BE1026116B1

BE1026116B1 - Adjustable microwave

Info

Publication number: BE1026116B1
Application number: BE2018/5183A
Authority: BE
Inventors: Bosscher Wilmert De
Original assignee: Soleras Advanced Coatings Bvba
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-10-17
Also published as: BE1026116A1

Abstract

Een magnetroneenheid (100) omvattend een target (132), een montage-element (130), en een eerste module (110) en een tweede module (120), elke module omvattend ten minste één magnetisch actief element (112, 122, 124) waarvan er ten minste één een magneet (112, 122) is, waarbij de eerste en tweede module zodanig zijn gepositioneerd dat, wanneer een target (132) wordt gemonteerd, magneetveldlijnen die afkomstig zijn van de ten minste ene magneet (112, 122) worden gesloten door het vormen van een lus over de eerste/tweede module en het target (132) waardoor een magneetveld wordt gevormd voor het target voor plasmaopsluiting; ten minste één afstandhouder (115) tussen de eerste en tweede module; waarbij de magnetroneenheid (100) zodanig is geconfigureerd dat een positie van de tweede module (120) kan worden gewijzigd ten opzichte van de eerste module (110) wat resulteert in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak.A microwave unit (100) comprising a target (132), a mounting element (130), and a first module (110) and a second module (120), each module comprising at least one magnetically active element (112, 122, 124 ) at least one of which is a magnet (112, 122), the first and second modules being positioned such that, when a target (132) is mounted, magnetic field lines from the at least one magnet (112, 122) being closed by forming a loop over the first / second module and the target (132) thereby forming a magnetic field for the plasma confinement target; at least one spacer (115) between the first and second module; wherein the microwave unit (100) is configured such that a position of the second module (120) can be changed relative to the first module (110) resulting in a change in the strength of the magnetic field on the target surface.

Description

Regelbare magnetronAdjustable microwave

Gebied van de uitvindingFIELD OF THE INVENTION

De uitvinding heeft betrekking op het gebied van magnetronsputterdepositie. Meer in het bijzonder heeft deze betrekking op een magnetroneenheid omvattend een magneetsysteem en de magneetconfiguratie daarvan. Achtergrond van de uitvindingThe invention relates to the field of microwave sputter deposition. More specifically, it relates to a microwave unit comprising a magnet system and its magnet configuration. BACKGROUND OF THE INVENTION

Fysische dampdepositie door middel van sputteren is een standaardtechniek geworden om de eigenschappen van bijvoorbeeld glaspanelen of andere stijve of flexibele materialen aan te passen. 'Sputteren' verwijst naar de ballistische uitstoot van coatingmateriaalatomen uit een target door middel van positief geladen ionen - meestal argon - die worden versneld door een elektrisch veld naar een negatief geladen target. De positieve ionen worden gevormd door impactionisâtie in de lagedrukgasfase. De uitgestoten atomen botsen op het te coaten substraat, waar zij een dichte, goed hechtende coating vormen.Physical vapor deposition by sputtering has become a standard technique for adjusting the properties of, for example, glass panels or other rigid or flexible materials. 'Sputtering' refers to the ballistic emission of coating material atoms from a target by means of positively charged ions - usually argon - that are accelerated by an electric field to a negatively charged target. The positive ions are formed by impactionization in the low-pressure gas phase. The emitted atoms collide with the substrate to be coated, where they form a dense, well-adhering coating.

De ionisatie van het gas dat de ionen vormt, wordt dichtbij het oppervlak van het target opgesloten door middel van een magneetveld dat wordt gegenereerd van achter het targetoppervlak en dat een boogvormige tunnel met gesloten lus vertoont aan het oppervlak van het target. Tijdens de werking, stuiteren elektronen heen en weer langs die magneetveldlijnen terwijl ze langs de gesloten lus neerdalen waardoor de impactionisâtiekans van de gasatomen toeneemt. Een plasmagloeiende gesloten lus 'racebaan' vormt zich aan het oppervlak van het target.The ionization of the gas forming the ions is confined close to the surface of the target by means of a magnetic field that is generated from behind the target surface and which has an arc-shaped closed loop tunnel on the surface of the target. During operation, electrons bounce back and forth along those magnetic field lines as they descend along the closed loop, increasing the probability of gas atomization. A plasma glowing closed loop 'race track' forms on the surface of the target.

Verschillende magneetconfiguraties zijn voorgesteld om het magneetveld dichtbij het oppervlak van het target af te stemmen. US2007051616 openbaart een inrichting voor het verwerken van een oppervlak van eenVarious magnet configurations have been proposed to tune the magnetic field close to the surface of the target. US2007051616 discloses an apparatus for processing a surface of one

BE2018/5183 substraat in een fysieke dampdepositiekamer (FDD), (die een magnetronsamenstelling heeft dat afzonderlijk positioneerbare magnetronsecties heeft om de depositie-uniformiteit te verbeteren. Een magnetronsamenstelling wordt geopenbaard waarbij magnetronsecties afzonderlijk dichter bij of verder weg van het targetoppervlak kunnen worden bewogen. Door het verschaffen van een aantal positioneerbare magnetronsecties worden de sterkte en oriëntatie van de magneetvelden geregeld.BE2018 / 5183 substrate in a physical vapor deposition chamber (FDD), (which has a microwave composition that has separately positionable microwave sections to improve deposition uniformity. A microwave composition is disclosed where microwave sections can be moved separately closer to or further away from the target surface. to provide a plurality of positionable microwave sections, the strength and orientation of the magnetic fields are controlled.

Er is nog altijd ruimte voor andere magneetsystemen die toelaten om het magneetveld aan het oppervlak van het target te modificeren.There is still room for other magnet systems that allow to modify the magnetic field on the surface of the target.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Het is een doel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om een magnetroneenheid te verschaffen die het mogelijk maakt om het magneetveld aan het oppervlak van een target te modificeren.It is an object of embodiments of the present invention to provide a microwave unit that makes it possible to modify the magnetic field on the surface of a target.

De hierboven vermelde doelstelling wordt verkregen door een werkwijze en inrichting volgens de onderhavige uitvinding.The above stated object is achieved by a method and device according to the present invention.

In een eerste aspect, hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een magnetroneenheid voor sputtermateriaal. De magnetroneenheid omvattend, een bevestigingselement voor het monteren van een target en een instelbaar magneetsysteem. Het magneetsysteem omvattend een eerste module en een tweede module, waarbij elke module ten minste één magnetisch actief element omvat, waarbij ten minste één van de magnetisch actieve elementen een magneet is en waarbij de eerste module en de tweede module zodanig zijn gepositioneerd dat, wanneer een target op het montageIn a first aspect, embodiments of the present invention relate to a microwave unit for sputtering material. Including the microwave unit, a mounting element for mounting a target and an adjustable magnet system. The magnet system comprising a first module and a second module, wherein each module comprises at least one magnetically active element, at least one of the magnetically active elements is a magnet and wherein the first module and the second module are positioned such that when a target on assembly

BE2018/5183 element is gemonteerd, magneetveldlijnen die afkomstig zijn van de ten minste ene magneet worden gesloten door het vormen van een lus over de eerste module, de tweede module en het target, waardoor een magneetveld wordt gevormd voor het target dat geschikt is om bij te dragen tot de vorming van een plasmaopsluiting die sputteren mogelijk maakt, waarbij ten minste één afstandhouder aanwezig is tussen de eerste module en de tweede module en waarbij de magnetroneenheid zodanig is geconfigureerd dat een positie van de tweede module kan worden gewijzigd ten opzichte van een positie van de eerste module wat resulteert in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak.BE2018 / 5183 element is mounted, magnetic field lines coming from the at least one magnet are closed by forming a loop over the first module, the second module and the target, thereby forming a magnetic field for the target suitable for to contribute to the formation of a plasma confinement allowing sputtering, wherein at least one spacer is present between the first module and the second module and wherein the microwave unit is configured such that a position of the second module can be changed relative to a position of the first module which results in a change in the strength of the magnetic field on the target surface.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak kan worden gemodificeerd door hetIt is an advantage of embodiments of the present invention that the strength of the magnetic field on the target surface can be modified by it

wijzigen van de change the positie tussen position between de the eerste module first module en and de the tweede module. second module. Deze This one wi j z iging change kan can bijvoorbeeld for example worden turn into veroorzaakt door caused by een a wi j z iging change van from de afstandhouder the spacer bij Bee

het verplaatsen van de tweede module ten opzichte van de eerste module. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat door het wijzigen van de positie tussen de tweede module ten opzichte van de eerste module terwijl de eerste module vast blijft ten opzichte van het target, dit resulteert in een wijziging van de magneetveldsterkte aan het oppervlak van het target terwijl de vorm van het magneetveld aan het oppervlak van het target niet wezenlijk wijzigt. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt de magneetveldlijndichtheid in het tweede pad beïnvloed door het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de eerstemoving the second module relative to the first module. It is an advantage of embodiments of the present invention that by changing the position between the second module relative to the first module while the first module remains fixed relative to the target, this results in a change in the magnetic field strength at the surface of the target while the shape of the magnetic field on the surface of the target does not change substantially. In embodiments of the present invention, the magnetic field line density in the second path is influenced by changing the position of the second module relative to the first

BE2018/5183 module. Dit resulteert in een wijziging van de magneetveldsterkte op het targetoppervlak.BE2018 / 5183 module. This results in a change in the magnetic field strength on the target surface.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is een eerste pad een segment van de lus over de eerste module en het target en is een tweede pad een segment van de lus over de ten minste ene afstandhouder en de tweede module zodanig dat de lus wordt gesloten door het eerste pad en het tweede pad en waarbij de magnetroneenheid zodanig is geconfigureerd dat het wijzigen van de fluxdichtheid in het tweede pad resulteertIn embodiments of the present invention, a first path is a segment of the loop over the first module and the target and a second path is a segment of the loop over the at least one spacer and the second module such that the loop is closed by the first path and the second path and wherein the microwave unit is configured such that changing the flux density results in the second path

in een proportionele wijziging in a proportional change in in de the magnetische magnetic fluxdichtheid in het eerste pad. flux density in the first path. In uitvoeringsvormen In embodiments van from de the onderhavige present uitvinding vormen magneetveldlijnen invention form magnetic field lines een a lus over de eerste loop over the first

module, de afstandhouder, de tweede module en het target waarbij een eerste pad een segment definieert van de lus die over de eerste module en het target gaat en waarbij een tweede pad een segment van de lus definieert dat over de afstandhouder en de tweede module gaat.module, the spacer, the second module and the target where a first path defines a segment of the loop that passes over the first module and the target and wherein a second path defines a segment of the loop that passes over the spacer and the second module .

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het effect van de positiewijziging van de tweede module ten opzichte van de eerste module op de magneetveldsterkte op het targetoppervlak toeneemt met een toenemende overeenkomst tussen de flux door het tweede pad en de flux door het eerste pad. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de magnetische flux in het tweede pad vergelijkbaar met de magnetische flux in het eerste pad.It is an advantage of embodiments of the present invention that the effect of the position change of the second module relative to the first module on the magnetic field strength on the target surface increases with an increasing correspondence between the flux through the second path and the flux through the first path. In embodiments of the present invention, the magnetic flux in the second path is similar to the magnetic flux in the first path.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gaat ten minste 10 % van de magneetveldlijnen door het eerste pad ook door het tweede pad.In embodiments of the present invention, at least 10% of the magnetic field lines pass through the first path also through the second path.

BE2018/5183BE2018 / 5183

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat ten minste 10 % van de veldlijnen door het eerste pad (dit zijn veldlijnen over het target die bijdragen tot de magneetveldsterkte op het targetoppervlak) ook veldlijnen zijn door het tweede pad (dit zijn veldlijnen door de tweede module). Aldus zal een wijziging in de magnetische flux door de tweede module direct de magneetveldsterkte op het targetoppervlak beïnvloeden.It is an advantage of embodiments of the present invention that at least 10% of the field lines through the first path (these are field lines across the target that contribute to the magnetic field strength on the target surface) are also field lines through the second path (these are field lines through the second module). Thus, a change in the magnetic flux by the second module will directly affect the magnetic field strength on the target surface.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de afstandhouder een magnetische susceptibiliteit lager dan 1.In embodiments of the present invention, the spacer has a magnetic susceptibility of less than 1.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de magnetroneenheid zodanig geconfigureerd dat een vorm van de afstandhouder wordt gemodificeerd bij het wijzigen van de positie tussen de tweede module met betrekking tot de positie van de eerste module.In embodiments of the present invention, the microwave unit is configured such that a shape of the spacer is modified upon changing the position between the second module with respect to the position of the first module.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat door het wijzigen van de vorm van de afstandhouder ook de magnetische weerstand van het tweede pad wordt gewijzigd. Dit is vooral het geval bij het wijzigen van het volume van een afstandhouder die een magnetische susceptibiliteit onder één heeft.It is an advantage of embodiments of the present invention that changing the shape of the spacer also changes the magnetic resistance of the second path. This is especially the case when changing the volume of a spacer that has a magnetic susceptibility below one.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de afstandhouder onderdelen die zodanig zijn geconfigureerd dat ze ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.In embodiments of the present invention, the spacer includes components that are configured to move relative to each other.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de afstandhouder een luchtspleet.In embodiments of the present invention, the spacer comprises an air gap.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat een magnetisch actief element van de tweede module een magneet die zodanig is georiënteerd datIn embodiments of the present invention, a magnetically active element of the second module comprises a magnet that is oriented such that

BE2018/5183 deze de magneetveldsterkte verhoogt die wordt gegenereerd in de lus over de eerste module, de tweede module en het target.BE2018 / 5183 this increases the magnetic field strength that is generated in the loop over the first module, the second module and the target.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak wordt vergroot door toevoeging van een magneet aan de tweede module in vergelijking met een magnetroneenheid waarbij de tweede module minder of geen magnetisch actieve elementen omvat.It is an advantage of embodiments of the present invention that the strength of the magnetic field on the target surface is increased by adding a magnet to the second module as compared to a microwave unit where the second module comprises fewer or no magnetically active elements.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvatten de magnetisch actieve elementen van de tweede module en/of van de eerste module magnetisch permeabel materiaal.In embodiments of the present invention, the magnetically active elements of the second module and / or of the first module comprise magnetically permeable material.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat verschillende configuraties die resulteren in verschillende topologieën van de magneetveldlijnen kunnen worden ontworpen door magnetisch permeabel materiaal in te brengen in de eerste module en/of in de tweede module.It is an advantage of embodiments of the present invention that different configurations that result in different topologies of the magnetic field lines can be designed by introducing magnetically permeable material into the first module and / or into the second module.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat configuraties die resulteren in een unimodale (bijv. Gaussiaanse) en configuraties die resulteren in een bimodale magneetveldverdeling op het targetoppervlak kunnen worden gerealiseerd. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het zelfs mogelijk zijn om de tangentiële veldverdeling op het targetoppervlak te wijzigen tussen unimodaal en bimodaal door de positie te wijzigen tussen de eerste module en het target. Het is bovendien voordelig dat tegelijkertijd de sterkte van het tangentiële veld op het targetoppervlak kan worden verhoogd of verlaagd door de positie tussen de eerste module en de tweede module te wijzigen.It is an advantage of embodiments of the present invention that configurations that result in a unimodal (e.g., Gaussian) and configurations that result in a bimodal magnetic field distribution on the target surface can be realized. In embodiments of the present invention, it may even be possible to change the tangential field distribution on the target surface between unimodal and bimodal by changing the position between the first module and the target. Moreover, it is advantageous that at the same time the strength of the tangential field on the target surface can be increased or decreased by changing the position between the first module and the second module.

BE2018/5183BE2018 / 5183

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is ten minste één van de magnetisch actieve elementen van de eerste module een magneet.In embodiments of the present invention, at least one of the magnetically active elements of the first module is a magnet.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de magnetroneenheid zodanig geconfigureerd dat de positie van de eerste module kan worden gewijzigd ten opzichte van de positie van het target.In embodiments of the present invention, the microwave unit is configured such that the position of the first module can be changed relative to the position of the target.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat door het wijzigen van de positie van de eerste module ten opzichte van de positie van het target, het mogelijk is om de vorm van de magneetveldverdeling op het targetoppervlak te modificeren.It is an advantage of embodiments of the present invention that by changing the position of the first module relative to the position of the target, it is possible to modify the shape of the magnetic field distribution on the target surface.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de magnetroneenheid een derde module omvattend een magnetisch actief element en de magnetroneenheid is zodanig geconfigureerd dat de positie van de tweede module instelbaar is ten opzichte van de derde module en zodanig dat de tweede module kan worden gepositioneerd tegen de derde module zodanig dat de magneetveldverdeling van de tweede module wordt beïnvloed door de derde module.In embodiments of the present invention, the microwave unit comprises a third module comprising a magnetically active element and the microwave unit is configured such that the position of the second module is adjustable relative to the third module and such that the second module can be positioned against the third module such that the magnetic field distribution of the second module is influenced by the third module.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de magneetveldsterkte op het targetoppervlak nog meer kan worden verlaagd door de tweede module tegen de derde module te positioneren.It is an advantage of embodiments of the present invention that the magnetic field strength on the target surface can be further reduced by positioning the second module against the third module.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de magnetroneenheid bovendien een instelmiddel dat is geschikt voor het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de positie van de eerste module.In embodiments of the present invention, the microwave unit further comprises an adjustment means suitable for changing the position of the second module relative to the position of the first module.

BE2018/5183BE2018 / 5183

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het instelmiddel bovendien geschikt voor het wijzigen van de positie van de eerste module ten opzichte van de positie van een gemonteerd target.In embodiments of the present invention, the adjustment means is furthermore suitable for changing the position of the first module relative to the position of a mounted target.

Deze gecombineerde besturing van de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module en van de eerste module ten opzichte van een gemonteerd target is in het bijzonder voordelig bij het sputteren van een vlak target. Door het wijzigen van de afstand tussen de eerste module en het target kan de vorm van de magneetveldverdeling op het targetoppervlak worden gemodificeerd. Door het wijzigen van de afstand tussen de eerste module en de tweede module kan de sterkte van de magneetveldverdeling op het targetoppervlak worden gemodificeerd.This combined control of the position of the second module relative to the first module and of the first module relative to a mounted target is particularly advantageous when sputtering a flat target. By changing the distance between the first module and the target, the shape of the magnetic field distribution on the target surface can be modified. By changing the distance between the first module and the second module, the strength of the magnetic field distribution on the target surface can be modified.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het instelmiddel geschikt voor het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de positie van de eerste module voor het wijzigen van de sterkte van het magneetveld aan de magnetroneenheid op het targetoppervlak en/of waarbij het instelmiddel is geschikt voor het wijzigen van de positie van de eerste module ten opzichte van de positie van het target voor het wijzigen van de vorm van het magneetveld op het targetoppervlak.In embodiments of the present invention, the adjusting means is adapted to change the position of the second module relative to the position of the first module for changing the strength of the magnetic field at the microwave unit on the target surface and / or wherein the adjusting means is suitable for changing the position of the first module relative to the position of the target for changing the shape of the magnetic field on the target surface.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het instelmiddel is geschikt voor het wijzigen van de positie van de eerste module ten opzichte van de positie van het target voor het wijzigen van de vorm van het magneetveld op het targetoppervlak. Dit maakt het mogelijk om wijzigingen in de vorm van het magneetveld op het targetoppervlak te compenseren alsIt is an advantage of embodiments of the present invention that the adjusting means is adapted to change the position of the first module relative to the position of the target to change the shape of the magnetic field on the target surface. This makes it possible to compensate for changes in the shape of the magnetic field on the target surface as

BE2018/5183 gevolg van wijzigingen in de targetdikte. Dus, optimalisatie van het targetgebruik is mogelijk.BE2018 / 5183 due to changes in target thickness. Thus, optimization of target use is possible.

In een tweede aspect, hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een vacuümdepositie-inrichting voor sputteren, de vacuümdepositie-inrichting omvattend een vacuümkamer, een substraathouder voor het positioneren van een substraat dat in de vacuümkamer moet worden gecoat, en een instelbaar magnetronsysteem in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.In a second aspect, embodiments of the present invention relate to a vacuum depositing device for sputtering, the vacuum depositing device comprising a vacuum chamber, a substrate holder for positioning a substrate to be coated in the vacuum chamber, and an adjustable microwave system in accordance with with embodiments of the present invention.

In een derde aspect, hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het besturen van een magneetveld aan het oppervlak van een target. Het target is gemonteerd in een magnetronsysteem omvattend een eerste module en een tweede module, waarbij elke module ten minste één magnetisch actief element omvat en waarbij ten minste één van de magnetisch actieve elementen een magneet is. De eerste module en de tweede module zijn zodanig gepositioneerd dat, wanneer een target is gemonteerd op het montage-element, magneetveldlijnen die afkomstig zijn van de ten minste ene magneet worden gesloten door het vormen van een lus over de eerste module, de tweede module en het target waardoor een magneetveld wordt gevormd voor het target dat geschikt is om bij te dragen tot de vorming van een plasmaopsluiting die sputteren mogelijk maakt, waarbij ten minste één afstandhouder aanwezig is tussen de eerste module en de tweede module waarbij de magnetroneenheid zodanig is geconfigureerd dat een positie van de tweede module kan worden gewijzigd ten opzichte van een positie van de eerste module wat resulteert in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak. De werkwijze omvatIn a third aspect, embodiments of the present invention relate to a method for controlling a magnetic field on the surface of a target. The target is mounted in a microwave system comprising a first module and a second module, wherein each module comprises at least one magnetically active element and wherein at least one of the magnetically active elements is a magnet. The first module and the second module are positioned such that when a target is mounted on the mounting element, magnetic field lines coming from the at least one magnet are closed by forming a loop over the first module, the second module and the target by which a magnetic field is formed for the target suitable for contributing to the formation of a plasma confinement allowing sputtering, wherein at least one spacer is present between the first module and the second module with the microwave unit configured such that a position of the second module can be changed relative to a position of the first module resulting in a change in the strength of the magnetic field on the target surface. The method comprises

BE2018/5183 het monteren van een target in het magnetronsysteem en het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de positie van de eerste module.BE2018 / 5183 mounting a target in the microwave system and changing the position of the second module relative to the position of the first module.

Specifieke en te verkiezen aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de bijbehorende onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals gepast en niet louter zoals expliciet opgenomen in de conclusies.Specific and preferred aspects of the invention are included in the accompanying independent and dependent claims. Features of the dependent claims can be combined with features of the independent claims and with features of other dependent claims as appropriate and not merely as explicitly included in the claims.

Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht met verwijzing naar de hieronder beschreven uitvoeringsvorm(en).These and other aspects of the invention are clearly explained and explained with reference to the embodiment (s) described below.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

FIG. 1 toont een schematische tekening van een magnetroneenheid volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 1 shows a schematic drawing of a microwave unit according to embodiments of the present invention.

FIG. 2 toont een schematische tekening van een magnetroneenheid waarin de eerste module een magneet en een stuk magnetisch permeabel materiaal omvat en de tweede module een langwerpig stuk magnetisch permeabel materiaal omvat in verbinding met een magneet waarbij de tweede module zich uitstrekt tussen de magneet en het stuk magnetisch materiaal permeabel materiaal van de eerste module.FIG. 2 shows a schematic drawing of a microwave unit in which the first module comprises a magnet and a piece of magnetically permeable material and the second module comprises an elongated piece of magnetically permeable material in connection with a magnet, the second module extending between the magnet and the piece of magnetic material permeable material of the first module.

FIG. 3 toont de magneetveldlijndichtheid in een geavanceerde magnetroneenheid waarin alleen het magneetsysteem als geheel ten opzichte van het target kan worden bewogen.FIG. 3 shows the magnetic field line density in an advanced microwave unit in which only the magnet system as a whole can be moved relative to the target.

FIG. 4 tot FIG. 7 tonen de magneetveldlijndichtheid in een magnetroneenheid in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavigeFIG. 4 to FIG. 7 shows the magnetic field line density in a microwave unit in accordance with embodiments of the present invention

BE2018/5183 uitvinding voor verschillende posities van de tweede module met betrekking tot de eerste module.BE2018 / 5183 invention for different positions of the second module with respect to the first module.

FIG. 8 toont beide symmetrische delen van de magneetveldlijndichtheid in een magnetroneenheid waarin de tweede module dichtbij de eerste module is gepositioneerd.FIG. 8 shows both symmetrical parts of the magnetic field line density in a microwave unit in which the second module is positioned close to the first module.

FIG. 9 toont beide symmetrische delen van de magneetveldlijndichtheid in een magnetroneenheid waarin de tweede module verder weg is gepositioneerd van de eerste module dan op FIG. 8.FIG. 9 shows both symmetrical parts of the magnetic field line density in a microwave unit in which the second module is positioned farther away from the first module than in FIG. 8.

FIG. 10 toont de tangentiële veldsterkte voor verschillende posities van de tweede module ten opzichte van de eerste module terwijl de positie van de eerste module ten opzichte van het target constant wordt gehouden volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding (gemarkeerd met n), en voor verschillende posities van het magneetsysteem met betrekking tot het target volgens een geavanceerd magneetsysteem (gemarkeerd met s) terwijl de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module constant blijft en dit voor een targetdikte van 15 mm.FIG. 10 shows the tangential field strength for different positions of the second module relative to the first module while the position of the first module relative to the target is kept constant according to embodiments of the present invention (marked with n), and for different positions of the magnet system with regard to the target according to an advanced magnet system (marked with s) while the position of the second module relative to the first module remains constant for a target thickness of 15 mm.

FIG. 11 toont soortgelijke grafieken als op FIG. 10 maar voor een targetdikte van 25 mm.FIG. 11 shows similar graphs as in FIG. 10 but for a target thickness of 25 mm.

FIG. 12 toont de genormaliseerde (de verhouding over de Os en On-curves, respectievelijk) tangentiële veldsterkte voor dezelfde posities als op FIG. 10.FIG. 12 shows the normalized (the ratio between the Os and On curves, respectively) tangential field strength for the same positions as in FIG. 10.

FIG. 13 toont de genormaliseerde (de verhouding over de Os en On-curves, respectievelijk) tangentiële veldsterkte voor dezelfde posities als op FIG. 11.FIG. 13 shows the normalized (the ratio between the Os and On curves, respectively) tangential field strength for the same positions as in FIG. 11.

FIG. 14 toont het effect van het regelvenster op de veldsterkte voor de huidige versus de nieuwe configuratie in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.FIG. 14 shows the effect of the control window on the field strength for the current versus the new configuration in accordance with embodiments of the present invention.

BE2018/5183BE2018 / 5183

Alle referentietekens in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd als vormende een beperking voor de doelstelling.All reference marks in the claims may not be interpreted as constituting a limitation for the objective.

In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.In the various drawings, the same reference characters refer to the same or analogous elements.

Gedetailleerde_____beschrijving_____van_____illustratieve uitvoeringsvormenDetailed_____description_____of_____illustrative embodiments

De onderhavige uitvinding wordt beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is niet beperkt daartoe maar alleen tot de conclusies. De beschreven tekeningen zijn louter schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kan de grootte van sommige van de elementen overdreven zijn en niet op schaal zijn getekend voor illustratieve doeleinden. De dimensies en de relatieve dimensies komen niet overeen met werkelijke reducties voor de praktijk van de uitvinding.The present invention is described with respect to specific embodiments and with reference to certain drawings, but the invention is not limited thereto but only to the claims. The described drawings are purely schematic and not restrictive. In the drawings, the size of some of the elements may be exaggerated and not drawn to scale for illustrative purposes. The dimensions and the relative dimensions do not correspond to actual reductions for the practice of the invention.

De termen eerste, tweede en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies, worden gebruikt voor het maken van onderscheid tussen soortgelijke elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een reeks, hetzij in tijd, ruimte, rangorde of op enige andere wijze. Het is duidelijk dat de aldus gebruikte termen onder gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere volgorden dan hierin beschreven of geïllustreerd.The terms first, second and the like in the description and in the claims, are used to distinguish between similar elements and not necessarily to describe a sequence, either in time, space, ranking or in any other way. It is understood that the terms thus used are interchangeable under appropriate conditions and that the embodiments of the invention described herein may operate in sequences other than those described or illustrated herein.

Het dient vermeld dat de term 'omvattend', gebruikt in de conclusies, niet mag worden geïnterpreteerd als zijnde beperkt tot de daarna opgesomde middelen; het sluit geen andere elementen of stappen uit. Het moet dusIt should be mentioned that the term "comprising", used in the claims, should not be interpreted as being limited to the resources listed thereafter; it does not exclude other elements or steps. So it must be

BE2018/5183 worden geïnterpreteerd als specificerend voor de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten waarnaar wordt verwezen, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere kenmerken, gehele getallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De bedoeling van de uitdrukking 'een apparaat omvattend middelen A en B' mag dus niet worden beperkt tot apparaten die alleen bestaan uit componenten A en B. Dit betekent dat met betrekking tot de onderhavige uitvinding de enige relevante componenten van het apparaat A en B zijn.BE2018 / 5183 are interpreted as specifying the presence of the listed attributes, integers, steps or components referred to, but do not exclude the presence or addition of one or more other attributes, integers, steps or components, or groups thereof from. The meaning of the expression "a device comprising means A and B" should therefore not be limited to devices consisting only of components A and B. This means that with regard to the present invention the only relevant components of the device are A and B .

Verwijzing doorheen deze specificatie naar 'een bepaalde uitvoeringsvorm' of 'een uitvoeringsvorm' betekent dat een specifieke eigenschap, structuur of kenmerk beschreven met betrekking tot de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De opnamen van de uitdrukkingen 'in een bepaalde uitvoeringsvorm' of 'in een uitvoeringsvorm' op diverse plaatsen doorheen deze specificatie verwijzen niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvormen, maar kunnen dat wel. Verder kunnen de specifieke eigenschappen, structuren of kenmerken op elke geschikte manier worden gecombineerd, zoals uit deze openbaring duidelijk is voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied, in een of meer uitvoeringsvormen.Reference throughout this specification to "a particular embodiment" or "an embodiment" means that a specific feature, structure, or feature described with respect to the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. The recordings of the expressions "in a particular embodiment" or "in an embodiment" at various places throughout this specification do not necessarily all refer to the same embodiments, but can. Furthermore, the specific properties, structures or features may be combined in any suitable manner, as is apparent from this disclosure to anyone skilled in the art, in one or more embodiments.

Evenzo dient het duidelijk te zijn dat in de beschrijving van de kenschetsende uitvoeringsvormen van de uitvinding diverse kenmerken van de uitvinding soms samen worden gegroepeerd in een enkele uitvoeringsvorm, figuur, of beschrijving daarvan voor het stroomlijnen van de openbaring en helpen bij het verkrijgen van inzicht in eenSimilarly, in the description of the characterizing embodiments of the invention, it is to be understood that various features of the invention are sometimes grouped together in a single embodiment, figure, or description thereof for streamlining the disclosure and assisting in gaining insight into a

BE2018/5183 of meer van de diverse aspecten van de uitvinding.BE2018 / 5183 or more of the various aspects of the invention.

Deze openbaringsmethode mag echter niet worden geïnterpreteerd als zijnde een intentie dat de geclaimde uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vermeld in elke conclusie. In de plaats daarvan liggen, zoals blijkt uit de volgende conclusies, de inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van een enkele daarvoor geopenbaarde uitvoeringsvorm. De conclusies die volgen op de gedetailleerde beschrijving zijn hierdoor dus expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, waarbij elke conclusie op zichzelf staat als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.However, this disclosure method should not be interpreted as an intention that the claimed invention requires more features than explicitly stated in each claim. Instead, as is apparent from the following claims, the inventive aspects lie in less than all the features of a single embodiment disclosed therefor. Thus, the claims that follow the detailed description are hereby explicitly included in this detailed description, wherein each claim stands on its own as a separate embodiment of the present invention.

Verder zijn, hoewel enkele hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige maar geen andere eigenschappen die zijn opgenomen in andere uitvoeringsvormen omvatten, combinaties van eigenschappen van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld om binnen de doelstelling van de uitvinding te liggen, en verschillende uitvoeringsvormen vormen, zoals duidelijk is voor de ervaren deskundige. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kan elke van de geclaimde uitvoeringsvormen in elke combinatie worden gebruikt.Furthermore, although some embodiments described herein include some but no other features included in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention, and form different embodiments, as is apparent to those skilled in the art . For example, in the following claims, any of the claimed embodiments can be used in any combination.

In de hierin verschafte beschrijving zijn diverse specifieke details opgenomen. Het is echter duidelijk dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in praktijk kunnen worden gebracht zonder deze specifieke details. In andere instanties werden bekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail weergegeven om de duidelijkheid van de beschrijving niet in gevaar te brengen.Various specific details are included in the description provided herein. However, it is clear that embodiments of the invention can be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, structures, and techniques were not shown in detail in order not to compromise the clarity of the description.

In een eerste aspect hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een magnetroneenheid voor sputtermateriaal.In a first aspect, embodiments of the present invention relate to a microwave unit for sputtering material.

DeThe

BE2018/5183 magnetroneenheid 100 omvat, een bevestigingselement 130 voor het monteren van een target 132 en een instelbaar magneetsysteem, waarbij het magneetsysteem een eerste module 110 en een tweede module 120 omvat. Voorbeelden van dergelijke magnetroneenheden worden getoond op FIG. 1 en FIG. 2. De uitvinding is, echter, niet hiertoe beperkt. In deze voorbeelden zijn de magnetroneenheden symmetrische magnetroneenheden. Op beide figuren, wordt slechts de helft van een magnetroneenheid getoond. De stippellijnen 160 geven de symmetrielijn aan.BE2018 / 5183 comprises a microwave unit 100, a mounting element 130 for mounting a target 132 and an adjustable magnet system, the magnet system comprising a first module 110 and a second module 120. Examples of such microwave units are shown in FIG. 1 and FIG. 2. The invention is, however, not limited thereto. In these examples, the microwave units are symmetrical microwave units. On both figures, only half of a microwave unit is shown. The dotted lines 160 indicate the symmetry line.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat elke module ten minste één magnetisch actief element 112, 122, 124 waarbij ten minste één van de magnetisch actieve elementen een magneet 112, 122 is en waarbij de eerste module 110 en de tweede module 120 zodanig zijn gepositioneerd dat wanneer een target 132 wordt gemonteerd op het montage-element 130, magneetveldlijnen die afkomstig zijn van de ten minste ene magneet 112, 122 worden gesloten door het vormen van een lus over de eerste module 110, de tweede module 120 en het target 132 waardoor een magneetveld wordt gevormd voor het target dat geschikt is om bij te dragen aan de vorming van een plasma-opsluiting die sputteren mogelijk maakt.In embodiments of the present invention, each module comprises at least one magnetically active element 112, 122, 124 wherein at least one of the magnetically active elements is a magnet 112, 122 and wherein the first module 110 and the second module 120 are positioned such that when a target 132 is mounted on the mounting element 130, magnetic field lines coming from the at least one magnet 112, 122 are closed by forming a loop over the first module 110, the second module 120 and the target 132 whereby a magnetic field is formed for the target suitable for contributing to the formation of a plasma confinement that allows sputtering.

Ten minste één afstandhouder 115 is aanwezig tussen de eerste module 110 en de tweede module 120 en de magnetroneenheid 100 is zodanig geconfigureerd dat een positie van de tweede module 120 kan worden gewijzigd ten opzichte van een positie van de eerste module 110.At least one spacer 115 is present between the first module 110 and the second module 120 and the microwave unit 100 is configured such that a position of the second module 120 can be changed relative to a position of the first module 110.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding vormen magneetveldlijnen een lus over de eerste module, de tweede module en het target. Deze lus bestaat uit twee paden. Een eerste pad 154 is een segment van dezeIn embodiments of the present invention, magnetic field lines form a loop over the first module, the second module, and the target. This loop consists of two paths. A first path 154 is a segment of this

BE2018/5183 lus over de eerste module 110 en het target en een tweede pad 152 is een segment van deze lus over de ten minste ene afstandhouder 115 en de tweede module 120 (zie bijvoorbeeld FIG. 4).BE2018 / 5183 loop over the first module 110 and the target and a second path 152 is a segment of this loop over the at least one spacer 115 and the second module 120 (see, for example, FIG. 4).

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is een eerste pad van magneetveldlijnen een lussegment dat wordt gedefinieerd tussen 2 afzonderlijke magnetisch actieve elementen van de eerste module 110 en over het target en is een tweede pad van magneetveldlijnen een lussegment dat is gedefinieerd tussen 2 afzonderlijke magnetisch actieve elementen van de eerste module 110 en over de ten minste ene af standhouder 115 en de tweede module 120 (zie bijvoorbeeld FIG. 4) . Het combineren van het eerste pad 154 en het tweede pad 152 maakt het mogelijk om dezelfde magneetveldlijnen in een lus te sluiten.In embodiments of the present invention, a first path of magnetic field lines is a loop segment defined between 2 separate magnetically active elements of the first module 110 and across the target, and a second path of magnetic field lines is a loop segment defined between 2 separate magnetically active elements from the first module 110 and over the at least one spacer holder 115 and the second module 120 (see, for example, FIG. 4). The combination of the first path 154 and the second path 152 makes it possible to close the same magnetic field lines in a loop.

De magnetroneenheid is zodanig geconfigureerd dat door het wijzigen van de positie van de tweede module 120 ten opzichte van de eerste module 110 dit resulteert in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak. Een wijziging van de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module resulteert in een wijziging in de fluxdichtheid in het tweede pad en dus ook in het eerste pad. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding worden niet alle magneetveldlijnen over het eerste pad noodzakelijkerwijs gesloten over het tweede pad maar met een toenemend percentage van de magneetveldlijnen over het eerste pad die ook worden gesloten over het tweede pad, wordt het effect van het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module op de magneetveldsterkte op het targetoppervlak vergroot.The microwave unit is configured such that by changing the position of the second module 120 relative to the first module 110, this results in a change in the strength of the magnetic field on the target surface. A change in the position of the second module relative to the first module results in a change in the flux density in the second path and therefore also in the first path. In embodiments of the present invention, not all magnetic field lines over the first path are necessarily closed over the second path, but with an increasing percentage of the magnetic field lines over the first path that are also closed over the second path, the effect of changing the position becomes of the second module relative to the first module on the magnetic field strength on the target surface.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gaat ten minste 10 % van de magneetveldlijnenIn embodiments of the present invention, at least 10% of the magnetic field lines go

BE2018/5183 door het eerste pad (die ook bijdragen tot de magneetveldsterkte op het targetoppervlak) ook door het tweede pad. Deze magneetveldlijnen vormen een lus over de eerste module, de tweede module en het target. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gaat zelfs meer dan 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % van de veldlijnen door het eerste pad ook door het tweede pad. Door dit percentage te verhogen, neemt het effect van een wijziging in de fluxdichtheid in de tweede module op de fluxdichtheid in het target toe.BE2018 / 5183 by the first path (which also contribute to the magnetic field strength on the target surface) also by the second path. These magnetic field lines form a loop over the first module, the second module and the target. In embodiments of the present invention, even more than 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% of the field lines pass through the first path also through the second path. By increasing this percentage, the effect of a change in the flux density in the second module on the flux density in the target increases.

De reden daarvoor is de volgende. De totale flux in het eerste pad kan zijn samengesteld uit magneetveldli jnen die door het tweede pad gaan en uit magneetveldlijnen die door een alternatief pad gaan. Bij het wijzigen van de positie tussen de tweede module ten opzichte van de eerste module heeft dit in hoofdzaak invloed op de magneetveldlijnen in het tweede pad en alleen deze wijziging resulteert in een wijziging in de magneetsterkte op het targetoppervlak. Hoe meer de magnetische flux door het tweede pad lijkt op de magnetische flux door het eerste pad, hoe hoger het effect van de positiewi jziging op het targetoppervlak is. De magnetische flux door het tweede pad kan bijvoorbeeld ten minste 30 %, of zelfs ten minste 40 %, of zelfs ten minste 50 %, of zelfs ten minste 60 %, of zelfs ten minste 70 %, of zelfs ten minste 80 %, of zelfs ten minste 90 % zijn van de magnetische flux door het eerste pad.The reason for this is the following. The total flux in the first path can be composed of magnetic field lines passing through the second path and of magnetic field lines passing through an alternative path. When changing the position between the second module relative to the first module, this essentially influences the magnetic field lines in the second path and only this change results in a change in the magnetic strength on the target surface. The more the magnetic flux through the second path resembles the magnetic flux through the first path, the higher the effect change of position on the target surface. For example, the magnetic flux through the second path may be at least 30%, or even at least 40%, or even at least 50%, or even at least 60%, or even at least 70%, or even at least 80%, or even at least 90% of the magnetic flux through the first path.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen in hoofdzaak alle magneetveldlijnen van het eerste pad ook magneetveldli jnen van het tweede pad zijn. In dat geval zal het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module resulterenIn embodiments of the present invention, substantially all of the magnetic field lines of the first path can also be magnetic field lines of the second path. In that case, changing the position of the second module relative to the first module will result

BE2018/5183 in het grootste effect op de magneetveldsterkte op het targetoppervlak.BE2018 / 5183 in the greatest effect on the magnetic field strength on the target surface.

De wijziging in de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module kan van invloed zijn op de magnetische weerstand van de afstandhouder en dus op de magnetische fluxsterkte langs het tweede pad. Als gevolg hiervan, kan de magneetveldlijndichtheid van het eerste pad (die de elektronopsluiting en ionisâtiedichtheid boven het targetoppervlak vormt) dienovereenkomstig wijzigen.The change in the position of the second module with respect to the first module can influence the magnetic resistance of the spacer and thus the magnetic flux strength along the second path. As a result, the magnetic field line density of the first path (which forms the electron confinement and ionization density above the target surface) may change accordingly.

De magnetische weerstand of magnetische reluctantie van een pad wordt uitgedrukt in inverse Henry en is een maat voor de weerstand voor magnetische flux. Bij het toepassen van een magneetveld, volgt de magnetische flux het pad van de minst magnetische weerstand.The magnetic resistance or magnetic reluctance of a path is expressed in inverse Henry and is a measure of the resistance to magnetic flux. When applying a magnetic field, the magnetic flux follows the path of the least magnetic resistance.

De montage-eenheid 130 kan een plaat zijn. Het kan bijvoorbeeld een koperen plaat zijn. De montage-eenheid kan dienen als een koelelement.The mounting unit 130 can be a plate. For example, it can be a copper plate. The mounting unit can serve as a cooling element.

FIG. 3 toont een magnetroneenheid volgen de stand van de techniek waarbij het magneetsysteem alleen als geheel verplaatsbaar is ten opzichte van het target. Op deze figuur wordt de magneetveldlijndichtheid getoond over het target, over de magnetische elementen en over het magnetisch permeabele materiaal.FIG. 3 shows a microwave unit according to the prior art in which the magnet system can only be moved as a whole relative to the target. In this figure the magnetic field line density is shown over the target, over the magnetic elements and over the magnetically permeable material.

FIG. 4 tot FIG. 7 tonen de magneetveldlijndichtheid in een magnetroneenheid in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding voor verschillende posities van de tweede module met betrekking tot de eerste module. De magneetvelddichtheid kan bijvoorbeeld worden berekend met behulp van een statische elektromagnetische Monte Carlosimulatie (bijv. QuickField, Ansys, Comsol, Vectorfields, enz.), die de Maxwell-vergelijkingen oplost.FIG. 4 to FIG. 7 shows the magnetic field line density in a microwave unit in accordance with embodiments of the present invention for different positions of the second module with respect to the first module. The magnetic field density can, for example, be calculated using a static electromagnetic Monte Carlo simulation (e.g. QuickField, Ansys, Comsol, Vectorfields, etc.), which solves the Maxwell equations.

BE2018/5183BE2018 / 5183

Op FIG. 4 tot 7 worden het target 132, het montage-element 130, de eerste module 110, de tweede module 120, de afstandhouders 115, het eerste pad 154, het tweede pad 152 en de derde module 140 getoond. Op FIG. 4 tot 7 wordt de afstand tussen de tweede en de eerste module verkleind door de tweede module dichter bij de eerste module te brengen. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de tweede module zelfs passen tussen magnetisch actieve elementen van de eerste module. Door de tweede module dichter bij de eerste module te brengen neemt de magneetvelddichtheid in de lus gevormd door het eerste en het tweede pad over de eerste en de tweede module en over het target toe. Derhalve, kan een sterkere magneetveldsterkte op het targetoppervlak worden verkregen. Zoals te zien is op FIG. 7, is het magnetische element (een magneet in dit voorbeeld) 112a van de eerste module het dichtst bij de symmetrielijn verder gescheiden van het target dan het magnetische element (een magneet in dit voorbeeld) 112b verder weg van de symmetrielijn.FIG. 4 to 7, the target 132, the mounting element 130, the first module 110, the second module 120, the spacers 115, the first pad 154, the second pad 152, and the third module 140 are shown. FIG. 4 to 7, the distance between the second and the first module is reduced by bringing the second module closer to the first module. In embodiments of the present invention, the second module can even fit between magnetically active elements of the first module. By bringing the second module closer to the first module, the magnetic field density in the loop formed by the first and the second path increases over the first and the second module and over the target. Therefore, a stronger magnetic field strength can be obtained on the target surface. As can be seen in FIG. 7, the magnetic element (a magnet in this example) 112a of the first module closest to the symmetry line is further separated from the target than the magnetic element (a magnet in this example) 112b further away from the symmetry line.

De reden daarvoor is duidelijk uit FIG. 8 die de volledige magnetroneenheid toont (beide zijden van de symmetrielijn worden getoond). Zoals uit deze figuur blijkt, liggen de twee magnetische elementen die zich het dichtst bij de symmetrielijn bevinden dichtbij elkaar. Om het effect van beide naburige magnetische elementen te compenseren, worden ze verder van het target gescheiden dan de buitenste magnetische elementen. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen de binnenste magnetische elementen ook worden vervangen door een enkel magnetisch element. FIG. 9 toont dezelfde magnetroneenheid als FIG. 8 maar op FIG. 9 is de tweede module verder weg van de eerste module geplaatst.The reason for this is clear from FIG. 8 showing the complete microwave unit (both sides of the symmetry line are shown). As can be seen from this figure, the two magnetic elements that are closest to the line of symmetry are close to each other. To compensate for the effect of both adjacent magnetic elements, they are separated further from the target than the outer magnetic elements. In embodiments of the present invention, the inner magnetic elements can also be replaced with a single magnetic element. FIG. 9 shows the same microwave unit as FIG. 8 but in FIG. 9, the second module is placed further away from the first module.

BE2018/5183BE2018 / 5183

Op FIG. 4 tot FIG. 7 is de beweging van de tweede module ten opzichte van de eerste module een translatiebeweging. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de tweede module een magneet omvatten die roteerbaar gepositioneerd is en die de veldlijndichtheid van het tweede pad over de afstandhouder en de tweede module wijzigt. De magnetische weerstand van een dergelijk pad kan bijvoorbeeld worden geschat met behulp van gereedschappen zoals een magnetometer zoals een Hall-sonde, die kan worden gevonden als een 1D-, 2D- of 3dimensionaal gereedschap. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de beweging van de tweede module ten opzichte van de eerste module ook een combinatie van een rotatie en een translatie zijn.FIG. 4 to FIG. 7, the movement of the second module relative to the first module is a translation movement. In embodiments of the present invention, the second module may include a magnet that is rotatably positioned and that changes the field line density of the second path across the spacer and the second module. The magnetic resistance of such a path can be estimated, for example, with the aid of tools such as a magnetometer such as a Hall probe, which can be found as a 1D, 2D or 3d dimensional tool. In embodiments of the present invention, the movement of the second module relative to the first module can also be a combination of a rotation and a translation.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de afstandhouder mogelijk een magnetische susceptibiliteit lager dan 1. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt de vorm van de afstandhouder 115 gemodificeerd bij het wijzigen van de positie tussen de tweede module met betrekking tot de positie van de eerste module. Dit is bijvoorbeeld geïllustreerd op FIG. 1 en FIG. 4 tot 7 waarbij de afstandhouders 115 a,b luchtspleten zijn tussen de magnetisch actieve elementen 112 a,b van de eerste module 110 en de tweede module 120. Hoewel in dit voorbeeld de magnetroneenheid symmetrisch is, is dit niet strikt vereist.In embodiments of the present invention, the spacer may have a magnetic susceptibility of less than 1. In embodiments of the present invention, the shape of the spacer 115 is modified when changing the position between the second module with respect to the position of the first module . This is illustrated in FIG. 1 and FIG. 4 to 7 wherein the spacers 115 a, b are air gaps between the magnetically active elements 112 a, b of the first module 110 and the second module 120. Although in this example the microwave unit is symmetrical, this is not strictly required.

Afstandhouders zijn, echter, niet alleen beperkt tot luchtafstandhouders. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de afstandhouder onderdelen die zodanig zijn geconfigureerd dat ze ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Afstandhouders kunnen bijvoorbeeld teflon, brons of grafiet glijdelen omvatten, die zodanigSpacers are, however, not only limited to air spacers. In embodiments of the present invention, the spacer includes components that are configured to move relative to each other. Spacers may comprise, for example, teflon, bronze or graphite gliding

BE2018/5183 zijn geconfigureerd dat module 1 kan worden verplaatst ten opzichte van module 2. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het resultaat van een dergelijke verplaatsing dat de magnetische weerstand van de afstandhouder wijzigt hetgeen resulteert in een wijziging van de magnetische fluxdichtheid langs het eerste en tweede pad. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding correspondeert een toename in een magnetische f luxdichtheid van het eerste pad met een toename van f luxdichtheid van het magneetveld in het tweede pad en omgekeerd.BE2018 / 5183 are configured that module 1 can be displaced relative to module 2. In embodiments of the present invention, the result of such a displacement is that the magnetic resistance of the spacer changes, resulting in a change in the magnetic flux density along the first and second path. In embodiments of the present invention, an increase in magnetic flux density of the first path corresponds to an increase in magnetic flux density of the magnetic field in the second path and vice versa.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een magnetisch actief element een magneet en/of magnetisch permeabel materiaal omvatten. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een magneet een permanente magneet zijn (bv. gemaakt van ferromagnetisch materiaal) of een elektromagneet of elk type magneet. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een magneet een enkele magneet of een magneetreeks zijn. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan het magnetisch permeabele materiaal materiaal zijn met een positieve magnetische susceptibiliteit. De magnetische susceptibiliteit heeft typisch een waarde die significant groter is dan 1 (bv. 10 of 100 of zelfs hoger).In embodiments of the present invention, a magnetically active element may comprise a magnet and / or magnetically permeable material. In embodiments of the present invention, a magnet can be a permanent magnet (e.g. made of ferromagnetic material) or an electromagnet or any type of magnet. In embodiments of the present invention, a magnet can be a single magnet or a magnet array. In embodiments of the present invention, the magnetically permeable material can be material with a positive magnetic susceptibility. The magnetic susceptibility typically has a value that is significantly greater than 1 (e.g., 10 or 100 or even higher).

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de magnetroneenheid zodanig geconfigureerd dat wanneer een target (dat een plat target kan zijn) is gemonteerd, het ten minste ene magnetisch actieve element van de eerste module zich ten minste gedeeltelijk tussen het target en het ten minste een magnetisch actief element van de tweede module bevindt.In embodiments of the present invention, the microwave unit is configured such that when a target (which may be a flat target) is mounted, the at least one magnetically active element of the first module is located at least partially between the target and the at least one magnetic active element of the second module.

BE2018/5183BE2018 / 5183

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de magnetroneenheid zodanig geconfigureerd dat de afstand (gemeten in een richting loodrecht ten opzichte van het target) tussen de eerste module en de tweede module instelbaar is. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan ook de afstand tussen de eerste module en het target (indien gemonteerd) instelbaar zijn. De aanpassing van de eerste module kan zijn bedoeld voor het realiseren van een gunstige erosie en het verbruik van targetmateriaal tijdens het sputterproces. Het hebben van een aanpassing van de eerste module kan gunstig zijn wanneer een wijziging in targetgeometrie wordt geïmplementeerd.In embodiments of the present invention, the microwave unit is configured such that the distance (measured in a direction perpendicular to the target) between the first module and the second module is adjustable. In embodiments of the present invention, the distance between the first module and the target (if mounted) may also be adjustable. The modification of the first module can be intended to realize a favorable erosion and the consumption of target material during the sputtering process. Having an adjustment of the first module can be beneficial when a change in target geometry is implemented.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de eerste module 110 ten minste twee magnetisch actieve elementen 112 die een eerste magneet 112a en een tweede magneet 112b zijn. Een voorbeeld daarvan is schematisch geïllustreerd op FIG. 1. In dit voorbeeld zijn de magneten loodrecht georiënteerd ten opzichte van het target. Dit is echter niet vereist, en andere hellende posities ten opzichte van het targetoppervlak kunnen zelfs gunstiger zijn om een meer gewenst magneetveld op het targetoppervlak te verkrijgen.In embodiments of the present invention, the first module 110 comprises at least two magnetically active elements 112 that are a first magnet 112a and a second magnet 112b. An example thereof is schematically illustrated in FIG. 1. In this example, the magnets are oriented perpendicular to the target. However, this is not required, and other inclined positions relative to the target surface may even be more favorable to obtain a more desired magnetic field on the target surface.

Op FIG. 1 omvat de tweede module 2 magneten 122a en b en een langwerpig stuk magnetisch permeabel materiaal daartussen.FIG. 1, the second module 2 comprises magnets 122a and b and an elongated piece of magnetically permeable material between them.

Op FIG. 1 omvat de derde module slechts één magnetisch actief element 140, dat een langwerpig stuk magnetisch permeabel materiaal is dat zich uitstrekt tussen de eerste magneet 112a en de tweede magneet 112b van de eerste module. Het positioneren van de tweede moduleFIG. 1, the third module comprises only one magnetically active element 140, which is an elongated piece of magnetically permeable material that extends between the first magnet 112a and the second magnet 112b of the first module. Positioning the second module

BE2018/5183 dichtbij de derde module zal resulteren in een verzwakking van de veldverdeling van de tweede module.BE2018 / 5183 close to the third module will result in a weakening of the field distribution of the second module.

Op FIG. 1 is de af standhouder 115 tussen de eerste module en de tweede module een luchtafstandhouder. Er is één luchtafstandhouder 115a tussen de eerste magneet 112a en de tweede module en er is één luchtafstandhouder 115b tussen de tweede magneet 112b en de tweede module 120. De positie van de tweede module kan worden gewijzigd ten opzichte van de positie van de eerste module. In dit voorbeeld kan de afstand tussen beide (in de richting loodrecht op het targetoppervlak) worden gewijzigd, wat resulteert in een wijziging van de afstandhouders tussen de eerste magneet en de tweede module en tussen de tweede magneet en de tweede module. Door de positie van de tweede module 120 ten opzichte van de eerste module 110 te wijzigen, kunnen de luchtspleten 115 tussen de eerste module en de tweede module worden gewijzigd en derhalve kan ook de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak worden gewijzigd. In het voorbeeld dat is geïllustreerd op FIG. 1, kan ook de positie van de eerste module worden gewijzigd ten opzichte van de positie van het target. De afstand tussen beide in de richting loodrecht op het targetoppervlak kan veranderlijk zijn. Zoals te zien is op de 's' -grafieken, die het resultaat zijn van het verplaatsen van een compleet magneetsysteem volgen de stand van de techniek (magneten en een stuk zacht ijzer) zoals geïllustreerd op FIG. 3 ten opzichte van het targetoppervlak, op FIG. 10 zal het wijzigen van deze afstand resulteren in een wijziging in de vorm van de magneetveldverdeling op het targetoppervlak (aan de zijde van het targetoppervlak tegenover de zijkant van de eerste module).FIG. 1, the spacer 115 between the first module and the second module is an air spacer. There is one air spacer 115a between the first magnet 112a and the second module and there is one air spacer 115b between the second magnet 112b and the second module 120. The position of the second module can be changed relative to the position of the first module. In this example, the distance between the two (in the direction perpendicular to the target surface) can be changed, resulting in a change in the spacers between the first magnet and the second module and between the second magnet and the second module. By changing the position of the second module 120 relative to the first module 110, the air gaps 115 between the first module and the second module can be changed and therefore the strength of the magnetic field on the target surface can also be changed. In the example illustrated in FIG. 1, the position of the first module can also be changed relative to the position of the target. The distance between the two in the direction perpendicular to the target surface can be variable. As can be seen on the 's' graphs, which are the result of moving a complete magnet system, follow the state of the art (magnets and a piece of soft iron) as illustrated in FIG. 3 relative to the target surface, in FIG. 10, changing this distance will result in a change in the shape of the magnetic field distribution on the target surface (on the side of the target surface opposite the side of the first module).

BE2018/5183BE2018 / 5183

FIG. 2 toont een schematische tekening van een andere magnetroneenheid volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. In deze configuratie, omvat de eerste module 110 een eerste magnetisch actief element dat een magneet 112b is en een tweede magnetisch actief element dat magnetisch permeabel materiaal 112a omvat. De tweede module 120 omvat een langwerpig magnetisch actief element dat magnetisch permeabel materiaal omvat en een magnetisch actief element dat een magneet omvat. Aan een uiteinde van de tweede module 120 is het eerste magnetisch actieve element 112b van de eerste module gepositioneerd met een afstandhouder 115b tussen de tweede module en het eerste magnetisch actieve element van de eerste module en aan het tegenoverliggende uiteinde van de tweede module is het tweede magnetisch actieve element 112a van de eerste module gepositioneerd met een afstandhouder 115a tussen de tweede module 120 en het tweede magnetisch actieve element 112a van de eerste module. In dit voorbeeld is de afstandhouder een luchtspleet. De magneet in de tweede module is zodanig georiënteerd dat deze de magneetveldsterkte verhoogt die wordt gegenereerd in de gesloten lus van magneetveldlijnen over het eerste magnetisch actieve element van de eerste module, de tweede module, het tweede magnetisch actieve element van de eerste module, en het target waarin een magneetveld wordt gevormd vóór het target, dat geschikt is om bij te dragen aan de vorming van een plasmaopsluiting.FIG. 2 shows a schematic drawing of another microwave unit according to embodiments of the present invention. In this configuration, the first module 110 comprises a first magnetically active element that is a magnet 112b and a second magnetically active element that comprises magnetically permeable material 112a. The second module 120 comprises an elongated magnetically active element which comprises magnetically permeable material and a magnetically active element which comprises a magnet. At one end of the second module 120, the first magnetically active element 112b of the first module is positioned with a spacer 115b between the second module and the first magnetically active element of the first module and at the opposite end of the second module is the second magnetically active element 112a of the first module positioned with a spacer 115a between the second module 120 and the second magnetically active element 112a of the first module. In this example, the spacer is an air gap. The magnet in the second module is oriented such that it increases the magnetic field strength generated in the closed loop of magnetic field lines across the first magnetically active element of the first module, the second module, the second magnetically active element of the first module, and the target in which a magnetic field is formed in front of the target, which is suitable for contributing to the formation of a plasma confinement.

Door de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module te wijzigen, kan de sterkte van het magneetveld aan het oppervlak van het target worden gewijzigd. Het is daarbij voordelig dat de vorm van het magneetveld aan het oppervlak van het target in hoofdzaak gelijk kan worden gehouden door de positie van de eersteBy changing the position of the second module relative to the first module, the strength of the magnetic field on the surface of the target can be changed. It is thereby advantageous that the shape of the magnetic field on the surface of the target can be kept substantially the same by the position of the first

BE2018/5183 module ten opzichte van de positie van het target constant te houden. Als alternatief, kan de vorm worden gewijzigd door de positie van de eerste module ten opzichte van de positie van het target te wijzigen.BE2018 / 5183 module to be kept constant relative to the position of the target. Alternatively, the shape can be changed by changing the position of the first module relative to the position of the target.

Het magneetveld aan het oppervlak van het target heeft een veldcomponent die tangentieel is met het oppervlak van het target. Deze tangentiële veldcomponent is vooral nuttig voor de plasmaopsluiting. In de volgende paragrafen wordt deze tangentiële magneetveldcomponent in meer detail besproken.The magnetic field on the surface of the target has a field component that is tangential to the surface of the target. This tangential field component is especially useful for plasma confinement. This tangential magnetic field component is discussed in more detail in the following sections.

FIG. 10 toont de tangentiële veldsterkte voor verschillende posities van een magneetsysteem ten opzichte van een target. Dit zou een vroeger magneetsysteem kunnen zijn zoals geïllustreerd op FIG. 3, het zou ook een voorbeeld van een magneetsysteem kunnen zijn volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zoals geïllustreerd op FIG. 1 waarbij module 1 wordt verplaatst ten opzichte van het target terwijl de tweede module vast blijft ten opzichte van de eerste module. De x-as vertegenwoordigt verschillende locaties langs de breedte van het target waarbij x=0 overeenkomt met het midden van het target (de positie van de symmetrielijn) . Op deze en de volgende afbeeldingen is alleen een signaalzijdeopsluiting getoond. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan dezelfde gespiegelde curve met tegengesteld teken worden gevonden aan de tegenovergestelde zijde van het target. De y-as vertegenwoordigt de tangentiële veldsterkte. De met 's' aangeduide grafieken kunnen worden verkregen met gebruikmaking van een magneetsysteem dat geen tweede module heeft die in positie kan worden gewijzigd ten opzichte van een eerste module waarbij beide modules ten minste éénFIG. 10 shows the tangential field strength for different positions of a magnet system relative to a target. This could be an earlier magnet system as illustrated in FIG. 3, it could also be an example of a magnet system according to embodiments of the present invention as illustrated in FIG. 1 wherein module 1 is moved relative to the target while the second module remains fixed relative to the first module. The x-axis represents different locations along the width of the target where x = 0 corresponds to the center of the target (the position of the symmetry line). Only a signal-side enclosure is shown on this and the following illustrations. In embodiments of the present invention, the same mirrored mirrored sign can be found on the opposite side of the target. The y-axis represents the tangential field strength. The graphs marked 's' can be obtained using a magnet system that does not have a second module that can be changed in position with respect to a first module where both modules have at least one

BE2018/5183 actief magneetelement omvatten. De targetdikte in dit voorbeeld is 15 mm. De curves komen overeen met positie Os, 10s, 20s, 30s en komen overeen met verschillende posities van het complete magneetsysteem ten opzichte van het target (geen relatieve beweging tussen de eerste en tweede module). Uitgaande van een vooraf gedefinieerde positie Os de eerste module, of in geval van het systeem volgens de stand van de techniek, geïllustreerd op FIG. 3, wordt het complete magneet systeem, in stappen van 10 mm naar het target verplaatst. Zoals later zal worden uitgelegd voor de curves On, 10η, 20n, 30n wordt de tweede module van de op FIG. 1 geïllustreerde uitvoeringsvorm verplaatst in stappen van 10 mm naar de eerste module terwijl de eerste module op een vaste positie wordt gehouden ten opzichte van het target.BE2018 / 5183 active magnet element. The target thickness in this example is 15 mm. The curves correspond to position Os, 10s, 20s, 30s and correspond to different positions of the complete magnet system relative to the target (no relative movement between the first and second module). Starting from a predefined position Os the first module, or in the case of the prior art system, illustrated in FIG. 3, the complete magnet system is moved to the target in 10 mm increments. As will be explained later for the curves On, 10η, 20n, 30n, the second module of the shown in FIG. 1 illustrated embodiment moves to the first module in steps of 10 mm while the first module is held in a fixed position relative to the target.

Op de grafiek van FIG. 11 is de targetdikte 25 mm. De 's'-grafieken geven een indicatie van de vormwijziging bij het wisselen tussen verschillende posities van het magneetsysteem ten opzichte van het target. De 'n'-grafieken geven een indicatie van de wijziging van de magneetveldsterkte op het targetoppervlak bij het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module. Deze 'n'-grafieken tonen slechts een beperkte wijziging in hun vorm (vergeleken met de vormwijziging van de 's'-grafieken) voor de verschillende posities van module 2.On the graph of FIG. 11, the target thickness is 25 mm. The 's' graphs provide an indication of the shape change when switching between different positions of the magnet system relative to the target. The 'n' graphs give an indication of the change of the magnetic field strength on the target surface when changing the position of the second module relative to the first module. These 'n' graphs show only a limited change in their shape (compared to the shape change of the 's' graphs) for the different positions of module 2.

Zoals te zien is op de 's' -graf ieken heeft een dikker target een lagere tangentiële magneetveldsterkte (aan de tegenoverliggende zijde van de magneten) dan een dunner target. Een dikker target vertoont een unimodale (bijv. Gaussiaanse) als tangentiëleAs can be seen on the 's' graphs, a thicker target has a lower tangential magnetic field strength (on the opposite side of the magnets) than a thinner target. A thicker target exhibits a unimodal (e.g., Gaussian) as tangential

BE2018/5183 magneetveldverdeling die zich verplaatst naar een bimodale verdeling voor een dunner target.BE2018 / 5183 magnetic field distribution that moves to a bimodal distribution for a thinner target.

In magnetroneenheden volgen de stand van de techniek is een magneetconfiguratie gemaakt zodat het targetgebruik wordt geoptimaliseerd waardoor de racebaangroef wordt verbreed zodra een groef wordt gevormd en de dikte van het target kleiner wordt. Een dergelijke magneetconfiguratie volgens de stand van de techniek is niet gemaakt voor het verplaatsen van het magneetsysteem met een willekeurige targetdikte of erosieprofiel met de bedoeling om lokaal de veldsterkte aan te passen, met de bedoeling om lokaal de plasmadichtheid en de lokale sputtersnelheid aan te passen.In microwave units following the prior art, a magnet configuration is made so that target use is optimized, widening the race track groove as soon as a groove is formed and the thickness of the target diminishes. Such a magnet configuration according to the prior art is not made for moving the magnet system with any target thickness or erosion profile with the intention of locally adjusting the field strength, with the intention of locally adjusting the plasma density and the local sputtering speed.

De 's'-grafieken op FIG. 12 tonen de verhouding van de tangentiële veldsterkte voor verschillende posities van het magneetsysteem met betrekking tot het target versus de tangentiële veldsterkte op een vooraf gedefinieerde positie (positie 0), vermenigvuldigd met de inverse verhouding van de gemiddelde veldsterkte:The 's' graphs in FIG. 12 show the ratio of the tangential field strength for different positions of the magnet system with respect to the target versus the tangential field strength at a predefined position (position 0) multiplied by the inverse ratio of the average field strength:

Btni * Σί-Β^Οί Bt-Oi Σί,ΒΐηίBtni * Σί-Β ^ Οί Bt-Oi Σί, Βΐηί

In deze formule verwijst Bt naar de tangentiële magneetveldsterkte. De positie van het magneetsysteem ten opzichte van het target wordt gegeven door n. Deze posities zijn 10s, 20s, 30s terwijl index 0 verwijst naar positie Os. De parameter i vertegenwoordigt verschillende posities langs de breedte van het target. De y-as vertegenwoordigt de genormaliseerde tangentiële veldsterkte zoals gedefinieerd in de bovenstaande formules. Voor deze figuur was de targetdikte 15 mm.In this formula, Bt refers to the tangential magnetic field strength. The position of the magnet system relative to the target is given by n. These positions are 10s, 20s, 30s while index 0 refers to position Os. The i parameter represents different positions along the width of the target. The y-axis represents the normalized tangential field strength as defined in the above formulas. The target thickness for this figure was 15 mm.

BE2018/5183BE2018 / 5183

Het verschil tussen FIG. 12 en FIG. 13 is dat op FIG. 13 de curves worden verkregen voor een target met een dikte van 25 mm.The difference between FIG. 12 and FIG. 13 is that in FIG. 13 the curves are obtained for a target with a thickness of 25 mm.

Zoals kan worden gezien op de ' s'-grafieken resulteert het wijzigen van de positie van het magneetsysteem ten opzichte van het target in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak.As can be seen on the 's' graphs, changing the position of the magnet system relative to the target results in a change in the strength of the magnetic field on the target surface.

Om de sterkte van het magneetveld te modificeren zonder significant de vorm van het magneetveld op het targetoppervlak te wijzigen, omvatten uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding een eerste module 110 en een tweede module 120, die beide ten minste één magnetisch actief element 112, 122, 124 omvatten waarvan ten minste één van de magnetisch actieve elementen een magneet 122, 112 is. Door de tweede module te verplaatsen ten opzichte van de eerste module kan de sterkte van het magneetveld aan het targetoppervlak worden gemodificeerd.To modify the strength of the magnetic field without significantly changing the shape of the magnetic field on the target surface, embodiments of the present invention include a first module 110 and a second module 120, both of which have at least one magnetically active element 112, 122, 124 at least one of the magnetically active elements of which is a magnet 122, 112. By moving the second module relative to the first module, the strength of the magnetic field on the target surface can be modified.

Dit is geïllustreerd op FIG. 10 waarop ook de tangentiële magneetveldsterkte is getoond voor verschillende posities (On, 10η, 20n, 30n) van de tweede module ten opzichte van de eerste module terwijl de positie van de eerste module ten opzichte van het target constant wordt gehouden. Voor deze figuur was de targetdikte 15 mm. De x-as vertegenwoordigt verschillende posities langs de breedte van het target gemeten van het midden naar een buitenrand. Zoals uit de grafiek blijkt, wijzigt de vorm van de tangentiële veldsterkte niet significant voor verschillende posities van de tweede module ten opzichte van de eerste module, terwijl dit het geval is bij het wijzigen van de positie van de eerste module ten opzichte van het target. In het laatste geval wijzigt de vorm van de tangentiële veldsterkte van unimodaal in positie Os naarThis is illustrated in FIG. 10 on which also the tangential magnetic field strength is shown for different positions (On, 10η, 20n, 30n) of the second module relative to the first module while the position of the first module relative to the target is kept constant. The target thickness for this figure was 15 mm. The x-axis represents different positions along the width of the target measured from the center to an outer edge. As the graph shows, the shape of the tangential field strength does not change significantly for different positions of the second module relative to the first module, while this is the case when changing the position of the first module relative to the target. In the latter case, the shape of the tangential field strength changes from unimodal in position Os to

BE2018/5183 bimodaal voor positie 30s. Zoals ook uit deze figuur kan worden afgeleid, kan de sterkte van het tangentiële magneetveld worden gewijzigd door de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module te wijzigen. Voor deze grafiek werd de positie van de tweede module gewijzigd van 0 mm (overeenkomend met On) op dit punt is deze gepositioneerd tegen de derde module) in 30 mm (overeenkomend met 30n) op dit punt is deze 30 mm dichter bij het target gepositioneerd). In dit voorbeeld definieert de verplaatsing tussen de tweede module met betrekking tot de eerste module in de eerste plaats de veldverdelingssterkte. In dit voorbeeld zijn twee afstandhouders aanwezig tussen de tweede module en de eerste module. In dit voorbeeld zijn de afstandhouders lucht spleten. De vorm van de af standhouders wordt gemodificeerd en dus ook de tangentiële magneetveldsterkte, door de positie van de tweede module ten opzichte van de eerste module te variëren. De grootte van de afstandhouder (in dit voorbeeld is de afstandhouder een luchtspleet en de grootte kan worden gedefinieerd als de kortste afstand tussen de eerste module en de tweede module) kan bijvoorbeeld variëren tussen 0 mm en positieve waarde, afhankelijk van de positie van de eerste module ten opzichte van de tweede module. In sommige uitvoeringsvormen (bijvoorbeeld voor de conditie On) kan de afstand in de orde van 30 mm of meer zijn.BE2018 / 5183 bimodal for position 30s. As can also be deduced from this figure, the strength of the tangential magnetic field can be changed by changing the position of the second module relative to the first module. For this graph, the position of the second module was changed from 0 mm (corresponding to On) at this point it is positioned against the third module) to 30 mm (corresponding to 30 n) at this point it is positioned 30 mm closer to the target ). In this example, the displacement between the second module with respect to the first module primarily defines the field distribution strength. In this example, two spacers are present between the second module and the first module. In this example, the spacers are air slits. The shape of the spacer holders is modified and therefore also the tangential magnetic field strength, by varying the position of the second module relative to the first module. The size of the spacer (in this example, the spacer is an air gap and the size can be defined as the shortest distance between the first module and the second module) can vary, for example, between 0 mm and positive value, depending on the position of the first module compared to the second module. In some embodiments (e.g., for the On condition), the distance may be in the order of 30 mm or more.

Er kunnen targets van verschillende dikte worden gebruikt. De targetdikte kan bijvoorbeeld variëren tussen 0 en 50 mm. In het voorbeeld van FIG. 10 was de targetdikte 15 mm, terwijl op de grafiek op FIG. 11 de targetdikte 25 mm was.Targets of different thickness can be used. The target thickness can, for example, vary between 0 and 50 mm. In the example of FIG. 10, the target thickness was 15 mm, while on the graph in FIG. 11 the target thickness was 25 mm.

BE2018/5183BE2018 / 5183

FIG. 12 toont ook de genormaliseerde tangentiële veldsterkte (de 'n'-grafieken) waarin de verhouding is opgenomen met in de teller de tangentiële veldsterkte voor verschillende posities van module 2 ten opzichte van module 1 en in de noemer de tangentiële veldsterkte in een vooraf gedefinieerde positie (positie 0) . Deze verhouding wordt vermenigvuldigd met de inverse verhouding van de gemiddelde veldsterkte. Zoals blijkt uit de genormaliseerde grafieken wijzigt de vorm van de genormaliseerde tangentiële veldsterkte nauwelijks voor de curves 10η, 20n, 30n waarvoor de positie van module 2 wordt gewijzigd ten opzichte van module 1, terwijl de vorm significant wijzigt voor de curves 10s, 20s, 30s waarvoor de positie van module 1 wordt gewijzigd ten opzichte van het target.FIG. 12 also shows the normalized tangential field strength (the 'n' graphs) in which the ratio is recorded with in the numerator the tangential field strength for different positions of module 2 relative to module 1 and in the denominator the tangential field strength in a predefined position (position 0). This ratio is multiplied by the inverse ratio of the average field strength. As appears from the normalized graphs, the shape of the normalized tangential field strength hardly changes for the curves 10η, 20n, 30n for which the position of module 2 is changed relative to module 1, while the shape changes significantly for the curves 10s, 20s, 30s for which the position of module 1 is changed relative to the target.

In het voorbeeld van FIG. 12 wordt de genormaliseerde tangentiële veldsterkte getoond voor een targetdikte van 15 mm en op FIG. 13 voor een targetdikte van 25 mm.In the example of FIG. 12, the normalized tangential field strength is shown for a target thickness of 15 mm and in FIG. 13 for a target thickness of 25 mm.

FIG. 14 toont het effect van het regelvenster op de veldsterkte. De y-as vertegenwoordigt het percentage veldamplificatie van de tangentiële veldsterkte versus de nulpositie. De x-as vertegenwoordigt de magnetische regelpositie. Voor de 's'-grafieken is dit de positie van het complete magneetsysteem vanaf de nulpositie 0 (verder weg van het target) tot 30 (dichter bij het target) . Het complete magneetsysteem dat wordt verplaatst kan een magneetsysteem volgens de stand van de techniek zijn. Voor de 'n'-grafieken is dit de positie van module 2 van de nulpositie 0 (verder weg van module 1) tot 30 (dichter bij het target en modulel) . Grafieken 15s en 15n zijn voor targets met een dikte van 15 mm, voor de standaard enFIG. 14 shows the effect of the control window on the field strength. The y-axis represents the percentage field amplification of the tangential field strength versus the zero position. The x-axis represents the magnetic control position. For the 's' graphs, this is the position of the complete magnet system from the zero position 0 (further away from the target) to 30 (closer to the target). The complete magnet system that is being moved can be a magnet system according to the prior art. For the 'n' graphs, this is the position of module 2 from the zero position 0 (further away from module 1) to 30 (closer to the target and module). Charts 15s and 15n are for targets with a thickness of 15 mm, for the standard and

BE2018/5183 nieuwe magneetconfiguratie. Grafieken 25s en 25n zijn voor targets met een dikte van 25 mm, voor de standaard en nieuwe magneetconfiguratie.BE2018 / 5183 new magnet configuration. Charts 25s and 25n are for targets with a thickness of 25 mm, for the standard and new magnet configuration.

De grafieken op FIG. 10 tot 14 zijn afgeleid van de simulaties op FIG. 5 tot 7. Als alternatief, kunnen ze worden verkregen door het meten van de tangentiële magneetveldsterkte op het targetoppervlak. Voor het vergelijken van het verschil tussen een geavanceerde magnetroneenheid en een magnetroneenheid volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, wordt de tangentiële magneetveldsterkte gemeten op beide magnetroneenheden.The graphs in FIG. 10 to 14 are derived from the simulations in FIG. 5 to 7. Alternatively, they can be obtained by measuring the tangential magnetic field strength on the target surface. For comparing the difference between an advanced microwave unit and a microwave unit according to embodiments of the present invention, the tangential magnetic field strength is measured on both microwave units.

In een tweede aspect hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een vacuümdepositie-inrichting omvattend een vacuümkamer, een substraathouder voor het positioneren van een substraat dat in de vacuümkamer moet worden gecoat, en een instelbaar magnetronsysteem in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.In a second aspect, embodiments of the present invention relate to a vacuum depositing device comprising a vacuum chamber, a substrate holder for positioning a substrate to be coated in the vacuum chamber, and an adjustable microwave system in accordance with embodiments of the present invention.

In een derde aspect hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het besturen van een magneetveld aan het oppervlak van een target, gemonteerd in een magnetronsysteem in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. De werkwijze omvat het monteren van een target in het magnetronsysteem en het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de positie van de eerste module. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan dit worden gecombineerd met een geschikte positionering van de eerste module ten opzichte van het target.In a third aspect, embodiments of the present invention relate to a method for controlling a magnetic field on the surface of a target mounted in a microwave system in accordance with embodiments of the present invention. The method comprises mounting a target in the microwave system and changing the position of the second module relative to the position of the first module. In embodiments of the present invention, this can be combined with a suitable positioning of the first module relative to the target.

Claims

Conclusions

A sputtering material microwave unit (100) comprising the microwave unit (100), a mounting element (130) for mounting a target (132) and an adjustable magnet system, the magnet system comprising a first module (110) and a second module (120), wherein each module comprises at least one magnetically active element (112, 122, 124), wherein at least one of the magnetically active elements is a magnet (112, 122) and wherein the first module (110) and the second module ( 120) are positioned such that, when a target (132) is mounted on the mounting element (130), magnetic field lines from the at least one magnet (112, 122) are closed by forming a loop over the first module ( 110), the second module (120) and the target (132) through which a magnetic field is formed for the target suitable for contributing to the formation of a plasma confinement that allows sputtering, wherein at least one spacer ( 115) is present between the first module (110) and the second module (120) and wherein the microwave unit (100) is configured such that a position of the second module (120) can be changed relative to a position of the first module (110) resulting in a change in the strength of the magnetic field on the target surface, the loop consisting of two paths, a first path (154) is a loop segment defined between 2 separate magnetically active elements of the first module and over the target, and a second path (152) is a loop segment that is

BE2018 / 5183 defined between the 2 separate magnetically active elements of the first module (110) and over the at least one spacer (115) and the second module (120).

A microwave unit according to claim 1, wherein at least 10% of the magnetic field lines through the first path also pass through the second path.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the spacer (115) has a magnetic susceptibility of less than 1.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the microwave unit (100) is configured such that a shape of the spacer (115) is modified when changing the position between the second module relative to the position of the first module.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the spacer comprises components that are configured to move relative to each other.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the spacer comprises an air gap.

A microwave unit (100) according to any one of the preceding claims, wherein a magnetically active element of the second module comprises a magnet oriented so as to increase the magnetic field strength generated in the loop over the first module (110) , the second module (120) and the target (132).

A microwave unit (100) according to any one of the preceding claims wherein the magnetically active

BE2018 / 5183

34 elements of the second module and / or of the first module comprise magnetically permeable material.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein at least one of the magnetically active elements of the first module is a magnet.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the microwave unit is configured such that the position of the first module can be changed relative to the position of the target.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the microwave unit comprises a third module (140) comprising a magnetically active element and wherein the microwave unit is configured such that the position of the second module (120) is adjustable for relative to the third module and such that the second module (120) can be positioned against the third module (140) such that the magnetic field distribution of the second module is affected by the third module.

A microwave unit (100) according to any of the preceding claims, wherein the microwave unit further comprises an adjustment means suitable for changing the position of the second module (120) relative to the position of the first module (110) .

A microwave unit (100) according to claim 12, wherein the adjusting means is furthermore adapted to change the position of the first module (110) relative to the position of a mounted target (130).

BE2018 / 5183

A microwave unit (100) according to claim 12 or 13, wherein the adjusting means is adapted to change the position of the second module (120) relative to the position of the first module (110) for changing the strength of the magnetic field at the microwave unit on the target surface and / or wherein the adjusting means is adapted to change the position of the first module relative to the position of the target for changing the shape of the magnetic field on the target surface.

A vacuum depositing device for sputtering, the vacuum depositing device comprising a vacuum chamber, a substrate holder for positioning a substrate to be coated in the vacuum chamber, and an adjustable microwave system in accordance with any of claims 1 to 14.

A method for controlling a magnetic field on the surface of a target mounted in a microwave system comprising a first module and a second module, wherein each module comprises at least one magnetically active element and at least one of the magnetically active elements is a magnet, the first module and the second module being positioned such that when a target is mounted on the mounting element, magnetic field lines coming from the at least one magnet are closed by forming a loop over the first module, the second module and the target, whereby a magnetic field is formed for the target suitable for contributing to the formation of a plasma confinement allowing sputtering, at least one of which

BE2018 / 5183 spacer is present between the first module and the second module and wherein the microwave unit is configured such that a position of the second module can be changed relative to a position of the

5 first module which results in a change in the strength of the magnetic field on the target surface, the loop consisting of two paths, a first path (154) is a loop segment defined between 2 separate magnetically active elements of the first module and over the target, and a second path (152) is a loop segment defined between the 2 separate magnetically active elements of the first module (110) and over the at least one spacer (115) and the second module (120), the method comprising:

- mounting a target in the microwave system,

- changing the position of the second module relative to the position of the first module.