunner het ringvormige bandgedeelte moet zijn.

Magnetische spetter trefplaten, die een L-vormig profiel hebben, bevatten veel minder materiaal dan niet-magnetische spetter trefplaten van een in het algemeen omgekeerde conische vormgeving. Bovendien leiden de magnetische velden boven de L-vormige magnetische trefplaten tot trefplaaterosie, die geconcentreerd 25 wordt in het gebied der hoeken. In relatieve termen is de inventaris van het magnetische trefplaatmateriaal dat voor het spetteren nuttig beschikbaar is, daardoor zeer beperkt.

Het is ook bekend dat een magnetisch materiaal, dat verhit wordt tot of boven zijn Curie temperatuur, zijn ferromagnetisme verliest, wanneer het zover 30 verhit is. Een andere aanpak om buitensporige vermindering van magnetische veldsterkten boven de spetter trefplaat te vermijden, is daarom de trefplaat te verhitten en deze bij of boven haar Curie-temperatuur te handhaven. Een nadeel van deze aanpak is dat het middelen vereist om de temperatuur van de trefplaat te bewaken, gekoppeld met een terugkoppelsysteem om de vereiste Curie-temperatuur 35 te verkrijgen en te handhaven. Ook is de Curie—temperatuur van sommige magnetische materialen zo hoog dat deze schadelijk is voor het aangrenzende substraat dat bedekt wordt, en/of voor de vacuüm afdichtingen van het systeem en/of schade veroorzaakt aan de spetter deklaag opbrengbron of trefplaat als gevolg van het kromtrekken of buitensporige thermische uitzetting.

40 De meeste hedendaagse magnetron spetter deklaag opbrengbronnen passen per-

84Q20U

* % * -3- manente magneten toe on het magnetishhe veld te verkrijgen, dat vereist is voor een, verbetering van de glimontlading. Wanneer de spetter trefplaat erodeert, worden de magnetische veldsterkten boven de spetter trefplaat in het 5 algemeen sterker, hetgeen leidt tot een lagere elektrische impedantie van de glimontlading. Dit maakt dat de in stand gehouden spanning over de glimontlading daalt, hetgeen met zich mee brengt een afname van de spetteropbrengst. Het handhaven van een vaste spettersnelheid en derhalve een vaste deklaag opbreng snelheid, bij een gewenste spetter gasdruk vergt zowel een...hogere stroom als 10 een hoger vermogen. De voedingsbron voor de glimontlading moet daarom in staat zijn uitgebreide bereiken van spanning, stroom en vermogen te verschaffen hetgeen op nadelige wijze de kosten beïnvloedt van de vermogensbron en het vermogens-verbruik.

Bijkomstige factoren hebben een nadelige invloed op de elektrische impedantie 15 van glimontladingen. De druk van het spettergas is er een van. Andere factoren omvatten thermische effecten (uitzetting, krimp, en hebben te maken met de Curie-temperatuur) in spetter trefplaten en magnetische circuits. De permanente magneetmiddelen gebruikt bij de meeste hedendaagse magnetron spetter deklaag opbrengbronnen leveren geen compensatie voor veranderingen in de impedantie 20 van de glimontlading, die ontstaan uit dergelijke factoren.

Het is een algemeen bekende eigenschap van glimontladingen dat de condities voor ontsteking (ontladingsbegin) en werking in de evenwichtstoestand verschillend zijn. In sommige gevallen is het gewenst te werken met een spetter gasdruk die zo laag is dat ontsteking niet kan plaatsvinden bij de magnetische velden 25 in de spetterbron (zoals voorzien door de gebruikelijke permanente magneten) en de open circuit spanning van de vermogensbron voor de glimontlading. Eén techniek die kan worden gebruikt is het verhogen van de spetter gasdruk in voldoende mate cm ontsteking te laten plaatsvinden en vervolgens de spetter-gasdruk te verlagen tot het gewenste werkniveau. Nadelen van deze benadering 30 omvatten de relatief lange tijdconstanten, die gepaard gaan met de vereiste drukveranderingen, alsmede de kosten en ingewikkeldheid die samengaan met het voldoende snel (d.w.z. in tijdsperioden die kort zijn in vergelijking met een deklaag opbrengcyclus) regelen van de spetter gasdruk, die normaal geregeld wordt door stroomsnelheid en pomp toerental.

35 Een altijd aanwezig probleem bij magnetron spetter deklaag opbrengbronnen is het afkoelen van de spetter trefplaat. Bij normaal bedrijf wordt veel van het glimontladingsvermogen gedissipeerd in de trefplaat. In de bron beschreven in het hierboven genoemde Amerikaanse octrooischrift nummer 4.100.055, omgeeft een koelmantel de buitenomtrek van de trefplaat. Onder omstandigheden van 40 normaal bedrijf zet de trefolaat uit tot in nauw contact met de koelmantel, waarna 8402012 • * -4- warmt^stroomfc uit de spettertrefplaat in de kóelmantel. Deze opstelling werkt uitstekend voor trefplaatmaterialen met geschikte thermische geleidings-vermogens, zoals diverse alumiiiium legeringen en mengsels. Voor trefplaat-5 materialen met relatief lage thermische geleidingsvermogens, zoals vele magnetische materialen zijn/ kan het afkoelen met behulp van deze methode onvoldoende zijn.

Een ander probleem bij magnetron spetter deklaag opbrengbronnen is dat van het voorspellen of vaststellen van het 'einde van de nuttige levensduur.

10 Indien een indirect gekoelde spettertrefplaat "door"gespetterd wordt, is het duidelijk dat het spetteren van de drager van de trefplaat op onaanvaardbare wijze het bedekt wordende substraat verontreinigt. Indien een rechtstreeks afgekoelde spettertrefplaat (d.w.z. één waarin de niet gespetterde Zijde in contact is met koelwater) "door"gespetterd wordt, raakt de'rgehele bijbehorende 15 vacuüm kamer "verzopen" van water (een situatie die op onverdroten wijze dient te worden vermeden).

Eén methode om bezig te zijn met het "einde van de nuttige levensduur"-probleem is het empirisch vaststellen hoelang (bijvoorbeeld uitgedrukt in kilowatt uren van bedrijf) een spetter trefplaat van een speciale configuratie 20 en materiaal kan meegaan, ter handhaving van een nauwkeurige peiling van geaccumuleerde kilowatt uren, en vervolgens eenvoudigweg de trefplaten in overeenstemming met een streng schema te vervangen. Ofschoon deze benadering volkomen geschikt kan zijn voor een routinematige produktie onder gebruikmaking van een gerijpt proces, kunnen alternatieve benaderingen wenselijker zijn in de 25 eerdere stadia van proces-ontwikkeling. In het bijzonder kunnen onafhankelijke middelen voor het schatten van de erosie of levensduur, de status van een spettertrefplaat tijdens de proces-ontwikkeling uiterst gewenst zijn. Daarnaast kan een . . zodanig middel een nuttig diagnostisch gereedschap verschaffen zelfé bij routine matige produktie.

30 Nog een ander probleem bij het gebruik van de meeste magnetron spetter deklaag opbrengbronnen, is dat het distributiepatroon van gespetterd materiaal, dat arriveert op het bedekt wordende substraat, verandert als de spettertrefplaat erodeert tijdens normaal bedrijf. Bij trefplaaterosie beweegt de glimontlading in een gebied van hogere magnetische veldsterkten. Dit maakt 35 dat de ontlading in toenemende mate geconcentreerd raakt, waardoor een toenemende smalle groef geproduceerd wordt naarmate de erosie verder gaat. Dit leidt tot veranderingen in het distributiepatroon van gespetterd materiaal (een "bundelvormend" effect), en tot een verminderde inventaris van bruikbaar spetter trefplaat materiaal, met bijbehorend een verminderde levensduur van de tref-40 plaat.

8402012 * s. % -5-

Dienovereenkomstig is het een oogmerk van de uitvinding het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron die op efficiënte wijze een grote inventaris aan magnetisch spetten trefplaat materiaal kan gebruiken, 5 Een verder oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron, die op efficiënte wijze een groot inventaris van spetter trefplaat materiaal kan gebruiken, onafhankelijk van de magnetische permeabiliteit en verzadigingsmagnetisatie van het trefplaat materiaal.

Het is ook een oogmerk van de uitvinding het verschaffen van een magnetron 10 spetter deklaag opbrengbron, waarin de spetter trefplaat configuratie onafhankelijk kan zijn van magnetische permeabiliteit en verzadigingsmagnetisatie van het tref plaatmateriaal.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron, waarbij een magnetische spetter trefplaat op bruikbare 15 wijze kan werken bij een temperatuur beneden de Curie-temperatuur van het magnetische trefplaatmateriaal.

Een verder oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron, waarbij een middel aanwezig is voor het regelen van de elektrische impedantie van de glimontlading met het oog op veranderingen, 20 die kunnen plaatsvinden als gevolg van erosie van de spetter trefplaat.

Nog weer een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van den magnetron spetter deklaag opbrengbron, waarbij een middel, aanwezig is voor het regelen van de elektrische impedantie van de glimontlading met het oog op temperatuurveranderingen van de spetter trefplaat.

25 Nog weer een verder oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron waarbij een middel aanwezig is voor het regelen van de elektrische impedantie van de glimontlading/het oog op veranderingen in het magnetische circuit.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron 30 spetter deklaag opbrengbron, waarbij een middel aanwezig is voor het regelen van de elektrische impedantie van de glimontlading met het oog op veranderingen in de druk van het spettergas.

Een bijkomstig oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron, waarbij een middel aanwezig is voor het 35 bewerkstelligen van een glimontlading ontsteking bij een gewenste bedrijfsdruk van het spettergas in de evenwichtstoestand.

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron spetter deklaag opbrengbron, waarbij een verbeterd spetter trefplaat koelmiddel verschaft wordt.

40 Een bijkomstig oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron 8402012 f ψ -δ- spetter deklaag opbrengbron, waarbij een onafhankelijk middel verschaft wordt voor het schatten van de erosie van de spetter trefplaat.

Een verder oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een magnetron g spetter deklaag opbrengbron voorzien van een middel voor het regelen van het distributiepatroon van gespetterd materiaal, dat arriveert op het bedekt wordende substraat, waarbij een dergelijke regeling verschaft wordt over de gehele bruikbare levensduur van de spetter trefplaat.

Een nog verder oogmerkkvan de uitvinding is het verschaffen van een magnetrc spetter deklaag opbrengbron, waarbij een middel aanwezig is voor het vergroten van de nuttige levensduur van de spettertrefplaat.

De magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens de uitvinding verschilt van de meeste bekende bronnen doordat het magnetische veld geleverd wordt door stroom, die vloeit door een elektromagnetische spoel in plaats van door 15 een permanente magneet. Als gevolg daarvan kan het magnetische veld in de buurt van de spetter trefplaat op geschikte wijze en snel worden gevarieerd over een wijd bereik van waarden, waaronder nul. In de beschreven uitvoeringsvormen omgeeft de elektromagnetische spoel een binnenste cylinder. Een basisplaat verbindt de binnenste cylinder met een buitenste cylinder ter vorming van een 20 magnetisch juk. Binnenste en buitenste poolstukken strekken zich in radiale richting naar elkaar uit vanaf de binnenste en buitenste cylinders. Een radiale spleet tussen de poolstukken is aanwezig, en de spetter trefplaat is geplaatst boven deze spleet. Het juk en de poolstukken zijn gemaakt uit ferromagMtihche materialen, die hoge magnetische permeabiliteiten bezitten en hoge verzadigings-25 magnetisaties, zoals week ijzer of een magnetisch roestvrij staal. De basisplaat en cylinders hebben voldoend grote doorsneezones dwars op de richting van de inwendige magnetische fluxlijnen, zodat een zeer lage magnetische weerstand (reluctantie) baan naar de poolstukken verschaft wordt bij de maximale elektromagnetische spoelstroom (om een maximale magnetomotorische kracht te 30 verkrijgen), die vereist is tijdens bediijf.

Wanneer een spettertrefplaat van magnetisch materiaal geplaatst wordt boven de spleet tussen de poolstukken, werkt deze als een magnetische shunt bij voldoend lage spoelstromen, waardoor de magnetische veldsterkten nabij de trefplaat verwaarloosbaar klein zijn. Bij het in voldoende mate vergroten 35 van de spoelstroom, zal het begin van magnetische verzadiging van een gedeelte van de trefplaat plaatsvinden. Voor een ringvormige magnetische trefplaat van gelijkmatige dikte, zal deze beginverzadiging plaatsvinden bij een straal die iets groter is dan die van het binnenste poolstuk, en zullen magnetische strooi-veldlijnen ontstaan boven en beneden de trefplaat nabij deze straal. Naarmate 40 de spoelstroom verder wordt vergroot, zal het magnetisch verzadigde gebied in 8402012 # -7- «r « radiale uitbreiding toenemen, waarbij een magnetische spleet van hoge weerstand gevormd wordt waarover magnetische strooiveldlijnen van verhoogde sterkte zich zullen vormen. Onverzadigde gedeelten van de trefplaat zullen zich in axiale 5 richting uitstrekken boven de poolstukken, en ook radiaal erbinnen en erbuiten vanaf de bovengenoemde magnetische spleet, waardoor axiale en radiale uitbreidingen van de poolstukken gevormd worden. Bij een speciaal vereiste waarde van de spoel-stroom, zullen de configuratie en sterkten van magnetische velden boven de trefplaat het mogelijk maken de gewenste verbetering van de glimontlading 10 te bereiken. Deze vereiste waarde zal toenemen met de magnetische permeabiliteit en de verzadigingsmagnetisatie van het tref plaatmateriaal, en ook met de dikte van de trefplaat.

In de geopenbaarde uitvoeringsvormen van de uitvinding worden magnetische veldsterkten, die groot genoeg zijn om de gewenste verbetering van de glim-15 ontlading mogelijk te maken, verkregen, waarbij verdienstelijk kleine hoeveelheden van vermogen van de elektromagnetische spoel vereist zijn. Bijvoorbeeld minder dan 50 watt van vermogen van de elektromagnetische spoel is nodig om een magnetron spetter deklaag opbrengbron te bedrijven, waarbij het vermogen van de glimontlading zich bevindt in het bereik van 1 tot 10 kilowatt. Dit 20 is waar zelfs voor relatief dikke magnetische spettertrefplaten, die een gewenste grote ...inventaris aan bruikbaar materiaal bevatten.

wanneer een niet magnetische spettertrefplaat wordt gebruikt, zullen de magnetische strooivelden boven en beneden de trefplaat worden bepaald door de poolstuk configuraties en de stroom van de elektromagnetische spoel- In het 25 algemeen zal een kleinere..spoelstroom vereist zijn bij een niet magnetische trefplaat dan bij een magnetische.

Een poolstuk configuratie en afstand, die het beste is voor een spetter trefplaatmateriaal van hoge magnetische permeabiliteit en hoge verzadigingsmagnetisatie, kan uitstekend werken voor niet-magnetische trefplaten. Maar 30 een beter gedrag in termen van spetter trefplaat erosie patronen en materiaal*» gebruik kan worden verkregen met een iets verschillende poolstuk-configuratie en scheiding. Eén bijzonderheid van de uitvinding is het verschaffen van gemakkelijk vervangbare en onderling verwisselbare poolstukken, zodat een magnetron spetterdeklaag opbrengbron van een speciaal fundamenteel ontwerp kan worden 35 gebruikt op optimale of bijna optimale wijze bij spetter trefplaten, die een wijd bereik van magnetische eigenschappen hebben.

Een andere consequentie van het hebben van gemakkelijk vervangbare en onderling verwisselbare poolstukken is dat de radiale positie van het spettertrefplaat erosie patroon kan worden vershhoven over een belangrijk bereik 40 in een speciale magnetron soetter deklaag opbrengbron, die belangrijk kan zijn voor 8402012 » * -8- het verkrijgen van een gewenste distributie en gelijkvormigheidspatroon bij het opbrengen van een dikte aan deklaag op een substraat.

Vele bijzonderheden en eigenschappen van glimontladingen hangen af van 5 magnetische veld configuraties en sterkten boven het spetter oppervlak van de trefplaat, waaronder ontladingsimpedantie, spettergasdrukbereiken voor werking en voor ontsteking, de configuratie en positie van de glimontlading, en de positie en vorm van het erosiepatroon. Een elektromagnetische spoel voor het verschaffen van de magnetische velden nabij de spettertrefplaat maakt het 10 mogelijk deze- velden te regelenden te veranderen naar keuze. Een dergelijke regeling wordt bewerkstelligd met speciaal gemak wegens de relatief lage vermogensvan de elektromagnetische spoel die vereist zijn in de geopenbaarde uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Regeling van de impedantie van de glimontlading is van speciale betekenis 15 omdat dit bijvoorbeeld de werking kan toestaan bij een constante ontladings-spanning over een wijd bereik van ontladingsstromen. Met spetter trefplaat erosie tijdens normaal bedrijf, beweegt de glimontlading in het algemeen naar een gebied van hoge magnetische veldsterkten, hetgeen de ontladingsimpedantie en spanning voor een vaste spettergasdruk verlaagt. De lagere ontladings-20 spanning leidt tot een gereduceerde spetteropbrengst uit de trefplaat. Om een vaste deklaag qpbbengsnelheid.te handhaven, is het noodzakelijk zowel de stroom als het vermogen in de ontlading te verhogen. Het verminderen van de elektromagnetische spoelstroom maakt het mogelijk de sterkten van het magnetische veld te reduceren, waardoor een terugkeer teweeggebracht wordt naar de oor-25 spronkelijke ontladingsimpedantie en spanning. Elektrische regeling van het magnetische veld kan bijvoorbeeld de ontladingsspanning en stroom constant houden over de levensduur van de spettertrefplaat. Dit heeft belangrijke implicaties voor het ontwerp en constructie van de vermogensbronnen voor de glimontlading omdat de vermogensbronnen niet langer een wijd bereik van uitgangs-30 spanning hoeven te verschaffen.

Wanneer een spettertrefplaat erodeert en de glimontlading beweegt naar een gebied van hogere magnetische veldsterkten, heeft de ontlading de neiging om in toenemende mate geconcentreerd te geraken, waardoor een relatief smalle groef geproduceerd wordt als de erosie voortgaat. Dit leidt tot veranderingen 35 in het distributiepatroon van gespetterd materiaal, en tot een verminderde inventaris van bruikbaar spetter trefplaatmateriaal (vandaar een verminderde levensduur). Dit effect wordt ook verzacht door de magnetische veldsterkten te verlagen via regeling van de stroom door de elektromagnetische spoel.

De radiale positie en de breedten van het spetter trefplaat erosiepatroon, 40 en dus het distributiepatroon van gespetterd materiaal, worden beïnvloed door de 8402012 * « -9- magnetische veldsterkten boven het spetteroppervlak. Elektrische regeling van deze magnetische veldsterkten maakt daardoor een meting mogelijk van de over dit distributiepatroon uit te oefenen regeling, 5 Het isbbekend dat de magnetische velden boven de spettertrefplaat de bereiken bepalen van spettergasdruk zowel voor ontsteking als voor bedrijf. In het algemeen zal voor een gegeven magnetische velddistributie, een glimontlading · stabiel werkzaam zijn bij druk iets beneden de laagste druk, waarbij de ontlading gestart kan worden. Bij sommige toepassingen kan werking bij relatief 10 lage spettergasdrukken gewenst zijn wegens verminderde gasverstrooiing van gespetterd materiaal op zijn weg van de trefplaat naar het substraat. Eén methode om ontsteking te verkrijgen in dergelijke gevallen is om tijdelijk de spettergasdruk toe te laten nemen, en vervolgens deze te verminderen nadat de ontlading is begonnen. Wanneer elektrische regeling van magnetische velden beschikbaar is, 15 is een eenvoudiger en geschikter methode om ontsteking te verkrijgen het kortstondig Vergroten van de stroom door de elektromagnetische spoel, terwijl de spettergasdruk op het gewenste werkniveau gehandhaafd wordt.

Bij sommige toepassingen kan het gewenst zijn een bestaande magnetron spetter deklaag opbrengbron hetzij tijdelijk dan wel voor een langere periode 20 (Ma te zetten in een niet-magnetische diode spetter inrichting of een spetter-etsendreinigingsstation. Een dergelijke conversie wordt gemakkelijk bewerkstelligd met de geopenbaarde uitvoeringsvorm van de uitvinding, eenvoudigweg door de stroom door de elektromagnetische spoel te verminderen tot nul (na omkering om ontmagnetisatie te verkrijgen, indien noodzakelijk).

25 Een andere bijzonderheid van de uitvinding is de insluiting en gebruik van een magnetische veldsensor in de buurt van de spetter trefplaat. In de geopenbaarde uitvoeringsvormen van de uitvinding, is de magnetische veldsensor een Hall sonde geplaatst nabij de watergekoelde zijde van de spettertrefplaat nabij de radiale positie van maximale erosie. Bij magnetische trefplaten verandert 30 het magnetische veld afgetast door de Hall sonde snel met de erosie van de trefplaat. Het einde van de nuttige levensduur voor spettertrefplaten kan empirisch worden vastgesteld in termen van, bijvoorbeeld kilowatt uren. Een onafhankelijke controle van de status van magnetische spetter trefplaat erosie, en vandaar yan de corresponderende benadering van het einde van de nuttige levensduur, 35 kan op nuttige en geschikte wijze gedaan worden door gebruik te maken van de hierboven genoemde magnetische veldsensor. In het kort: de als magnetische veldsensor fungerende Hall sonde is een waardevol diagnostisch gereedschap.

Wanneer een niet-magnetische spettertrefplaat wordt toegepast is het nuttig, zoals eerder besproken, om de magnetische velden elektrisch in te stellen 40 teneinde bijvoorbeeld een bedrijf mogelijk te maken bij constante spanning van de 8402012 * ï -10- ontlading. De Hall sonde kan op profijtelijke wijze worden gebruikt voor het monitoren van het locale magnetische veld, dat onafhankelijk gecorreleerd kan zijn met spetter trefplaat erosie en de benadering voor het einde van de nuttige 5 levensduür.

In één der uitvoeringsvormen van de uitvinding is een nieuw spetter trefplaat koelmiddel geopenbaard. De bodemzijde van de trefplaat is in contact met een waterkamer. Een schot verdeelt de kamer in een inlaatgedeelte en een uitlaatgedeelte. Bij het stromen van de inlaat naar de uitlaat, wordt het water 10 gedwongen te stromen door een smalle spleet tussen de bovenzijde van het schot en de bodem van de trefplaat. Het schot wordt rechtstreeks geplaatst onder het gebied van maximale trefplaat erosie. De spetter trefplaat kan dus op efficiënte en gelijkmatige wijze worden gekoeld nabij het gebied van maximale vermogens-dissipatie.

15 In het geval van een magnetische trefplaat in het bijzonder kan de Hall sonde waardevol onafhankelijke informatie verschaffen met betrekking tot de -benadering aan het einde van de nuttige levensduur, waardoor geholpen wordt een catastrofale lekkage vanuit de waterkamer door de spetter trefplaat heen te vermijden.

20 De uitvinding zal hieronder aan de hand van de Figuren der bijgaande tekeningen nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een doorsnede van een voorkeuringsuitvoeringsvorm van een cirkelvormige magnetron spetterdeklaag opbrengbron volgens de uitvinding;

Figuur 2 stelt eveneens een doorsnede voor van een alternatieve uitvoerings- 25 yorm van een eirkelvormige magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens de uitvinding;

Figuur 3 stelt eveneens een doorsnede voor, waarbij een gedeelte wordt weergegeven van de spetter trefplaat van Figuur 2 in verschillende stadia van erosie; en 30 Figuur 4 is een grafiek van de Hall sonde spanning als functie van de werk levensduur voor een spetter trefplaat van Permalloy gebruikt bij de magnetron spetter deklaag obrengbron van Figuur 2.

De spetter deklaag opbrengbron van Figuur 1 omvat een centrale anode 10, een buiten anode 11, en een spetter trefplaat 13, die dient als kathode.

35 Naast de spetter trefplaat 13 bevat het magnetische circuit een elektromagnetische spoel 20 met elektrische doorvoeren en verbindingsorganen 21, een holle centrale cylinder 22, een basisplaat 23, een holle buitenste cylinder 24, een buitenste poolstuk 25 (integraal weergegeven met de cylinder 24) en een binnenste poolstuk 27. Alle onderdelen 22-27 zijn van hoge permeabiliteit, hoge verzadiging 40 ferromagnetische materialen, zoals weekijzer en magnetisch roestvrij staal), en 8402012 % -11- *· *.

zijn relatief massief ter verschaffing van een magnetische baan met lage weerstand, waarbij de grootste magnetische weerstand door de spetter trefplaat 13 verschaft wordt over de spleet tussen de poolstukken 25 en 27.

5 De basisplaat 23 is bevestigd met behulp van een aantal (niet-weergegeven) schroeven aan cylinder 22 en 24 ter vorming van een magnetisch juk. Het poolstuk 27 is bevestigd aan de cylinder 22 door middel van een aantal schroeven 30 (waarvan er 2 zijn weergegeven) , terwijl een vacuüm afdichting aanwezig is tussen de onderdelen 27 en 22 door middel van 0-ringen 31 en 32. Een inwendige 10 flens 34 is gelast of hard gesoldeerd aan het poolstuk 27 voor het ondersteunen van het centrale anode samenstel 10. Een uitwendige flens 36 is gelast of hard gesoldeerd aan cylinder 24 ter verschaffing van een isolerende verbinding met de buitenste anode 11, op een wijze soortgelijk aan die is weergegeven voor de uitvoeringsvorm van Figuur 2. De spetter trefplaat 13 is bevestigd aan het 15 poolstuk 25 door een buitensteüamp 38, en aan poolstuk 27 door een binnenste klamp 39. Een aantal schroeven 40 (waarvan er 4 zijn weergegeven) bevestigen de klampen 38 en 39 aan de poolstukken 25 en 27, waarbij 0-ringen 41 en 42 de vacuüm afdichting verschaffen tussen de spetter trefplaat 13 en de poolstukken 25 en 27.

20 De waterkoeling van de spetter trefplaat 13 wordt bewerkstelligd met behulp van een verdeelleiding 45. De verdeelleiding 45 wordt in stevig contact gehouden met poolstukken 25 en 27 door basisplaat 23, terwijl een vacuüm afdichting tussen de verdeelleiding 45 en de poolstukken 25 en 27 verschaft wordt met behulp van 0-ringen 46 en 47. Een water-inlaatleiding 49 loopt door 25 een ruime boring 50 door de cylinder 24 en wordt afgedicht in een eerste horizontale boring 51 in de verdeelleiding 45. Een eerste verticale boring 52, een tweede horizontale 53, en een tweede verticale boring 54 voltooien de baan voor de waterstroom door de verdeelleiding 45. Boorpluggen 55 en 56 zijn af gedicht zoals weergegeven om de baan van dev/water stroom te begrenzen. Een cylindrisch 30 schot 60 is bevestigd aan het bovenoppervlak van de verdeelleiding 45 onder vorming van een inlaat ringkamer 61 en een uitlaat ringkamer 62. Op een wijze soortgelijk aan die welke is weergegeven voor het inlaatgedeelte, zijn één of meer (niet-weergegeven) uitlaatleidingen verbonden via een serie horizontale en verticale boringen met de uitlaatringkamer 62. Een afstand 64 tussen de 35 bovenrand van het schot 60 en het onder oppervlak van de spetter trefplaat 13 is gelijkmatig klein gemaakt om een adequate maar hoog impedante stroom water te verzekeren onder het onder-oppervlak van de spetter trefplaat 13 ter verschaffing van een gelijkmatige afkoeling rondom de omtrek ervan.

Een Hall sonde 67 voor het meten van de magnetische veldsterkten is 40 gelegen onder de soetter trefplaat 13 en tussen de inlaat- en uitlaat ringkamers 61 8402012 -12- 62. Vier elektrische leidingen 68 (waarvan er twee zijn weergegeven), zijn verbonden via een leiding 69 met de Hall sonde 67. De leiding 69 loopt door een horizontale ruime boring 70 door de cylinder 24, en is afgedicht in een eerste 5.horizontale boring 71 in de verdeelleiding 45. Een eerste verticale boring 72, een tweede horizontale boring 73 en een tweede verticale boring 74 verschaffen een baan voor elektrische leidingen 68 vanuit de Hall sonde 67 door de leiding 69. De boorpluggen 75 en 76 dienen om het kanaal af te dichten. Een stuk buis 80, aan de bovenzijde dicht, omgeeft de Hall sonde 67 en is hard gesoldeerd 10 of gelast in de tweede verticale boring 74. Zoals in Figuur 1 geïllustreerd, is de radiale positie van de Hall sonde 67 in wezen dezelfde als die van het schot 60. De aanwezigheid van de omgevende, afgesloten buis 80 inéroduceert daarom een onderbreking van het cylindrische schot 60 tussen de inlaat ringkamer 61 en de uitlaat ringkamer 62. Een afstand 84 tussen het bbven oppervlak van de 15 afgesloten buis 80 en het onder oppervlak van de spetter tref plaat 13 wordt gekozen om nagenoeg dezelfde hoge impedantie aan de waterstroom te verschaffen als die verschaft wordt door de afstand 64 voor het schot 60.

Het centrale anode samenstel 10 is op isolerende wijze gemonteerd aan de inwendige flens 34. Een isolerende ring 86 is bevestigd aan de flens 34 door 20 een aantal schroeven 87 (waarvan er één is weergegeven) , en een vacuüm afdichting tussen de ring 86 en de flens 34 wordt verschaft door een 0-ring 88. Een basis element 90 is vastgemaakt aan isolerende ring 86 door middel van een aantal schroeven 91 (waarvan er één is weergegeven), waarbij een vacuüm afdichting wordt verschaft met behulp van een 0-ring 92. Het basiselement 90 omvat een 25 holle cylindrische sectie 94, waaraan een bovenkap 95 bevestigd is, waardoor een water afkoelingskamer 96 wordt gevormd. Een inlaat waterleiding 97' en een uitlaat waterleiding 98 zijn verbonden met de kamer 96, waardoor waterafkoeling van het centrale anode samenstel 10 kan worden bewerkstelligd. Een centrale schijf 100 is bevestigd aan de bovenkap 95 door middel van een centrale schroef 30 101. Aan de centrale schijf 100 is een rechthoekig element 103 bevestigd, bestaande uit een cylindrisch gedeelte 104 en een plat ringgedeelte 105.

Een steun orgaan voor de buitenste anode 11 is in Figuur 1 niet weergegeven. De buitenste anode 11 kan echter ondersteund zijn op de wijze hieronder weergegeven voor de anode in de uitvoeringsvorm van Figuur 2.

35 De magnetron spetter deklaag opbrengbron. van Figuur 2 omvat een anode 111 en een spetter trefplaat (kathode) 113, Afgezien van de trefplaat 113, bevat het magnetische circuit een elektromagneetspoel 120, met elektrische fittingen en verbindingen 121, een centrale cylinder 122, een grondplaat 123, een holle'buitenste cylinder 124, een buitenste poolstuk 125, een bovenplaat 40 127, en een uit één geheel bestaand binnenste poolstuk 128. Tezamen genomen vormen 8402012 > f· -13- de onderdelen, 122, 123/ 124 en 127 een magnetisch juk tussen de poolstukken 125 en 128. De onderdelen 122-128 zijn gemaakt uit ferromagnetische materialen met hoge permeabiliteit en hoge verzadiging, van betrekkelijk grote doorsnede 5 ter verschaffing van een magnetische baan van lage impedantie door de poolstukken 125 en 128. Een niet-magnetische ring 129 is hard gesoldeerd of gelast aan poolstukken 125 en 128, vormende een vacuümdichte verbindingsnaad daarmede. Een schroef 130 verbindt de bovenplaat 127 met de centrale cylinder 122, en een 0-ring 131 verschaft de vacuum afdichting tussen de plaat 127 en de cylinder 10 122. Op soortgelijke wijze bevestigt een schroef 133 bij de bodem de grondplaat 123 aan de cylinder 122, en verschaft een 0-ring 134 de vacuüm verbinding tussen de grondplaat 123 en cylinder 122. Een aantal (niet-weergegeven) schroeven bevestigt de grondplaat 123 aan de buitenste cylinder 124, en een 0-ring 135 verschaft een vacuüm afdichting tussen de plaat 123 en de cylinder 124. Een -15 uitwendige flens 136 is gelast of hard gesoldeerd aan de buitenzijde van de buitenste cylinder 124 om een isolerende bevestiging mogelijk te maken aan een vacuümkamer of aan een bewerkingsstation, en ook aan anode 111.

Een aantal schroeven 138 (waarvan er 2 zijn weergegeven) bevestigen het poolstuk 125 aan de buitenste cylinder 124, terwijl een 0-ring 139 de vacuüm 20 afdichting verschaft tussen het poolstuk 125 en de cylinder 124. De spetter trefplaat 113 is bevestigd aan de poolstukken 125 en 128 door een buitenste klamp 141 en een binnenste klamp 142, die op hun beurt bevestigd zijn door een aantal schroeven 143 (waarvan er 2 zijn weergegeven voor de klamp 142, en geen weergegeven voor de klamp 141).

25 De spoel 120 omgeeft gedeeltelijk de centrale cylinder 122. Een spoel- mantel 145 omgeeft gedeeltelijk de spoel 120. De mantel 145 omvat een cylindrisch gedeelte 146 en een plat ringgedeelte 147. Een 0-ring 148 verschaft een waterdichte voeg tussen de grondplaat 123 en het cylindrische gedeelte 146, terwijl een 0-ring 149 een waterdichte voeg verschaft tussen de binnenste cylinder 122 30 en het platte ringgedeelte 147. Een borst 151 in de binnenste cylinder 122 ligt aan tegen het bovenste oppervlak van het platte ring gedeelte 147. Een water koelkamer 153 is gevormd, begrensd door het binnenoppervlak van de cylinder 124, bovenoppervlak van de grondplaat 123, buitenoppervlak van de spoelmantel 145, buitenste gedeelte van de borst 151, gedeeltes van poolstukken 125 en 128, 35 en het onderste oppervlak van de niet-magnetische ring 129. Water wordt ingevoerd in de kamer 153 door een aantal spuitbuizen 154 (waarvan er twee zijn weergegeven) , welke worden ingevoerd door penetraties in de grondplaat 123. Deze spuitbuizen dirigeren een aantal waterstralen tegen het onderste oppervlak yan de niet-magnetische ring 129 om afkoeling te verschaffen aan de spetter 40 trefplaat 113. De uitlaat voor de terugkerende waterstroom wordt verschaft door 8402012 V < -14- (niet-weergegeven) middelen.

De plaatsing van de Hall sonde 67 nabij de spetter kathode 13 is hiervoor beschreven in samenhang met Figuur 1. Een Hall sonde 156 binnen een afgesloten 5 buis 157 is schematisch weergegeven binnen de kamer 153, geplaatst dicht nabij de niet-magnetische ring 1.29. Ofschoon niet-expliciet weergegeven in Figuur 2, zou een spuitbuis 154 bijvoorbeeld gemakkelijk gewijzigd kunnen worden ter verschaffing van een ongekunsteld middel om de Hall sonde 156 te introduceren en te plaatsen.

10 De anode 111 is gevormd met een buitenste schijf gedeelte 160 en een binnenst schijf gedeelte 162. Een aantal schroeven 164 (waarvan er twee zijn weergegeven) bevestigen de anode 111 aan een montageplaat 165. Een isolerende ring 167 is bevestigd aan de montageplaat 165 door middel van een aantal schroeven 168 (waarvan er één is weergegeven) , en een 0-ring 169 verschaft een vacuüm af- 15 dichting tussen de isolerende plaat 167 en montageplaat 165. De uitwendige .een flens 136 ligt door (niet-weergegeven) middelen/tegen en wordt in contact gehouden met een isolerende ring 167, terwijl een 0-ring 171 de vacuüm afdichting verschaft tussen de flens 136 en de ring 167. De montageplaat 165 ligt . door een (niet-weergegeven) middel/tegen een flens 180. De flens 180 kan bijvoorbeeld 20 verbonden zijn met een vacuüm systeem of met een bewerkingsstation. De vacuüm voeg tussen de montageplaats 165 en de flens 180 wordt geleverd door een 0-ring 181.

Figuur 3 toont fragmentarisch een sectie van de spetter trefplaat 113 van Figuur 2. In Figuur 3 heeft de spetter trefplaat 113 een binnenste radius 25 van 4,45 cm, een buitenste radius van 9,04 cm en een dikte of verticale hoogte van 0,95 cm.

In Figuur 3 worden representatieve magnetische veldlijnen 201 kwalitatief boven de trefplaat weergegeven. Onder andere hangt de vorm van de magnetishhe veldlijnen 201 sterk af van het niveau van de magnetische verzadiging van het 30. magnetische materiaal van de trefplaat 113. De spetter trefplaat 113 heeft een niet geërodeerd oppervlakte profiel 203, wanneer het nieuw is. Nadat een spetter trefplaat 113 gemaakt uit 410 roestvrij staal gedurende 52,6 kilowatt uur bij constante stroom naar elektromagneëi ;sjaoel 120 in bedrijf geweest is, werd een profiel 204 verkregen. Nadat een spetter trefplaat 113 gemaakt uit 35 permalloy gedurende 57,5 kilowatt uur met stroom naar elektromagneetspoel 120 ingesteld om een constant magnetisch veld te handhaven zoals gemeten door de Hall sonde 156 in bedrijf geweest is, werd een profiel 205 verkregen. Een eind van nuttige levensduur profiel 207' is schattender wijze uitgezet voor bovenstaande permally trefplaat. De nuttige levensduur voor de trefplaat wordt 40 geschat meer dan 100 kilowatt uur te zijn.

8402012 -15-

Figuur 4 toont een kromme 210, die de uitgangsspanning van een Hall sonde 156 weergeeft als functie van de werkzame levensduur (gemeten in kilowatt uur) van een Permalloy spetter trefplaat 113. Dit is dezelfde trefplaat die aanleiding 5 gaf tot het profiel 205 in Figuur 3. Zoals eerder opgemerkt werd het profiel 205 verkregen na een bedrijfsduur van 57,5 kilowatt uur waarbij de stroom naar de spoel 120 ingesteld was on een constant magnetisch veld te handhaven zoals gemeten door de Hall sonde 156.

De kromme 210 werd opgewekt door periodiek de spoelstroom te doen terug-10 keren naar een vaste waarde (4,0 ampère waarbij de werking van de spetterbron wordt onderbroken) en door de uitgangsspanning te meten van de Hall sonde 156.

Deze spanning is evenredig met het magnetisch veld bij de plaats van de Hall sonde. Men kan uit de kromme 210 zien, dat dit magnetisch veld ontstond Voor meer dan 50% tijdens de eerste 40 uur in bedrijf.

15 Om de magnetron spetter deklaag opbrengbron van Figuur 1 in bedrijf te nemen, wordt deze eerst geïnstalleerd bijvoorbeeld op een passende flens van een evacuëerbare kamer. Het centrale, anode samenstel 10 en de buitenste anode 11 kunnen elektrisch naar elkaar toegetrokken worden en verbonden worden met de positieve spanningsklem van een glimontladings vermogensbron. De positieve 20 klem van de bron kan naar keuze verbonden worden met aarde. Anderzijds kan het centrale anodesamenstel 10 afzonderlijk verbonden worden om een voorinstelling mogelijk te maken ten opzichte van de buitenste anode 11. Het magnetische circuit omvat een magnetisch juk (bestaande uit grondplaat 23 en cylinders 22 en 24), samenwerkende poolstukken 25 en 27, plus spetter trefplaat 13. Deze onderdelen 25 worden elektrisch met elkaar verenigd, en zijn elektrisch geïsoleerd van anodes 10 en 11. Wegens haar positie ten opzichte van de anodes 10 en 11 en ten opzichte van poolstukken 25 en 27, dient de spetter trefplaat 13 als de kathode vein de spetterbron. Tijdens bedrijf zijn het magnetisch circuit en de kathode Verbonden met de negatieve klem van de glimontlading spanningsbron. De elektromagneet-30 spoel 20 wordt bekrachtigd via elektrische geleiders 21 door een variabele spanning van de magneet vermogensbron. Het magnetische veld boven het spetter-oppervlak van de trefplaat 13 hangt zowel af van de stroom in de elektromagnetische spoel 20 als van de magnetische permeabiliteit en verzadigingsmagnetisatie eigenschappen van het materiaal, waaruit de spetter trefplaat 13 gemaakt is.

35 De stroom vereist om de Hall sonde 67 gevoelig te maken, wordt verschaft door een regeleenheid voor de Hall sonde verbonden met elektrische leidingen 68. De resulterende Hall spanning is evenredig met het magnetische veld op de plaat van de Hall sonde 67, en wordt gemeten door de regeleenheid van de Hall sonde. Koelwater wordt geleverd aan de water inlaatleiding 49 voor de 40 spetter trefplaat 13 en aan de inlaat waterleiding 97 voor het centrale anode 8402012 -16- samenstel 10.

Na evacuatie wordt de kamer, waarop de magnetron spetter deklaag opbreng-bron geïnstalleerd is, teruggevuld of aangevuld met een subatmosferische druk 5 van een spettergas, dat gewoonlijk argon is. Wanneer de spettergasdruk en de magnetische veldsterkten boven de spetter trefplaat 13 zich bevinden binnen hun geschikte bereiken, kan werking van de magnetron spetter deklaag opbrengbron aangevangen worden met het aanleggen van een vereiste spanning uit de glimontladin spanningsbron, en het bedekken van een substraat met het materiaal uit de spetter 10 trefplaat 13 kan beginnen.

De werking van de magnetron spetter deklaag opbrengbron van Figuur 2 is in wezen , dezelfde als voor de bron van Figuur 1. Anders dan de bron van Figuur 1, heeft de bron van Figuur 2 geen centrale anode. De anode 111 is verbonden met de positieve klém van de glimontlading spanningsbron. Het magnetisch' 15 circuit bevat de grondplaat 123, cylinders 122 en 124, bovenplaat 127, die een magnetisch juk vormen, en poolstukken 125 en 128,. plus spetter trefplaat 113. Niet-magnetische ring 129 vormt een vacuüm afdichting met poolstukken 125 en 128."De magnetische circuit onderdelen zijn elektrisch met elkaar verenigd, en zijn van de anode 111 geïsoleerd. Wegens haar positie ten opzichte van 20 de anode 111 en ten opzichte van de poolstukken 125 en 128, dient de spetter trefplaat 113 als de kathode van de spetterbron. Tijdens bedrijf zijn het magnetische circuithen de kathode verbonden met de negatieve spanningsklem van de glimontlading spanningsbron. De elektromagnetische spoel 120 wordt bekrachtigd via elektrische vebbindingsorganen 121 door een magneet verinogens-25 bron met variabele spanning. De magnetische veldsterkten boven het spetter oppervlak van de spetter trefplaat 113 hangen zowel af van de stroom in de elektromagnetische spoel 120 als van de magnetische permeabiliteit en verzadigings· magnetisatie eigenschappen van het materiaal, waaruit de spetter trefplaat 113 gemaakt is.

30 De stroom vereist voor het gevoelig maken van de Hall sonde 156 wordt geleverd door een Hall sonde-regeleenheid, en de Hall spanning opgewekt door de Hall sonde 156 wordt gemeten door de regeleenheid van de Hall sonde. Water voor het af koelen van de spetter trefplaat 113 wordt geïnjecteerd in de kamer 153 door een aantal spuitbuizen 154, gericht naar de bodem van de niet-magnetische 35 ring 129.

Na evacuatie wordt de kamer, waarop de magnetron spetter deklaag opbreng bron geïnstalleerd is, terug gevuld naar een subatmosferische druk van een spettergas, dat gewoonlijk argon is. Wanneer de spetter gasdruk en de magnetische veldsterkten boven de spetter trefplaat 113 binnen hun geschikte bereiken zijn, 40 kan de werking van de magnetron spetter deklaag opbrengbron begonnen worden met 84 02 0 1 2 -17- het aanleggen van een vereiste spanning uit de glimontlading vermogensbron, en het bedekken van een substraat met materiaal uit de spetter trefplaat 113 kan beginnen.

5 Als voorbeeld diene dat een spetter trefplaat 113 weergegeven in Figuur 3 {binnenste radius = 4,45 cm, buitenste radius - 9,04 cm, verticale hoogte = 0,95 cm), en gemaakt uit Permalloy, vergt een stroom in de elektromagnetische spoel 120 van circa 5 ampere (met minder dan 5 volt voor een elektromagneet vermogen van minder dan 30 watt) om magnetische veldsterkte te produceren 10 boven het niet-geërodeerde oppervlak 203 van de spetter trefplaat 113 voldoende om normale magnetische versterking mogelijk te maken van de glimontlading. Representatieve magnetische veldlijnen 201 boven het niet geërodeerde oppervlak 203 worden kwalitatief in Figuur 3 weergegeven. De corresponderende "magnetische tunnel" dient om de glimontlading te begrenzen. De resulterende magnetisch 15 verbeterde glimontlading werkt bij 600 volt; en 1,7 ampere (voor een glim-ontladingsvermogen van 1,0 kilowatt) bij een argon spetter gasdruk van 4 x -3 10 Torr,. hetgeen resulteert in een substraat be dekking s snelheid van circa 1400 Angstrom eenheden per minuut bij een spetter trefplaat naar substraat afstand van 6,3 cm.

20 Naarmate de werking van de magnetron spetter deklaag opbrengbron voort gaat, wordt het spetteroppervlak van de trefplaat 113 wêggeërodeerd. In één experiment waarbij een trefplaat 113 gemaakt uit 410 roestvrij staal en in werking bij een vaste stroom van 7 ampere door elektromagneetspoel 120, werd een geërodeerd oppervlakprofiel 204 verkregen na een 52,6 kilowatt uur durende 25 werking. Als de erosie zich voortzet, nemen de magnetische veldsterkten boven het spetter oppervlak toe, hetgeen leidt tot een strakker begrensde glimontlading van lagere spanning. Tegen het tijdstip dat het profiel 204 werd verkregen, waren de magnetische veldsterkten onmiddellijk boven het profiel 2Ö4 groot genoeg geworden om de glimontlading onstabiel te maken. Wegens deze onstabiele 30 werking, werd he^ind van nuttige levensduur bij de spoelstroom van 7 ampere voor deze trefplaat bereikt.

In een tweede experiment was een spetter trefplaat 113 gemaakt uit Permalloy werkzaam, waarbij de stroom naar de elektromagneetspoel 120 continu verminderd werd om een constante uitgang Hall spanning te handhaven uit de 35 Hall sonde 156. Op deze wijze werd de magnetische veldsterkte op de plaats van de Hall sonde 156 constant gehouden naarmate het spetteroppervlak van de trefplaat 113 weggeërodeerd werd. Dienovereenkomstig veranderden de magnetische veldsterkten boven het spetteroppervlak van de trefplaat 113 verhoudingsgewijs weinig met de trefplaat erosie, hetgeen leidde tot een meer bijna constante 40 glimontladingsimpedantie en tot stabiele werking. Het geërodeerde oppervlakprofiel 8402012 » t -18- 205 werd verkregen na een werking van 57,5 kilowatt uur.

Naarmate de erosie van de spetter trefplaat 113 voortging naar het profiel 205, werd het bedrijf periodiek onderbroken en werd de Hall spanning uit de 5 Hall sonde 156 gemeten, waarbij de stroom naar de elektromagneëtspoel 120 terugkeerde naar de referentiewaarde van 4 ampere. De resultaten van deze metingen worden weergegeven in de kromme 210 van Figuur 4. Men kan zien uit . kromme 210 dat het magnetische veld afgetast door de Hall sonde 156 ontstond Voor meer dan 50% tijdens de eerste 50 kilowatt uur van de werking.

10 Een vergelijking van profielen 204 en 205 openbaart dat werking bij constante elektromagneetspoelstroom (profiel 204) maakte dat het erosieprofiel dieper en scherper geconcentreerd was dan werking bij constante Hall spanning (profiel 205), Hieruit is het duidelijk dat de inventaris van bruikbaar tref-plaatmateriaal voor eind van nuttige levensduur wordt bereikt, duidelijk groter 15 is onder profiel 205 werkende omstandigheden dan onder die welke gelden voor het profiel 204.

Een andere vergelijking van profielen 204 en 205 toont dat de radius van de maximale erosie kleiner is voor het· profiel 204 dan voor het profiel 205. Dit is vermoedelijk het gevolg van de toename tijdens de werking van de 20 magnetische veldsterkten boven het spetteroppervlak van de trefplaat 113.

Samenhangend met een verandering in de radius van maximale erosie is een veranderii in het distributiepatroon van gespetterd materiaal, dat aankomt op het substraat. Daarnaast toont het verschil in de radii van maximale erosie voor profielen 204 en 205 dat veranderingen in de sterkte van het magnetisch veld (teweeggebracht 25 door veranderingen in de stroom naar de elektromagneetspoel 120) kunnen worden gebruikt om een mate van regeling te verschaffen over de radius van maximale erosie, en dus een corresponderende regeling over het distributiepatroon.

Een eind van..nuttige levensduur-profiel 207 is geschat voor de spetter trefplaat 113. Er is voorts geschat dat meer dan 100 kilowatt uur van werking 30 vereist zijn om het profiel 207 te bereiken. Het belang hiervan is dat de inventaris van bruikbaar magnetisch materiaal, dat aanwezig is in de spetter trefplaat 113, groot genoeg is of van praktisch nut is in bedekkingsinstallaties voor magnetische schijfvervaardiging. De hoeveelheid bruikbaar magnetisch materiaal is in feite vergelijkbaar met de hoeveelheid bruikbaar niet-magnetisch 35 materiaal dat aanwezig is in de trefplaten van vele bekende magnetron spetter deklaag opbrengbronnen.

Eén van de sleutels naar succes van de onderhavige uitvinding is het gebruik van een elektromagneet in plaats van een permanente magneet. In bekende magnetron spetter deklaag opbrengbronnen die permanente magneten gebruiken 40 en niet-magnetische spetter trefplaten, leidt trefplaat erosie gewoonlijk tot

8 4 0 2 0 U

-19- werking met magnetische velden van geleidelijk grotere sterkten, met resulterende veranderingen in de ontladingsimpedantie. Het is doenlijk geweest om deze veranderingen onder te brengen door het ontwerp van de vermogensbron. Bij mag-5 netischê spetter trefplaten, zoals het hierboven beschreven experiment leidend naar profiel 204 aantoont,, veranderen de magnetische veldsterkten nabij de tref plaat veel sneller bij trefplaaterosie. Zoals eerder vermeld tegen de tijd dat het geërodeerde profiel 204 werd bereikt na een werking van 52,6 kilowatt uur, was de glimontlading onstabiel geworden. In feite werd toen hét einde 10 van de nuttige levensduur bereikt. Slechts door de magnetron motorische kracht te reduceren, die in dit geval gemakkelijk zou kunnen worden bewerkstelligd door de stroom naar de elektromagneetspoel 120 te verminderen, kon een stabiele werking worden verkregen.

Het is duidelijk aan een deskundige op dit gebied van magnetron spetter 15 deklaag opbrengbron ontwerp dat spetter trefplaten 13 en 1.13 gemaakt uit niet-magnetische materialen, konden worden gebruikt op effectieve en efficiënte wijze in de magnetron spetter deklaag opbrengbronnen Weergegeven in Figuren 1 en 2. Het is mogelijk dat optimale configuraties van poolstukken 25 en 27 van Figuur 1 en poolstukken 125 en 128 van Figuur 2 iets verschillend kunnen 20 zijn voor gebruik met niet-magnetische materialen dan voor gebruik met sterk ferromagnetische materialen. Het binnenste poolstuk 27 in Figuur 1 is weergegeven als separaat van de cylinder 22 om vervanging ervan door één met een verschillende configuratie te vergemakkelijken, indien dit noodzakelijk of gewenst zou worden.

In Figuur 2 wordt de bovenplaat 127 met het integrale poolstuk 128 weergegeven 25 als gemakkelijk verwijderbaar, zoals ook het geval is met het buitenste poolstuk 125. De magnetron spetter deklaag opbrengbronnen van de Figuren 1 en 2 zijn dus zeer geschikt voor gebruik met spetter trefplaten 13 en 113, die eigenschappen hebben, die reiken van niet-magnetisch naar sterk ferromagnetisch.

Eerder is gemeld dat spetter trefplaat erosie leidt tot toename van 30 magnetische veldsterkten boven het spetter trefplaat oppervlak, hetgeen op hun beurt leidt tot een lagere elektrischei.impedantie vjm^de glimontlading, welke de spanning reduceert, die in stand gehouden/worden over de ontlading op een gegeven vermogenniveau. Anderzijds werking bij constante spanning leidt tot verhoogde stroom, hoger vermogen, en hogere spetter snelheid, hetgeen 35 ongewenst kan zijn. Om een vaste spetter snelheid bij een gewenste spetter gasdruk te handhaven, is het noodzakelijk te werken met zowel hogere stroom als hogere vermogensniveaus. De spanningsbron van de glimontlading moet daarom in staat zijn om uitgebreide bereiken van spanning, stroom en vermogen te verschaffen, die op nadelige wijze de kosten van zowel de vermogensbron als het vermogen-40 verbruik aantasten. Het gebruik van een elektromagneet in plaats van een permanente 8402012 '» b -20- magneet in de magnetron spetter deklaag opbrengbronnen volgens de onderhavige uitvinding leidt tot het ongekunsteld elektrische regeling van de magnetische veldsterkten boven de spetter trefplaat, waardoor het doenlijk wordt om te c werken bij constante waarden van de glimontladingsspanning, stroom en vermogen 3 over bijvoorbeeld /. de gehele levensduur van de spettertrefplaat. Dit is zo voor zowel magnetische als niet-magnetische trefplaten. Belangrijke besparingen aan kosten voor zowel glimontladingvermogensbron als vermogensverbruik dienen daardoor bereikbaar te worden.

De ontwerpen voor magnetische circuits toegepast bij de geopenbaarde uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding leiden tot magnetische banen met zeer lage weerstand en lage magnetische verliezen. Als gevolg hiervan is het vereiste elektromagnetische vermogen laag en is de regeling van de stroom naar de elektromagneetspoel 20 of 120 relatief of ongekunsteld. Het kan heel ^ goed zijn dat de kostenbesparingen bereikt bij de gloei-ontlading vermogens-bronnen aM een resultaat van constant spanningsbedrijf, de kosten van de magneet vermogensbron meer dan zullen compenseren.

Zoals eerder vermeld is het soms gewenst een glimontlading te laten werken bij een spetter gasdruk beneden de minimumdruk waarbij de ontlading 2Q spontaan zal ontsteken bij de normale toepassing van spanning uit de glimontlading vermogensbron. Eén benadering voor dit probleem is de druk van het spettergas voldoende te verhogen om ontsteking te laten plaatsvinden, en vervolgen; de druk van het spettergas te reduceren tot het gewenste werkniveau. Nadelen van deze benadering omvatten de kosten, de ingewikkeldheid en de relatief 25 lange tijdconstanten (een belangrijke fractie van de spetter bedekkingstijden), zoals eerder besproken. Wanneer de elektrische besturing gemakkelijk beschikbaar is van de magnetische veldsterkten nabij het spetteroppervlak van de trefplaten 13 en 113, kan de ontsteking van de glimontlading vergemakkelijkt worden met een korte toename in de stroom naar de elektromagneetspoelen 20 en 120.

2q · Bij magnetron spetter deklaag opbrengbronnen in het algemeen heeft de afkoeling van de spetter trefplaten één van de meer uitdagende en doordringende problemen geponeerd. De benadering voor de trefplaat afkoeling, beschreven in bijvoorbeeld het hiervoor genoemde Amerikaanse octrooischrift nummer 4.100.055 past een koelmantel toe, die de buitenste omtrek van de trefplaat omgeeft.

25 Zoals eerder besproken kan deze benadering voor de afkoeling van de spètter trefplaten, die betrekkelijk lage thermische geleidingsvermogens bezitten, zoals vele van de magnetische materialen/^èrtonen, ongesühikt blijken. In de in Figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm wordt de spetter trefplaat 113 in contact gehouden met poolstukken 125 en 128 en met de niet-magnetische ring 129 door 4q klampen 141 en 142. Zoals weergegeven ricftteen aantal'spuitbuizen 154 stralen 8402012 -21- koelwater tegen de buitenste poolstukken 125 en ring 129. De hoofdimpedantie voor warmte overdracht uit spetter trefplaat 113 vindt plaats bij het interface tussen het bodemoppervlak van de spetter trefplaat 113 en de bovenoppervlakken 5 van poolstukken 125 en 128 en ring 129. Koeling van de spetter trefplaat 113 kan dus terecht "indirect" worden genoemd. Deze indirecte koelingsconfiguratie is geschikt voor de meeste magnetische spètter tref platen 113 van de dimensie weergegeven in Figuur 3 tot aan glimontladingsvermogensniveaus van wellicht 1 tot 2 kilowatt/ maar zij worden ongesahikt bij hogere vermogens. Trefplaat 10 kromtrekken, barstjes vorming, en zelfs plaatselijke smelting künnen optreden als resultaat van ongeschikte afkoeling.

De afkoelingsmiddelen geopenbaard in Figuur 1 voor spetter trefplaat 13 vervangt de indirecte koeling (zoals voor spetter trefplaat 113) door een "directe" koeling, waarbij het koelwater (of een ander koelmiddel) in direct 15 fysisch contact is met het bodemoppervlak van de spetter trefplaat 13, met geen tussenbeide komende thermische impedantie opgelegd door het equivalent van de niet-magnetische ring. 129 van Figuur 2. Een aantal spuitbuizen soortgelijk aan de spuitbuizen 154 van Figuur 2, zouden kunnen worden gebruikt om stralen koelwater te richten op het bodemoppervlak van de spetter trefplaat 13. Omdat 20 het afkoelen direct zé.1 zijn in plaats van indirect, zal werking bij hoofdzakelijk hogere glimontladingsvermogensniveaus uitvoerbaar zijn. De koelings-middelen weergegeven in Figuur 1 passen een cylindrisch schot 60 toe aan de bovenzijde van de verdeelleiding 45 om de water koelkamer te verdelen in een inlaatringkamer 61 en een uitlaat ringkamer 62. De afstand 64 tussen de boven-25 zijde van het schot 60 en het bodemoppervlak van de spettertrefplaat 13 is gekozen om een radiale stroming van water te versterken,, die in wezen uniform is langs de omtrek van het schot 60 vanaf de inlaat ringkamer 61. naar de uitlaat ringkamer 62. Op deze wijze worden dë omtreksvariaties in de afkoeling, die zouden kunnen resulteren uit een stel gescheiden spuitbuizen, vermeden. Daarnaast 30 wordt een vereenvoudiging van het water distributie systeem verkregen. Door de afstand 64 en de water stroomsnelheden op geschikte wijze te kiezen, kan een turbulente strocm over een bodemoppervlak van de spetter trefplaat 13 worden verzekerd, waardoor de vorming van stilstaande fluïdumlagen wordt vermeden, die warmteoverdracht verhinderen.

35 Het boven beschreven directe.koelsysteem, dat het schot 60 met afstand 64 toepast, verschaft dus een nieuwe aanpak voor het probleem van het afkoelen van de spetter trefplaat in magnetron spetter deklaag opbrengbronnen.

Het directe afkoelen van de spetter trefplaat 13 plaatst een bijzondere premie op het vermijden van kromtrekken, barstjes vorming of smelten van de 40 spetter trefolaat 13, die, indien het plaatsvindt, het vacuümsysteem zou doen 8402012

4 V

-22- "verzuipen"; dit is een catastrofe die met onverdroten energie dient te worden vermeden. De gelijkmatige omtreksafkoeling verschaft met behulp van het schot 60 en de afstand 64 verzacht in grote mate de problemen van lekkage als gevolg 5 van kromtrekken, barstjes vorming of smelting. Aangezien het einde van de nuttige levensduur benaderd wordt,, neemt het gevaar toe van een lek, dat zich ontwikkelt in de· spetter trefplaat 13. Eén benadering voor het vaststellen wanneer het einde van de nuttige levensduur dreigeiide is, is om eenvoudigweg in het oog te houden de hoeveelheid levensduur van de spetter trefplaat die al reeds ver-10 bruikt is, bijvoorbeeld gemeten in kilowatt uur, en het werken ermede te stoppen, wanneer een empirisch vastgesteld einde van nuttige levensduur bereikt is.

De afwezigheid o£ verlies van dergelijke gegevens maken het gewenst om alternatieve methoden te hebben voor het bepalen wanneer het einde van de nuttige levensduur dicht bij de hand is. Een tweede benadering is de erosiestatus van de spetter 15 trefplaat 13 te correleren met de stroom naar de elektromagneetspoel 20 vereist om een constante glimontlading werkspanning te handhaven bij een vaste spetter gasdruk en een vast ontlading vermogensniveau. Deze spoelstroom zal afnemen als de trefplaat erosie voortgaat. En de grootte van de vereiste spoelstromen zal hogerzijn voor magnetische trefplaten dan voor niet-magnetische. Een derde 20 benadering is de verandering in Hall spanning uit de Hall sonde 67 te monitoren bij een vaste referentiewaarde van de stroom naar de elektromagnetishhe spoel 20, bijvoorbeeld (zoals in Figuur 4), en deze Hall spanning te correleren met de erosie van de spetter trefplaat 13. Ofschoon- deze derde benadering niet bruikbaar is bij niet-magnetische spetter trefplaten(de Hall spanning dient 25 onafhankelijk te zijn van de niet-magnetische spetter trefplaat erosie), verschaft het een speciaal gevoelige meting van deospetter trefplaat erosie, wanneer gebruikt bij sterk ferromagnetische spetter trefplaten.

Uit het voorgaande zal men inzien dat de onderhavige uitvinding een nieuwe magnetron spetter deklaag opbrengbron verschaft die in staat is om relatief 30 grote·:, tl inventarissen van spetter trefplaat materialen af te geven, die magnetische eigenschappen bezitten, die reiken van niet-magnetisch naar uiterst ferromagnetisch, met extra bruikbare bijzonderheden, gerelateer^^an glimontlading vermogensbronnen, ontladingsontsteking, trefplaatafkoeling en/trefplaat levensduur monitoren. Ofschoon vele wijzigingen van de geopenbaarde uitvoeringsvormen 35 zich zullen voordoen aan een deskundige op dit vakgebied, zal het duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding niet beperkt is door de beschermingsomvang van de uitvinding.

40 8402012

Claims

1. Magnetron spetter deklaag opbrengbron bevattende een anode, een 5 kathode waaronder een magnetische spetter trefplaat, en een magnetisch veld-opwekkend middel waaronder een elektromagnetische spoel, een juk en een paar poolstukken gescheiden door een ruimtelijke spleet en verenigd met het juk, welk juk en poolstukken gemaakt zijn uit materialen van hoge magnetische permeabiliteit en hoge verzadigingsmagnetisatie, waarbij de magnetische spetter 10 trefplaat geplaatst is boven de poolstukken, en zodanig geconfigureerd en geplaatst is, dat zij de ruimtelijke spleet volledig overbrugt, waardoor een continue magnetische baan tussen de poolstukken via de trefplaat verkregen is, terwijl in de elektromagnetische spoel een elektrische stroom vloeit, waardoor magnetische veldlijnen tot stand worden gebracht in het juk, de poolstukken 15 en de magnetische spetter trefplaat; de spoelstroom een kritische waarde heeft; vrijwel alle magnetische veldlijnen beperkt blijven tot het inwendige van het juk, poolstukken en magnetische spetter trefplaat, wanneer de spoelstroom kleiner is dan de kritische waarde; een magnetisch verzadigd gedeelte van de magnetische spetter trefplaat treedt op, wanneer de spoelstroom groter is dan de kritische 20 waarde, waardoor een magnetische spleet tot stand wordt gebracht in de magnetische spetter trefplaat; deze magnetische spleet maakt het mogelijk dat magnetische strooiveldlijnen tot stand komen boven en onder de magnetische spetter trefplaat in de buurt van de magnetische spleet; de spoelstroom heeft een vereiste waarde, die voldoende groter is dan de kritische waarde, zodat de magnetische strooiveld-25 lijnen boven de magnetische spetter trefplaat met de vereiste sterkten tot stand gebracht kunnen worden, waardoor het mogelijk is een magnetisch begrensde en magnetisch verbeterde glimontlading tot stand te brengen boven de magnetische spetter trefplaat in een zone grenzend aan de magnetische spleet.

2. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, 30 dat het juk en poolstukken geconfigureerd zijn ter vorming van een magnetische baan met lage magnetische weerstand door het juk en poolstukken, welk juk en poolstukken magnetisch onverzadigd zijn voor alle vereiste waarden van de spoelstroom.

3. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, 35 dat magnetisch onverzadigde gedeelten nabij de magnetisch verzadigde gedeelten van de magnetische spetter trefplaat dienen als uitbreidingen van de poolstukken.

4. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat relatief dikke configuratie van de magnetische spetter trefplaat toegepast wordt cm een gewenst grote inventaris van bruikbaar materiaal in staat te 40 stellen zich te bevinden in de magnetische spetter trefplaat. 4 8402012 • * V -24- *

5. Magnetron spetter deklaag cpbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tijdens bedrijf de magnetische spetter trefplaat gehandhaafd wordt op een temperatuur beneden de Curie temperatuur van het materiaal van de magnetische 5 spetter trefplaat.

6. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van gewenste schema's van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij gewenste spetter gasdrukken over de gehele nuttige levensduur van de magnetische 10 spetter trefplaat.

7. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van constante gewenste waarde van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij een gewenste spetter gasdruk over de gehele bruikbare levensduur van de 15 magnetische spetter trefplaat.

8. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, gekenmerkt door een Hall sonde voor het meten van een magnetische veldsterkte op een plaat van de Hall sonde, welke Hall sonde geplaatst is beneden en dicht nabij de magnetische spetter trefplaat nabij het gebied van maximale trefplaat erosie 20 geproduceerd door de glimontlading, waarbij een Hall sonde uitgangsspanning uit de Hall sonde evenredig is met de magnetische veldsterkte op de plaats van de Hall sonde.

9. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing 25 van een constant gewenste waarde van de Hall sonde spanning over de gehele nuttige levensduur van de magnetische spetter trefplaat.

10. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van gewenste schema's van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij 30 gewenste spetter gasdrukken over de gehele nuttige levensduur van de magnetische spetter trefplaat, waarbij de spoelstroom periodiek terugkeert naar een geselecteerde referentiewaarde om de Hall sonde spanning in staat te stellen colncidentee. te worden gemeten bij de geselecteerde referentiewaarde, waardoor een kromme kan worden opgewekt van de Hall sonde spanning versus de geaccumuleerde werking 35 van de magnetische spetter trefplaat, welke kromme zich uitstrekt naar het einde van nuttige levensduren van beginmonsters van de magnetische spetter trefplaat, welke kromme nuttig is bij het overwegen van de aanpak voor de bepaling van het einde van de nuttige levensduur van volgende monsters van de magnetische spetter trefplaat.

11. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, * 8402012 -25- dat de poolstukken gemakkelijk verwijderbaar zijn uit het juk en daarop vervangbaar zijn door poolstukken van verschillende configuraties, waardoor een verandering mogelijk wordt in de configuraties van de toe te passen poolstukken 5 teneinde een verandering te produceren in de ligging van de ruimtelijke spleet, waarbij het juk en de elektromagnetische spoel onveranderd blijven, welke verandering in de ruimtelijke spleetligging aanleiding geeft tot corresponderende veranderingen in de liggingen van de magnetische spleet en de glimontlading, waardoor een corresponderende verandering bewerkstelligd wordt in het distributie 2Q patroon van gespetterd materiaal uit de magnetische spetter trefplaat.

12. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een verandering in cLe vereiste waarde van de spoelstroom wordt toegepast om veranderingen op te wekken in de breedte en ligging van de magnetische spleet, welke veranderingen in de magnetische spleet aanleiding geven tot een corres-£5 ponderende verandering in de ligging van de glimontlading, waardoor een corresponderende verandering bewerkstelligd wordt in het distributiepatroon van gespetterd materiaal uit de magnetische spetter trefplaat.

13. Magnetron spetter deklaag opbrengbron bevattende een anode, een kathode waaronder een spetter trefplaat, en magnetische veldmiddelen waaronder ëen 2Q elektromagnetische spoel, een juk en een paar poolstukken gescheiden door een ruimtelijke spleet en verenigd met het juk, welk juk en poolstukken gemaakt zijn uit materialen van hoge magnetische permeabiliteit en hoge verzadigings-magnetisatie, waarbij de spetter trefplaat geplaatst is bovenop de poolstukken en de ruimtelijke spleet overbrugt, die magnetische veldlijnen in staat stelt 25 te worden gevormd voor magnetische begrenzing en magnetische verbetering van een glimontlading boven de spetter trefplaat, waarbij vormen en sterkten van de magnetische veldlijnen afhangen van een elektrische stroom die vloeit in de elektromagnetische spoel en eveneens afhangt van een materiaal waaruit de spetter trefplaat gemaakt is, terwijl de spoelstroom een vereiste eerste waarde 3q bezit voor het tot stand brengen van de gewenste glimontlading wanneer het spetter trefplaat materiaal niet-magnetisch is, waarbij de spoelstroom een vereiste tweede waarde bezit voor het tot stand brengen van een gewenste glimontlading wanneer het spetter trefplaat materiaal magnetisch is, welke vereiste tweede waarde groter is dan de vereiste eerste waarde om magnetische verzadiging 25 te verschaffen van een gedeelte van de magnetische spetter trefplaat, waardoor een magnetische spleet gecreëerd wordt in de magnetische spetter trefplaat, waarover glimontlading begrenzende en verbeterende magnetische velden boven de magnetische spetter trefplaat kunnen worden tot stand gebracht.

14. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk, 4Q dat het juk en poolstukken worden geconfigureerd om een magnetische baan van 8402012 -26- lage magnetische weerstand te vormen door het juk èn poolstukken, welk juk en poolstukken magnetisch onverzadigd zijn voor alle gewenste waarden van de spoelstroom.

15. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de spetter trefplaat een configuratie heeft, die onafhankelijk is van de magnetische permeabiliteit en verzadigingsmagnetisatie eigenschappen van het materiaal van de spetter trefplaat.

16. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk 10 dat een relatief dikke configuratie van de spetter trefplaat wordt toegepast om het mogelijk te maken dat een gewenst groot inventaris van bruikbaar materiaal zich bevindt in de spetter trefplaat, onafhankelijk van magnetische permeabiliteit en verzadigings magnetisatie eigenschappen van het materiaal van de spetter trefplaat.

17. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de poolstukken gemakkelijk verwijderbaar zijn uit het juk en daarom vervangbaa zijn door poolstukken. van verschillende configuraties, waardoor de spetter trefplaten gemaakt uit materialen met een wijd bereik van magnetische eigenschappen, waaronder niet-magnetische, optimaal kunnen worden toegepast. 20

18, Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de eerste vereiste waarde van de spoelstroom ingesteld wordt ter verschaffing van gewenste schema’s van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij gewenste spetter gasdrlikken over de gehele nuttige levensduur van de niet-magnetische spetter trefplaat.

19. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de tweede vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van gewenste schema's van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij gewenste spetter gasdrukken over de gehele nuttige levensduur van de magnetische spetter trefplaat.

20. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13,· met het kenmerk, dat de eerste vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing Van constante gewenste waarden van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij een gewenste spetter gasdruk over de gehele nuttige levensduur van de niet-magnetische spetter trefplaat.

21. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de tweede vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van constante, gewenste waarden van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij een gewenste spetter gasdruk over de gehele nuttige levensduur van de magnetisühe spetter trefplaat.

22. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, gekenmerkt door 8402012 -27- een Hall seinde voor het meten van de magnetische veldsterkte op een plaats van de Hall sonde/ welke geplaatst is beneden en dicht bij de spetter tref-plaat nabij het gebied van maximale trefplaat erosie geproduceerd door de glim-5 ontlading, waarbij een Hall sonde uitgangsspanning uit de Hall sonde evenredig is met de magnetische veldsterkte op de plaats van de Hall sonde.

23. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de tweede vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van een constante gewenste waarde van de Hall sonde spanning over de gehele 10 nuttige levensduur van de magnetische spetter trefplaat.

24. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de tweede vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing van gewenste schema's van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij gewenste spetter gasdrukken over de gehele nuttige levensduur van de magnetische 15 spetter trefplaat, waarbij de spoelstroom periodiek terugkeert naar een geselecteerde referentiewaarde om de Hall sonde spanning in staat te stellen colncidentee! gemeten te worden bij de geselecteerde referentiewaarde, waardoor een kromme kan worden opgewekt van de Hall sonde spanning versus geaccumuleerde werking van de magnetische spetter trefplaat, welke kromme wordt verlengd tegen het 20 einde van nuttige levensduren van beginmonsters van de magnetische spetter trefplaat, welke kromme nuttig is bij het schatten van de aanpak voor de bepaling van de einden van de nuttige levensduur van opeenvolgende monsters van de magnetische spetter trefplaat.

25. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 20, met het kenmerk, 25 dat de veranderingen. in de eerste vereiste waarde van de spoelstroom bij geaccumuleerd bedrijf worden gebruikt voor het overwegen van de aanpak naar het einde van de nuttige levensduur van de niet-magnetische spetter trefplaat.

26. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de eerste vereiste waarde van de spoelstroom wordt ingesteld ter verschaffing 30 van constants gewenste waarden van werkspanning en -stroom voor de glimontlading bij een gewenste spetter gasdruk over de gèhele nuttige levensduur van de niet-magnetische spetter trefplaat, en waarbij voorts de veranderingen in de Hall sonde spanning met geaccumuleerde werking worden gebruikt om de aanpak vast te stellen voor het einde van de nuttige levensduur van de niet-magnetische 35 spetter trefplaat.

27. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de poolstukken gemakkelijk verwijderbaar zijn uit het juk en daarom vervangbaar zijn door poolstukken van verschillende configuraties, waardoor een verandering mogelijk is in de configuraties van de toe te passen 40 poolstukken voor het produceren van verandering in de ligging van de ruimtelijke 8402012 -28- spleet, waarbij het juk en de elektromagnetische sppel onveranderd blijven, welke verandering in de ligging van de ruimtelijke spleet aanleiding geeft tot een corresponderende verandering in de ligging van de glimontlading, waardoor 5 een corresponderende verandering bewerkstelligd wordt in het distributiepatroon van gespetterd materiaal uit de spetter tref plaat.

28. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de spoelstroom kortstondig wordt vergroot boven de vereiste waarde, waardoor kortstondig de magnetische veldsterkten boven de spettertrefplaat toenemen, 10 waardoor werking van., de glimontlading kan worden begonnen bij een gewenste spetter gas werkdruk, die beneden de spetter gasdruk heerst, waarbij een glimontlading normaal gemakkelijk kan worden ontstoken.

29. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 13, met het kenmerk dat een conversie van de magnetron spetter deklaag opbrengbron naar een in wezen 15 niet-magnetische clode-inr ichting tot stand gebracht wordt door de spoelstroom te reduceren naar nul.

30. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 29, met het kenmerk dat de meer complete conversie van de magnetron spetter deklaag opbrengbron naar ëen niet-magnetische diode inrichting wordt bewerkstelligd door een geschikte 20 waarde van de omkeerstroom naar de elektromagnetische spoel toe te passen, gevolgd door een vermindering van de omgekeerde spoelstroom naar nul, waardoor in wezen een complete ontmagnetisering van het juk, poolstukken en magnetische spetter trefplaat bewerkstelligd wordt.

31. Magnetron spetter deklaag opbrengbron bevattende een anode, een kathode 25 waaronder een spetter trefplaat, een middel voor het afkoelen van de spetter trefplaat, en magnetische veldmiddelen waaronder een juk en een paar poolstukken gescheiden door een spleet en verenigd met het juk, welke poolstukken spleet geconfigureerd is ter vorming van een gesloten omtreksbaan, die in het algemeen in een horizontaal vlak ligt, welk juk en poolstukken gemaakt zijn fi 30 uit magnetische materialen, terwijl de spetter trefplaat geplaatst is boven' de poolstukken en de ruimtelijke spleet overbrugt, waarbij een vacuüm afdichting verschaft wordt tussen een onderoppervlak van de spetter trefplaat en bovenoppervlakken van de poolstukken, welke poolstukken spleet het mogelijk maakt dat magnetische veldlijnen tot stand worden gebracht voor het magnetisch be-35 grenzen en magnetisch verbeteren van een glimontlading boven de spetter trefplaat; een bovenoppervlak van de spetter trefplaat is onderhevig aan een intens bombardement door positieve ionen geproduceerd in de glimontlading, welk intens ionen bombardement een intense verhitting veroorzaakt van de spetter trefplaat; het intense ionen bombardement is geconcentreerd in een gebied in het algemeen 40 boven de poolstukken spleet, waardoor een omtreksbaan gevormd wordt van intense 8402012 -29- verhitting van de spetter trefplaat,· de koelmiddelen omvatten een waterkamer, onderoppervlak van de waarbij een gedeelte van het/spetter trefplaat tussen de poolstukken spleet een deel is van het inwendige oppervlak van de waterkamer, die in een inlaat-gedeelte en een uitlaatgedeelte verdeeld is door een schot, dat geplaatst is 5 beneden het onderoppervlak van de spettertrefplaat en rechtstreeks beneden het gebied van intens ionen bombardement; het schot is geconfigureerd ter vorming van een gesloten omtreksbaan corresponderend met de. omtreksbaan van-de poolstukken spleet, waarbij een nauwe spleet verschaft is tussen een bovenoppervlak van het schot en het onderoppervlak van de spetter trefplaat, welke nauwe spleet 10 een hoge impedantie biedt aan waterstroming, de nauwe spleet maakt dat het afkoelende water uit het inlaatgedeèlte stroomt naar het uitlaatgedeelte van de waterkamer on een innig·., thermisch contact te maken met het onderoppervlak van de spetter trefplaat, welk innig thermisch contact in hoofdzaak uniform is over de omtreksbaan van de poolstukkenspleet, waardoor in hoofdzaak een gelijk-15 matige afkoeling van de spetter trefplaat wordt verkregen langs de omtreksbaan van intense verhitting van de spetter trefplaat.

32. Magnetron spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 31, gekenmerkt door een Hall scnde voor het meten van een magnetische veldsterkte op een plaats van de Hall sonde, die geplaatst is in een smal gedeelte van de omtreksbaan 20 van het schot, waarbij een nauwe passing tot stand gebracht is tussen zijwanden van de Hall .sonde en aangrenzende einden van het schot, welke nauwe passing een belangrijke verstoring voorkomt in de stroom van koelwater door de nauwe spleet tussen het bovenoppervlak van het schot en het onderoppervlak van de spetter trefplaat, waarbij een tweede nauwe spleet tot stand gebracht is tussen 25 een bovenoppervlak van de Hall sonde en het onder oppervlak van de spetter trefplaat, welke tweede nauwe spleet gekozen is om een hoge impedantie te verschaffen aan de water stroming, die in hoofdzaak dezelfde is als de hoge impedantie verschaft door de nauwe spleet tussen het bovenoppervlak van het schot en het onderoppervlak van de spetter trefplaat, waardoor ondanks het opnemen 30 van de Hall sonde de doeltreffendheid van het koelmiddel behouden blijft.

33. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron bevattende anode-middelen, kathode-middelen, magnetische middelen voor het vormen van een magnetisch veld in de nabijheid van de kathodemiddelen, middelen voor het meten van magnetische veldsterkte, welke meetmiddelen gemonteerd zijn in een 35 positie ter verschaffing van een meting van het magnetische veld tijdens bedrijf van de bron.

34. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 33, met het kenmerk dat de magnetische veldvormende middelen instelbaar zijn cm het magnetische veld te regelen zoals gemeten door de meetmiddelen.

35. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 33, 8*02012 i f > -30- met het kenmerk, dat de magnetische middelen op afstand van elkaar geplaatste poolstukken bevat van tegengestelde magnetische polariteit ter vorming van een magnetisüh veld daartussen, waarbij de meetmiddelen geplaatst zijn in het mag-5 netische veld tussen de poolstukken.

36. Magnetisch verbeterde spetter deklaag· opbrengbron volgens conclusie 35, met het kenmerk, dat de kathode ingericht is voor het daaraan bevestigen van een spetter trefplaat met een spetter oppervlak en een tegengesteld oppervlak en de meetmiddelen zó geplaatst zijn dat zij grenzen aan het tegengestelde 10 oppervlak wanneer een spetter trefplaat bevestigd wordt aan de kathodemiddelen.

37. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron bevattende anodemiddelen, kathodemiddelen, magnetische veldmiddelen bevattende een centraal poolstuk dat de middenas van de bron vormt, een elektromagnetische spoel die coaxiaal het centrale poolstuk omgeeft, en een ringvormig poolstuk dat de spoel coaxiaal 15 omgeeft, welke poolstukken geconfigureerd zijn ter vorming van coplanaire eind-oppervlakken die op afstand van elkaar geplaatste ringvormige poolvlakken bezitten ter vorming van een planaire ringvormige niet-magnetische spleet.

38. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 37, met het kenmerk, dat niet-magnetisch materiaal af gedicht is tegen de poolvlakken 20 om de ruimte tussen de poolvlakken af te sluiten.

39. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron bevattende magnetische ferro— middelen waaronder binnenste en buitenste ringvormige 'magnetische lichamen radiaal op afstand van elkaar gebracht, welke ringvormige ferromagnetische lichamer poolstukken vormen gescheiden door een ringvormige ruimte ; elektromagnetische 25 spoelmiddelen zijn geplaatst in de ruimte tussen de ringvormige lichamen, anode-middelen ondersteund in de ruimte binnen het binnenste ringvormige lichaam, terwijl de poolstukken elektrisch geïsoleerd zijn van de anodemiddelen ter vorming van kathodemiddelen.

40. Magnetisch verbeterde spetter deklaag opbrengbron volgens conclusie 39, 30 bevattende middelen voor het ondersteunen van een ringvormige spetter trefplaat over het ene einde van de ringvormige lichamen. 1 40 8402012