CN1248640A - 具有带永磁配置结构的阴极的溅射装置 - Google Patents

具有带永磁配置结构的阴极的溅射装置 Download PDF

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Abstract

在一种通过永磁配置结构而具有磁强化功能的溅射装置中,产生了一个磁场,磁场的磁力线在溅射面上方经过并穿透所述溅射面,其中永磁配置结构由两列(7,8)圆形的或椭圆形的且本身分别相连的同轴单磁铁(5,5’…;6,6’…)构成,它们通过一个磁轭(9)相连,其中背向永久磁铁列(7,8)的中央阴极(3)表面是由两个相对其中延伸的分型面(3a,3b)构成的,共同构成这两个分型面(3a,3b)的边缘(3c)平行于永久磁铁(5,5’…;6,6’…)列(7,8),在磁轭(15)和转向磁轭(15)的中央阴极(3)表面之间安插了一个由磁铁材料制成的部件(14)。

Description

具有带永磁配置结构的阴极的溅射装置
本发明涉及一种通过永磁配置结构而具有磁强化功能的溅射装置，所述的永磁配置结构设置在背向一个中央阴极的溅射面的中央阴极侧面上且它产生了一个其磁力线在溅射面上方经过并穿透它的磁场，所述溅射装置具有一个至少部分由溅射面构成的阴极和一个间隔设置在阴极前面的且用于产生一个电场的阳极，其中永磁配置结构由两列圆形的或椭圆形的且本身分别相连的同轴单磁铁构成，它们通过一个低碳钢磁轭相连。
我们知道一种有问题的溅射装置(DE2920700C2)，其中涉及这样的措施，即它致使磁场线平平地经过中央阴极的溅射面上方，永磁配置结构为此是由许多单个的相连磁铁件构成的，如此相对选择它的定位和布置，即磁场的磁力线步进在磁铁布置结构内通过，而且基本上与中央阴极溅射面平行地经过绝大部分的中央阴极溅射面。
在这种公知的溅射装置的一个优选实施例中，第一组磁铁件具有一个相对中央阴极溅射面倾斜的极化方向，第二组磁铁件具有一个平行于溅射面的极化方向。
还知道一种具有片形中央阴极和许多布置在背向基底的侧面上的U形磁铁单元的溅射阴极(US4,461,688)，其中第一U形磁铁单元的两个支脚通过其端面压在中央阴极背向面的边缘部上，另一对U形磁铁单元分别通过支脚端面靠在半个背向中央阴极面上，另外两对小U形磁铁单元通过其两个支脚的端面靠在另一半由两对磁铁单元重叠的中央阴极背向面边缘上。
最后，人们已根据磁控管原理提出了一种溅射阴极(DE19819785.3)，它具有一个至少构成一部分的且由待溅射材料构成的中央阴极，所述中央阴极具有一个布置在该中央阴极后的且具有极化不同的电源的磁铁系列，通过它至少构成了一个本身相连的由拱形弯曲场线构成的隧道，转离中央阴极的源极通过由软磁铁材料制成的磁轭相连，磁场源构成体是直棱柱体且优选地是长方体，它们的底边平行于中央阴极面，电源场线分别倾斜地走向磁场源构成体的底面。
本发明的目的是提供一种溅射阴极，它的中央阴极具有特别长的耐压寿命或者它可以成分利用所使用的中央阴极材料，其磁铁没有被阴极冷却剂环绕冲洗，它适用于沉积速率高的涂层工艺。
根据本发明，上述目的是如此实现的，即在这两个永久磁铁列之间设有一个其形状与磁轭匹配的且横截面优选地成U形的由磁铁材料制成的部件，它背向中央阴极的背面靠在面向中央阴极的且由两个永久磁铁列限定的磁轭面上，其中U形部件的两个支脚分别在指向中央阴极的方向上与永久磁铁列间隔地延伸。
在另一个替换实施例中，背向永久磁铁列的中央阴极面由两个相对曲折延伸的分型面构成，由这两个分型面共同构成的边缘平行于永久磁铁列，在磁轭和朝向磁轭的中央阴极面之间插入一个由磁铁材料制成的部件。
本发明的其它细节和特征在权利要求书中详细记载和描述了。
本发明允许有许多实施方案，其中两个实施方案完完全全在附图中示意地画出了，这些附图以局部视图示出了两种不同的圆环形阴极，其中转轴或对称轴用R表示。
图3和图4更草草地示出了如图1和图2所示的阴极，其中示出了磁场线走向。
图1所示的阴极由一个具有这样横截面的圆环形中央阴极3、一个圆环形薄膜4、两个圆环柱形且分别由许多个单独的长方体形永久磁铁5、5’…或6、6’组成的永久磁铁列7、8、一个大致成圆环柱形的且横截面为U形的磁轭9、一个横截面成U形的部件10、一个由薄膜4封闭的且在部件10中切削出的槽11和两个密封圈12、13构成，所述横截面由一个其两个等长的边相互平行且垂直于底边的而其另外两个边相交成一个延伸角的五角形构成，所述密封圈确保了流过槽11的冷却剂不流入装有永久磁铁5、5’…或6、6’…的阴极区。
这两个转向基底的中央阴极3的分型面用3a、3b表示，由两个分型面3a、3b构成的公用边用3c表示。与薄膜4隔离开的部件10的两个端面用10b、10c表示。
图2所示的阴极由一个其形状与图1所示形状相同的圆环形中央阴极3、一个布置在中央阴极3下方的圆环形薄膜4、两个密封圈12、13、一个由磁铁材料制成的部件14、一个其横截面大致成梯形的磁轭15和两个永久磁铁列7、8构成，所述磁铁列分别由许多个单独的长方体形单磁铁5、5’…或6、6’…构成。与图1所示实施例不同的是，单个的立方体形或长方体形永久磁铁5、5’…或6、6’…在图2所示的阴极中布置在相对中央阴极面或转轴R倾斜的位置上，其中它们被分别固定在大致成圆盘形的扁平磁轭15的环形倾斜侧面15a或15b上。
还要说明的是，磁场源构成体是直棱柱体或长方体5、5’…或6、6’…，它们的底边是倾斜的或者以α角指向中央阴极面，其中磁场源的场线分别平行于长方体5、5’…或6、6’…的侧边。
如图2所示，长方体形永久磁铁5、5’…6、6’的倾斜角(相对中央阴极)大致为45°(见图4)。

Claims (5)

1.一种通过永磁配置结构而具有磁强化功能的溅射装置，所述的永磁配置结构设置在背向一个中央阴极溅射面的中央阴极侧面上且它产生了一个其磁力线在溅射面上方经过并穿透它的磁场，所述溅射装置具有一个至少部分由溅射面构成的阴极和一个间隔设置在阴极前面的且用于产生一个电场的阳极，其中永磁配置结构由两列圆形的或椭圆形的且本身分别相连的同轴单磁铁(5，5’…6，6’…)构成，它们通过一个磁轭(9)相连，其特征在于，在这两个永久磁铁列(7，8)之间设有一个其形状与磁轭(10)匹配的且横截面优选地成U形的由磁铁材料制成的部件(10)，其背向中央阴极(3)的背面靠在面向中央阴极(3)的且由永久磁铁列(7，8)限定的磁轭(9)面上，其中U形部件(10)的两个支脚分别在指向中央阴极(3)的方向上与永久磁铁列(7，8)间隔地延伸。
2.一种通过永磁配置结构而具有磁强化功能的溅射装置，所述的永磁配置结构设置在背向一中央阴极的溅射面的中央阴极侧面上且它产生了一个其磁力线在溅射面上方经过并穿透它的磁场，所述溅射装置具有一个至少部分由溅射面构成的阴极和一个间隔设置在阴极前面的且用于产生一个电场的阳极，其中永磁配置结构是有两个圆形的或椭圆形的且本身分别相连的同轴单磁铁(5，5’…；6，6’…)列(7，8)构成，它们通过一个磁轭(15)相连，其特征在于，背向永久磁铁列(7，8)的中央阴极(3)面由两个相对曲折延伸的分型面(3a，3b)构成，由这两个分型面(3a，3b)共同构成的边缘(3c)平行于永久磁铁(5，5’…；6，6’…)列(7，8)，在磁轭(15)和转向磁轭(15)的中央阴极(3)面之间插入一个由磁铁材料制成的部件(14)。
3.如权利要求1和/或2所述的溅射装置，其特征在于，背向径向靠内的永久磁铁列(7)的部件(14)表面是垂直于中央阴极面形成的，背向径向靠外的永久磁铁列(8)的部件(14)表面被设计成一个相对磁轭(15)面倾斜的表面(14a)。
4.如权利要求1-3之一所述的溅射装置，其特征在于，永久磁铁列(7，8)的单个的永久磁铁(5，5’…；6，6’…)被制成直棱柱体且优选地被制成正方体或长方体，它们的底边和侧边倾斜地指向中央阴极面。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的溅射装置，其特征在于，由磁铁材料制成的部件(10，14)具有一个基本扁平的圆环柱形形状，或者它被设计成一个大致扁平的椭圆形环，其中背向中央阴极(3)的磁铁材料制成部件(10，14)的表面内开设了一条槽或一条沟形凹道(11，16)，它平行于永久磁铁列(7，8)，径向限定槽(11，16)的部件(10，14)的两个分型面(10b，10c或14b，14c)密封地压在片材或一片薄膜(4)上，所述薄膜安插在中央阴极(3)和部件(10，14)之间且它与槽(11，16)一起限定出一条冷却剂流道。
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