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DE19614595A1 - Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung - Google Patents

Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

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Publication number
DE19614595A1
DE19614595A1 DE1996114595 DE19614595A DE19614595A1 DE 19614595 A1 DE19614595 A1 DE 19614595A1 DE 1996114595 DE1996114595 DE 1996114595 DE 19614595 A DE19614595 A DE 19614595A DE 19614595 A1 DE19614595 A1 DE 19614595A1
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DE
Germany
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target
ring
ring magnet
pole piece
outer circumference
Prior art date
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Ceased
Application number
DE1996114595
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English (en)
Inventor
Eggo Dipl Ing Sichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Singulus Technologies AG
Original Assignee
Singulus Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Singulus Technologies AG filed Critical Singulus Technologies AG
Priority to DE1996114595 priority Critical patent/DE19614595A1/de
Priority to US08/833,985 priority patent/US5863399A/en
Priority to EP97106083A priority patent/EP0812001B1/de
Priority to DE59710849T priority patent/DE59710849D1/de
Publication of DE19614595A1 publication Critical patent/DE19614595A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3452Magnet distribution
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ka­ thodenzerstäubung für die Herstellung von Schichten auf einem Substrat mittels einer in einer Vakuumkammer ein­ bringbaren Zerstäubungskathode, die mit Bezug auf die Mittelachse der Zerstäubungskathode konzentrisch ange­ ordnete Magneten bzw. Ringmagneten, Polschuhe und ein Target aufweist.
Es ist bereits eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die statische Beschichtung scheibenförmiger Sub­ strate mittels eines Plasmas in einer Vakuumkammer mit mindestens einer Öffnung bekannt (DE 43 15 023 A1), welche durch Auflegen einer Zerstäubungskathode von au­ ßen verschließbar ist. Zwischen der Kathode und der Kammerwand sind ein elastischer Vakuumdichtring sowie eine ringförmige Anode vorgesehen, die die Öffnungen radial von außen umgeben, wobei die Anode auf ihrer zur Kathode hin zeigenden Seite eine ebene Kontaktfläche aufweist. Die bekannte Zerstäubungskathode besteht aus einem scheibenförmigen, ferromagnetischen Joch und ei­ ner Kühlplatte. Zwischen beiden ist ein scheibenförmi­ ger Isolator eingelegt. Vor der Kühlplatte befindet sich das zu zerstäubende Target, während auf der Rück­ seite der Kühlplatte in einer Nut ein Ringmagnet einge­ legt ist. Durch den Ringmagneten wird ein Gegenmagnet­ feld erzeugt, welches den Verlauf der Magnetfeldlinien beeinflußt. Hierdurch erhält der Verlauf der Magnet­ feldlinien einen annähernd parallelen bzw. linsenförmi­ gen oder konvexen Verlauf.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Magneten derart anzuordnen oder das Magnetfeld der­ art zu gestalten, daß die Targetausbeute verbessert wird.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im Bereich des Außenumfangs des Targets mindestens ein Ringmagnet unterhalb der an der Targetrückseite bzw. in deren Bereich vorgesehenen Ringmagneten vorgesehen ist. Durch die vorteilhafte Anordnung des Ringmagneten im Außenbereich und im Bereich der Stirnfläche des Targets wird eine Verstärkung des Magnetfeldes insbesondere im Bereich der Targetoberfläche erreicht, so daß auch bei unterschiedlichen Sputtereigenschaften, z. B. bei Edel­ metallen, die zu einem höherohmigen Plasma führen, das Hauptmagnetfeld in Richtung des Magnetflusses verstärkt wird. Wird beispielsweise Gold gesputtert, welches eine geringere Elektronenemission hat, so kann der zusätz­ lich angebrachte Ringmagnet, der konzentrisch zur Mit­ telachse angeordnet ist, zu einer Verringerung der Im­ pedanz und zu einer Verstärkung des Magnetfeldes füh­ ren. Würde beispielsweise auf den Ringmagneten verzich­ tet werden, so wäre eine Spannung von mindestens 2000 V erforderlich, um die gleiche Sputterrate zu erreichen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können also auch die Energiekosten reduziert werden.
Hierzu ist es ferner vorteilhaft, daß der im Bereich des Außenumfangs des Targets vorgesehene Ringmagnet et­ was oberhalb der unteren Begrenzung der Targetoberflä­ che vorgesehen ist und daß der im Bereich des Außenum­ fangs des Targets vorgesehene Ringmagnet etwas unter­ halb oder außerhalb der unteren Begrenzung der Target­ oberfläche vorgesehen ist, die parallel zur Target­ rückseite des Targets verläuft.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß der im Bereich des Außenumfangs des Targets vorgesehene Ringmagnet etwas unterhalb oder außerhalb der unteren Begrenzung der Polschuhe endet und daß der Ringmagnet konzentrisch zur Mittelachse des Targets an­ geordnet ist.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil­ dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß das untere Ende des Polschuhs einen größeren Abstand zur Targe­ trückseite aufweist als das untere Ende des Targets bzw. die Targetoberfläche und daß im unteren Bereich des Polschuhs ein Ringraum bzw. eine Kammer zur Auf­ nahme des äußeren Ringmagneten vorgesehen ist. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Polschuhs, der auch zweigeteilt ausgebildet sein kann, wobei die Teilung in horizontaler Richtung möglich wäre, läßt sich der Ring­ magnet in die im Polschuh vorgesehene Kammer wesentlich einfacher einsetzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß der untere Teil des Polschuhs zum Außenumfang der Polschuhe aus sich pyramidenstumpfförmig verjüngen­ den Polschuhteilen besteht und daß der sich pyramiden­ stumpfförmig verjüngende Polschuhteil in einen Flansch­ teil übergeht, der breiter ist als das freistehende Ende des Polschuhs.
Vorteilhaft ist es ferner, daß der Flanschteil des Pol­ schuhs die eine Kammerwand des Ringmagneten bildet und daß zwischen der Stirnfläche des Endes des Polschuhs und der geneigt verlaufenden Seitenwand des sich pyra­ midenstumpfförmig verjüngenden Polschuhteils ein Win­ kel (α) eingeschlossen ist, der zwischen 10° und 50° bzw. zwischen 25° und 45° groß ist.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil­ dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß der Abstand zwischen dem äußeren Ringmagneten und dem unteren Ende bzw. der Stirnfläche des Targets in etwa 20% bis 40% der Dicke D₁ des Targets beträgt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß im Bereich der Tar­ getrückseite neben dem ersten inneren Ringmagneten ein zweiter äußerer, im Durchmesser größerer Ringmagnet vorgesehen ist und daß die beiden im Bereich der Targe­ trückseite vorgesehenen Ringmagneten auf der gleichen Querebene angeordnet sind.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, daß der innere Ringmagnet im Bereich des Außenumfangs der Mittelmaske bzw. Mitte­ lanode bzw. eines Kühlfingers und der äußere Ringmagnet im Randbereich bzw. im Bereich des Außenumfangs des Targets vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil­ haft, daß neben den beiden inneren Ringmagneten ein dritter, die beiden Ringmagneten umgebender Ringmagnet vorgesehen ist und daß der dritte Ringmagnet an eine Seite bzw. an die untere Seite des Joches angrenzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß alle Ringmagneten rotationssymmetrisch mit Bezug auf die Mittelachse des Targets angeordnet sind und daß die beiden inneren Ringmagneten in sich in der Kühlplatte befindenden Ringnuten vorgesehen sind. Der seitlich an­ gebrachte Ringmagnet, der in der Hauptmagnetfeldrich­ tung liegt, steht als ferromagnetischer Magnet in Kon­ takt mit dem anderen Hauptmagnetfeld und dient in er­ ster Linie zur Erhöhung der Magnetfelddichte.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil­ dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß der äußere Ringmagnet im Bereich des Polschuh-Durchmes­ sers zwischen dem Joch und dem oberen Teil des Pol­ schuhs vorgesehen ist und daß die beiden inneren Ring­ magneten innerhalb des Außendurchmessers bzw. des Außen­ umfangs des Targets liegen.
Vorteilhaft ist es ferner, daß der äußere Ringmagnet einen größeren Abstand zur Targetrückseite aufweist als die beiden inneren Ringmagneten und daß ein vierter Ringmagnet vorgesehen ist, der den Außenumfang des Tar­ gets umgibt. Durch den Einbau der zusätzlichen Doppel­ ringmagneten, die auch sehr dicht an die Targetoberflä­ che herangebracht werden können, wird durch die hori­ zontal verlaufenden Magnetfeldlinien eine positive Ein­ wirkung auf den Elektroneneinschluß bewirkt, d. h. die Elektronen werden gegen das Target beschleunigt. Des­ halb ist es vorteilhaft, daß man eine große horizontale Komponente des Magnetfeldes erreicht, und durch den Einbau der Doppelringmagneten in die Rückwand der Kühl­ platte erhält man einen sehr geringen Abstand zur Tar­ getrückseite. Von besonderer Bedeutung ist auch die Targetkonfiguration und die Polschuhausbildung.
Hierzu ist es vorteilhaft, daß die Dicke D₁ des Targets an seinem äußeren Randbereich größer ist als die Dicke D₂ im inneren Randbereich des Targets und daß zwischen dem inneren und dem äußeren Randbereich des Targets eine geneigt verlaufende Targetoberfläche und eine par­ allel zur Targetrückseite verlaufende Targetoberfläche vorgesehen ist.
Von Vorteil ist es ferner, daß die geneigt verlaufende Targetoberfläche im inneren Randbereich des Targets und die parallel verlaufende Targetoberfläche im äußeren Randbereich des Targets vorgesehen ist und daß die ge­ neigt verlaufende Targetoberfläche und die parallel verlaufende Targetoberfläche zwischen einem inneren und einem äußeren, spitzförmig hervorstehenden Targetteil vorgesehen ist.
Eine zusätzliche Möglichkeit gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß am inneren Randbereich des Targets ein ringförmiges, kon­ zentrisch zur Mittelachse verlaufendes Flanschteil vor­ gesehen ist, das zwischen der Oberfläche der Kühlplatte und dem Flanschteil eines Kühlfingers eingeklemmt ist, der mit dem Target fest bzw. lösbar verbunden ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzel­ merkmalen erfindungswesentlich sind. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Targets mit mehreren konzentrisch angeordneten Ringmagneten,
Fig. 2 eine Teilansicht des Polschuhs gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Herstellung von Schichten auf einem Substrat, beispielsweise einer Compact Disk 27, dargestellt. Für den Prozeßablauf kann die mit 2 bezeichnete Zerstäu­ bungskathode in eine Kammerwand 1 der Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung eingesetzt werden. Die Kathode be­ steht aus einem scheibenförmigen, ferromagnetischen Joch 5 und einer Kühlplatte 7. Zwischen dem Joch 5 und der Kühlplatte 7 ist ein Isolator 6 eingeklemmt und mittels Schraubenbolzen gesichert.
Vor der Kühlplatte 7 ist ein zu zerstäubendes Target 8 angeordnet. Auf der Rückseite der Kühlplatte 7 befindet sich ebenfalls eine ringförmige Nut 66 und eine Ring­ nut 65 zur Aufnahme eines inneren Ringmagneten 9 und eines äußeren Ringmagneten 42, die konzentrisch zur Mittelachse 44 des Targets 8 angeordnet sind. Das Joch 5, der Isolator 6 und die Kühlplatte 7 werden durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schraube gesichert. Die Schraube ist in vorteilhafter Weise durch einen Isolator gegen das Joch isoliert. An die Schraube kann ein mit einer Sputterstrom-Versorgungs­ einrichtung verbundenes Kabel angeschlossen sein.
Ein weiterer konzentrisch zur Mittelachse 44 angeordne­ ter Ringmagnet 13 befindet sich im Bereich des Außenum­ fangs der Kühlplatte 7 bzw. des Isolators 6. Der Ma­ gnet 13 ist ferromagnetisch ausgebildet und bildet so­ mit den kompletten Magnetfeldeinschluß.
An den Ringmagneten 13 schließt sich ein Polschuh 14 an, der den Isolator 6, die Kühlplatte 7 sowie das Tar­ get 8 konzentrisch umgibt.
Der untere Teil des Polschuhs bildet einen pyramiden­ stumpfförmigen, sich nach unten bzw. in Richtung des Vakuumraums verjüngenden Polschuhteil 60. Der pyrami­ denstumpfförmige Polschuhteil 60 geht mit seinem Fußende in einen ringförmigen Flanschteil 61 über, der breiter ist als das freistehende Ende 62 des Polschuhs. Der Flanschteil 61 des Polschuhs 14 weist die eine Sei­ tenwand 63 bzw. Stirnfläche auf, die Teil des sich py­ ramidenstumpfförmig verjüngenden Polschuhteils 60 ist. Am unteren Ende des Polschuhs können zwei mit Abstand zueinander angeordnete Ringflansche 61 angebracht sein, die eine Ringkammer 59 bilden.
Ist ein vierter Ringmagnet 47 konzentrisch zur Mittel­ achse 44 aufgenommen, dann entfallen die Ringflan­ sche 61.
Zwischen der Stirnseite des Endes 62 des Polschuhs 14 und der geneigt verlaufenden Seitenwand 63 des sich py­ ramidenstumpfförmig verjüngenden Polschuhteils 60 be­ findet sich ein Winkel α, der zwischen 10° und 60° bzw. 20° und 50° bzw. 25° und 45° groß sein kann und der auf vorteilhafte Weise den Verlauf der Magnetfeldlinien be­ einflußt.
Im Bereich der Mittelachse 44 der Zerstäubungskathode 2 befindet sich eine Bohrung 67, die sich durch die ge­ samte Vorrichtung erstreckt und die zur Aufnahme einer Hohlschraube 20 dient, die mit ihrem unteren Flansch­ teil 54 gegen einen am Target 8 vorgesehenen Flansch­ teil 53 gedrückt oder geschraubt wird.
An die Hohlschraube 20 schließt sich in axialer Rich­ tung berührungsfrei das Joch 5 mit einer Jochplatte 21 an.
Auf der Rückseite des Jochs 5 ist ein Kühlkopf mit ei­ nem Flansch 22 befestigt, der in axialer Richtung durch die Jochplatte 21 sowie durch die Hohlschraube 20 bis zur Targetvorderseite reicht und die Hohlschraube 20 nicht berührt. Der Flansch 22 des Kühlfingers 69 mit einem sich daran anschließenden, zylinderförmigen Teil bildet eine zylinderförmige Bohrung 70 zur Aufnahme des in der Zeichnung nicht dargestellten Leitungsrohrs, das an eine Kühlwasserleitung angeschlossen ist.
An die Stirnseite bzw. an das untere Ende des Flanschs 22 des Kühlfingers 69 ist mittels einer Schraube 25 eine Mittelmaske bzw. eine Mittelanode 26 lösbar angeschlossen. Die Mittelanode reicht bis in die zentrische Vertiefung des Targets 8, welches an der Vorderseite des Targets vorgesehen ist, und bildet mit ihrem unteren Ende mit einer Außenanode 4 bzw. Außen­ maske eine ringförmige Fläche für die Maskierung des Substrats 27.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Schraube 20 das Flanschelement 54 auf, das den am Target 8 vorgesehenen Flanschteil 53 gegen die Vorderseite der Kühlplatte 7 drückt. Auf diese Weise entfällt die sonst übliche Auf­ bondung des Targets, welches jederzeit leicht ausge­ wechselt werden kann. Ferner ist es möglich, das Target über Schrauben mit dem Kühlflansch zu verbinden.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die beiden auf der Tar­ getrückseite vorgesehenen Ringmagneten 9 und 42 vor­ zugsweise auf der gleichen Querebene angeordnet. Der innere Ringmagnet 9 ist im Bereich des Außenumfangs 56 der Mittelmaske bzw. Mittelanode 26 bzw. des Kühlfin­ gers 69 oder näher zur Mittelachse 44 oder im Bereich des Außenumfangs der hohlförmigen Schraube 20 zur Auf­ nahme des Kühlfingers 69 angeordnet. Der äußere Ringma­ gnet 42 befindet sich im Randbereich bzw. im Bereich des Außenumfangs 55 des Targets 8.
Etwas oberhalb der beiden Ringmagneten 9 und 42 befin­ det sich der Ringmagnet 13, der auf dem Joch 5 angeord­ net sein kann. Der Ringmagnet 13 kann aus zahlreichen einzelnen, ringförmig angeordneten Magneten gebildet sein.
Je nach Ausführung des Targets, das beispielsweise als Aluminium-Target oder als Gold-Target ausgebildet sein kann, kann ein vierter Ringmagnet 47 im Bereich des un­ teren Endes des Außenumfangs des Targets 8 vorgesehen sein.
Alle Ringmagneten 9, 13, 42 und 47 sind rotationssymme­ trisch mit Bezug auf die Mittelachse 43 des Targets 8 angeordnet. In vorteilhafter Weise liegen auch die bei­ den inneren Ringmagneten 9 und 42 innerhalb des Außen­ durchmessers bzw. des Außenumfangs 55 des Targets 8.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist der äußere Ringma­ gnet 13 einen größeren Abstand zur Targetrückseite auf als die beiden inneren Ringmagneten 9 und 42.
Wird beispielsweise das Target als Aluminium-Target ausgebildet, so ist es vorteilhaft, wenn die Dicke D₁ des Targets 8 an seinem äußeren Randbereich größer ist als die Dicke D₂. Hierdurch erhält das Target 8 eine gemäß Fig. 1 geneigt verlaufende Targetoberfläche 49 und eine sich daran anschließende, parallel zur Targe­ trückseite verlaufende Targetoberfläche 50.
Setzt man ein Aluminium-Target ein, so wird bei Verwen­ dung zweier Doppelringmagneten an der Rückseite des Targets auch bei sehr kompakter Bauweise das Magnetfeld abgeflacht (vgl. hierzu die Magnetfeldlinien 71 auf der rechten Seite des Targets 8). Würde man beispielsweise die beiden Doppelmagneten weglassen, so hätten die Ma­ gnetfeldlinien 71′ einen sehr ungünstigen Verlauf, d. h. sie würden fast senkrecht in das Joch 5 eintre­ ten. Auf der rechten Seite gemäß Fig. 1 haben die Feld­ linien 71 einen konvexen bzw. abgeflachten oder in etwa parallelen Verlauf zur Targetrückseite. Dies wird in vorteilhafter Weise durch die beiden an der Targetrück­ seite vorgesehenen Doppelringmagneten 9 und 42 bewirkt, die zur Feldlinienverstärkung beitragen. Eine derartige Anordnung der Ringmagneten 9 und 42 eignet sich insbe­ sondere bei einem nichtferromagnetischen Metalltarget, z. B. einem Aluminium-Target. Durch die doppelte Aus­ führung der beiden Ringmagneten wird eine sehr kompakte Bauweise der gesamten Vorrichtung erreicht und eine Kurzschlußgefahr weitgehend ausgeschlossen. Die beiden Ring- bzw. Gegenmagneten 9 und 42 verstärken also die Magnetfeldlinien, damit sie den in Fig. 1 auf der rech­ ten Seite dargestellten Verlauf einnehmen können.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Abstand A zwischen der Stirnfläche der Kühlplatte 7 und der Unterkante der Mittelmaske und/oder Anode 26 großer als die Dicke D₁ des Targets 8 bzw. der Abstand P zwischen Targetrück­ seite 40 und dem spitzförmig hervorstehenden Polschuh­ teil 62.
Ein mittleres bzw. im Bereich der Mittelachse 44 lie­ gendes, spitzförmiges Targetteil 51 ist mit Bezug auf das äußere Targetteil 52 zurückgesetzt.
Setzt man beispielsweise ein Target mit geringer Elek­ tronenemissionsrate bzw. ein Gold-Target ein, so ist es vorteilhaft, wenn das Magnetfeld im Bereich der Targe­ toberfläche verstärkt wird, weil ein Gold-Target eine wesentlich andere Sputtereigenschaft hat als ein Alumi­ nium-Target. Der im Bereich des Außenumfangs des Tar­ gets 8 und in den Polschuhen 14 vorgesehene Ringma­ gnet 47 liegt im Bereich oder auch etwas unterhalb der Targetoberfläche 41 und dient zur Verstärkung des Ma­ gnetfeldes im Bereich der Targetoberfläche 41, so daß auch bei dieser Anordnung die Magnetfeldlinien nicht senkrecht oder annähernd senkrecht in das Joch 5 ein­ treten. Dieser relativ große Magnet 47 liegt in Rich­ tung des Hauptmagnetfeldes und trägt zur Verstärkung des Magnetflusses bei. In diesem Fall können die Flan­ sche bzw. Stege 61 des Polschuhteils 62 entfallen.
Da bei Gold-Sputtering eine geringere Elektronen-Emis­ sion auftritt, wäre ohne den relativ großen Ringmagne­ ten in der Nähe der Targetoberfläche 41 eine deutlich höhere Spannung von z. B. 2.000 V erforderlich, um eine nennenswerte Leistung zu erzielen. Durch die vorteil­ hafte Anbringung des Ringmagneten 47 kann das Magnet­ feld verstärkt und die Plasma-Impedanz reduziert wer­ den.
Die in Fig. 1 dargestellten Ringmagneten 9, 13, 42 sind alle gleich gepolt, wobei Norden jeweils mit Bezug auf Fig. 1 nach unten gerichtet ist.
Bezugszeichenliste
1 Kammerwand
2 Zerstäubungskathode
4 Anode
5 Joch
6 Isolator
7 Kühlplatte
8 Target
9 Ringmagnet
9′ Ringmagnet
9′′ Ringmagnet
9′′′ Ringmagnet
10 Schraube
11 Kabel
12 Isolator
13 Ringmagnet
14 Polschuh
15 Kühlring, -körper
16 Kühlkanal
17 Schraube
18 Kühlwasseranschluß
19 Kühlwasseranschluß
20 Hohlschraube, Polschuh (Befestigungsvorrichtung)
21 Jochplatte
22 Flansch des Kühlfingers
23 Kühlwasserleitung
24 Kühlwasserleitung
25 Schraube
26 Mittelmaske bzw. Mittelanode
27 Substrat
28 Nut
29 Ausnehmung
30 Kammeroberfläche
31 Unterseite
32 Klemmring
33 Anodenring
40 Targetrückseite
41 Oberfläche des Targets
42 Ringmagnet
43 Randbereich bzw. Außenumfang
44 Mittelachse
47 vierter Ringmagnet
48 Außenumfang
49 geneigt verlaufende Targetoberfläche
50 parallel verlaufende Targetoberfläche
51 spitzförmig hervorstehendes Targetteil
52 spitzförmig hervorstehendes Targetteil
53 Flanschteil
54 Flanschteil der Schraube
55 Außenumfang des Targets (8)
56 Außenumfang der Mittelmaske (26)
57 untere Begrenzung der Targetoberfläche
58 unterhalb der unteren Begrenzung des Polschuhs 14
59 im unteren Bereich des Polschuhs (14), Ringraum bzw. Kammer
60 pyramidenstumpfförmig sich verjüngender Polschuhteil
61 Flanschteil des Polschuhteils bzw. Stege
62 freistehendes Ende des Polschuhs
63 Seitenwand des pyramidenstumpfförmig sich verjüngenden Polschuhteils (60)
64 Schraubenbolzen
65 Ringnut
66 Ringnut
67 Bohrung
68 Axialbohrung
69 Kühlfinger
70 Bohrung
71 Magnetfeldlinien
71′ Magnetfeldlinien
D₁ Dicke des Targets (8), außen
D₂ Dicke des Targets (8), innen
A Abstand 7-26
P Abstand 40-62

Claims (28)

1. Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Her­ stellung von Schichten auf einem Substrat (27) mittels einer in einer Vakuumkammer einbringbaren Zerstäubungskathode (2), die mit Bezug auf die Mittelachse (44) der Zerstäubungskathode (2) kon­ zentrisch angeordnete Magneten bzw. Ringmagne­ ten (9, 13), Polschuhe (14) und ein Target (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Außenumfangs (55) des Targets (8) mindestens ein Ringmagnet (47) unterhalb der an der Targe­ trückseite (40) bzw. in deren Bereich vorgese­ henen Ringmagneten (9 bzw. 13) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der im Bereich des Außenumfangs (55) des Targets (8) vorgesehene Ringmagnet (47) etwas oberhalb oder unterhalb der unteren Begren­ zung (57) der Targetoberfläche (50) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der im Bereich des Außenum­ fangs (55) des Targets (8) vorgesehene Ringma­ gnet (47) etwas unterhalb oder außerhalb der un­ teren Begrenzung (57) der Targetoberfläche (50) vorgesehen ist, die parallel zur Targetrück­ seite (40) des Targets verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der im Bereich des Außenumfangs (55) des Targets (8) vorgesehene Ringmagnet (47) etwas un­ terhalb oder außerhalb der unteren Begren­ zung (58) der Polschuhe (14) endet.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (47) konzentrisch zur Mittel­ achse (44) des Targets (8) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das untere Ende (58) des Polschuhs (14) einen größeren Abstand (P) zur Targetrück­ seite (40) aufweist als das untere Ende (62) des Targets bzw. die Targetoberfläche (50).
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Polschuhs (14) ein Ring­ raum bzw. eine Kammer (59) bzw. zwei mit Abstand angeordnete Flansche oder Stege (61) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Polschuhs (14) zum Außenum­ fang der Polschuhe (14) aus einem sich pyramiden­ stumpfförmig verjüngenden Polschuhteil (60) be­ steht.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sich pyramidenstumpfförmig verjüngende Pol­ schuhteil (60) in den Flanschteil (61) übergeht, der breiter ist als das freistehende Ende (62) des Polschuhs (14).
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschteile (61) des Polschuhs (14) parallel zur Targetrückseite (40) verlaufen.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche des Endes (62) des Pol­ schuhs (14) und der geneigt verlaufenden Seiten­ wand bzw. Stirnfläche (63) des sich pyramiden­ stumpfförmig verjüngenden Polschuhteils (60) ein Winkel (α) eingeschlossen ist, der zwischen 10° und 50° bzw. zwischen 25° und 45° groß ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche bzw. Ringfläche (63) des Polschuh­ teils (60) auf der gleichen geneigt verlaufenden Ebene liegt wie die geneigt verlaufende Oberflä­ che bzw. Ringfläche des spitzförmigen Tar­ getteils (52).
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Targetrückseite (40) neben dem er­ sten inneren Ringmagneten (9) ein zweiter äuße­ rer, im Durchmesser größerer Ringmagnet (42) vor­ gesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden im Bereich der Targetrück­ seite vorgesehenen Ringmagneten (9, 42) auf der gleichen Querebene angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der innere Ringmagnet (9) im Bereich des Außenumfangs (56) der Mittelmaske bzw. Mittelanode (26) bzw. eines Kühlfingers und der äußere Ringmagnet (42) im Randbereich bzw. im Bereich des Außenumfangs (55) des Targets (8) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß neben den beiden inneren Ringmagne­ ten (9, 42) ein dritter, die beiden Ringmagne­ ten (9, 42) umgebender Ringmagnet (13) vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ringmagnet (13) an eine Seite bzw. an die untere Seite des Joches (5) angrenzt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Ringmagneten (9, 13, 42) rotations­ symmetrisch mit Bezug auf die Mittelachse (43) des Targets angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden inneren Ringmagneten (9, 42) in sich in der Kühlplatte (7) befindenden Ringnuten (65, 66) vorgesehen sind.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringmagnet (13) im Bereich des Pol­ schuh-Durchmessers zwischen dem Joch (5) und dem oberen Teil des Polschuhs (14) vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden inneren Ringmagneten (9, 42) innerhalb des Außendurchmessers bzw. des Außenumfangs (55) des Targets (8) liegen.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringmagnet (13) einen größeren Abstand zur Targetrückseite (40) aufweist als die beiden inneren Ringmagneten.
23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Ringmagnet (47) vorgesehen ist, der den Außenumfang (55) des Targets (8) umgibt.
24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke D₁ des Targets (8) an seinem äußeren Randbereich größer ist als die Dicke D₂ im inne­ ren Randbereich des Targets (8).
25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren und dem äußeren Randbereich des Targets (8) eine geneigt verlaufende Targe­ toberfläche (49) und eine parallel zur Targe­ trückseite (40) verlaufende Targetoberfläche (50) vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigt verlaufende Targetoberfläche im inne­ ren Randbereich des Targets (8) und die parallel verlaufende Targetoberfläche (50) im äußeren Randbereich des Targets (8) vorgesehen ist.
27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigt verlaufende Targetoberfläche (49) und die parallel verlaufende Targetoberfläche (50) zwischen einem inneren und einem äußeren, spitz­ förmig hervorstehenden Targetteil (51, 52) vorge­ sehen sind.
28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Randbereich des Targets (8) ein ring­ förmiges, konzentrisch zur Mittelachse (43) ver­ laufendes Flanschteil (53) vorgesehen ist, das zwischen der Oberfläche der Kühlplatte (7) und dem Flanschteil (54) einer Befestigungsvorrich­ tung (20) eingeklemmt ist, die mit dem Tar­ get (8) fest bzw. lösbar verbunden ist.
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