DE19622605A1 - Sputterkathode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sputterkathode mit ei­ nem Kathodengrundkörper mit einem aus mindestens einem Teil gebildeten ebenen, plattenförmigen Tar­ get sowie mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetjoch mit in ovaler oder in rechteckiger Kon­ figuration und koaxial zueinander in einer zur Targetebene parallelen Ebene angeordneten Reihen von Magneten unterschiedlicher Polung zur Erzeu­ gung von in sich geschlossenen Tunneln aus bogen­ förmig gekrummten Feldlinien vor der Targetfläche.

Es ist eine Sputterkathode des in Frage stehenden Typs bekannt (US 4,865,708) bei der zwischen dem Target einerseits und dem Magnetjoch andererseits in der Ebene der Magnetreihen, und zwar unterhalb der Ebene der dem Target zugewandten vorderen Ma­ gnetflächen Segmente aus permeablem Werkstoff an­ geordnet sind, um den sich vor dem Target ausbil­ denden Tunnel aus gekrümmten Feldlinien konkav ab­ zulenken, um so einen breiteren Orosionsgraben am Target und damit eine höhere Targetstandzeit zu ermöglichen. In der Praxis hat sich jedoch ge­ zeigt, daß die Abflachung der Magnetfeldlinien des magnetischen Tunnels nicht in der erwünschten Art erfolgt, nämlich derart, daß sich die Feldlinien im unmittelbaren Bereich der Targetvorderseite über einen möglichst großen Bereich parallel zur Ebene des Targets ausrichten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Auf­ gabe zugrunde, die Magnete und die Segmente so an­ zuordnen, daß sich ein flacher und besonders brei­ ter Orosionsgraben während des Sputterbetriebs ausbildet und ein möglichst optimaler Targetabtrag erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen in die Ebene zwischen dem Target und den dem Target zugekehrten Stirnflächen der Magnete einge­ legten Blechzuschnitt oder Teilzuschnitten aus ma­ gnetisch leitfähigem Material, wobei dieser Blech­ zuschnitt oder diese Teilzuschnitte die Unterseite des Targets im Bereich oberhalb der beiden innen liegenden Reihen von Magneten und einen Teil des Bereichs oberhalb der beiden radial äußeren und einen Teil oberhalb der radial inneren Magnetrei­ hen abdecken.

Weitere Merkmale und Einzelheiten sind in den Pa­ tentansprüchen näher beschrieben und gekennzeich­ net.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh­ rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an­ hängenden Zeichnung rein schematisch näher darge­ stellt, die den Schnitt quer durch die eine Hälfte der Kathode ohne Kathodengrundkörper zeigt.

Die Sputterkathode nach der Erfindung besteht aus einem Kathodengrundkörper mit einer etwa parallel­ epipeden Konfiguration, in den eine Nut einge­ schnitten ist, die ein in der Draufsicht gesehen etwa geschlossenes Oval bildet. In diese Nut ist ein im Querschnitt kammförmiges Magnetjoch 3 ein­ gelegt, dessen Schenkel 15, 16, 17, 18 jeweils eine endlose Reihe 9, 10, 13, 14 von stabförmigen Perma­ nentmagneten 5, 5′, . . . ; 6, 6′, . . . , 7, 7′, . . . , 8, 8′, . . . tragen. Oberhalb des Magnetjochs 3 mit seinen Magnetreihen 9, 10, 13, 14 ist ein Target 11 am Kathodengrundkörper befestigt, das üblicherwei­ se auf seiner den Magnetreihen 9, 10, 13, 14 zuge­ kehrten Unterseite noch fest mit einer Target­ grundplatte versehen ist (nicht näher darge­ stellt) . Zwischen der Targetunterseite 11′ bzw. der Targetgrundplatte einerseits und den oberen Stirnflächen der Magnete 5, 5′, . . . ; 6, 6′, . . . , 7, 7′, . . . bzw. 8, 8′, . . . ist ein streifenförmiger, ein Oval bildender Blechzuschnitt 12 angeordnet, der auch aus mehreren Teilzuschnitten zusammenge­ setzt sein kann (nicht näher dargestellt) . Der Blechzuschnitt 12 ist so bemessen, daß seine Brei­ te B geringer ist als die Breite der einen Hälfte bzw. des einen geraden Schenkels des Magnetjochs 3. Je nach Breite B werden die Feldlinien 19, 19′, . . . mehr oder weniger stark abgelenkt, so daß ein geschlossener Tunnel aus Feldlinien gebil­ det wird, der abgeflacht ist und damit die Sput­ terrate insgesamt ausgleicht und ebenso die Tar­ getausnutzung verbessert.

Standard-Magnetronkathoden mit vier Magnetreihen, deren Polarität gegenläufig ist, erzeugen in ihrem Target im allgemeinen zwei spitz zulaufende Sput­ tergräben. Diese sind in der Regel um so schmaler, je tiefer sie sind. Das Wesen der Erfindung be­ steht nun darin, daß ein Magnetfeld geformt wird, das oberhalb der Targetoberfläche und im Target unterschiedlich ist. Die Felder oberhalb der Tar­ getoberfläche entsprechen dem der Stan­ dard-Magnetronkathoden. Sie verlaufen annähernd parallel zur Targetoberfläche und treten an den beiden Seiten des Targets aus bzw. ein. Es entste­ hen sogenannte Dachfelder.

Im Gegensatz zu den Standard-Kathoden wird im vor­ liegenden Target 11 ein Feld erzeugt, das minde­ stens aus zwei solchen Dachfeldern besteht, wo­ durch sich das Plasma auf der Targetoberfläche in mehrere nebeneinander liegende Teilplasmen auf­ teilt. Dadurch werden verstärkt nicht nur der Mit­ telbereich des Targets, sondern auch die Randbe­ reiche abgetragen. Dies führt zu einer erheblichen Erhöhung der Targetausnutzung, da die Sputtergrä­ ben damit deutlich breiter ausfallen.

Claims (1)

1. Sputterkathode mit einem Kathodengrundkörper mit einem aus mindestens einem Teil gebilde­ ten ebenen, plattenförmigen Target (11) sowie mit einem hinter dem Target (11) angeordneten Magnetjoch (3) mit in ovaler oder in rechtec­ kiger Konfiguration und koaxial zueinander in einer zur Targetebene parallelen Ebene ange­ ordneten Reihen von Magneten (5, 5′, . . . , 6, 6′, . . . ; 7, 7′, . . . , 8, 8′, . . .) unterschiedli­ cher Polung zur Erzeugung von in sich ge­ schlossenen Tunneln aus bogenförmig gekrümm­ ten Feldlinien vor der Targetfläche, gekenn­ zeichnet durch einen in die Ebene zwischen dem Target (11) und den dem Target zugekehr­ ten Stirnflächen der Magnete (5, 5′, . . . , 6, 6′, . . . ; 7, 7′, . . . bzw. 8, 8′, . . .) eingelegten Blechzuschnitt (12) oder Teilzuschnitten aus magnetisch leitfähigem Material, wobei dieser Blechzuschnitt (12) oder diese Teilzuschnitte die Unterseite (11′) des Targets (11) im Be­ reich oberhalb der beiden innen liegenden Reihen (10, 14) von Magneten (6, 6′, . . . bzw. 8, 8′, . . .) und oberhalb eines Teils des Be­ reichs zwischen den beiden radial äußeren (9, 10) und den beiden radial inneren Magnet­ reihen (13, 14) abdeckt.