BE1026116B1

BE1026116B1 - Regelbare magnetron

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.

Description

Regelbare magnetron

Gebied van de uitvinding

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 uitvinding

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.

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.

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 een

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.

Er is nog altijd ruimte voor andere magneetsystemen die toelaten om het magneetveld aan het oppervlak van het target te modificeren.

Samenvatting van de uitvinding

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.

De hierboven vermelde doelstelling wordt verkregen door een werkwijze en inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

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 montage

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.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak kan worden gemodificeerd door het

wijzigen van de	positie tussen	de	eerste module	en	de
tweede module.	Deze	wi j z iging	kan	bijvoorbeeld	worden
veroorzaakt door	een	wi j z iging	van	de afstandhouder	bij

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 eerste

BE2018/5183 module. Dit resulteert in een wijziging van de magneetveldsterkte op het targetoppervlak.

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 resulteert

in een proportionele wijziging	in	de	magnetische
fluxdichtheid in het eerste pad.
In uitvoeringsvormen	van	de	onderhavige
uitvinding vormen magneetveldlijnen	een	lus over de eerste

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.

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.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gaat ten minste 10 % van de magneetveldlijnen door het eerste pad ook door het tweede pad.

BE2018/5183

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.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de afstandhouder een magnetische susceptibiliteit lager dan 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.

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.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de afstandhouder onderdelen die zodanig zijn geconfigureerd dat ze ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de afstandhouder een luchtspleet.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat een magnetisch actief element van de tweede module een magneet die zodanig is georiënteerd dat

BE2018/5183 deze de magneetveldsterkte verhoogt die wordt gegenereerd in de lus over de eerste module, de tweede module en het 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.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvatten de magnetisch actieve elementen van de tweede module en/of van de eerste module magnetisch permeabel materiaal.

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.

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.

BE2018/5183

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is ten minste één van de magnetisch actieve elementen van de eerste module een magneet.

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.

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.

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.

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.

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.

BE2018/5183

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.

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.

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.

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 als

BE2018/5183 gevolg van wijzigingen in de targetdikte. Dus, optimalisatie van het targetgebruik is mogelijk.

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 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 omvat

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.

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.

Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht met verwijzing naar de hieronder beschreven uitvoeringsvorm(en).

Korte beschrijving van de tekeningen

FIG. 1 toont een schematische tekening van een magnetroneenheid volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

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. 3 toont de magneetveldlijndichtheid in een geavanceerde magnetroneenheid waarin alleen het magneetsysteem als geheel ten opzichte van het target kan worden bewogen.

FIG. 4 tot FIG. 7 tonen de magneetveldlijndichtheid in een magnetroneenheid in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige

BE2018/5183 uitvinding voor verschillende posities van de tweede module met betrekking tot de eerste module.

FIG. 8 toont beide symmetrische delen van de magneetveldlijndichtheid in een magnetroneenheid waarin de tweede module dichtbij de eerste module is gepositioneerd.

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. 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. 11 toont soortgelijke grafieken als op FIG. 10 maar voor een targetdikte van 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. 13 toont de genormaliseerde (de verhouding over de Os en On-curves, respectievelijk) tangentiële veldsterkte voor dezelfde posities als op 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.

BE2018/5183

Alle referentietekens in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd als vormende een beperking voor de doelstelling.

In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.

Gedetailleerde_____beschrijving_____van_____illustratieve uitvoeringsvormen

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.

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.

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 dus

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.

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.

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 een

BE2018/5183 of meer van de diverse aspecten van de uitvinding.

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.

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.

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.

In een eerste aspect hebben uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding betrekking op een magnetroneenheid voor sputtermateriaal.

De

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.

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.

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.

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 deze

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).

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.

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.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gaat ten minste 10 % van de magneetveldlijnen

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.

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.

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 resulteren

BE2018/5183 in het grootste effect op de magneetveldsterkte op het targetoppervlak.

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.

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.

De montage-eenheid 130 kan een plaat zijn. Het kan bijvoorbeeld een koperen plaat zijn. De montage-eenheid kan dienen als een koelelement.

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. 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.

BE2018/5183

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.

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.

BE2018/5183

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.

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.

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 zodanig

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.

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 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.

BE2018/5183

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 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.

Op FIG. 1 omvat de tweede module 2 magneten 122a en b en een langwerpig stuk magnetisch permeabel materiaal daartussen.

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 module

BE2018/5183 dichtbij de derde module zal resulteren in een verzwakking van de veldverdeling van de tweede 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).

BE2018/5183

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.

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 eerste

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.

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.

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 één

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.

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.

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 tangentiële

BE2018/5183 magneetveldverdeling die zich verplaatst naar een bimodale verdeling voor een dunner 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.

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:

Btni * 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.

BE2018/5183

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.

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.

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.

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 naar

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.

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.

BE2018/5183

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.

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.

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 en

BE2018/5183 nieuwe magneetconfiguratie. Grafieken 25s en 25n zijn voor targets met een dikte van 25 mm, voor de standaard en nieuwe magneetconfiguratie.

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.

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 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.

Claims

Conclusies

1.- Een magnetroneenheid (100) voor sputtermateriaal, de magnetroneenheid (100) omvattend, een bevestigingselement (130) voor het monteren van een target (132) en een instelbaar magneetsysteem, het magneetsysteem omvattend een eerste module (110) en een tweede module (120), waarbij elke module ten minste één magnetisch actief element (112, 122, 124) omvat, 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) is gemonteerd op het montageelement (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 tot de vorming van een plasmaopsluiting die sputteren mogelijk maakt, waarbij ten minste één afstandhouder (115) aanwezig is tussen de eerste module (110) en de tweede module (120) en waarbij de magnetroneenheid (100) zodanig is geconfigureerd dat een positie van de tweede module (120) kan worden gewijzigd ten opzichte van een positie van de eerste module (110) wat resulteert in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak, waarbij de lus uit twee paden bestaat, een eerste pad (154) is een lussegment dat wordt gedefinieerd tussen 2 afzonderlijke magnetisch actieve elementen van de eerste module en over het target, en een tweede pad (152) is een lussegment dat is

BE2018/5183 gedefinieerd tussen de 2 afzonderlijke magnetisch actieve elementen van de eerste module (110) en over de ten minste ene afstandhouder (115) en de tweede module (120) .
2. - Een magnetroneenheid volgens conclusie 1 waarbij ten minste 10 % van de magneetveldlijnen door het eerste pad ook door het tweede pad gaat.
3. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de afstandhouder (115) een magnetische susceptibiliteit lager dan 1 heeft.
4. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de magnetroneenheid (100) zodanig is geconfigureerd dat een vorm van de afstandhouder (115) wordt gemodificeerd bij het wijzigen van de positie tussen de tweede module ten opzichte van de positie van de eerste module.
5. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de afstandhouder onderdelen omvat die zodanig zijn geconfigureerd dat ze kunnen bewegen ten opzichte van elkaar.
6. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de afstandhouder een luchtspleet omvat.
7. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een magnetisch actief element van de tweede module een magneet omvat die zodanig is georiënteerd dat deze de magneetveldsterkte verhoogt, die is gegenereerd in de lus over de eerste module (110), de tweede module (120) en het target (132) .
8. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies waarbij de magnetisch actieve

BE2018/5183

34 elementen van de tweede module en/of van de eerste module magnetisch permeabel materiaal omvatten.
9. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij ten minste een van de magnetisch actieve elementen van de eerste module een magneet is.
10. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de magnetroneenheid zodanig is geconfigureerd dat de positie van de eerste module kan worden gewijzigd ten opzichte van de positie van het target.
11. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de magnetroneenheid een derde module (140) omvat omvattend een magnetisch actief element en waarbij de magnetroneenheid zodanig is geconfigureerd dat de positie van de tweede module (120) instelbaar is ten opzichte van de derde module en zodanig dat de tweede module (120) kan worden gepositioneerd tegen de derde module (140) zodanig dat de magneetveldverdeling van de tweede module wordt beïnvloed door de derde module.
12. - Een magnetroneenheid (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de magnetroneenheid bovendien een instelmiddel omvat dat is geschikt voor het wijzigen van de positie van de tweede module (120) ten opzichte van de positie van de eerste module (110) .
13. - Een magnetroneenheid (100) volgens conclusie 12 waarbij het instelmiddel bovendien is geschikt voor het wijzigen van de positie van de eerste module (110) ten opzichte van de positie van een gemonteerd target (130) .

BE2018/5183
14. - Een magnetroneenheid (100) volgens conclusie 12 of 13 waarbij het instelmiddel is geschikt voor het wijzigen van de positie van de tweede module (120) ten opzichte van de positie van de eerste module (110) voor het wijzigen van de sterkte van het magneetveld aan de magnetroneenheid op het targetoppervlak en/of waarbij het instelmiddel is aangepast 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.
15. - 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 één van de conclusies 1 tot 14.
16. - Een werkwijze voor het besturen van een magneetveld aan het oppervlak van een target, 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, waarbij de eerste module en de tweede module zodanig zijn 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

BE2018/5183 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

5 eerste module wat resulteert in een wijziging van de sterkte van het magneetveld op het targetoppervlak, waarbij de lus uit twee paden bestaat, een eerste pad (154) is een lussegment dat wordt gedefinieerd tussen 2 afzonderlijke magnetisch actieve elementen van de eerste 10 module en over het target, en een tweede pad (152) is een lussegment dat is gedefinieerd tussen de 2 afzonderlijke magnetisch actieve elementen van de eerste module (110) en over de ten minste ene afstandhouder (115) en de tweede module (120), de methode omvattend:

15 - het monteren van een target in het magnetronsysteem,

- het wijzigen van de positie van de tweede module ten opzichte van de positie van de eerste module.