DE1929180C

DE1929180C - Trapping electrode for use in a high frequency sputtering device

Info

Publication number: DE1929180C
Application number: DE19691929180
Authority: DE
Inventors: John Arthur Alfred Crawley Sussex; Jackson Geoffrey Norman Great Bookham Surrey; Priestland Colin Richard Douglas Horsham Sussex; Emery (Großbritannien)
Original assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1969-06-09
Publication date: 1973-05-24

Description

ihre äußere Oberfläche ungleichmäßig eine Wärmezuruhr erfahrt, die im Bereich von 0 bis 20 Watt/cm* hegt Außerdem wird erreicht, daß die dielektrische Schicht zufriedenstellende mechanische Eigenschaften besitzt, daß sie in üblicher Weise behandelt werden kann und bei Auftreten kleiner Schläge oder Erschütterungen nicht bricht.its outer surface unevenly receives heat experience that harbors in the range from 0 to 20 watts / cm * In addition, the dielectric Layer has satisfactory mechanical properties that it can be treated in the usual way can and does not break if small impacts or vibrations occur.

Die Dicke der dielektrischen Schicht braucht gewöhnlich (>,3d mm nicht zu überschreiten, und diese Schi'-'-· kann vie! dünner sein, wenn das Fangeieki · enmalerial, das auf ihr niedergeschla»en wird, Uick und ein guter Isolator ist. Kieselerde erfüllt alle obengenannten Anforderungen für eine zweckentsprechende dielektrische Schicht Um zu gewährleisten, daß ein guter Wärmeaustausch mit der elektrode besteht, kann die Kieselerdeschicht mit einem Überzug aus gut wärmeleitendem Material an ihrer Oberfläche versehen sein, zweckmäßig dem gleichen Material wie dasjenige, ius dem dieThe thickness of the dielectric layer usually needs (>, Not to exceed 3d mm, and this Ski '-'- · can do a lot! be thinner if the Fangeieki · Enmalerial that fell on her will, uick and is a good insulator. Silica met all of the above requirements for an appropriate dielectric layer Um to The silica layer can ensure that there is good heat exchange with the electrode be provided with a coating of highly thermally conductive material on its surface, expediently the same material as that which the

Elektrode besteht, und kann dieses Material unter _ao feste Verbindung, und deshalb wird hier gleichfalls werdeT Kiesclerdeschicht aufgedampft gewährleistet, daß auf die KieseLrdc" zufol.eeElectrode is made, and this material can under _ao firm connection, and therefore will Kiesclerdeschicht is here also ensures evaporated that zufol.ee the KieseLrdc "

Wenn die Schicht aus dem zu zerstäubenden Material aus Metall bestehen soll, so kann diesesIf the layer of the material to be atomized is to consist of metal, then this can

auf die dielektrische Schicht durch Aufspritzen oder ₂₅ erreicht, daß man auf die Oberfläche an der Oher-Autsprunen eines beliebigen zweckentsprechenden seile der Kieselerdescheibe 5 unter Vakuum eine .Metallpulvers, das sich nicht zersetzt, z.B. Alu- aus einer Nickel-Eisen-Legierung bestehende (als mmiumpulver, hergestellt werden. Wenn diese »Kovar« bezeichnete) Scheibe 8 auflötet oder aufschient durch Verdampfung bzw. Aufdampfen auf- schweißt und dann unter Vakuum die Schicht 6 aufon the dielectric layer by spraying or ₂₅ that a metal powder that does not decompose, e.g. aluminum made of a nickel-iron alloy, is applied to the surface at the top of any suitable rope of the silica disc 5 under vacuum ( When this "Kovar" designated) disk 8 is soldered or splinted by evaporation or vapor deposition, and then layer 6 is applied under vacuum

£-" , f^tm .^w'™· ^c'g"^{en Slcn dazu} StofTe nach Art von 30 diese Kovar-Schcibe auflötet oder aufschweißt. Diese Gold und Silber.£ - ", f ^tm . ^W '™ · ^c 'g" ^{en Slcn to this} fabric in the manner of 30 this Kovar disc soldered or welded on. These gold and silver.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigtA preferred embodiment of the invention is described in greater detail below with reference to the drawing explained, namely shows

Fig. I eine Seitenansicht der Fangelektroden- bzw. Antikathodenausführung undFig. I is a side view of the collecting electrode or anti-cathode design and

Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Plattenausführung.FIG. 2 is a top plan view of the panel design shown in FIG.

Gemäß der Zeichnung besitzt die Fangek-ktrode bzw. AntikathodeAccording to the drawing, the catch electrode or anticathode has

des Gebrauchs der Platte und zwischen ihrer oberen Außenseite der aus dem zu zerstäubenden Material bestehenden Schicht 6 und der Elektrode nur ein erträglich geringer Temperaturgradient auftritt. Daher ist es erwünscht, daß zwischen der Elektrode 1 und der Kieselerdescheibe 5 ein guter thermischer Kontakt hergestellt wird, was dadurch erreicht wird, daß man auf die untere Außenseite der Kieselerdescheibe eine Kupferschicht 7 unter Vakuumverdampfung aufbringt. Jegliche Verschiebung zwischen der Scheibe 5 und der Elektrode I, die z. B. durch unterschiedliche Wärmeausdehnung dieser Teile auftreten kann, wird dadurch aufgenommen, daß die Klammern 9 nur eine leichte Andrückung (in der Größenordnung von Fingerdruck) zwischen der Elektrode 1 und dem Teil 4 hervorrufen, so daß die Kieselerde keine unzulässigen Spannungen erfährt. Zwischen der Kieselerdescheibe 5 und der Scii.cht 6 aus dem zu zerstäubenden Material besteht jedoch eine dauerndeof the use of the plate and, between its upper outer surface, that of the material to be atomized existing layer 6 and the electrode only a tolerably low temperature gradient occurs. Hence it is desirable that there be good thermal contact between the electrode 1 and the silica disk 5 is produced, which is achieved by looking at the lower outside of the silica disk a copper layer 7 is applied by vacuum evaporation. Any shift between the disc 5 and the electrode I, the z. B. can occur due to different thermal expansion of these parts is taken up by the fact that the clamps 9 are only slightly pressed (of the order of magnitude of Finger pressure) between the electrode 1 and the part 4, so that the silica does not cause any impermissible Experiences tension. Between the silica disk 5 and the scii.cht 6 from the to be atomized However, the material is permanent

der unterschiedlichen Wärmeausdehnungswirkungen in dieser Verbundzone keine unzulässigen Beanspruchungen ausgeübt werden. Dies wird dadurchthe different thermal expansion effects in this composite zone no inadmissible loads be exercised. This is because of this

Legierung hat ein solches Gefüge, daß sie unter der Einwirkung von Wärmespannungen jegliche Differenzbewegung zwischen den ihr beiderseits benachbarten Teilen aufnimmt.Alloy has such a structure that under the action of thermal stresses they can Receives differential movement between the parts adjacent to you on both sides.

Die Elektrode 1 wird selbstverständlich mit einer zweckentsprechenden Erdabschirmung über diejenigen Bereiche hinweg versehen, die mit dem Teil 4 nicht beschichtet sind.The electrode 1 is of course provided with an appropriate earth shield over those Provide areas away that are not coated with the part 4.

Die vorstehend beschriebene Ausführung ist beThe embodiment described above is be

bzw. Antikathode eine scheibenförmige wasser- 40 sonders fest, und bei dieser kann vermöge der Angekühlte Kupferelektrode 1, für die die Wasser- lötung bzw. Anschweißung der Schichte und des kühlung schematisch durch einen Wassereiniaß 2 Teils 4 eine dickere Schicht 6 verwendet werden, als und einen Wasserauslaß 3 dargestellt ist. Diese wenn diese Schicht auf die Kieselerdescheibe direkt Elektrode ist der eine selbständige Teil der Platten- aufgespritzt wird. Die beschriebene Ausführungsanordnung, deren übriger Teil 4 ein zusammen- 45 form eignet sich daher für fortgesetztes Zerstäuben gesetztes Teil ist, das im Prinzip aus einer Kieselerde- über eine lange Betriebsdauer. Überdies ist die bescheibe S (nämlich der dielektrischen Schicht) und schriebene Ausführung aus dem Grunde /u bevor aus einer Schichte aus dem zu zerstäubenden Ma- zügen, daß die Schichte aus einem reinen Materialterial besteht, das je nach Bedarf ein Metall, ein .,tück bestehen kann, wogegen zu zerstäubende Halblcitermetall oder ein Isoliermaterial ist. (ie- 50 Schichten, die von einem Plasma aufgespritzt sind, gebenenfalls können zusätzlich zu den beschriebenen dazu neigen, Verunreinigungen während des Nieder Maßnahmen auch Klammern zum Halten der Grund- schlagvorganges aufzunehmen. z.B. Oxyde,
elektrode verwendet werden; in diesem Fall wird Alle beschriebenen Fangelektrodenausfülmingenor anticathode, a disc-shaped water special 40, and with this a thicker layer 6 can be used due to the cooled copper electrode 1, for which the water soldering or welding of the layer and the cooling schematically through a water inlet 2 part 4 a thicker layer 6 than and a water outlet 3 is shown. If this layer is directly on the silica disc, this is an electrode that is sprayed on as an independent part of the plate. The embodiment arrangement described, the remaining part 4 of which is a composite part is therefore suitable for continued atomization, which in principle consists of a silica over a long period of operation. In addition, the disk S (namely the dielectric layer) and written version is from a layer of the material to be sputtered, for the reason that the layer consists of a pure material which, if required, a metal., tück can exist, whereas to be atomized is half citric metal or an insulating material. (ie- 50 layers that are sprayed on by a plasma can, in addition to those described, also tend to absorb impurities during the lowering measures, also brackets to hold the basic hammering process. e.g. oxides,
electrode can be used; In this case, all of the described target electrode fill-ups are used

das Teil 4 mittels dreier L-förmiger Klammern oder können in beliebiger Richtung bzw. Lage verwendet Klemmen 9, die nur in F i g. 2 zu sehen sind, an der 55 werden, und sie sind mechanisch verhältnismäßig Elektrode 1 leicht angeklemmt. stark, wenn sie in der beschriebenen Weise aus denthe part 4 by means of three L-shaped brackets or can be used in any direction or position Terminals 9, which are only shown in FIG. 2 can be seen at the 55 turn and they are mechanically proportionate Electrode 1 slightly clamped. strong when in the manner described from the

Um die Lebensdauer der Fangelektrodenausl'üh- bevorzugten Materialarten aufgebaut b/.w. zusammengesetzt sind.In order to extend the service life of the collecting electrodes, the preferred types of material are built up b / .w. composed are.

gnh rung optimal zu gestalten, ist es wichtig, daß währendIn order to optimize nutrition, it is important that during

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 ρ,. -. hollow ground electrode made of metal is provided, the upper part of which directly contains the

1. Trapping electrode for use with a sputtering metal cathode layer forms or carries, High frequency atomization device with a d. H. works as a collecting electrode, besides this cooled base electrode and with one on the 5 in the atomization chamber a second one The top layer of the metal or metal alloy cleaning cathode to be destroyed dusty material, i.e. materials, the contamination ounce i c h ne t that between the Grundelcktrode (i) >> s of the filling gas, such as oxygen, nitrogen etc. and the layer of the material to be atomized binds. It is at the capture and atomization sterial (6) a dielectric layer (5) an electrode, a dielectric layer or a superordinate is not the one on the base electrode for the atomization of insulating substances The turned side is provided with a thermally well conductive.

Due layer (7) is provided, which with the The invention is the task .grund, a Gold electrode (1) is in contact, and that the target electrode of the type mentioned is larger the material (6) to be atomized has less durability and strength than the known ones electric layer (5) under vacuum to lend designs. This task is vaporized or sprayed on or achieved by plasma invention in that between the \ ti <> spray is depressed. Base electrode and the layer made of the

2. Collecting electrode according to claim 1, characterized in that the sputtering material has a dielectric layer »ekennzeichnct. that the dielectric layer (5) 20 is ordered. the side facing away from the base electrode on its side facing away from the base electrode carries an intermediate layer (8) with a good thermal conductivity, which is provided from one layer. soft soldered to the base electrode in a vacuum or welded-in contact, and that the is to be atomized metal alloy, and that the dusting to comminuted material on the dielectric layer under vacuum material (6) forms a layer, the vapor-deposited 35 or sprayed or Plasma in turn is deposited on the metal alloy layer (8) in the spray.

Vacuum is autofoldered or welded on. An advantageous development is that

3. Fangelektm '. · According to claim I or 2. that the dielectric layer (5) is characterized on its basic by that i <^;<: side facing away from the dielectric electrode an intermediate layer (8) layer (5) consists of silica. 30 carries, soft from a soldered or in a vacuum

4. Collecting electrode after a d. Claims 1 welded metal alloy consists, and that to 3. characterized in that the metal to be atomized material (6) forms a layer, alloy (8) is a nickel-iron-oil. which in turn acts on the metal alloy (8) in the

5. Fangclektrode according to one of claims I vacuum soldered or welded on.

to 4. characterized in that the F.lek- 35 Preferably, the dielectric layer consists of

trodc (1) is made of copper. Silica or alumina and can

6. collecting electrode according to one of claims 1 dusting material as desired instead of one to 5. characterized in that the conductive material or an isolurencjii substance cooled base electrode (1) connecting parts (2,3) consist of a semiconductor material or this Mafür Owns water cooling. 40 items included.

In the event that the / u atomizing material

Is metal, there is the advantage for the target electrode described that the use of a

The Hrfindung relates to a Fangeleklrode external capacitive resistance, which so far in

For use in a high frequency atomization 45 this case to maintain a good

device with a cooled circular electrode and an efficient atomization process

a top layer from which was required. not applicable because a capacitive resistor

/ u atomizing material stanu shine through the sandwich-like layers

The application of the high-frequency atomization structure of metal-dielectric-metal is given.

Technique on insulating studs is, among other things, ■■ 50 In a preferred embodiment, there is

The following form is known: A trap electrode - which is between the dielectric layer and the too

Top layer made of dielectric material, the sputtering material of which consists of a

Hintereitc is connected to a metal electrode. Nickel-iron alloy, as a result of its thermal

is exposed to an ion current in a plasma. Properties differences / wiping the heat: -

A suitable high extension of the dielectric layer and the

frequency voltage applied so that the surface thermal expansion of the material to be atomized

the dielectric top layer, due to its capacitance-balancing. In this case, the layer from the

tiven connection with the electrode an alternating material to be atomized be relatively thick

absorbs tension. Since the electrons are larger and will be useful with the alloy in a vacuum

Mobility than the ions in the plasma have, soldered or welded, the alloy itself

/ narrows the high-frequency voltage - a negative one also in this way by welding or the like.

DC voltage as residual bias, which is connected to the dielectric layer,

the front side of the top layer builds up on which it is achieved that the dielectric

d: can impact high-energy ions, through a layer against the effects of thermal expansion

causing the atomization. 65 is constant. The dielectric layer should namely in

In a known device for plating typical cases a temperature of about

of objects by means of cathodic sputtering is 30 "C on the surface that can withstand

lit'ills a cooled one, here as a current feedthrough, is in contact with the electrode metal, while