CZ154293A3 - Process and apparatus for magnetron sputtering - Google Patents

Description

Z pňsob a zařízení pro iagne tronové rozprašování

Oblast t e c !i n i k y ; ' - I ·_

Vynález se týká způsobu a zařízení pro magnetronové rozprašování materiálů a řeší nastavování výbojových charakteristik magnetronového výboje, zejména zapalovacího tlaku a/nebo zhášecího tlaku.

Dosavadní stav techniky

Katodové rozprašování ve stejnosměrném doutnavém výboji je známý proces, využívaný například pro nanášení tenkých vrstev. Klasické diodové rozprašování v doutnavém výboji mezi katodou a anodou je neefektivní vzhledem k potřebě vysokých tlaků pracovního plynu, řádově 10 až 100 Pa. K dosažení nižších pracovních tlaků se využívá různých způsobů, z nichž nej obvyklejší jsou založeny na magnetronovém principu, chráněném například USP

166 018 z roku 1979. V planármagnetické pole ve tvaru koncentricky uspořádanými

č. 3 878 085 z r. 1975 a USP č ním magnetronu se nad katodou vytvoří uzavřeného tunelu siločar mezi dvěma póly a v důsledku, driftu elektronů ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli se tak výrazně prodlouží dráha elektronů. Po přiložení napětí mezi katodu vakuovou komoru, obvykle asi 500 až 1000 V , při tlaku alespoň rovném zapalovacímu tlaku, obvykle 5 * 1 0 “ ¹ až 10 Pa, se vybudí nastaví pracovní samovolně zhasne stabilní doutnávý výboj a poté se tlak, vyšší než zhášecí tlak, při němž výboj Zhášecí tlaky jsou u raagnetronů obvykle v rozsahu 2*l0¹ až 1 Pa. Jen výjimečně je magnetronový doutnavý výboj stabilní při pracovním tlaku nižším než asi l0~¹Pa, s dolní hranicí asi 5*10~²Pa, jak uvádí J.L. Vossen a W. Kern (eds.), Thin Film Processes, Academie Press, New York, 1978.

Kromě konvenčního vyváženého magnetronu, popsaného výše, byly vyvinuty také nevyvážené magnetrony, popsané v článcích B.

Window a N . Savvides: Journal of Vacuum Science and Technology

A 4, (1986) 196, a J.Musil, S.Kadlec a W.D.Munz: Journal of Vatc o

Czx c ii ii ii S c i e n c e a n cl T e c h nology Λ 9 , (19 9 1), 1171. R o z cl ί 1 mezi ~vy va zeným a nevyváženým m a gn e t r o n e in .je v tom, že zatímco u v y váže né h o π a g r. e t r o n u .je ma g n e t i c k é pole ve středu katody stejně silné .jako na okraji, u nevyváženého magnetronu .je buď silnější ve středu (nevyvážený magnetron-typ 2). magnetického pole magnetron-typ 1) nebo na okraji (nevyvážený U nevyváženého magnetronu-typ 2 se orientace na ose mění v určité vzdálenosti od katody, kde převáží pole vnějšího pólu nad polem vnitřního pólu. V praxi se název nevyvážený magnetron začal používat pro nevyvážený magnetron-typ 2, neboť vzhledem k vyváženému magnetronu i k nevyváženému magnetronu-typ 1 dosahuje vyšší hustoty plazmatu u substrátů. Všechny tyto magnetrony mají v blízkosti katody dosni podobné magnetické pole ve tvaru uzavřeného tunelu siločar mezi dvěma koncentricky uspořádanými póly a proto lze ve všech těchto případech mluvit o magnetickém poli magnetronového typu. Přitom ani u nevyváženého magnetronu není známo dosažení nižšího zhásecího tlaku než u konvenčních magnetronu.

USP č. 4 971 674 z roku 1990 chrání magnetron podobný nevyváženému magnetronu s magnetickým netické ho obvodu s permanentními polem vytvořeným pomocí magma g n e t y , kombinovaného s dvěma cívkami. Změnou poměru proudů ve vnitřní a vnější cívce lze r o z mítat erozní zónu ve směru od středu katody k jejímu okraji. Tím je aožno dosáhnout vyšší využitelnosti rozprašovací katody. Práčovi í tlak .je přitom poměrně vysoký, například 1.33 Pa, což je nedostatkem tohoto řešení.

Zhášecí tlaky s hodnotami přibližně 2 * 1 0 ' ² Pa byly dosaženy v mignetronových systémech se zvláštním, výjimečně kvalitním udržením plazmatu u katody magnetronu za pomoci kombinace magnetických a elektrických polí. Jedním z těchto systémů je kombinace dvou stejně velkých kruhových magnetronu, umístěných proti sobí, s opačně orientovanými magnety, jak uvádí Μ. Na o e, S. Yamaníka a Y. Hoshi: IEEE Transactions on Magnetics, 16 (5), 1981, 646. Další ' způsob dosažení nízkých zhášecích tlaků při magietronovém rozprašování, řešený v čs. patentové přihlášce PV 4801-89, využívá kombinace magnetického pole konvenčního nebo nevyváženého magnetronu s multipolárním magnetickým polem. Tyto systémy jsou však značně složitější než konvenční magnetron.

Ρ ο tis t..a1 a v y n álezu r· d o s t. a t k y známého stavu d o s a ž e.ní c o n e j n i ž š í o h tlak u covnini a poté a z h á š e c í h o t 1 a k u vynálezu. Katoda praco v η ί h o υ 1 y η u , z o j m é n a z a n a L o v a c í h o t. laku řeší způsob ma ξne t r o no véh o rozprašování podle určená k rozprašování se polarizuje střídavým vysokofrekvenčním nebo stejnosměrným záporným napětím oproti anodě a/nebo vakuové komoře, nad katodou se vytvoří magnetické pole, které obsahuje uzavřený tunel siločar nad katodou, a mezi katodou a anodou a/nebo vakuovou komorou se vybudí stabilní doutnavý výboj v p rapi y n u při tlaku rovném zapalovacímu tlaku nebo vyšším se nastaví pracovním tlak pracovního plynu vyšší než z há šecí tlak. Podstata vynálezu spočívá v tom, že. na prostor nad rozprašovanou plochou katody se působí magnetickým polem, jehož siločáry protínající povrch katody dvakrát a tvořící uzavřený tunel siločar nad katodou jsou rozloženy na ploše větší než 80% z celkové plochy katody. Siločáry magnetického pole protínající povrch katody dvakrát jsou ty, které vycházejí z rovinné plochy katody blíže k jejímu středu a protínají tuto plochu dále od středu, nebo naopak. Magnetické pole má tedy takový tvar, že naprostá většina siločar vycházejících z okraje katody protíná stejně tak naprostá většina siločar části katody protíná okraj katody.

katody a z střední střední část vycházej ících

Indukce magnetického pole ve středu tunelu siločar na povrchu katody hodnotu v pracovního zhášecího hodnotu v má hodnotu vyšší než 50 G, přičemž zapalovací tlak má rozsahu plynu se tlaku do rozsahu 1 . 5 * 1 0 ' ²

3*10'

Pa

1*10'¹ Pa, pracovní tlak porné napětí na katodě se nastaví na hodnotu v rozmezí od hodnoty tlaku 1 * 1 0 ' ¹ Pa, přičemž zhášecí tlak má Pa až 5*10'² Pa, a stejnosměrné z á udržuje v rozsahu 400 V až 1000 V.

Horní hranice zhášecího a zapalovacího tlaku může být samozřejmě i vyšší a spodní hranice závisí například na velikosti a materiálu katody a na druhu pracovního plynu.

Hodnotu zapalovacího tlaku lze minimalizovat pomocí napětí přivedeného na katodu, v rozsahu 400 V až 100 V, přičemž obvykle se nejnižšího zapalovacího tlaku dosáhne v rozsahu 500 V až 900 V .

Pro některé aplikace je cílem dosáhnout po zapálení výboje s t, a I i I η í ho ro z, p r a šován í při c o n e ,j nižším p r a c o v n í in tlaku, tedy dosíhnout minimálního zhášecího tlaku. Zhášecí tlak lze nastavit n a příklad v rozsahu 1 . 5 * 1 0'² Pa až 5*10'

Při zachování tvaru magnetického pole nad katodou se muže ještě nastavit jeho indukce na povrchu katody a tak lze nastavovat minimální zhášecí tlak. Funkce magnetronu nezávisí na orientaci výsledného magnetického pole, tedy na tom, zda je severní pól magnetického pole ve střední části magnetronu nebo na jeho okra ji .

Minimální zhášecí tlak lze nastavit také pomocí výbojového proudu. V zásadě se dosahuje minimálního zhášecího tlaku při nižších hodnotách výbojového proudu, s výjimkou proudů velmi nízkých, přičemž optimální proudová hustota na katodě bývá v rozsahu 0.2 až 20 m A/c m² .

Zařízení pro magnetronové rozprašování se skládá z vakuové komory vybavené přívodem a odvodem plynu, z nejméně .jedné rovinné katody, jejíž povrch je vyroben z materiálu určeného k rozpracování, umístěné ve vakuové komoře, dále ze zdroje střídavého vysokofrekvenčního nebo stejnosměrného napětí a proudu, připojeného mezi katodu a vakuovou od komory izolovanou anodu, umístěnou z chlazení katody. Podstata vynálezu roviiho rozložení magnetického pole ve komoru nebo mezi katodu a zvláštní, ve vakuové komoře, a dále spočívá v definici prostον z t a h u k tvaru a k rozměrům rozprašované katody. Rozprašovaná plocha katody sestává jednak z účinné oblasti katody, vymezené siločarami, které protínají katodu dvakrát, dále ze střední oblasti katody, ležící uvnitř účinné oblasti oblasti katody, a ohraničené účinnou oblastí, a dále z okrajové ležící vně účinné oblasti a ohraničené účinnou oblastí. Plocha účinné oblasti katody je podle vynálezu co největší vzhledem k celkové ploše katody a tvoří minimálně 80% z celkové plochy katody. Přitom plocha střední nebo okrajové oblasti, v krajním případě obou, může být nulová.

Katoda může mít kruhový tvar nebo tvar kruhu blízký a pak plocha střední oblasti-katody má tvořit maximálně 2% z celkové plochy katody a z celkové plochy 20% .

Katoda může mít také podlouhlý tvar, například obdélníkový plocha okrajové oblasti katody maximálně 20% katody, přičemž jejich součet není větší než n < b o o v á I ii v , a p o t o ni ρ 1 o c h a s t ř e dní oblasti maximálně 10% z celkové plochy kat. o civ a plocha katody maximálně 15% z celkové plochy katody k a t o d y ni á t. v o ř i t okrajové oblasti

Př i čem ž j e.jich s κ ii č e t není Uvedené ostré, tedy ě t š í ne ž 2 0 % .

procentuální hranice pro velikosti ploch slabého efektu, například snížení zhášecího n e.jsou tlaku, ΰ

sc dosáhne i při těsném nedodržení těchto hranic a naopak pro dosažení největších efektů je třeba v praxi požadavky ještě zpřísnit.

Takovým přísným požadavkům lze vyhovět v zařízení podle další varianty, kdy tvar katody je definován tvarem křivky, která ohraničuje účinnou oblast katody. Je-li tedy například magnetické pole osově symetrické, bude mít katoda kruhový tvar. V případě magnetického pole, vytvořeného například magnetickým obvodem ve tvaru obdélníka, nebude mít katoda obecně tvar obdélníkový, ale definovaný tvarem a rozměry účinné oblasti katody, například tvar protáhlý se zaoblenými rohy.

Podle jiné varianty zařízení může katoda mít tvar obdélníka, ale okrajová oblast je překryta stínícím krytem z elektricky vodivého nemagnetického materiálu, který je elektricky izolován od katody a jehož vnitřní rozměry odpovídají rozměrům účinné oblasti katody. Stínící kryt může být elektricky spojen s anodou nebo s vakuovou komorou nebo může být na zvoleném potenciálu, včetně plovoucího potenciálu plazmatu. Výboj pak nehoří v prostoru mezi stínícím krytem a okrajovou oblastí katody a je omezen na účinnou oblast katody.

V případě, že základ zdroje magnetického pole je shodný se zdrojem magnetického pole tvaru konvenčního magnetronu, kde střední oblast katody je větší než 10%, je nad vnějším okrajem katody umístěn rámeček prstencového tvaru z magneticky měkkého materiálu, elektricky spojený s katodou, který k sobě stahuje siločáry vycházející ze středu katody a tak se rozšíří plocha účinné oblasti katody.

Uvedené varianty zařízení mohou použít magnetický obvod, například umístěný za katodou a tvořený například permanentními magnety nebo jedním elektromagnetem. Další varianta uvádí flexibilnější uspořádání, které umožňuje optimálně nastavit plochy účinné, střední a okrajové oblasti katody. Podstata této varianty spočívá v tom, že výsledné magnetické pole je složeno z magnetických polí dvou· nezávislých zdrojů, a to ze zdroje magnetického pole magnetronového typu, umístěného za katodou souose s kolmicí k povrchu katody v jejím středu, a ze zdroje rozvažujícího pole, umístěného souose s kolmicí k povrchu katody v jejím středu, přičemž alespoň jeden z obou zdrojů je tvořen m íi 4 ·! - t i ok υ in ; s t ·^:· n á s t, ř e d ii .

po!·· ma g:iet r ·,t; o v é h o ' \ ;

k a * .· ’ [J o 11 S O il Cl c· s k o 1 i <

iř i pojená k [;r v tlí fiiíí zdrci ě k k é h o ra a t e r i á I u . Z d r o j e ra r o z v a ž u j ícího pole ni ů ž .

y t ci r u r o změř v j e j i ;n m ů ž e b ý tvarn z n m í s t ě n a z a ρ r v η í h o m a t e r katody, S t Γ O ri íl , t k o .1 e m o rozměre; přibliž r. ě s t e j n é ra n e b o v S t š ί ra n e ž j o umístěná souose s kolmicí k povrchu katody připojená k druhému zdroji proudu. Za katodou p r v η í c í v k y umístěno druhé .jádro prstencového magneticky vodivého materiálu, druhá cívka může být na druhém jádru a první jádro s druhým jádrem mohou být cívkou magneticky propojeny deskou z magneticky v odivéiálu .

P ř e h 1 e ci o b r á z k ů n a v ý křes e c h v ý k r e s ň , kde na ob r . 1 j né z možných realizací zařízení pro magnetronové r o z s c a e a a _v

P i' a š o vání podle vynálezu, na obr. 2 je graf závislosti zapal o v a čího tlaku a zhášecího tlaku na poměru proudů Iz/I1 v zařízení z názorněnéa na obr. 1 . Obr. 3, 4, 5 znázorňují t vary si 1 o ča r v j e d n é ρ o 1 o v i n ě řezu k r u h o v ý m ra a g n e ironem rovinou, k t e r a p r o c h á z í o s ci u m a g n e t r o n u a o d ρ o v í d a jí po řadě b o d ů m A , B a C n a ob r . 2 a h o ci n o t á m poměru I 2 / 11 po řadě 1.25, 2.13 a 5.00. Na obr. 5 .je pro srovnání znázorněna katoda a tvar siločar magnet i c ké ho pole raag net ronu podle dosavadního stavu technik y a řeše ní podle v y nálezu s rámečkem z magneticky měkkého mat c r i á 1 u · Na o b r. 7 je d o t a i 1 k a t o d y, jejíž tvar je definován tvarem ύ č inné o b 1 a sti a i i a o br· 8 j e deta i 1 k a t o d v se stínícím krvt e m.

Příklady provedení vyňal·

N’ a o b r . 1 . j o ve vaku o v é kom o re 1 v y b a v e n é pří v ódem _2 a o d ódem 3 plvp.u umístěna izolované rovinná kruhová katoda 4. Zdro.

P r i p o ,j e n mezi Katodu : a li ii > H v < 11 i (} k a t ι, > i ..· j < u míst ě a z d r i < m a g n e t. y · cl r o j e m π a ¹ 7 ·} 7 , ] Γ; Q 7 P ^ri 3 '·' ρ t' ΰ t ο k m a ι’ n e ti c k é h o a e t i c k e h o ρ o 1 e ·.’ r v η í ra ·; z d ~ o j i .8 proudu, přičemž uvnitř první cívky 7_ .je umístěno první jádro 9. z magneticky měkkého materiálu. Zdrojem rozvažujícího pole je cl r u h š c í v k a 1 1 o rozměru přibližně stejném jako katoda, připojen á k d r u li é m u zdroji 1_2 proudu. Za katodou je kolem první cívky, ale u v n i t ř druhé cívky umístěno druhé jádro 13 prstencového tvaru z magneticky měkkého materiálu a první jádro /9 s druhým j á d r e m _1_3 jsou za první cívkou magneticky propojeny deskou 1_4 z magneticky vodivého materiálu. V tomto příkladu je vztah v e 1 i kostí katody i a t varu magnetického o hlas t 1 5 katody vymezená siločárami 3j ρ 1 o c h u katody, střed n í o b 1 a s t H katody z ce1k ové ρ1 o c h y k at o d y a okrajová o b 1 as'

S i 1 o č á r a 3 0 2 oh r an i č u j e ú č i η n o u oblast L· t i _16_, okrajové oblasti 1_7_ a účinné oblá: v i t. p o :ii ě r e ai p r o u d íí 12 / 11 , kde 11 je p r i proudu do p;-vní cívky 1 a Iz je proud z <

101e takový,	ž e	účinná
zahrnuje téměř	celou
. plochu .jen	asi	0.05%
7_ katody zc	e 1 a	chybí.
Plochy stře	dní	oblas-
1_5 katody	lze	nas t a -
1 z p r v η í 1; 0	zdroje 8
1 h é h 0 zdroje	1_2	proudu

d o d r u h é civ ' ř í k 1 a d 2 .

Na obr. 2 j e g r a f z áv i s1 o s t i z a ρ a 1 o v a c í h o 11 a k u a zhášecího laku na poměru intenzit rozvažujícího magnetického pole . m a g n e t i c k -é h o pole m a g n e t r on o v é h o typu v zařízení podle obr. 1 : kruho v o u katodou o průměru 124 mm, vyrobenou ze s1 i t i n y mědi : zinku. Pracovním plynem byl argon. V ý b oj o v ý pro ud byl 1 A . zapalovací napětí 1300 V. Měřítkem poměru intensit obou magne, j cký cli polí je poměr proudů Í2/I1 , kde li je proud z prvního odroje 8 proudu do první cívky 7 a I2 je proud z druhého zdroje u k a 2 u j e graf závislosti š e c í h o tlaku na poměr u né minimum, označené B,

p r 0	u d u d o	cd r u h é c í v !-	'y	11. K r i v k a	IQl
ρ a 1 0	v a c í h 0	t 1 a k u a	kř	i v k a 2 02	z há
/li ·	0 b ě k	ř i v k y 2 01	a	2 0 2 ma jí v ý	raz
P 0 v 1	cl a j i c í	cmer’·!	[ 2 / I	1=2,13. To	1 0

s i 1 o č a r m a g n e t i c k é h o

P o m ě r u I 2 / 1 ’ = 1 . 2 5 a n a obr. 3 a b o d C ρ o 1 e , u v ed e n é m u t v a r u s i 1 o č a r m; o cl ρ o v í d á p o m ě r u

m i n i m u m	0 d p 0 v	í d á
0 b r . 4 .	Bod A	0 d p
t i c k é h 0	P 0 1 e ,	u v e cl
I 1 = 5 . 0 c	i t v a r	u s i

ra a t v a •t , ·> z η ί z ·. ’ r η ϋ : a g il e í r o n e ;n r o v i , O k ‘· Í! :> ' s i ί o č a r klér á runo v y m o h á z, i κ í: o íi .z a g n e t r o n u · S i 1 o č a r v 3 U I p z ⁿ í n a ρ r . z - z Valo i! y * i vakrá l , p 1' i ' z ž siločára 3/12 J ^e n o j v r 3 ó 1>· n ó j š 1 takoví, e siločárou. Průsečíky silo.čar 3_C/2 s povrchem katody 4 vymezují tedy okraje ú činné oblasti 15 katody. Siločáry ,3_0_3 na obr. 3 vycházejí ze stře d ni o b1 a s t i 16 katody a neprotínají již k a t o d u , ale n a p ř i k 1 a d v a k u o v o u k o mor u 1_ v ně katody 4.. Analogie k y , siločáry 304 na obr. 5 vycházejí z okrajové oblasti 1 7 katody a neprotínají již katodu 4_. Na obr. 4 střední oblast 1 6 katody ani okrajová oblast íj_ katody téměř neexistují a siločáry

0 2 ρ r á vě spojují oblá:

střední bod katody 4. ^s jejím okrajem. Účinná z a h rn u j e ta k p ra k t i c k y celou plochu katody

4. a proto je právě v tomto uspořádání dosaženo n e j 1 e p š í h o udržení plazmatu nad katodou magnetronu a také minima zapalovacího tlaku a zhášecího tlaku.

Příklad 3.

Stejného závěru o vztahu tvaru magnetického pole nad katodou a minimálního zapalovacího a zhášecího tlaku jako v příkladu 2 . bylo dosaženo v aagnetronu s kruhovou katodou o průměru 100 mm, vyrobenou z mědi a také s katodou vyrobenou z titanu.

Příklad 4.

Ve stejném uspořádání jako v příkladu 1. při poměru i 2/11 = 2 , 13 byly ur č ε ny zapalovací 11 aky v závislosti na velikosti napětí přivedeného n a katodu pro z a p á1e ηí v ý b o j e v rozsah u 4 0 0 V až 10 0 0 V. Zapalovací tlak se pohyboval od 3 * 10~ ² Pa do 8 * 1 0 ² Pa, přičemž minima bylo dosaženo v rozsahu 7 00 V a ž 7 5 0 V .

P ř í k 1 a d 5 .

Ve stejném uspořádání jako v příkladu 1 při poměru 12/11=2,0 a pří výbojovém p ro ud u 175 m Λ byly určen y z haše cí t 1 a -

k y v z á v i s	i 0 s t i n a m a	g n e t i c k é m	p 0 1 1	p ř 1	h 0 d n 0 t ě	i nd ukc e	ma
t i c k é h 0 p 0 1	e n a p 0 v r c	hu katody	v e s t	r e d u	t. u n e 1 u	siločar	0 ci
G d 0 6 0 0	G . 7. h á š e c i	tlak s(	1 P 0 h	y b 0 v í	1 1 0 d	1 , 5* 1 O“ 2	Pa

* 1 0 ' ²

Pa

minima o

dosaženo při indukci magnet, ic• íií 2 uka:

i s t. 1 k a I :

.· I > rr ·’ ÍÍ ” ·· 7

100 u. Srovnání tohoto příkladu e tvar magnetického pole a velikost, v ě t š ί v 1 i v a a íi o d a o t y _z ρ á š e c í h <> t1 a k a příkladu 1 při poměru závislosti na výbojovém pohyboval od

P ř í k 1 a d 6 .

Ve stejném uspořádání jako v 12/ I 1 =2,13 by 1 y určeny z há š ec í tlaky v proudu v rozsahu 50 mA až 3 A. Zhášecí tlak se l,5*10*² Pa do 3*10^-2 Pa, přičemž min i m a bylo dosaženo při výbojovém proudu asi 175 mA, což odpovídá průměrné proudové hustotě na katodě asi 1,5 m A/c m² .

Příklad na o P i

1š í příklad zařízení pole vynálezu ukazuje obr. 6 , kde a je v řezu schematicky znázorněna katoda £ a magneb v o d 6,0,2 konvenčního magnetronu podle dosavadního stavu y . da obr. 6 b je uveden příklad zařízení podle vynálezu, v e s ro v n á r i í s obr. 6 a přidán rámeček 601 z magneticky měkkého materiálu, například z měkké oceli, umístěný nad vnějším okr a j em k a t o d y a elektricky spojený s katodou. Rámeček 601 velmi ú činně stahuje siločáry magnetického pole, čímž zvětšuje účinnou ρ 1 o c h u 1,5 katody a zlepšuje magnetické udržení plazmatu nad r o z u raso vanou + 1 ,

4.. V ý s 1 e d k e m je výrazné snížení z h á š e c í h o i x P e r i m e n t: á ¹ bylo zjištěno, že zatímco konvenční ra a g n e t ro n s Ti katodou o průměru 100 mm má při v ý b o j o v é m proudu 0.5 Pa minimum zhášecího tlaku 8.2 * 10’² Pa, zhášecí tlak téhož m a g n e t r o n u ρ o u z i 1.1 r e r a m e c u r on ě ž výhod n é .

př i d a n ý m rámečkem 601 se snižuje na 4.3 * 10 ~ ² Pa polovinu. Navíc proud do cívky v magnetickém obvodu . í li o m a g n e t r onu pro minimum zhášecího 11 a ku se ρ ř i

601 snížil z hodnoty 1.4 A na 0.9 A, což je

Κ i 1

0 b r .	7 u v á (i í	s chem c	11 i c k y
ř e η n	ΓΠ 3 ^2’ íl *? t 3	a k ý m	o b v o d
á r y	3 0 2, v y m e	u j í	o k r a j

701 s obdélníkovým půdorysem, ú č i η n é oblasti 15 kat od v.

Tvar ΰ

ί η víi ·.· j κ i m o í: ' : > z a ob ΐ >’ n ý m i a zbyv a jen c ι n n e i? o · as t malá ρ1 o a ha stře d η í

Příklad 9.

N a obr	• 8 . .i e	znázorněna v řezu	katoda s	m a g n e t i c	k ý m	ob-
vodě® 801.	0 k r a j	o v á oblast katody	je překryta	stínícím	kry	t o :n
802, jehož	vnitř	ní rozměr je definován vnějším	okrajem	ú č i	η n é
oblasti 15	katody	. Stínící kryt 802	je v y roben	z elektri	cky	vo~

divého nemagnetického materiálu a je elektricky izolován od katody 4 Stínící kryt 802 je mechanicky spojen s vakuovou k o m o pr izolaci _8_0_3 . Je tedy na plovoucím potenciálu plazma tu. Může také tvořit anodu výboje nebo může být spojen v o u komorou. Výboj nehoří v prostoru mezi stínícím krytem okrajovéu oblastí katody a je omezen na ičinnou oblast 18 k a t o d y . Proto iOUl L o uspořádání není podstatné, jak velká stínícím krytem 802.

P r ň m v s 1 o v á v v u ž i t e 1 n o s t doutnal

z e	použít	Z	jména pro zapálení a udrž	ení magnetro-
é h O	v ý b o j		za velmi nízkých tlaků,	a ž d o h o d n o t
10-	2 Pa. Ta	k o	vý magnetronový výboj má	velkou v ý h o d u
h LI	p r a c o v n	í c	h parametrů. Při použití	pro nar.á še n i

v širším r o t enký c h vrstev například snižuje kontaminaci vrstev z ρ1y nu, umožňuje dosáhnout širší spektrum vlastností nanášených vr s t e v , snižuje pravděpodobnost srážek rozprášených atomů s plynem, tedy snižuje jejich t e r ni a 1 i z a c i a umožňuje přímočarý pohyb částic. Z p ů s o b o o ά 1 e v y n á 1 e z u je v vužitelný nanášení vršte v pro takzvanou 1 i f t - o f f techniku, pokrývání schodovitých struktur s v e1ký m p o m ě r em v ý šk y s c h o d ů k šířce, případně děr s velk ý m p o mě rcm h1 o a hky d ě r k pr ň m ě r u a p o do b n ě. Využití způsob u p o d 1 e vynálezu však nemusí být omezeno jen na nanášení tenkých vrstev, a Ie 1 z e j e j v y u ž í t napří k 1 a d pro ηí zk o t1 a k é leptání a ρ o do bn ě .

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY o n o v é. h o r o z p r a š o v á n

   r o z p r a š o \ - i a í ρ o 1 a ri zuje s t ř í <i a v v ,r, . j n o s měni ; ' m z á p. o r n ý in n a P ě t í rn o p r o :;i o ř e , ii a d k a t. o d o u s e v y L v o ř í magnet uza v ř e 11 ý t. U f! e 1 s i 1 o č a r nad kat o· d o

   při němž se katoda určená vy s o k o 1' r e k ve nč η ί m n e bo /nebo vakuovou komorou se vybudí stabilní dout na v v výboj při laku rovném zapalovacímu tlaku nebo vyšším a poté se nastaví r a c o v η í m t 1 a k p r a c o v ρ. í ho plynu vyšší než z h á š e c í 11 a k ,

   1J1 ž e na prostor nad rozprašovanou .5*10-2 Pa ]o c ho u k a tvdy se p ů sobí magnetický m polem, jehož siločar y rotínajíc í povrch katody dvakrát a tvořící uzavřený tunel· i toč ar nad katodou jsou rozloženy na ploše větší než 80% celkové plochy katody, přičemž indukce magnetického pole ve 1 ředit tunelu siločar na povrchu katody má hodnotu vyšší než 0 G, přičemž zapalovací tlak má hodnotu v rozsahu 3*10“² Pa ž 1*10“¹ P a , a pracov ní 11 a k p r a c o v ního ρ1y n u se nastaví n a odnotu v rozmezí od hodnoty zhášecího tlaku do tlaku * 10’ ¹ Pa. přičemž zhášec í tlak má hodnotu v rozsahu až 5 * 19’² F a, a stejnosměrné záporné napětí na ržuje v rozsahu 100 V až 1000 V.

   nl e nařežu i, v y z n a c c. n y t i m , z e miniá 1 η í z a p a 1 o v a c í 11 a k se nas t a v ί ρ o ni o c ί n a ρ é t ί p ř i v e d e n é h o n a at.odu v rozsahu 400 V až 2 1 0 00 V .

   usob podle nároku 1, m , z e mini á1 η í z ha š e c í ti ak se nastaví pomocí i ndukc e magnetického o 1 e n a p o v r c h u k a t o d v .

   dr podle nároku 1, vy z e mim zhášecí tluk se nastaví pomocí výbojového proudu ří z o π ί pro pro váděηí z p ůsob u po dJe nároku 1 , ski á da j í c í s < vakuové komory vybavené přívodem a odvodem plynu, z ne jiné to • · !. ί ' i , j * ,ί ι λ |.ι ι \ :· ο h . j < · '·· y η' > b e n z m a I e r : á o ο π U v o ιο , i: n: l s t é li e v e v a k i: · · v a n a d o b é a op a t f-

   ne b 1 a i i z 1 m o b v i i? !11 , .·· víro .je s t. ř í d a v o b i v y s o i·, o 1’ re k v e n č n i i, · : - J a a s m < - b :i a n ě i : a P ’ '' ’' d u , při ί- < j e n e b f m e z i kaiedu : i va k:; o V 0 il n á d o b U a/ n e b o m e z i kat ο d u a z v l á š t η ί , o ;1 kom o r v i z o 1 o v a a o a ano b u ) 11 171 í s í. ě n o u v e v a k u o v é n á cl o b ě a z a ř í z e η í j e dá 1. e o ρ a t ř e !1 O z.d r o . i β ni ni a v; n e t i c k e li o pole, k t e τ- é o b s a buje uza- V ř e i i ý 1 U II ) 1. s i 1 o č a i- η a d katodou , v y a a č e 11 é t í m , ž o rozprašo v a n á plocha katody ( 4 ) ses tá v á z fl č i n n é o b 1 a s t i ( 15 ) katody, v y m e z e n é s i ločaram i { 3 0 1 , 3 0 2 ) , k t e r é P r o t í nají k a t o d u dvakrát, z e středu í oblasti / 1 6 ) k 3. t o d y , 1 e ž í < í ti v n i t ř ú č i η n é oblasti (15) a j í ohraniče- 5 a 7 o k r a .i o v é o b 1 a s t i ( 17 ) k a t. o d y , 1 e ž í c í v n ě ú č i η n é o b 1 a s t i f 1 τ ) 3 ,i í o h r a n i č e n é , P ř i čemž p1 o c h a účin n é oblasti

   (15) k a t. o d y t v o ř í minimálně 80% z celkové plochy k a t o d y ( 4 ) .

   Zařízení podle nároku 5, v y značené tím, že k a t1. cl a ( 4 i má t v a r kruhový' a přitom ρ 1 o c ba stře d η í o b 1 a s t i (16) katodv (4 ) tvoří maximálně 2 % z c e i k o v é ρ 1 o c hy kat ody (4) a plocha okrajové oblasti (17) katody (4) tvoří maximálně 2 0 % z celkové ploch y katody ( 4 ) , přičemž j e j i c h s o u č e t n e n i větší než 2 0 7Í .

   Z a ř i z e η i p o d1 e ka toda ( 4) má ovái,,<-, _Ά přitom plo<

   n á r o k u . 5.. v ; tvar n o d1 o u h1 v ; n a č e n e t i m , i, e na p ř i k 1 ad obd é1n i ko v v n e bo o b 1 a s t i (li) katod;

   { 4 ) tvoří sa x i :n á 1 n ě 15 j e .] i rli s o ii č e t není v ě t š ί n i a razen! poJ :« n tvar katody (4) je definován t sl č i η n o ·: o b i a s t (15) k a t o cl y ( -1 ) .

   Z a ř í z e _n okraj k 1: v v o d i v e n o· m a o n e t i c k e i z o 1 o v á n o d k a t. o d y ( 4 ! a .j e b o ž v n i t r η í

   k a t o d v ( 4 ! p 1 o c h a o k z c e 1 k o v é než 202 V’ 1' í íll , k t e r fi o h r a f’ t í m , 8 0 2) z e 1 e r ý .) e e 1 o· k Z 111 C I’ v o dpo

   ¹ ’ · ‘ ‘ . li' n ' í η n e o b 1 a s i 1 ί ý ’ kat co Ρ i ’ ) ; z t.* a í pod 1. e ná r k z - v Z Zl o e n o 1 ; Ul . Č 1' , z '· .; š í m o k r a j c m k i i V : ! ) um í / c_:l am- k‘k i fl <; ’ 1 y ί PZl. g JI 0 tic k y měkké b o Π1 ^;i í. o r i . á 1 u , e 1. e k t r i c k y s p o i e 11 y S katodou

   Zařízení podle nároku 5, v y z n a č e zdro j magnetického ρ o 1e je složen a 1 e s p o ň iých zdrojů magnetického pole, a to ze zd pole magnetronového typu, umístěného za s ko 1 ro i c í k po v rchu ka tody v jejím středu, važujícího pole, umístěného souose s kolmic dy v jejím středu, přičemž alespoň .jeden t, v o ř e n elektromagnetem.

   z e dvou nezáviso j e in a g n e t i c k é h o ka t odou sou ose a ze z droje ro z k p o v i· c b u k a t o o b o u zdrojů je podle nároku .1 magnetického pole ( 7 } , umístěná za katodou (i ί t o d .v ( 4 ) v jejím s t ř e d u , pí ř proudu, a uvnitř první cívky { 9 ) z magneticky měkkého m a t e r prv ηí cív ky (7) umístěno d r uhé m a g n e t i c k v v o d i v é h o m a t e r i á v k a {lij o ro zm eru bo t y pu .

   o u o s e s k o 1 m i c í poje na k p r v η í ( 7 ) j p u míst ě á 1 u , z a k a t o d o ρ á d r o í 3 3 ) ρ r s t , z d r o j em ro z v ρ ř i b 1 i ž n ě s t e j n s t ě r? á s Z> u o s e s

   1 m , e p r v í i _í c í v Ι- Γο P o v r c h u k a - z d Γ z> J i { 8 ) P ^r' v fs í j á d r o 4 ) j e k o 1 e iii 0 v g ho t v a ř ll

   změř kat o dv (. 4 ) ,

   i o cl y ( 4 ) v j e . j í m stř edu , při ρ o j e n á 0 ll d U , u m í s t ě n c i n a cl r u h é m j á d r u ( 1 u li v rn j á d r e m { 1 1 3 ) j s o u z a pí r v : i í c i v k y cl e s k o u (14) z ni a g n e t i <.* k 'z o o d i v 3 h. o

   ž u jící h o p o 1 c m n e b o v ě t. š ί n kolmic í k ρ o r u h é m u z d r o j i a p r v η í j á d r o / ) m a g n e t i c k y c r i á ! u .