DE19819785A1 - Zerstäubungskathode nach dem Magnetron-Prinzip - Google Patents

Abstract

Bei einer Zerstäubungskathode nach dem Magnetron-Prinzip mit einem aus mindestens einem Teil bestehenden Target aus dem zu zerstäubenden Material mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetsystem mit Quellen unterschiedlicher Polung, durch die mindestens ein in sich geschlossener Tunnel aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien gebildet wird, wobei die dem Target abgekehrten Pole der Quelle über ein Magnetjoch aus weichmagnetischem Material miteinander verbunden sind, sind die die Quellen der Magnetfelder bildenden Körper gerade Prismen, vorzugsweise Quader, deren Grundkanten parallel der Targetebene ausgerichtet sind, wobei die Feldlinien der Quellen jeweils in einem Winkel geneigt zu den Grundflächen der Körper verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungskathode nach dem Magnetron-Prinzip mit einem aus minde­ stens einem Teil bestehenden Target aus dem zu zerstäubenden Material mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetsystem mit Quellen unterschied­ licher Polung, durch die mindestens ein in sich geschlossener Tunnel aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien gebildet wird, wobei die dem Target ab­ gekehrten Pole der Quellen über ein Magnetjoch aus weichmagnetischem Material miteinander verbunden sind.

Bekannt ist eine Sputterkathode (US 4,461,688) mit einem plattenförmigen Target und mehreren, auf der de Substrat abgewandten Seite des Targets angeord­ neten U-förmigen Magneteinheiten, wobei die beiden Schenkel einer ersten U-förmigen Magneteinheit mit ihren Stirnflächen an den Randpartien der abge­ wandten Fläche des Targets anliegen und ein weite­ res Paar von U-förmigen Magneteinheiten jeweils an einer Hälfte der abgewandten Targetfläche mit den Stirnflächen ihrer Schenkel anliegen und weitere zweite Paare von kleineren U-förmigen Magnetein­ heiten mit den Stirnflächen ihrer beiden Schenkel jeweils an der äußeren Hälfte der vom zweiten Paar Magneteinheiten übergriffenen Partie der abgewand­ ten Fläche des Targets anliegen.

Bekannt ist weiterhin eine Sputterkathode (US 4,265,729), bei der auf der dem Substrat abgewand­ ten Seite des Targets Magnete vorgesehen sind, de­ ren die Magnetfelder bildenden Körper gerade Pris­ men sind, deren Grundkanten schräg zur Ebene des Targets verlaufen, wobei die Feldlinien der Magne­ te parallel den auf der Grundfläche stehenden Kan­ ten der Körper verlaufen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, die vergleichsweise schlechte Targetaus­ nutzung der planaren Sputterkathoden zu verbessern und damit die Beschichtungskosten zu verringern und die Anlagenstandzeit zu verlängern. Außerdem soll eine Belegung der die Targets auf ihrer Grundplatte haltenden Pratzleisten mit Schicht­ werkstoff vermieden werden, um das arcing und die Verunreinigung der Substrate durch abplatzendes Schichtmaterial zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Quellen der Magnetfelder bildenden Körper gerade Prismen, vorzugsweise Quader sind, deren Grundkanten parallel der Targetebene ausge­ richtet sind, wobei die Feldlinien der Quelle je­ weils in einem Winkel geneigt zu den Grundflächen der Körper verlaufen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Quelle aus mindestens zwei Körpern zusammengefügt, wobei die Orientierungen der Feldlinien unter­ schiedlich geneigt verlaufen.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh­ rungsformen zu; zwei davon sind in den anhängenden Zeichnungen schematisch dargestellt. Fig. 1a zeigt einen herkömmlichen Sputterkathodenaufbau im Quer­ schnitt, bestehend aus dem Sputtertarget mit Rüc­ kenplatte 3, den permanenten Magneten 2a und 2b sowie einem Joch aus weichmagnetischem Material 1 für den magnetischen Rückschluß. Entsprechend dem derzeitigen Stand der Technik verlaufen die Magne­ tisierungsachsen der permanenten Magnete entgegen­ gesetzt parallel in vertikaler Richtung, wie in Fig. 1a durch Pfeile gekennzeichnet.

Eine verbesserte Ausnutzung des Targetmaterials kann erreicht werden, wenn die Magnetisierungsach­ sen der permanenten Magnete 2c und 2d um einen Winkel α gegen die vertikale Achse gedreht werden, wie in Fig. 1b gezeigt. Der jeweils optimale Dreh­ winkel α hängt von der Beschaffenheit (z. B. Mate­ rialstärke) des Sputtertargets 3 ab und hat eine Drehrichtung relativ zur vertikalen Achse derart, daß die Längen der magnetischen Kraftlinien im bzw. über dem Sputtertarget vergrößert werden. Die absoluten beträgt der Drehwinkel sind aus Symme­ triegründen für beide Magnete der Sputterkathode gleich (Spiegelsymmetrie zur Kathodenmittelachse).

Eine weitere Verbesserung der Ausnutzung des Tar­ getmaterials kann erreicht werden, wenn die perma­ nenten Magnete 2a, 2b oder 2c, 2d durch jeweils zwei permanente Magnete halber Querschnittsfläche 2e und 2f ersetzt werden, wie in Fig. 1c gezeigt. Im Gegensatz zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1b sind zwei verschiedene Drehwinkel β und γ der Magneti­ sierungsachsen vorgesehen, wobei die optimalen Drehwinkel von der Beschaffenheit des Sputtertar­ gets abhängen. Durch die Verdopplung der Anzahl der Drehwinkel ergeben sich Vorteile bei der je­ weiligen Anpassung des Magnetfelds auf das Sput­ tertarget. Die Drehrichtung beider Drehwinkel re­ lativ zur vertikalen Achse ist so zu wählen, daß die Längen der magnetischen Kraftlinien im bzw. über dem Sputtertarget vergrößert werden, ähnlich wie die der Vorrichtung nach Fig. 1b. Die absolu­ ten Beträge von zwei jeweils zur Mittelachse der Sputterkathode spiegelsymmetrisch gegenüberliegen­ den permanenten Magneten sind aus Symmetriegründen gleich.

Claims (2)

1. Zerstäubungskathode nach dem Magnetron- Prinzip mit einem aus mindestens einem Teil bestehenden Target aus dem zu zerstäubenden Material mit einem hinter dem Target angeord­ neten Magnetsystem mit Quellen unterschiedli­ cher Polung, durch die mindestens ein in sich geschlossener Tunnel aus bogenförmig gekrümm­ ten Feldlinien gebildet wird, wobei die dem Target abgekehrten Pole der Quellen über ein Magnetjoch aus weichmagnetischem Material miteinander verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Quellen der Magnetfel­ der bildenden Körper gerade Prismen, vorzugs­ weise Quader sind, deren Grundkanten parallel der Targetebene ausgerichtet sind, wobei die Feldlinien der Quellen jeweils in einem Win­ kel geneigt zu den Grundflächen der Körper verlaufen.

2. Sputterkathode nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Quelle aus mindestens zwei Körpern zusammengefügt ist, wobei die Orientierungen der Feldlinien unterschiedlich geneigt verlaufen.