CS258548B1 - Magnetron pro depozicitenkých vrstev ve vakuu - Google Patents

Abstract

Jedná se o planární magnetron s magnety uloženými po obvodě. Uvnitř je pólový nástavec. Magnetron je obdélníkový, má chladicí desku a na ní je připevněn target. Směr polarizace magnetů je souhlasný v celém magnetickém obvodě. Magnetron je vhodný pro nanášení vrstev ve vakuu z materiálů jako Ti, Cu, Al, V, W, Cr, popřípadě i k odprašováni materiálů ze slinutých karbidů. Lze ho umístit uvnitř vakuové nádoby nebo i z vnějšku.

Description

Vynález řeší planární magnetron pro depozici tenkých reaktivních i nereaktivních vrstev ve vakuu.

V současné době jsou využívána různá řešení planárních magnetronú. Tato řešeni mají značná geometrická omezení velikosti targetu z důvodu tvarování magnetického pole tak, aby velikost magnetické indukce nepoklesla pod určitou kritickou hodnotu na povrchu targetu, která je pro složky Bx a By v rozmezí 100 až 200 mT. Vzhledem k tomu, že velikost složek magnetické indukce Bx, By klesá s rostoucí vzdáleností od magnetů, je v mnoha případech velice nesnadná realizace magnetronú s nepřímým chlazením targetu s ohledem na příliš velkou vzdálenost povrchu targetu od roviny magnetů a tím i malou hodnotu magnetické indukce na povrchu targetu.

Tento pokles magnetické indukce je spojen navíc, u klasicky řešených magnetronú, se změnou poměru intenzity hlavního a vedlejšího magnetického pole a tím dochází ke zhoršení provozních vlastností magnetronú. Tento negativní jev lze do určité míry kompenzovat použitím permanentních magnetů na bázi vzácných zemin (např. Co-Sm, AlNiCo), které dávají vyšší intenzity magnetického pole, jejich nevýhodou je však malá dostupnost a vyšší cena.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny magnetronem dle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do vybrání v tělese magnetronú, který je z feromagnetického materiálu, je vložena chladicí deska, na níž je připevněn target a pod ní je uložen vnitřní pólový nástavec z feromagnetického materiálu, přičemž do dutiny mezi tělesem magnetronú a vnitřním pólovým nástavcem jsou vloženy magnety. Celé těleso magnetronú je umístěno v anodickém plášti na isolačních rozpěrkách. Magnety v celém magnetickém obvodě jsou polarizovány souhlasně.

Magnetron dle vynálezu má vyšší hodnotu magnetické indukce na povrchu targetu něžli klasické magnetrony bez vyvedených magnetických pólů a s nepřímým chlazením targetu a to obou složek Bx a By. Jejich velikost dosahuje 500 až 700 ml ve vzdálenosti 15 mra nad povrchem magnetů. Nemá žádné vedlejší magnetické pole a tudíž není náchylný k vytváření vedlejších parazitních výbojů. Má vysoký koeficient využití plochy'targetu a hlavní erosní oblast zasahuje až k okrajům targetu.

Na rozdíl od klasicky řešených magnetronú, které mají variabilní délku a jejich šířka je dána úrovní intenzity magnetického pole použitých magnetů, při tomto konstrukčním uspořádání není šířka omezena a je jí možno rozšiřovat zvyšováním počtu magnetů uložených vedle sebe mezi tělesem magnetronú a vnitřním pólovým nástavcem.

Vysoká hodnota magnetické indukce snižuje pracovní napětí magnetronú a tím se zmenšuje nebezpečí elektrických průrazů k anodě. Současně však i stahuje plasmaťické pole před magnetronem směrem k targetu a tím se zmenšuje teplotní pole před targetem. To umožňuje nanášet vrstvy na substráty s nižšími teplotami tání při zachování vysokých deposičních rychlostí.

Na připojeném obrázku je znázorněn příklad provedení magnetronú dle vynálezu. Zobrazení magnetronú je v půdorysu a v příčném řezu. Obr. 1 je příčný řez magnetronem z obr. 2, vedený příčnou osou, obr. 2 je řez magnetronem při pohledu shora.

Magnetron na obr. 1 je tvořen tělesem 2 magnetronú, které je z feromagnetického materiálu. Ve vybrání tělesa 2 magnetronú je uložena dutá chladící deska 5, která je tvořena dvojicí desek vakuově svařených nebo spájených a v jejichž dělicí rovině jsou vyfrézovány chladící kanály pro chladicí médium. Na této chladicí desce 5 je uložen target 4 připevněný na obvodě a ve střední části šrouby k chladicí desce 2 (neznázorněno).

Ve střední části magnetronú pod chladicí deskou 5 je uložen vnitřní pólový nástavec 2·

Do dutiny mezi tělesem 2 magnetronú a vnitřním pólovým nástavcem 3 jsou vloženy magnety 2, jejichž směr magnetizace je po celém obvodě shodný a je dle obrázku č. 1 a č. 2. Zadní strana magnetronú (spodek) je uzavřena zadní deskou Q, která je z feromagnetického materiálu, a v této části uzavírá magnetické pole.

Celé těleso 2 magnetronu je vloženo do anodického pláště 2» které je od vlastního tělesa 2 magnetronu odděleno isolačními rozpěrkami 2· Anodický plášt J_ je z neferomagnetického materiálu a může být chlazen. Na obr. č. 2 je řez magnetronem při pohledu shora. Zde je znázorněno uložení magnetů 2 po obvodě. Tvar magnetronu může být obdélníkový.

Magnety 2_ jsou uloženy do tělesa z feromagnetického materiálu, a to tím způsobem, že směr magnetizace všech magnetů v celém magnetickém obvodě je stejný od vnitřního pólového nástavce k tělesu 2 magnetronu, které působí jako druhý pólový nástavec. Tímto způsobem je zaručeno vyvedení obou pólů magnetického pole. na nejvyšší úroveň, a to u vnitřního pólu pod chladicí desku 5 a u vnějšího pólu na úroveň horní roviny chladící desky 2 popř. i nad ni. Na těleso 2 magnetronu je přivedeno stejnosměrné napájecí napětí o velikosti 200 až 500 V.

Magnetron dle vynálezu je vhodný pro reaktivní i nereaktivní naprašování vrstev na bázi kovových nemagnetických elektricky vodivých materiálů jako jsou např. Ti, Cu, Al,

Ta, V, W, Cr apod. a je vhodný i k odprašování materiálů z targetů vyrobených ze slinutých prášků, které jsou porézní. Lze jej umístit jak z vnější strany vakuové nádoby, tak i dovnitř, vakuové komory.

Claims (1)

1. předmEt vynálezu

   Magnetron pro depozici tenkých vrstev ve vakuu opatřený přívodem stejnosměrného záporného napětí, přívodem a vývodem chladicí kapaliny vyznačující se tím, že do vybrání v tělese (1) magnetronu z feromagnetického materiálu je vložena chladicí deska (5), na níž je připevněn target (4) a pod níž je uložen vnitřní pólový nástavec (3) z feromagnetického materiálu, přičemž do dutiny mezi tělesem (1) magnetronu a vnitřním pólovým nástavcem (3) jsou vloženy magnety (2) a celé těleso (1) magnetronu je umístěno v anodickém plášti (7) přes izolační rozpěrky (8), přičemž magnety (2) v celém magnetickém obvodě jsou polarisovány souhlasně.