DE1690689C

DE1690689C - Sputtering device

Info

Publication number: DE1690689C
Authority: DE
Inventors: Helmold DipL-Phys. 8000 München Kausche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-09-14

Description

und 1 b sind über in der Zeichnung nicht dargestellte,and 1 b are via not shown in the drawing,

25 isolierende Elemente gegen eine ebenfalls nicht gezeigte Trägerplatte des Rezipienten elektrisch isoliert. Als Kathode dient eine beispielsweise kreisscheibenförmige, gegen die Trägerplatte elektrisch isolierte25 insulating elements against one also not shown Electrically insulated carrier plate of the recipient. A circular disk-shaped, for example, serves as the cathode. electrically isolated from the carrier plate

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrich- Platte 5. Die Wandung des Behälters 2 und die Katung zur Kathodenzerstäubung mit Ringentladung 30 thode 5 sind zweckmäßigerweise mit Kühlrohren, im Plasmaraum, der innerhalb eines Rezipienten z. B. Kühlschlangen, versehen, die mit in der Zeichdurch ein hochfrequentes, den Rezipienten axial nung nicht dargestellten, rohrförmigen Zu- und Abdurchdringendes, elektromagnetisches Feld erzeugt ist, leitungen in flüssigkeitsdurchlässiger Verbindung und bei der Kathode, Anode und Auffänger als den stehen. Durch Beschicken der Rohrleitungen mit Plasmaraum umhüllende Elektroden ausgebildet sind, 35 Kühl- bzw. Heizmedien, wie z. B. Wasser, wird eine und ist ein Zusatz zu Patent 1 515 311. Kühlung bzw. Ausheizung des Behälters und Rezi-The present invention relates to a device plate 5. The wall of the container 2 and the Katung for cathode sputtering with ring discharge 30 method 5 are expediently with cooling tubes, in the plasma space, which is within a recipient z. B. cooling coils provided with in the drawing a high-frequency tubular inlet and outlet that penetrates the recipient axially, not shown, electromagnetic field is generated, lines in liquid-permeable connection and by the cathode, anode and collector stand as that. By loading the pipelines with Plasma space enveloping electrodes are formed, 35 cooling or heating media, such as. B. water, becomes one and is an addition to patent 1 515 311. Cooling or heating of the container and recirculation

Der Gegenstand nach dem Hauptpatent ermög- pienten und damit eine Überhitzung des Rezipienten licht eine mit hoher Zerstäubungsrate durchführbare oder eine Verunreinigung der herzustellenden Schich-Beschichtung von Werkstücken großer geome- ten durch austretende Fremdatome bzw. Moleküle trischer Abmessungen. 4° unterbunden. Die Evakuierung des BehälterinnerenThe object according to the main patent enables overheating of the recipient light that can be carried out with a high atomization rate or that the layer coating to be produced is contaminated of workpieces with large geometries due to escaping foreign atoms or molecules tric dimensions. 4 ° prevented. The evacuation of the interior of the container

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- , erfolgt über eine in der Zeichnung nicht dargestellte, gründe, die vorgenannte Zerstäubungsrate sowie die gasdurchlässig mit dem Rezipienteninneren in VerGleichmäßigkeit der hergestellten dünnen Schichten, bindung stehende Vakuumpumpe,
und zwar auch großflächiger Schichten, weiter zu er- Aus dem Diagramm nach F i g. 2 ist zu ersehen,The object of the present invention is to be achieved via a basic, not shown in the drawing, the aforementioned atomization rate and the gas-permeable with the inside of the recipient in uniformity of the thin layers produced, bond standing vacuum pump,
and also of large-area layers, further to the From the diagram according to FIG. 2 can be seen

höhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch 45 daß durch ein in Richtung des Pfeils 6, d. h, also gelöst, daß der von dem hochfrequenten, elektro- parallel zum hochfrequenten, elektromagnetischen magnetischen Feld durchdrungene Plasmaraum zu- Feld der Erregerspule 1, angelegtes zusätzliches Masätzlich von einem magetischen Gleich- oder gnetfeld ein — ausgenommen das Minimum bei einer Wechselfeld durchdrungen ist. Magnetfeldstärke des Zusatzfeldes von ~10Oe —heights. This object is achieved according to the invention in that 45 by a in the direction of arrow 6, i. h, so solved that from the high-frequency, electro-parallel to the high-frequency, electromagnetic magnetic field penetrated plasma space to field of the excitation coil 1, applied additional measures from a magnetic constant or magnetic field - except for the minimum of one Alternating field is permeated. Magnetic field strength of the additional field of ~ 10Oe -

Wie nachstehend an Hand von Ausführungsbei- 50 mit zunehmender Stärke des Zusatzfeldes erhöhter spielen gezeigt, ist dieses magnetische Zusatzfeld Anoden-Kathodenstrom erzielbar ist.
vorzugsweise senkrecht odsr parallel zum hochfre- In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß esAs shown below on the basis of exemplary embodiments, the greater the strength of the additional field increases, this additional magnetic field anode-cathode current can be achieved.
preferably perpendicular or parallel to the high frequency. In this context it should be mentioned that it

quenten, elektromagnetischen Feld ausgerichtet. Zur zwar bereits bekannt ist, ein Plasma durch ein zum Erzeugung des magnetischen Gleichfeldes dient Plasmastrahl parallel gerichtetes Magnetfeld zu stabizweckmäßigerweise ein Permanentmagnet, da dieser 55 lisieren bzw. zu komprimieren. Im vorliegenden keinen Energieverbraucher darstellt. Fall handelt es sich jedoch nicht um einen Plasma-quent, electromagnetic field aligned. Although it is already known, a plasma by a to The plasma jet is used to generate the constant magnetic field and the magnetic field is directed in parallel for the purpose of a rod a permanent magnet, as this 55 lize or compress. In the present does not represent an energy consumer. Case, however, is not a plasma

Durch das zusätzlich zum Erregerfeld den Plasma- strahl oder ein durch einen Elektronenstrahl sich raum bzw. das Ringentladungsplasma durchdringende bildendes Plasma, sondern um ein im gesamten Magnetfeld wird die elektrische Ladungsträgerdichte Innenraum des als Anode geschalteten, geschlitzten im Plasma erhöht bzw. örtlich im Plasmaraum ver- ⁶° Behälters sich diffus ausbildendes Niederdruck-Ringändert, was zu einer Verstärkung des sogenannten entladungsplasma. Wesentlich ist hierbei, daß sich Anoden-Kathodenstromes und damit zu höheren überraschenderweise bereits durch relativ gering«: Zerstäubungsraten und zur ebenfalls erwünschten magnetische Zusatzfelder (etwa 50 Oe) eine sehr gleichmäßigeren Ausbildung der Schichtdicken führt. hohe Verstärkung des Anoden-Kathodenstroms er-Due to the plasma beam in addition to the excitation field or a plasma that penetrates itself through an electron beam or the ring discharge plasma, but rather by an area in the entire magnetic field, the density of electrical charge carriers in the interior of the slit in the plasma connected as anode is increased or locally in the plasma space - ⁶ ° of the container changes the diffusely forming low-pressure ring, which leads to an intensification of the so-called discharge plasma. What is essential here is that the anode-cathode current and, surprisingly, a higher one, result in a very even formation of the layer thicknesses due to the relatively low atomization rates and the additional magnetic fields (about 50 Oe) which are also desired. high amplification of the anode-cathode current

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des 65 reichen läßt. Zur Erzeugung eines zusätzlich zum Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Darin zeigt hochfrequenten, elektromagnetischen Feld der Er-In the drawing, examples of the 65 can be enough. To generate an in addition to the Subject of the invention shown. In it shows the high-frequency, electromagnetic field of the earth

F i g. 1 eine Vorrichtung in schaubildlicher, per- regerspulc angelegten magnetischen Feldes können sneklivischer Ansicht, wobei der Rezipient und die in der Zeichnung nicht dargestellte Permanent-F i g. 1 a device in a diagrammatic, per regerspulc applied magnetic field can Sneklivischer view, whereby the recipient and the permanent not shown in the drawing

magnete, z.B. in Längsmitte des Behälters2 angeordnete Stäbe aus permanentmagnetischera Material, in Nähe der Kathode 5 und des Auffängers 7 angeordnete Polschuhe oder auch elektrische Spulen verwendet werden.magnets, e.g. arranged in the longitudinal center of the container2 Rods made of permanent magnetic material, arranged in the vicinity of the cathode 5 and the collector 7 Pole shoes or electrical coils can be used.

Wie bereits erwähnt, zeigt das Diagramm nach Fig. 3 für ein senkrecht zum hochfrequenten, elektromagnetischen Wechselfeld angelegtes, zusätzlich magnetisches deich- oder Wechselfeld die Abhängigkeit des Anoden-Kathodenstroms von der zwid d d Kthde herrschenden PotenE der Anöde und Kathode herrschenden Poten- ^^J^^^^üscten tialdifferenz, wobei die mit U bezeichnete Kurve »n ™*8«m "Jj* 7_eSnanentmlgnete, da dieseAs mentioned above, dominant PotenE the Anöde and cathode shows the diagram of Fig. 3 for a perpendicular to the high-frequency electromagnetic alternating field applied, in addition magnetic dike or alternating field dependence of the anode-cathode current of the ZWiD dd Kthde prevailing po- ^^ J ^^^^ üscten tialdifferenz, whereby the curve marked with U »n ™ * 8« m "Jj * 7 _e Snanentmlgnete, since this

as itssÄssaÄtss sssää—r—«-.as itssÄssaÄtss sssää — r - «-.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Cooling and heating devices are not shown, claims: and the direction of the additional magnetic field is only indicated by an arrow,

1. Apparatus for cathode sputtering with FIG. 2 is a diagram from which the dependency Ring discharge in a plasma chamber, the internal 5 of the anode-cathode current from the magnetic half of a recipient is visible through a high-frequency, additional field,

Fig. 3 shows a comparative diagram from which in magnetic field is generated, and in the case of Ka dependence on that between anode and cathode method, anode and collector as the potential difference prevailing in the plasma space through a vertical envelope Electrodes are formed according to the additional patent directed to the field of the excitation coil 1 515 311, the characteristic magnetic field achievable anode-cathode current net that the high-frequency, electro-decapitable is.

magnetic field penetrated plasma space at the cathode sputtering device after

additionally from a magnetic dike or F i g. 1 generates an alternating field coupled with an HF generator is permeated. 15 pelts, through which the electric current flows

2. Apparatus according to claim 1, characterized in a frequency coil 1 connected as an anode and indicates that the constant or alternating field of a recipient enveloped container 2, z. B. perpendicular or parallel to the high-frequency, elec- made of copper, is aligned at a pressure of the filling gas of approximately tromagnetic field. 1 × 10 ^-4 "to about 10 Torr, electroless

3. Apparatus according to claim 1 and 2, da- ao ring discharge. To avoid shielding, characterized in that a permanent magnet of the cylindrically designed container 2 is used, for example, to generate the high-frequency electromagnetic field. slotted at 3 and 4. The two cylinder halves 1 a