DE19643098C1 - Apparatus for cathode sputtering - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Herstellung von Schichten auf einem Substrat mittels einer in einer Vakuumkammer einbringbaren Zerstäubungskathode, die mit Bezug auf die Mittelachse der Zerstäubungskathode konzentrisch angeordnete Magneten bzw. Ringmagneten, Polschuhe und ein Target aufweist.The invention relates to a device for Cathode sputtering for the production of layers on a substrate by means of a in a vacuum chamber insertable sputtering cathode related to the central axis of the sputtering cathode is concentric arranged magnets or ring magnets, pole shoes and has a target.
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 außen 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. It is already a cathode sputtering device for the static coating of disc-shaped sub strate using a plasma in a vacuum chamber at least one opening is known (DE 43 15 023 A1), which by placing a sputtering cathode of is closable on the outside. Between the cathode and the Chamber wall are an elastic vacuum sealing ring as well an annular anode is provided covering the openings surrounded radially from the outside, with the anode on its to Side facing cathode a flat contact surface having. The known sputtering cathode consists of a disc-shaped, ferromagnetic yoke and egg ner cooling plate. There is a disc-shaped between the two insulator inserted. Located in front of the cooling plate the target to be atomized while on the back a ring magnet is inserted into the groove of the cooling plate sets is. The ring magnet becomes a counter magnet field that generates the course of the magnetic field lines influenced. This maintains the course of the magnet field lines an approximately parallel or lenticular or convex course.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Magneten derart anzuordnen oder das Magnetfeld der art zu gestalten, daß die Targetausbeute verbessert wird.In contrast, the invention is based on the object to arrange the magnets or the magnetic field art to design that improves the target yield becomes.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß im Bereich des Außenumfangs des Targets mindestens ein erster Ringmagnet, zwischen Targetrückseite und Joch platte ein zweiter Ringmagnet und im Bereich des Außenumfangs der Jochplatte ein dritter Ringmagnet vor gesehen ist. Durch die vorteilhafte Anordnung des Ring magneten im Außenbereich und im Bereich der Stirnfläche des Targets wird eine Verstärkung des Magnetfelds ins besondere im Bereich der Targetoberfläche erreicht. Da bei verlaufen die magnetischen Flußlinien von der Mitte nach außen bzw. von außen nach innen und nehmen dabei eine Linsenform ein, so daß man einen möglichst breiten Erosionsgraben erzielen kann. Erhält man nach einer längeren Prozeßdauer einen konkaven Erosionsgraben, so ist es vorteilhaft, daß sich in etwa mit Bezug auf die Targetoberfläche parallel verlaufende Magnetfeldlinien einstellen. Der dritte Magnet verhindert einen Eintritt der Magnetfeldlinien in das Joch. Dies wird auch da durch erreicht, daß zumindest zwei Magneten, insbeson dere der zweite und dritte Magnet, in Reihe geschaltet sind, wobei der erste Magnet als Gegenmagnet ausgebil det ist.The object is achieved in that in Area of the outer circumference of the target at least one first ring magnet, between the back of the target and the yoke plate a second ring magnet and in the area of the A third ring magnet in front of the outer periphery of the yoke plate is seen. Due to the advantageous arrangement of the ring magnets in the outside area and in the area of the end face of the target is an amplification of the magnetic field achieved particularly in the area of the target surface. There the magnetic flux lines run from the center outwards or from the outside inwards and take it a lens shape so that you get the widest possible Erosion trench can achieve. You get after one longer process duration a concave erosion trench, so it is advantageous that approximately with respect to the Target surface parallel magnetic field lines to adjust. The third magnet prevents entry of the magnetic field lines in the yoke. This will also be there achieved by at least two magnets, in particular the second and third magnet, connected in series are, the first magnet being designed as a counter magnet det.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous configurations result from the subclaims.
Ferner wird auch bei unterschiedlichen Sputtereigen schaften, z. B. bei Edelmetallen, die zu einem höheroh migen Plasma führen, das Hauptmagnetfeld in Richtung des Magnetflusses verstärkt. Wird beispielsweise Gold gesputtert, welches eine geringere Elektronenemission hat, so kann der zusätzlich angebrachte Ringmagnet, der konzentrisch zur Mittelachse angeordnet ist, zu einer Verringerung der Impedanz und zu einer Verstärkung des Magnetfelds führen. Würde beispielsweise auf den Ring magneten verzichtet werden, so wäre eine Spannung von mindestens 2.000 V erforderlich, um die gleiche Sput terrate zu erreichen. Mit der erfindungsgemäßen Anord nung können also auch die Energiekosten reduziert wer den.Furthermore, even with different sputtering properties shafts, e.g. B. with precious metals that lead to a higher oh lead plasma, the main magnetic field in the direction of the magnetic flux. For example, becomes gold sputtered, which has a lower electron emission has, the additionally attached ring magnet, the is arranged concentrically to the central axis, to a Reducing impedance and reinforcing the Lead magnetic field. For example, on the ring magnets are dispensed with, there would be a voltage of at least 2,000 V required to sput the same to reach terrate. With the arrangement according to the invention energy costs can also be reduced the.
Hierzu ist es ferner vorteilhaft, daß der im Bereich des Außenumfangs des Targets vorgesehene erste Ringma gnet etwas oberhalb oder unterhalb der unteren Begren zung der Targetoberfläche vorgesehen ist.For this purpose, it is also advantageous that the in the area first ring dimension provided on the outer circumference of the target gunned slightly above or below the lower limit tion of the target surface is provided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil haft, daß der im Bereich des Außenumfangs des Targets vorgesehene erste Ringmagnet zwischen der oberen und unteren Begrenzung der Targetoberfläche vorgesehen ist.In a further embodiment of the invention, it is advantageous adheres to that in the area of the outer circumference of the target provided first ring magnet between the upper and lower limit of the target surface is provided.
Vorteilhaft ist es ferner, daß zumindest ein Teil einer Ringfläche bzw. ein Teil der Targetoberfläche parallel zur Targetrückseite des Targets verläuft und der erste Ringmagnet zwischen den parallel verlaufenden Targetoberflächen vorgesehen ist und daß der im Bereich des Außenumfangs des Targets vorgesehene Ringmagnet etwas unterhalb oder außerhalb der unteren Begrenzung der Polschuhe endet.It is also advantageous that at least part of a Ring surface or part of the target surface parallel runs to the back of the target and the first Ring magnet between the parallel ones Target surfaces is provided and that in the area ring magnet provided on the outer circumference of the target slightly below or outside the lower limit the pole piece ends.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß die drei Ringmagneten konzentrisch zur Mittelachse des Targets angeordnet sind.An additional option is according to a continuation extension of the device according to the invention that the three Ring magnets concentric to the central axis of the target are arranged.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil haft, daß das untere Ende des Polschuhs mit Bezug auf die Targetoberfläche einen Abstand aufweist oder etwas zurückgesetzt ist.In a further embodiment of the invention, it is advantageous adheres to the lower end of the pole piece the target surface is spaced or something is reset.
Vorteilhaft ist es ferner, daß im unteren Bereich des Polschuhs ein Ringraum bzw. eine Kammer zur Aufnahme des ersten Ringmagneten vorgesehen ist.It is also advantageous that in the lower region of the Polschuhs an annulus or a chamber for receiving of the first ring magnet is provided.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die drei Ringmagneten unterschiedlich große Durchmesser aufweisen.In this way it is achieved that the three Ring magnets of different sizes exhibit.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, daß der zweite Ringmagnet in einem Ringraum einer Kühlplatte eingelassen ist.It is also advantageous that the second ring magnet is embedded in an annular space of a cooling plate.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil haft, daß der zweite Ringmagnet einen kleineren Außendurchmesser aufweist als die beiden anderen Ringmagneten.In a further embodiment of the invention, it is advantageous holds that the second ring magnet a smaller one Has outer diameter than the other two Ring magnets.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs gemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß der erste Ringmagnet einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des inneren oder zweiten Ringmagneten und kleiner ist als der Außen durchmesser des äußeren oder dritten Ringmagneten, und daß der zweite und dritte Ringmagnet eine in Richtung des Substrats zeigende Polung S N aufweist und der erste Ringmagnet eine in Richtung der Längsmittelachse des Ringmagneten zeigende Polung S N aufweist. According to a preferred embodiment of the Invention appropriate solution is finally provided that the first ring magnet has an outer diameter that is larger than the outer diameter of the inner or second ring magnet and is smaller than the outside diameter of the outer or third ring magnet, and that the second and third ring magnets one in the direction of the substrate has polarity S N and first ring magnet one in the direction of the longitudinal central axis of the ring magnet showing polarity S N.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß der dritte Ringmagnet an eine Seite bzw. an die untere Seite des Joches angrenzt und daß alle Ringmagneten rotationssymmetrisch mit Bezug auf die Mittelachse des Targets angeordnet sind.An additional option is according to a continuation extension of the device according to the invention that the third Ring magnet on one side or on the lower side of the Joches adjoins and that all ring magnets rotationally symmetrical with respect to the central axis of the Targets are arranged.
Vorteilhaft ist es ferner, daß der äußere Ringmagnet im Bereich des Polschuh-Durchmessers zwischen dem Joch und dem oberen Teil des Polschuhs vorgesehen ist und daß ein vierter Ringmagnet vorgesehen ist, der den Außenumfang des Targets umgibt. Durch den Einbau der zusätzlichen Doppelringmagneten, die auch sehr dicht an die Targetoberfläche herangebracht werden können, wird durch die horizontal verlaufenden Magnetfeldlinien eine positive Einwirkung auf den Elektroneneinschluß be wirkt, d. h. die Elektronen werden gegen das Target be schleunigt. Deshalb ist es vorteilhaft, daß man eine große horizontale Komponente des Magnetfelds erreicht, und durch den Einbau der Doppelringmagneten in die Rückwand der Kühlplatte erhält man einen sehr geringen Abstand zur Targetrückseite. Von besonderer Bedeutung ist auch die Targetkonfiguration und die Polschuhaus bildung.It is also advantageous that the outer ring magnet in Range of pole piece diameter between the yoke and the upper part of the pole piece is provided and that a fourth ring magnet is provided which Surrounds the outer periphery of the target. By installing the additional double ring magnets that are also very close to each other the target surface can be brought up through the horizontal magnetic field lines positive impact on electron confinement works, d. H. the electrons will be against the target accelerates. It is therefore advantageous that one large horizontal component of the magnetic field is reached, and by installing the double ring magnets in the The back wall of the cooling plate is very small Distance to the back of the target. Really important is also the target configuration and the pole shoe house education.
Hierzu ist es vorteilhaft, daß der äußere Ringmagnet einen größeren Abstand zur Targetrückseite aufweist als die beiden inneren Ringmagneten.For this purpose, it is advantageous that the outer ring magnet has a greater distance to the back of the target than the two inner ring magnets.
Von Vorteil ist es ferner, daß zumindest der zweite und dritte Ringmagnet die gleiche Polung aufweisen.It is also advantageous that at least the second and third ring magnet have the same polarity.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in der Figur dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzel merkmalen erfindungswesentlich sind. Es zeigt:Further advantages and details of the invention are in the claims and explained in the description and shown in the figure, it being noted that all individual features and all combinations of individual features are essential to the invention. It shows:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Targets mit mehreren konzentrisch angeordneten Ringmagneten. Fig. 1 is a sectional view of a target with a plurality of concentrically arranged ring magnets.
Es 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.A device for cathode sputtering for the production of layers on a substrate, for example a compact disk 27 , is shown. For the process flow, the atomization cathode designated 2 can be used in a chamber wall 1 of the device for cathode sputtering. The cathode consists of a disk-shaped, ferromagnetic yoke 5 and a cooling plate 7 . An insulator 6 is clamped between the yoke 5 and the cooling plate 7 and secured by means of screw bolts.
Vor der Kühlplatte 7 ist ein zu zerstäubendes Target 8 angeordnet. Auf der Rückseite der Kühlplatte 7 befindet sich eine Ringnut 65 zur Aufnahme eines inneren Ringma gneten 9, der konzentrisch zur Mittelachse 44 des Tar gets 8 angeordnet ist.A target 8 to be atomized is arranged in front of the cooling plate 7 . On the back of the cooling plate 7 there is an annular groove 65 for receiving an inner ring magnet 9 , which is arranged concentrically with the central axis 44 of the target 8 .
Das Joch 5, der Isolator 6 und die Kühlplatte 7 werden durch eine Schraube 73 gesichert. Die Schraube 73 ist in vorteilhafter Weise durch einen Isolator gegen das Joch isoliert. An die Schraube kann ein mit einer Sput terstrom-Versorgungseinrichtung verbundenes Kabel ange schlossen sein.The yoke 5 , the insulator 6 and the cooling plate 7 are secured by a screw 73 . The screw 73 is advantageously insulated from the yoke by an insulator. A screw connected to a sputtering power supply device can be connected to the screw.
Ein weiterer konzentrisch zur Mittelachse 44 angeordne ter äußerer Ringmagnet 13 befindet sich im Bereich des Außenumfangs der Kühlplatte 7 bzw. des Isolators 6. Der Magnet 13 ist an das Joch und den Polschuh 14 zur Lei tung des magnetischen Flusses angekoppelt und bildet somit den kompletten Magnetfeldeinschluß.Another concentrically arranged to the central axis 44 ter outer ring magnet 13 is located in the region of the outer circumference of the cooling plate 7 or the insulator 6 . The magnet 13 is coupled to the yoke and the pole piece 14 for Lei device of the magnetic flux and thus forms the complete magnetic field inclusion.
An den Ringmagneten 13 schließt sich ein Polschuh 14 an, der den Isolator 6, die Kühlplatte 7 sowie das Tar get 8 konzentrisch umgibt.The ring magnet 13 is followed by a pole piece 14 , which concentrically surrounds the insulator 6 , the cooling plate 7 and the target 8 .
Der untere Teil des Polschuhs bildet einen kegelstumpf förmigen, sich nach unten bzw. in Richtung des Vakuum raums verjüngenden Abdeckteil 60 der Beschichtungen bzw. Sputterprozesse im Bereich des Ringraums 59 ver bindet.The lower part of the pole piece forms a truncated cone-shaped cover tapering downwards or in the direction of the vacuum space 60 of the coatings or sputtering processes in the region of the annular space 59 .
Das kegelstumpfförmige Abdeckteil 60 grenzt mit seinem Fußende an eine ringförmige Kühlplatte 61 an, die brei ter ist als das freistehende Ende 62 des Polschuhs. Die Kühlplatte 61 des Polschuhs 14 weist eine Seitenwand 63 bzw. Stirnfläche auf.The frustoconical cover member 60 is adjacent with its foot end to an annular cooling plate 61 which is wider than the free end 62 of the pole piece. The cooling plate 61 of the pole shoe 14 has a side wall 63 or end face.
Im Bereich des Außenumfangs 55 dieses Targets 8 ist mindestens ein erster Ringmagnet 47, zwischen Targetrückseite 40 und Jochplatte 21 ein zweiter Ring magnet 9 und im Bereich des Außenumfangs der Joch platte 21 ein dritter Ringmagnet 13 vorgesehen.In the area of the outer circumference 55 of this target 8 there is at least one first ring magnet 47 , between the back of the target 40 and the yoke plate 21 a second ring magnet 9 and in the area of the outer circumference of the yoke plate 21 a third ring magnet 13 is provided.
Am unteren Ende des Polschuhs ist die eine Ringkam mer 59 zur Aufnahme des ersten Ringmagneten 47 vorgese hen.At the lower end of the pole piece, a ring chamber 59 is provided for receiving the first ring magnet 47 .
Im Bereich der Stirnseite des Endes 62 des Polschuhs 14 und einer geneigt verlaufenden Fläche der Anode 4 befindet sich das Abschirmteil 60.The shielding part 60 is located in the region of the end face of the end 62 of the pole shoe 14 and an inclined surface of the anode 4 .
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.In the area of the central axis 44 of the sputtering cathode 2 there is a bore 67 which extends through the entire device and which serves to receive a hollow screw 20 which is pressed or screwed with its lower flange part 54 against a flange 8 provided on the target 8 part 53 becomes.
An die Hohlschraube 20 schließt sich in axialer Rich tung berührungsfrei das Joch 5 mit einer Jochplatte 21 an.At the banjo bolt 20 joins the yoke 5 with a yoke plate 21 in a non-contact axial direction.
Auf der Rückseite des Joches 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 des Kühlfingers 69 mit einem sich daran anschließenden, zylinderförmigen Teil bildet eine zylinderförmige Bohrung 70 zur Aufnahme des Lei tungsrohrs 72, das an eine Kühlwasserleitung ange schlossen ist.On the back of the yoke 5 , a cooling head with egg nem flange 22 is attached, which extends in the axial direction through the yoke plate 21 and through the banjo bolt 20 to the front of the target and does not touch the banjo bolt 20 . The flange of the cooling finger 69 with an adjoining, cylindrical part forms a cylindrical bore 70 for receiving the Lei pipe 72 , which is connected to a cooling water line.
An die Stirnseite bzw. an das untere Ende des Flansches des Kühlfingers 69 ist mittels einer Schraube 25 eine Mittelmaske bzw. eine Mittelanode 26 lösbar angeschlos sen. Die Mittelanode reicht bis in die zentrische Ver tiefung des Targets 8, welches an der Vorderseite des Targets vorgesehen ist, und bildet mit ihrem unteren Ende mit einer Außenanode 4 bzw. Außenmaske eine ring förmige Fläche für die Maskierung des Substrats 27.At the end face or at the lower end of the flange of the cooling finger 69 , a central mask or a central anode 26 is detachably connected by means of a screw 25 . The center anode extends into the central deepening of the target 8 , which is provided on the front of the target, and forms with its lower end with an outer anode 4 or outer mask an annular surface for masking the substrate 27 .
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, preßt die Schraube 20 das Target 8 gegen die Vorderseite der Kühlplatte 7. Auf diese Weise entfällt die sonst übliche Aufbondung des Targets, welches jederzeit leicht ausgewechselt werden kann. Ferner ist es möglich, das Target über Schrauben mit dem Kühlflansch zu verbinden.As is apparent from Fig. 1, the screw 20 presses the target 8 against the front side of the cooling plate 7. In this way, the usual bonding of the target, which can be easily replaced at any time, is eliminated. It is also possible to connect the target to the cooling flange using screws.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der auf der Targetrück seite vorgesehene Ringmagnet 9 vorzugsweise auf der gleichen Querebene angeordnet wie die Rückseite der Kühlplatte 7. Der innere Ringmagnet 9 ist im Bereich des Außenumfangs 56 der Mittelmaske bzw. Mittelanode 26 bzw. des Kühlfingers 69 oder näher zur Mittelachse 44 oder im Bereich des Außenumfangs der hohlförmigen Schraube 20 zur Aufnahme des Kühlfingers 69 angeordnet. Der Abstand zwischen dem Ringmagnet 9 und der Mittel achse 44 ist je nach Ausführungsform veränderbar. Auf jeden Fall liegt der Ringmagnet 9 zwischen der Mittel achse 44 und dem Ringmagneten 13.As can be seen from FIG. 1, the ring magnet 9 provided on the target rear side is preferably arranged on the same transverse plane as the rear of the cooling plate 7 . The inner ring magnet 9 is arranged in the area of the outer circumference 56 of the central mask or central anode 26 or the cooling finger 69 or closer to the central axis 44 or in the area of the outer circumference of the hollow screw 20 for receiving the cooling finger 69 . The distance between the ring magnet 9 and the central axis 44 can be changed depending on the embodiment. In any case, the ring magnet 9 lies between the central axis 44 and the ring magnet 13 .
Etwas oberhalb des Ringmagneten 9 befindet sich der Ringmagnet 13, der auf dem Joch 5 angeordnet ist. Der Ringmagnet 13 kann aus zahlreichen einzelnen, ringför mig angeordneten Magneten gebildet sein. Der äußere Ringmagnet 13 ist im Bereich des Polschuh-Durchmes sers zwischen dem Joch 5 und dem oberen Teil des Pol schuhs 14 vorgesehen und weist in etwa den gleichen Außendurchmesser auf.The ring magnet 13 , which is arranged on the yoke 5 , is located somewhat above the ring magnet 9 . The ring magnet 13 can be formed from numerous individual, ringför mig arranged magnets. The outer ring magnet 13 is provided in the region of the pole shoe diameter between the yoke 5 and the upper part of the pole shoe 14 and has approximately the same outer diameter.
Je nach Ausführung des Targets, das beispielsweise als Aluminium-Target oder als Gold-Target ausgebildet sein kann, kann mindestens ein weiterer Ringmagnet im Be reich des unteren Endes des Außenumfangs des Targets 8 vorgesehen sein.Depending on the design of the target, which can be designed, for example, as an aluminum target or as a gold target, at least one further ring magnet can be provided in the area of the lower end of the outer circumference of the target 8 .
Alle Ringmagneten 9, 13 und 47 sind rotationssym metrisch mit Bezug auf die Mittelachse 44 des Targets 8 angeordnet. In vorteilhafter Weise liegt der innere Ringmagnet 9 innerhalb des Außendurchmessers bzw. des Außenumfangs 55 des Targets 8.All ring magnets 9 , 13 and 47 are arranged rotationally symmetrically with respect to the central axis 44 of the target 8 . The inner ring magnet 9 advantageously lies within the outer diameter or the outer circumference 55 of the target 8 .
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist der äußere Ringmagnet 13 einen größeren Abstand zur Targetrück seite auf als der innere Ringmagnet 9.As is apparent from Fig. 1, the outer ring magnet 13 a greater distance from the back of the target than the inner ring magnet 9.
Setzt man ein Gold-Target ein, so wird bei Verwendung des Ringmagneten 47 vor der Rückseite des Targets auch bei sehr kompakter Bauweise das Magnetfeld abgeflacht (vgl. hierzu die Magnetfeldlinien 71 auf der rechten Seite des Targets 8) bzw. linsenförmig ausgebildet. Würde man beispielsweise den Ringmagneten 47 weglassen, so hätten die Magnetfeldlinien 71 einen sehr ungünsti gen Verlauf, d. h. sie würden fast senkrecht in das Joch 5 eintreten. Auf der rechten Seite gemäß Fig. 1 haben die Feldlinien 71 einen konvexen bzw. abgeflach ten oder in etwa parallelen Verlauf zur Targetrück seite. Dies wird in vorteilhafter Weise auch durch den Ringmagneten 47 bewirkt, der zur Feldlinienverstärkung beiträgt. Eine derartige Anordnung eignet sich insbe sondere bei einem nichtferromagnetischen Metalltarget, z. B. einem Gold- bzw. Aluminium-Target.If a gold target is used, the magnetic field is flattened when using the ring magnet 47 in front of the rear of the target, even with a very compact design (cf. the magnetic field lines 71 on the right side of the target 8 ) or lenticular. If one were to omit the ring magnet 47 , for example, the magnetic field lines 71 would have a very unfavorable course, ie they would enter the yoke 5 almost vertically. On the right side according to FIG. 1, the field lines 71 have a convex or flattened or approximately parallel course to the target rear side. This is also advantageously achieved by the ring magnet 47 , which contributes to the field line strengthening. Such an arrangement is particularly suitable for a non-ferromagnetic metal target, for. B. a gold or aluminum target.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Abstand A zwischen der Stirnfläche der Kühlplatte 7 und der Unterkante der Mittelmaske und/oder Anode 26 größer als die Dicke D₁ des Targets 8 bzw. der Abstand P zwischen Targetrück seite 40 und dem hervorstehenden Polschuhteil 62. Der Abstand A kann in vorteilhafter Weise vergrößert oder verkleinert werden. As is apparent from Fig. 1, the distance A between the end face of the cooling plate 7 and the lower edge of the central mask and / or anode 26 is greater than the thickness D 1 of the target 8 or the distance P between the target back side 40 and the protruding pole shoe part 62nd The distance A can advantageously be increased or decreased.
Ein mittleres bzw. im Bereich der Mittelachse 44 lie gendes, spitzförmiges Targetteil 51 ist mit Bezug auf das äußere Targetteil 52 zurückgesetzt.A central or in the region of the central axis 44 lying, pointed target part 51 is reset with respect to the outer target part 52 .
Setzt man beispielsweise ein Target mit geringer Elek tronenemissionsrate bzw. ein Gold-Target ein, so ist es vorteilhaft, wenn das Magnetfeld im Bereich der Targetoberfläche verstärkt wird, weil ein Gold-Target eine wesentlich andere Sputtereigenschaft hat als ein Aluminium-Target. Der im Bereich des Außenumfangs des Targets 8 und in den Polschuhen 14 vorgesehene Ringmagnet 47 liegt im Bereich oder auch etwas unter halb der Targetoberfläche 41 und dient zur Verstärkung des Magnetfelds im Bereich der Targetoberfläche 41, so daß auch bei dieser Anordnung die Magnetfeldlinien vor zugsweise in den Polschuh 20 und nicht in das Joch 5 eintreten. Dieser relativ große Magnet 47 liegt in Richtung des Hauptmagnetfelds und trägt zur Verstärkung des Magnetflusses bei.If, for example, a target with a low electron emission rate or a gold target is used, it is advantageous if the magnetic field is strengthened in the region of the target surface because a gold target has a significantly different sputtering property than an aluminum target. The ring magnet 47 provided in the area of the outer circumference of the target 8 and in the pole pieces 14 lies in the area or also somewhat below half the target surface 41 and serves to strengthen the magnetic field in the area of the target surface 41 , so that the magnetic field lines also preferably in this arrangement the pole piece 20 and do not enter the yoke 5 . This relatively large magnet 47 lies in the direction of the main magnetic field and contributes to increasing the magnetic flux.
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.Since with gold sputtering a lower electron emission occurs, without the relatively large ring magnet near the target surface 41 a significantly higher voltage of z. B. 2,000 V required to achieve a significant performance. Due to the advantageous attachment of the ring magnet 47 , the magnetic field can be strengthened and the plasma impedance reduced.
Die in Fig. 1 dargestellten Ringmagneten 9, 13 sind alle gleich gepolt, wobei Norden jeweils mit Bezug auf Fig. 1 nach unten und der Ringmagnet 47 nach innen ge richtet ist. The ring magnets 9 , 13 shown in FIG. 1 are all of the same polarity, with north facing downward with respect to FIG. 1 and ring magnet 47 being directed inward.
Bei einer Polumkehr aller Magnete funktioniert die An lage genauso.The pole works if all magnets are reversed was the same.
BezugszeichenlisteReference list
1 Kammerwand
2 Zerstäubungskathode
4 Anode
5 Joch
6 Isolator
7 Kühlplatte
8 Target
9 Ringmagnet
13 Ringmagnet
14 Polschuh
20 Hohlschraube, Polschuh (Befestigungsvorrichtung)
21 Jochplatte
22 Flansch des Kühlkopfes
25 Schraube
26 Mittelmaske bzw. Mittelanode
27 Substrat
29 Ausnehmung
30 Kammeroberfläche
31 Unterseite
40 Targetrückseite
41 Oberfläche des Targets
42 Ringmagnet
44 Mittelachse
47 Ringmagnet
49 geneigt verlaufende Targetoberfläche
50 parallel verlaufende Targetoberfläche
51 spitzförmig hervorstehendes Targetteil
52 äußeres 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
58′ Fläche des Polschuhs
59 im unteren Bereich des Polschuhs 14, Ringraum
bzw. Kammer
60 kegelstumpfförmig sich verjüngender Polschuhteil
61 Flanschteil des Polschuhteils bzw. Stege
62 freistehendes Ende des Polschuhs
63 Seitenwand
65 Ringnut
67 Bohrung
68 Axialbohrung
69 Kühlfinger
70 Bohrung
71 Magnetfeldlinien
72 Leitungsrohr
73 Schraube
D₁ Dicke des Targets 8, außen
D₂ Dicke des Targets 8, innen
A Abstand 7-26
P Abstand 40-62 1 chamber wall
2 sputtering cathode
4 anode
5 yokes
6 isolator
7 cooling plate
8 target
9 ring magnet
13 ring magnet
14 pole piece
20 banjo bolt, pole piece (fastening device)
21 yoke plate
22 flange of the cooling head
25 screw
26 center mask or center anode
27 substrate
29 recess
30 chamber surface
31 underside
40 rear of target
41 Surface of the target
42 ring magnet
44 central axis
47 ring magnet
49 inclined target surface
50 parallel target surface
51 pointed protruding target part
52 outer target part
53 flange part
54 Flange part of the screw
55 Outer circumference of the target 8
56 outer circumference of the central mask 26
57 lower limit of the target surface
58 below the lower limit of the pole piece 14
58 ′ surface of the pole piece
59 in the lower region of the pole piece 14 , annulus or chamber
60 frustoconically tapered pole piece
61 Flange part of the pole piece or webs
62 free-standing end of the pole piece
63 side wall
65 ring groove
67 hole
68 axial bore
69 cooling fingers
70 hole
71 magnetic field lines
72 conduit
73 screw
D₁ thickness of the target 8 , outside
D₂ thickness of the target 8 , inside
A distance 7-26
P distance 40-62
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996143098 DE19643098C1 (en) | 1996-10-19 | 1996-10-19 | Apparatus for cathode sputtering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996143098 DE19643098C1 (en) | 1996-10-19 | 1996-10-19 | Apparatus for cathode sputtering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19643098C1 true DE19643098C1 (en) | 1997-10-30 |
Family
ID=7809156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996143098 Expired - Fee Related DE19643098C1 (en) | 1996-10-19 | 1996-10-19 | Apparatus for cathode sputtering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19643098C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916941A1 (en) * | 1999-04-15 | 2000-10-19 | Leybold Systems Gmbh | Cooling finger, for a sputter deposition cathode, has a blind bore containing a central strip with a bottom edge spaced by a small specified distance from the blind bore bottom |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4315023A1 (en) * | 1993-05-06 | 1994-11-10 | Leybold Ag | Cathodic sputtering device |
-
1996
- 1996-10-19 DE DE1996143098 patent/DE19643098C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4315023A1 (en) * | 1993-05-06 | 1994-11-10 | Leybold Ag | Cathodic sputtering device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19916941A1 (en) * | 1999-04-15 | 2000-10-19 | Leybold Systems Gmbh | Cooling finger, for a sputter deposition cathode, has a blind bore containing a central strip with a bottom edge spaced by a small specified distance from the blind bore bottom |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SINGULUS TECHNOLOGIES AG, 63755 ALZENAU, DE |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120501 |