CZ281073B6 - Method of sputtering cathode material - Google Patents
Method of sputtering cathode material Download PDFInfo
- Publication number
- CZ281073B6 CZ281073B6 CZ931820A CZ182093A CZ281073B6 CZ 281073 B6 CZ281073 B6 CZ 281073B6 CZ 931820 A CZ931820 A CZ 931820A CZ 182093 A CZ182093 A CZ 182093A CZ 281073 B6 CZ281073 B6 CZ 281073B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- magnetic field
- discharge
- self
- cathode
- magnetron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Způsob rozprašování materiálu katody, kde rozprašovaným materiálem je např. měď, stříbro, zlato, olovo, cín, zinek, kadmium nebo jejich slitiny a katoda se polarizuje záporným stejnosměrným napětím oproti anodě a/nebo vakuové komoře v anomálním doutnavém výboji v magnetickém poli, přičemž na prostor nad katodou se působí magnetickým polem tvaru nevyváženého magnetronu. Zapalování výboje se skládá ze tří po sobě následujících fází, přičemž ve třetí fázi se nastaví pracovní tlak pracovního plynu na hodnotu nižší než je maximální hodnota tlaku při samorozprašování a materiál katody se rozprašuje stabilním samorozprašovacím výbojem hořícím v atmosféře rozprášených atomů nebo ve směsi rozprášených atomů a pracovního plynu. Magnetické pole tvaru nevyváženého magnetronu se vytváří složením alespoň dvou magnetických polí, a to magnetického pole magnetronového typu a rozvažujícího magnetického pole. ŕA method of spraying a cathode material wherein the sputtered material is, for example, copper, silver, gold, lead, tin, zinc, cadmium, or alloys thereof, and the cathode is polarized by negative DC voltage against an anode and / or vacuum chamber in an anomalous glow discharge in a magnetic field, the space above the cathode is affected by the magnetic field of the unbalanced magnetron. The ignition of the discharge consists of three consecutive phases, in the third phase the working gas working pressure is set to a value lower than the maximum self-spray pressure and the cathode material is sprayed with a stable self-atomizing discharge burning in the atomized atomic atmosphere or in a mixture of atomized atoms and working gas. The magnetic field of the unbalanced magnetron shape is formed by folding at least two magnetic fields, namely the magnetic field of the magnetron type and the extending magnetic field. ŕ
Description
Způsob rozprašování materiálu katodyMethod of sputtering cathode material
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu rozprašování materiálu katody a řeší zejména excitaci a udržení doutnavého výboje za velmi nízkých tlaků, například nižších než 1,5 . 10-2 Pa až do mezního tlaku vakuové aparatury, a zároveň minimalizaci výkonové hustoty na katodě .The invention relates to a method of sputtering a cathode material, and in particular to solving excitation and maintaining a glow discharge at very low pressures, for example below 1.5. 10 -2 Pa up to the limit pressure of the vacuum apparatus, while minimizing the power density at the cathode.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
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 nízkému stupni ionizace plynu, což umožňuje provoz pouze při vysokých tlacích pracovního plynu, řádově 10 až 100 Pa. K dosažení nižších pracovních tlaků se využívá různých způsobů, z nichž nejobvyklejší jsou založeny na magnetronovém principu, chráněném například US patentem č. 3 878 085 z roku 1975 a US patentem č. 4 166 018 z roku 1979. V planárním magnetronu se nad katodou vytvoří magnetické pole ve tvaru uzavřeného tunelu siločar mezi dvěma koncentricky uspořádanými póly a v důsledku pohybu elektronů ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli se tak výrazné prodlouží dráha elektronů a zvýší jejich ionizační schopnost. Po přiložení napětí mezi katodu a vakuovou komoru, obvykle asi 500 až 1000 V, a při tlaku alespoň rovném zapalovacímu tlaku, obvykle 5 . 10 ·*· až 10 Pa, se vybudí stabilní doutnavý výboj s poté se nastaví pracovní tlak, vyšší než zhášecí tlak, při němž výboj samovolně zhasne. Zhášecí tlaky jsou u magnetronů obvykle v rozsahu 2 . 10-1Pa až 1 Pa. Jen výjimečně je magnetronový doutnavý výboj stabilní při pracovním tlaku nižším než asi 10-1Pa s dolní hranicí asi 5 . 10-2Pa, jak uvádí J. L. Vossen a W. Kern (eds.), Thin Film Processes, Academie Press, New York, 1978. Důvodem je skutečnost, že pro udržení stabilního výboje je třeba jistá minimální hustota molekul plynu nad katodou.Cathode sputtering in a DC glow discharge is a known process used, for example, for the deposition of thin films. Conventional diode sputtering in the glow discharge between the cathode and anode is inefficient due to the low degree of gas ionization, which only allows operation at high working gas pressures, of the order of 10 to 100 Pa. Various methods are used to achieve lower working pressures, the most common of which are based on the magnetron principle, protected, for example, by US Patent No. 3,878,085 of 1975 and US Patent No. 4,166,018 of 1979. In a planar magnetron, over the cathode is formed the magnetic field in the form of a closed tunnel of field lines between two concentrically arranged poles and, due to the movement of electrons in the crossed electric and magnetic field, will significantly extend the path of the electrons and increase their ionization ability. After applying a voltage between the cathode and the vacuum chamber, usually about 500 to 1000 V, and at a pressure at least equal to the ignition pressure, usually 5. 10 to 10 Pa, a stable glow discharge is excited, and then the working pressure is set higher than the quenching pressure at which the discharge goes out spontaneously. Quenching pressures for magnetrons are usually in the range of 2. 10 -1 Pa to 1 Pa. Exceptionally, a magnetron glow discharge is stable at an operating pressure of less than about 10 -1 Pa with a lower limit of about 5. 10 -2 Pa, as reported by JL Vossen and W. Kern (eds.), Thin Film Processes, Academic Press, New York, 1978. This is because a certain minimum density of gas molecules above the cathode is required to maintain a stable discharge.
Kromě konvenčního vyváženého magnetronu, popsaného výše, byly vyvinuty také nevyvážené magnetrony, popsané v článcích B. Window a N. Sawides: Journal of Vacuum Science and Technology A 4, (1986) 196, a J. Musil, S. Kadlec a W. D. Můnz: Journal of Vacuum Science and Technology A 9, (1991), 1171. Rozdíl mezi vyváženým a nevyváženým magnetronem je v tom, že zatímco u vyváženého magnetronu je magnetické pole ve středu katody stejně silné jako na okraji, u nevyváženého magnetronu je buď silnější ve středu (nevyvážený magnetron-typ 1) nebo na okraji (nevyvážený magnetron-typ 2). U nevyváženého magnetronu-typ 2 se orientace magnetického pole 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 a substrátů. Všechny tyto magnetrony mají v blízkosti katody dosti podobné magnetické pole ve tvaru uzavřeného tunelu siločar meziIn addition to the conventional balanced magnetron described above, the unbalanced magnetrons described in Articles B. Window and N. Sawides have also been developed: Journal of Vacuum Science and Technology A 4, (1986) 196, and J. Musil, S. Kadlec and WD Münz. The difference between balanced and unbalanced magnetron is that while for a balanced magnetron, the magnetic field at the center of the cathode is as strong as at the edge, for an unbalanced magnetron it is either stronger in the center (unbalanced magnetron-type 1) or on the edge (unbalanced magnetron-type 2). In the unbalanced magnetron-type 2, the orientation of the magnetic field on the axis changes some distance from the cathode, where the outer pole field prevails over the inner pole field. In practice, the name unbalanced magnetron began to be used for unbalanced magnetron-type 2 unbalanced magnetron-type 1 achieves higher plasma and substrate densities. All these magnetrons have a similar magnetic field in the vicinity of the cathode in the form of a closed tunnel line between
-1CZ 281073 B6 dvěma koncentricky uspořádanými póly a proto lze ve všech těchto případech mluvit o magnetickém poli magnetronového typu. Ani u nevyváženého magnetronu se u běžných uspořádání nedosahuje nižších pracovních tlaků, než u konvenčních magnetronů. Rovněž běžně používané hodnoty střední výkonové hustoty magnetronového výboje na ploše katody dosahují řádové 1 až 20 W/cm2 jak u konvenčních, tak u nevyvážených magnetronů.Thus, in all these cases one can speak of a magnetic field of the magnetron type. Even with unbalanced magnetrons, conventional working pressures do not achieve lower working pressures than conventional magnetrons. Also commonly used values of mean power density of the magnetron discharge on the cathode surface reach the order of 1 to 20 W / cm 2 for both conventional and unbalanced magnetrons.
Zhášecí tlaky s hodnotami přibližně 2 až 3 . io”2 Pa byly dosaženy v magnetronových 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 magnetronů, umístěných proti sobě, s opačně orientovanými magnety, jak uvádí M. Matsuoka, Y. Hoshi a M. Naoe: Journal of Applied Physics, 60 (1986), 2096. Další způsob dosažení nízkých zhášecích tlaků při magnetronovém rozprašování, řešený v čs. patentu 278 295, využívá kombinace magnetického pole konvenčního nebo nevyváženého magnetronu s multipolárním magnetickým polem.Quenching pressures with values of approximately 2 to 3. io ” 2 Pa were achieved in magnetron systems with a special, exceptionally good plasma retention at the magnetron cathode using a combination of magnetic and electric fields. One of these systems is the combination of two equally sized circular magnetrons facing each other with oppositely oriented magnets as reported by M. Matsuoka, Y. Hoshi and M. Naoe: Journal of Applied Physics, 60 (1986), 2096. Another way of achieving this low quenching pressures during magnetron spraying, solved in MS. No. 278,295, utilizes a combination of a conventional or unbalanced magnetron magnetic field with a multipolar magnetic field.
Přibližně stejných tlaků jako v uvedených dvou systémech, do asi 1,5 . 10“2 Pa, lze dosáhnout v systému podle S. Kadlece, J. Musila a A. Rajského, zveřejněná přihláška PV 1542-93. V tomto způsobu se působí na prostor nad rozprašovanou plochou katody magnetickým polem, jehož siločáry, protínající povrch katody dvakrát, jsou rozloženy na co největší ploše, například větší než 80% z celkové plochy katody. Magnetická pole magnetronu je tedy vytvarováno tak, že naprostá většina siločar, vycházejících z okraje targetu, protíná střední část targetu, a stejně tak naprostá většina siločar, vycházejících ze střední části targetu, protíná okraj targetu. V tomto režimu se dosahuje minima zapalovacího tlaku a minima zhášecího tlaku magnetronového výboje.Approximately the same pressures as in the two systems, up to about 1.5. 10 2 Pa, can be achieved in the system according to S. Kadlec, J. Musil and A. Rajsky, published application PV 1542-93. In this method, a magnetic field is applied to the space above the sputtering surface of the cathode, whose field lines intersecting the cathode surface twice are distributed over as large an area as possible, for example greater than 80% of the total cathode area. Thus, the magnetron magnetic fields are shaped such that the vast majority of field lines extending from the target's edge intersect the central portion of the target, and the vast majority of field lines extending from the target's central portion intersect the edge of the target. In this mode, the minimum ignition pressure and the minimum extinguishing pressure of the magnetron discharge are achieved.
Mechanismus udržení stejnosměrného magnetronového doutnavého výboje při tlacích plynu řádové nižších než 10”2 Pa, byl publikován v práci N. Hosokawa, T. Tsukada and H. Kitahara, Proč, of 8th International Vacuum Congress (Cannes, 1980), vol. 1. Tento doutnavý výboj byl pozorován na magnetronu s válcovou katodou, vyrobenou z mědi. Autoři ukázali, že při zapálení magnetronového výboje při běžném zapalovacím tlaku řádové 10 -1 Pa, a při zvýšení výkonové hustoty na katodě nad určitou minimální hodnotu, cca 100 W/cm2, se natolik zvýší hustota rozprášených částic médi, že se výboj udrží i po snížení pracovního tlaku pod 10-2 Pa. Tento výboj byl nazván udrženým samorozprašovacím výbojem, protože hoří a udržuje se v oblaku samotného rozprášeného materiálu katody, který se ve výboji ionizuje a zpětně rozprašuje povrch katody. Takový samorozprašovací výboj může pak hořet za velmi nízkých tlaků pracovního plynu, například při mezním tlaku vakuové aparatury. Pro jeho stabilitu jsou podstatné tři podmínky:The mechanism of maintaining a DC magnetron glow discharge at gas pressures of the order of less than 10 < 2 > Pa was published by N. Hosokawa, T. Tsukada and H. Kitahara, Proc., Of the 8th International Vacuum Congress (Cannes, 1980), vol. This glow discharge was observed on a magnetron with a cylindrical cathode made of copper. The authors showed that when igniting a magnetron discharge at a normal ignition pressure of the order of 10 -1 Pa, and increasing the power density at the cathode above a certain minimum value, about 100 W / cm 2 , the density of the atomized particles increases by the medium. after reducing the working pressure below 10 -2 Pa. This discharge has been termed a sustained self-atomizing discharge because it burns and is held in the cloud of the cathode sputtering material itself, which ionizes in the discharge and re-atomizes the cathode surface. Such a self-atomizing discharge can then burn at very low pressures of the working gas, for example at the pressure limit of the vacuum apparatus. Three conditions are essential for its stability:
1. Dostatečně vysoký koeficient samorozprašování S.1. Sufficiently high self-spraying coefficient S.
2. Dostatečné vysoká pravděpodobnost a ionizace rozprášeného kovu.2. Sufficient high probability and ionisation of the metal.
3. Dostatečně vysoká pravděpodobnost b navrácení iontu kovu zpět na katodu3. A sufficiently high probability b of the metal ion being returned to the cathode
-2CZ 281073 B6-2GB 281073 B6
Pro stabilní udržený samorozprašovací výboj je třeba docílit, aby platilo:For a stable, sustained self-spraying discharge, the following must be achieved:
a . b . S > 1a. b. S> 1
První podmínka souvisí s volbou materiálu katody a pracovního napětí na výboji. Druhá podmínka v praxi omezuje samorozprašování na dostatečně vysoké proudové a výkonové hustoty na katodě, protože pravděpodobnost a je přibližně úměrná proudové hustotě na katodě. Kvalita udržení plazmatu ve výboji se odráží v kombinaci druhé a třetí podmínky. Zásadním problémem dosavadního stavu techniky u samorozprašovacího výboje je optimální způsob udržení plazmatu.The first condition is related to the choice of cathode material and working voltage at the discharge. In practice, the second condition limits self-sputtering to sufficiently high current and power densities at the cathode, since the probability a is approximately proportional to the current density at the cathode. The quality of plasma retention is reflected in the combination of the second and third conditions. A fundamental problem of the prior art in self-spraying discharge is the optimal method of plasma maintenance.
Kromě výše zmíněného válcového magnetronu bylo dosaženo stabilního udrženého samorozprašovacího výboje také v konvenčním planárním magnetronu s širokým profilem erozní zóny podle vynálezu M. Geisler, J. Kieser a R. Kukla, DE 3527626 Al, viz práci R. Kukla, T. Krug, R. Ludwig and K. Wilmers, Vacuum 41 (1990), 1968. Další úspěšný pokus s kruhovým planárním konvenčním magnetronem provedl W. Posadowski, Surface and Coatings Technology 49 (1991) 290. Ve všech uvedených případech byly pokusy úspěšné pouze na katodě, vyrobené z mědi, a samorozprašovací výboj na jiném materiálu není znám. Pro úplnost uvádíme, že byl publikován také stabilní kombinovaný stejnosměrný a mikrovlnný výboj, generovaný absorpcí mikrovln na elektronové cyklotronové rezonanci v podélném magnetickém poli, který rovněž hořel v párách rozprášené mědi, jak uvádí P. Kidd, Journal of Vacuum Science and Technology A 9 (1991), 466.In addition to the aforementioned cylindrical magnetron, a stable sustained self-dusting discharge was also achieved in a conventional planar magnetron with a wide erosion zone profile according to the invention M. Geisler, J. Kieser and R. Kukla, DE 3527626 A1, see R. Kukl, T. Krug, R Ludwig and K. Wilmers, Vacuum 41 (1990), 1968. Another successful experiment with a circular planar conventional magnetron was performed by W. Posadowski, Surface and Coatings Technology 49 (1991) 290. In all the above cases, the experiments were successful only on the cathode produced of copper, and a self-atomizing discharge on another material is not known. For the sake of completeness, we have also reported that a stable combined DC and microwave discharge generated by microwave absorption on an electron cyclotron resonance in a longitudinal magnetic field that also burned in vaporized copper vapor, as reported by P. Kidd, Journal of Vacuum Science and Technology A 9 ( 1991) 466.
Pro rozlišení samorozprašovacího výboje od konvenčního rozprašování je důležitý výkon výboje a pracovní tlak použitého pracovního plynu. Při vyšších tlacích, než je maximální samorozprašovací tlak, je možné prakticky libovolné snížit výkon, dodávaný do výboje, aniž by výboj samovolně zhasl, jak je uvedeno na obr. 1. Výboj tedy hoří v plynu o dostatečném tlaku a jde o konvenční rozprašování. Při nižších hodnotách tlaku, než je maximální samorozprašovací tlak, existuje vždy nějaký minimální výkon samorozprašování, se tedy stabilní výboj neudrží. Minimální výkon samorozprašování roste s klesajícím pracovním tlakem a při dostatečně vysokém výkonu, dodávaném do výboje, lze pracovní tlak libovolně snižovat, srovnej obr. 1. Oblast nižších pracovních tlaků, než je maximální samorozprašovací tlak, a výkonů vyšších, než minimální výkon samorozprašování, je tedy oblastí stabilního samorozprašovacího výboje. Například v práci W. Posadowski, Surface and Coatings Technology 49 (1991) 290 odpovídá tato oblast tlakům nižším, než maximální samorozprašovací tlak - v argonu asi 7 . 10”2 Pa -a výkonovým hustotám na měděné katodě vyšším, než cca 37 W/cm2 při tomto tlaku a vyšším než cca 67 W/cm2 při mezním tlaku vakuové aparatury.The discharge power and the working pressure of the working gas used are important to distinguish the self-atomizing discharge from the conventional atomization. At pressures higher than the maximum self-atomizing pressure, it is practically arbitrary to reduce the power delivered to the discharge without discharging the discharge spontaneously as shown in FIG. 1. The discharge thus burns in a gas of sufficient pressure and is a conventional atomization. At lower pressure values than the maximum self-atomizing pressure, there is always some minimum self-atomizing power, so a stable discharge is not maintained. The minimum self-spraying performance increases with decreasing working pressure and at a sufficiently high power supplied to the discharge, the working pressure can be arbitrarily reduced, cf. Fig. 1. An area of lower working pressures than the maximum self-spraying pressure and that is, a region of a stable self-spraying discharge. For example, in W. Posadowski, Surface and Coatings Technology 49 (1991) 290, this area corresponds to pressures lower than the maximum self-atomizing pressure - about 7 in argon. 10 "2 mbar -a power densities on a copper cathode greater than about 37 W / cm 2 at this pressure and greater than about 67 W / cm 2 at the ultimate pressure of the vacuum apparatus.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Nedostatky známého stavu, zejména dosažení stabilního samorozprašovacího výboje, řeší způsob rozprašování materiálu katody podle vynálezu, při kterám se rozprašuje materiál katody, vhodný k samorozprašování, například prvek ze skupiny měd, stříbro, zlato, nebo slitina alespoň dvou těchto prvků, nebo prvek ze skupinyThe disadvantages of the known state, in particular the achievement of a stable self-sputter discharge, are solved by a method of sputtering a cathode material according to the invention, in which sputtering a cathode material suitable for self-sputtering, for example a copper, silver, gold or alloy of at least two
-3CZ 281073 B6 olovo, kadmium, nebo slitina těchto prvků, nebo slitina mědi se zinkem a/nebo s olovem, kde obsah zinku je do 50 % hmotnostních a obsah olova je do 10 % hmotnostních, nebo slitina mědi s hliníkem, niklem, manganem a železem, kde obsah hliníku je nejvýše 11 % hmotnostních, součet obsahů hliníku a manganu je nejvýše 16 % hmotnostních, obsah niklu je od 5 % hmotnostních, a obsah železa je do. 2 % hmotnostních. Katoda se polarizuje záporným stejnosměrným napětím oproti anodě a nebo vakuové komoře v anomálním doutnavém výboji v magnetickém poli.Lead, cadmium, or an alloy of these elements, or a copper alloy with zinc and / or lead, where the zinc content is less than 50% by weight and the lead content is less than 10% by weight, or a copper alloy with aluminum, nickel, manganese and iron, where the aluminum content is not more than 11% by weight, the sum of the aluminum and manganese contents is not more than 16% by weight, the nickel content is from 5% by weight, and the iron content is up to. 2% by weight. The cathode is polarized by a negative DC voltage opposite to the anode and / or vacuum chamber in an anomalous glow discharge in the magnetic field.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že na prostor nad katodou, určenou k rozprašování, se působí magnetickým polem tvaru nevyváženého magnetronu a zapalování výboje se skládá ze tří po sobě následujících fází, přičemž v první fázi se přivede do rozprašovací komory zapalovací plyn a nastaví se jeho zapalovací tlak v rozmezí 3 . 10“2 Pa až 100 Pa, přivede se záporné stejnosměrné napětí na katodu oproti anodě a/nebo vakuové komoře v rozmezí 300 V až 10 kV a tím se zapálí doutnavý výboj mezi katodou a anodou a/nebo vakuovou komorou, v druhé fázi se zvýší výkon doutnavého výboje na hodnotu alespoň rovnou hodnotě, která odpovídá výkonovému zatížení rozprašované katody, vztaženému na celou její plochu, v rozsahu 2 až 250 W/cm2, a zároveň na hodnotu alespoň rovnou nebo vyšší než je minimální výkon samorozprašováni pro daný materiál katody, a v třetí fázi se nastaví pracovní tlak zvoleného pracovního plynu na hodnotu nižší než maximální samorozprašovací tlak. Materiál katody se rozprašuje stabilním samorozprašovacím výbojem, hořícím v atmosféře rozprášených atomů, nebo ve směsi rozprášených atomů a pracovního plynu.SUMMARY OF THE INVENTION [0003] The space above the sputtering cathode is subjected to a magnetic field in the shape of an unbalanced magnetron, and the ignition of the discharge consists of three successive phases, the first phase introducing ignition gas into the atomizing chamber ignition pressure within 3. 10 2 2 Pa to 100 Pa, a negative DC voltage is applied to the cathode relative to the anode and / or vacuum chamber in the range of 300 V to 10 kV, thereby igniting a glow discharge between the cathode and anode and / or vacuum chamber; a glow discharge power of at least equal to that of the sputter cathode, based on its entire surface, in the range of 2 to 250 W / cm 2 , and at least equal to or greater than the minimum self-sputtering power for the cathode material, and in a third stage, the working pressure of the selected working gas is set to a value lower than the maximum self-atomizing pressure. The cathode material is atomized by a stable self-atomizing discharge, burning in an atomized atom atmosphere, or in a mixture of atomized atoms and a working gas.
Pracovní tlak pracovního plynu má hodnotu nižší než — 2 *Working gas working pressure is less than - 2 *
1,5 . 10 Pa, tedy mzši nez tlaky, dosud používané u nevyvážených magnetronů, a zároveň nižší, než je maximální samorozprašovací tlak.1.5. 10 Pa, which is lower than the pressures previously used for unbalanced magnetrons, and lower than the maximum self-atomizing pressure.
Magnetické pole tvaru nevyváženého magnetronu se vytváří složením alespoň dvou magnetických polí, a to magnetického pole magnetronového typu a rozvažujícího magnetického pole, přičemž tvar a intenzita výsledného pole tvaru nevyváženého magnetronu se nastavuje pomocí změn intenzity alespoň jednoho z těchto magnetických polí, a tím se nastavují výbojové charakteristiky samorozprašovacího výboje.The unbalanced magnetron-shaped magnetic field is formed by combining at least two magnetron-type magnetic fields and a deliberate magnetic field, the shape and intensity of the resulting unbalanced magnetron-shaped field being adjusted by varying the intensity of at least one of these magnetic fields, thereby adjusting the discharge characteristics of self-spraying discharge.
Další variantou způsobu podle vynálezu je možnost, že v první fázi zapalování výboje se nastaví poměr intenzity magnetického pole magnetronového typu k intenzitě rozvažujícího magnetického pole, při němž siločáry výsledného magnetické pole, protínající povrch katody dvakrát, jsou rozloženy na ploše větší než 80 % z celkové plochy katody. Jedná se tedy o zapálení magnetronového výboje při minimu zapalovacího tlaku. Poté se nejdříve během druhé a nejpozdéji během třetí fáze zapalování samorozprašovacího výboje nastaví intenzita magnetického pole magnetronového typu, použitá pro samorozprašováni, a intenzita rozvažujícího magnetického pole, použitá pro samorozprašováni, přičemž poměr intenzity magnetického pole magnetronového typu k intenzitě rozvažujícího magnetického pole, použité pro samorozprašováni, je stejný nebo nižší, než tento poměr, použitý v první fázi zapalování.A further variant of the method according to the invention is the possibility that in the first phase of ignition of the discharge, the ratio of the magnetron type magnetic field intensity to the deliberate magnetic field intensity is set, where the lines of the resulting magnetic field intersecting the cathode surface twice are spread over 80% of the total cathode surface. It is therefore a ignition of a magnetron discharge at minimum ignition pressure. Thereafter, the magnetron-type magnetic field intensity used for the self-sputtering and the deliberate magnetic field intensity used for the self-sputtering are first set during the second and at the latest during the third phase of the self-sputter discharge ignition, the ratio of the magnetron-type magnetic field intensity to is equal to or less than this ratio used in the first stage of ignition.
-4CZ 281073 B6-4GB 281073 B6
Z hlediska řízení procesu je výhodný způsob, kdy jak intenzita magnetického pole magnetronového typu, tak intenzita rozvažujícího magnetického pole, použité pro samorozprašování, jsou totožné s intenzitami těchto polí, použitými při první fázi zapalování .From a process control point of view, it is preferred that both the magnetron-type magnetic field strength and the deliberate magnetic field strength used for self-sputtering are identical to those used in the first ignition phase.
Pro dosažení optimálního režimu během zapalování a během samorozprašování je vhodné postupovat podle jiné varianty. Sníží se intenzita pole magnetronového typu, použitá pro samorozprašování, vzhledem k intenzitě magnetického pole magnetronového typu, použitá pro samorozprašování, vzhledem k intenzitě magnetického pole magnetronového typu, použité při první fázi zapalování, přičemž intenzita rozvažujícího magnetického pole, použitá pro samorozprašování, je totožná s intenzitou rozvažujícího magnetického pole, použitou při první fázi zapalování. Tak se dosáhne nastavení minimálního výkonu samorozprašování anebo snížení minimálního proudu výbojem anebo zvýšení napětí na výboje vzhledem k hodnotám,m dosaženým při samorozprašování při posledně jmenovaném způsobu.In order to achieve an optimum mode during ignition and during self-spraying, it is advisable to follow another variant. The magnetron-type field strength used for self-sputtering is reduced relative to the magnetron-type magnetic field strength used for self-sputtering due to the magnetron-type magnetic field strength used in the first ignition phase, the intensity of the discriminating magnetic field used for self-sputtering. the intensity of the deliberate magnetic field used in the first ignition phase. Thus, a minimum self-spraying power setting, or a reduction in the minimum discharge current, or an increase in the discharge voltage relative to the values achieved by the self-spraying method of the latter method are achieved.
Způsob podle vynálezu lze uskutečnit na známém zařízení s nevyváženým magnetronem, například popsaném v patentové přihlášce S. Kadlece, J. Musila a A. Rajského , zveřejněna přihláška PV 1542-93.The process according to the invention can be carried out on a known device with unbalanced magnetron, for example as described in the patent application S. Kadlec, J. Musil and A. Rajsky, published application PV 1542-93.
Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings
Vynález je blíže vysvětlen pomocí výkresů, kde na obr. 1 jsou uvedeny oblasti stabilního hoření magnetronového výboje v závislosti na výkonu výboje, včetně rozlišení konvenčního rozprašování od samorozprašování. Na obr. 2 je uveden konkrétní příklad zařízení, na němž byl způsob podle vynálezu ověřen. Obrázky 3, 4, 5, 6 a 7 ukazují charakteristiky samorozprašovacího výboje v magnetronu s mosaznou katodou. Obrázky 3 a 4 ukazují po řadě minimální výbojový proud a výbojové napětí v závislosti na intenzitě magnetického pole magnetronového typu. Obrázky 5, 6 a 7 ukazují po řadě minimální výkonovou hustotu, minimální výbojový proud a výbojové napětí při tomto proudu v závislosti na intenzitě rozvažujícího magnetického pole. Obr. 8 ukazuje voltampérové charakteristiky samorozprašovacího výboje v magnetronu s měděnou katodou. Obr. 9 ukazuje minimální tlak argonu a výbojové napětí v závislosti na výbojovém proudu v magnetronu s katodou, vyrobenou z čistého olova.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail with reference to the drawings, wherein in FIG. Fig. 2 shows a specific example of a device in which the method according to the invention has been verified. Figures 3, 4, 5, 6 and 7 show the characteristics of a self-sputtering discharge in a brass cathode magnetron. Figures 3 and 4 show, in turn, the minimum discharge current and discharge voltage as a function of the magnetron type magnetic field strength. Figures 5, 6 and 7 show in turn the minimum power density, the minimum discharge current and the discharge voltage at this current as a function of the intensity of the deliberating magnetic field. Giant. 8 shows the volt-amper characteristics of a self-sputtering discharge in a copper cathode magnetron. Giant. 9 shows the minimum argon pressure and discharge voltage as a function of the discharge current in a magnetron with a cathode made of pure lead.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Na obr. 2 je uveden konkrétní příklad zařízení, na němž byl způsob ověřen. Ve vakuové komoře 1, vybavené přívodem 2 a odvodem 3 plynu, je umístěna izolovaně rovinná kruhová katoda £. Zdroj 5 stejnosměrného napětí je připojen mezi katodu 4 a vakuovou komoru 1. Za katodou 4, vybavenou chladicím obvodem 6, je umístěn zdroj magnetického pole, obsahující dva elektromagnety. Zdrojem magnetického pole magnetronového typu je první cívka 7, připojená k prvnímu zdroji 8 proudu, přičemž uvnitř první cívky 7 je umístěno první jádro 9 z magneticky měkkého materiálu. Zdrojem rozvaFig. 2 shows a specific example of the apparatus on which the method has been verified. In the vacuum chamber 1, equipped with an inlet 2 and a gas outlet 3, there is an isolated planar circular cathode 6. A DC voltage source 5 is connected between the cathode 4 and the vacuum chamber 1. A cathode 4 equipped with a cooling circuit 6 is provided with a magnetic field source containing two electromagnets. The source of the magnetic field of the magnetron type is the first coil 7 connected to the first current source 8, and inside the first coil 7 is located a first core 9 of magnetically soft material. Source of divorce
-5CZ 281073 B6 zujícího pole je druhá cívka 11, připojená k druhému zdroji 12 proudu. Za katodou je kolem první cívky, ale uvnitř druhé cívky umístěno druhé jádro 13 prstencového tvaru z magneticky měkkého materiálu a první jádro 9 s druhým jádrem 13 jsou za první cívkou magneticky propojeny deskou 14 z magneticky vodivého materiálu. Intenzitu magnetického pole magnetronového typu lze nastavit hodnotou proudu If, kde If je proud z prvního zdroje 8 proudu do první cívky ]_, a intenzitu rozvažujícího magnetického pole lze nastavit hodnotou proudu I2, kde I2 je proud z druhého zdroje 12 proudu do druhé cívky 11. Měřítkem poměru intenzit obou magnetických polí je tedy poměr proudů Ij/Ij^. Siločáry 15, 16.které protínají povrch katody 4 dvakrát, jsou zakresleny při poměru I2/I1=2, 13, kdy zahrnují prakticky celou plochu katody 4 a proto je právě v tomto uspořádání dosaženo minima zapalovacího tlaku, jak je uvedeno v patentové přihlášce S. Kadlece, J. Musila a A. Rajského, zveřejněná přihláška PV 1542-93.The second coil 11 is connected to the second current source 12. Downstream of the cathode, around the first coil, but inside the second coil, is a second core 13 of annular shape of magnetically soft material, and the first core 9 with the second core 13 are magnetically interconnected after the first coil by a plate 14 of magnetically conductive material. Magnetic field intensity of the magnetron-type value can be set current If, where If is the current from the first source 8 current to the first coil] _, and intensity rozvažujícího magnetic field can be set to the value of the current I 2 where I 2 is the current from the second current source 12 to the second The ratio of the intensities of the two magnetic fields is thus the ratio of the currents Ij / Ij. The field lines 15, 16, which intersect the cathode surface 4 twice, are plotted at a ratio of I 2 / I 1 = 2, 13, covering virtually the entire surface of the cathode 4, and therefore in this configuration the minimum ignition pressure is achieved. S. Kadlec, J. Musil and A. Rajsky, published application PV 1542-93.
Obrázky 3, 4, 5, 6 a 7 ukazují charakteristiky samorozprašovacího výboje v tomto magnetronu s kruhovou katodou o průměru 124 mm, vyrobenou z mosazi, jejíž složení bylo přibližně 58% hmotnostních médi, 40 % hmotnostních zinku a 2 % hmotnostních olova. Pracovním plynem byla v tomto případě zbytková atmosféra a pracovní tlak byl zbytkový tlak, asi 2 . 10“3 Pa. Obr. 3 a 4 po řadě ukazují, jak minimální výbojový proud a výbojové napětí při tomto proudu závisí na proudu llr tedy na intenzitě magnetického pole magnetronového typu. Proud I2 je zde parametrem křivek. Body označené kolečkem označují poměr 12/1-^=2,13, kdy se dosahuje minima zapalovacího tlaku. Obr.3 a 4 dokumentují, jak je možno snižováním intenzity magnetického pole magnetronového typu pomocí snížení proudu Ij snižovat minimální výbojový proud a zvyšovat výbojové napětí. Přitom je vidět, že za předpokladu, že poměr proudů I2/Ii se udržuje větší než 2,13, pak se minimální výbojový proud nastavuje především intenzitou magnetického pole magnetronového typu, tedy proudem I2. Naopak pokud se poměr proudů I2/Ii zmenší na hodnotu nižší než 2,13, pak minimální výbojový proud začne prudce narůstat. Takovéto magnetické pole je typické pro velmi slabě nevyvážené nebo konvenční magnetrony. Je tedy vidět, že způsob podle vynálezu je výhodnější pro udržení samorozprašovacího výboje při nízkém minimálním výbojovém proudu, než použití konvenčního magnetronu.Figures 3, 4, 5, 6 and 7 show the characteristics of the self-sputtering discharge in this magnetron with a round cathode of 124 mm diameter made of brass having a composition of approximately 58% by weight medium, 40% by weight zinc and 2% by weight lead. The working gas in this case was a residual atmosphere and the working pressure was a residual pressure of about 2. 10 “ 3 Pa. Giant. 3 and 4 show in sequence how the minimum discharge current and the discharge voltage at this current depend on the current 11 lr, thus the intensity of the magnetic field of the magnetron type. The current I 2 is here a parameter of the curves. The points marked with a circle indicate the ratio 12/1 - ^ = 2.13, when the minimum ignition pressure is reached. Figures 3 and 4 illustrate how by reducing the magnitude of the magnetron-type magnetic field by reducing the current Ij, the minimum discharge current can be reduced and the discharge voltage increased. It can be seen that, assuming that the current ratio I 2 / Ii is maintained greater than 2.13, then the minimum discharge current is set primarily by the intensity of the magnetic field of the magnetron type, i.e. by the current I 2 . Conversely, if the current ratio I 2 / Ii decreases to a value less than 2.13, then the minimum discharge current starts to increase sharply. Such a magnetic field is typical of very weakly unbalanced or conventional magnetrons. Thus, it can be seen that the method of the invention is more advantageous for maintaining a self-atomizing discharge at a low minimum discharge current than using a conventional magnetron.
Obrázky 5, 6 a 7 ukazují po řadě, jak lze nastavit minimální výkonovou hustotu, minimální výbojový proud a výbojové napětí při minimálním výbojovém proudu nastavením proudu I2, tedy intenzity rozvažujícího magnetického pole. Proud 1-^ je zde parametrem křivek. Body označené kolečkem opět označují poměr 1^1^=2,13, kdy se dosahuje minima zapalovacího tlaku. Na obr. 5 a 6 je opět vidět, že při nastavení poměru 12/1-^=2,13 nebo vyššího se při samorozprašování dosahuje přibližně konstantních hodnot jak minimální výkonové hustoty, tak minimálního výbojového proudu. Tyto hodnotyFigures 5, 6 and 7 show in sequence how the minimum power density, the minimum discharge current and the discharge voltage at the minimum discharge current can be adjusted by adjusting the current I 2 , i.e. the intensity of the deliberate magnetic field. The current 1- ^ is here a parameter of the curves. The points marked with a circle again indicate a ratio of 1 ^ 1 ^ = 2.13 when the minimum ignition pressure is reached. Figures 5 and 6 again show that at a setting of 12/1 -? = 2.13 or higher, the self-sputtering results in approximately constant values of both the minimum power density and the minimum discharge current. These values
-6CZ 281073 B6 jsou pro každou křivku s konstantním proudem Ιχ nižší, než když se proud I2 sníží pod hodnotu přibližně 2,13. Ιχ. Optimálního režimu zapálení magnetronového výboje a udržení samorozprašovacího výboje bylo v tomto konkrétním případě dosaženo například následujícím postupem:-6E 281073 B6 are lower for each constant current curve Ι χ than when the current I 2 drops below approximately 2.13. Ι χ . The optimum mode of ignition of the magnetron discharge and the maintenance of the self-spraying discharge was achieved in this particular case, for example by the following procedure:
Magnetronový výboj byl zapálen v argonu při tlaku 4 . 10~2 Pa a při proudech I1=2A a I2=4A, tedy 12/12=2. V první fázi zapalování byl tedy použit poměr intenzity magnetického pole magnetronového typu k intenzitě rozvažujícího magnetického pole, při němž siločáry výsledného magnetické pole, protínající povrch katody dvakrát, jsou rozloženy na ploše větší než 80 % z celkové plochy katody. V druhé fázi zapalování byl při tlaku argonu 4 . 10“2 Pa zvýšen výkon do výboje z hodnoty 0,1 kW na 4,4 kW, poté byl snížen proud například na 1A, tedy I2/l2=4. Poměr intenzity magnetického pole magnetronového typu k intenzitě rozvažujícího magnetického pole, použité pro samorozprašování je tedy v tomto případě nižší než poměr, použitý v první fázi zapalování. Ve třetí fázi zapalování byl snížen pracovní tlak na zbytkový tlak 2 . 10”3 Pa a za těchto podmínek byl provozován stabilní samorozprašovací výboj při výkonech vyšších než 4,1 kW. To je nižší hodnota, než jakou by bylo možno dosáhnout při zachování totožného magnetického pole jako v první fázi zapalování výboje.The magnetron discharge was ignited in argon at a pressure of 4. 10 ~ 2 Pa and at currents I1 = 2A and I2 = 4A, ie 12/12 = 2. Thus, in the first stage of ignition, the ratio of magnetron type magnetic field strength to the deliberate magnetic field strength was used, wherein the lines of force of the resulting magnetic field intersecting the cathode surface twice are distributed over an area greater than 80% of the total cathode area. The second phase of ignition was at a pressure of argon 4. 10 ” 2 Pa increased discharge power from 0.1 kW to 4.4 kW, then the current was reduced to 1A, for example, I2 / l2 = 4. Thus, the ratio of the magnetron type magnetic field intensity to the deliberate magnetic field used for self-sputtering is in this case lower than that used in the first ignition phase. In the third ignition phase, the working pressure was reduced to a residual pressure of 2. 10 ” 3 Pa and under these conditions a stable self-sputtering discharge was operated at outputs higher than 4.1 kW. This is a lower value than could be achieved by maintaining the same magnetic field as in the first stage of the discharge ignition.
Příklad 2Example 2
V kruhovém magnetronu s katodou o průměru 124 mm jako v příkladu 1, vyrobenou z čisté médi, bylo dosaženo kvalitativně velmi podobných výbojových charakteristik jak v příkladu 1, zejména v závislosti na intenzitě magnetického pole magnetronového typu a na intenzitě rozvažujícího magnetického pole. Samorozprašování ve zbytkové atmosféře při tlaku 2 . 10“3Pa bylo dosaženo při minimálních proudech, dosahujících nejnižších hodnot 9,8 A a při výbojových napětích 585 až 750 V. Při proudu 12=1,0 A a l2=4 A bylo dosaženo samorozprašování na médéné katodě při minimální výkonové hustotě pouze 56,7 W/cm2. To je výrazně nižší hodnota, než nejnižší dosud uváděná výkonová hustota na konvenčním magnetronu, tedy 67 W/cm2.In a circular magnetron with a cathode of 124 mm diameter as in Example 1, made from pure medium, qualitatively very similar discharge characteristics were achieved as in Example 1, in particular depending on the magnetron type magnetic field strength and the deliberate magnetic field strength. Self - spraying in a residual atmosphere at pressure 2. 10 3 3 Pa was achieved at minimum currents reaching the lowest values of 9.8 A and at discharge voltages of 585 to 750 V. At 12 = 1.0 A and 12 = 4 A self-sputtering was achieved at the copper cathode at a minimum power density of only 56.7 W / cm 2 . This is significantly lower than the lowest power density ever reported on a conventional magnetron, ie 67 W / cm 2 .
Obr. 8 ukazuje voltampérové charakteristiky samorozprašovacího výboje na měděné katodě při konstantním magnetickém poli (12=1,6 A a l2=8 A)· Parametrem jednotlivých křivek je tlak argonu. Šipky ukazují minimální výbojový proud pro zvolené hodnoty tlaku. Charakteristiky ukazují, že maximální tlak samorozprašování, leží v tomto případě mezi 5 . 10-2 Pa a 1 . 10“1 Pa. Při tlaku 5 . 10”2 Pa hořel stabilní samorozprašovací výboj ještě při výbojovém proudu 9 A a napětí 600 V. Charakteristiky také ukazují, že dokonce i při tlacích vyšších, než je maximální tlak samorozprašování, je patrný vliv vysoké koncentrace atomů mědi nadGiant. 8 shows the volt-ampere characteristics of a self-sputtering discharge on a copper cathode at a constant magnetic field (12 = 1.6 A and 2 = 8 A). The parameter of the individual curves is the argon pressure. The arrows indicate the minimum discharge current for the selected pressure values. The characteristics show that the maximum self - spraying pressure is in this case between 5. 10 -2 Pa and 1. 10 “ 1 Pa. At 5. 10 ” 2 Pa burned a stable self-sputter discharge even at a discharge current of 9 A and a voltage of 600 V. The characteristics also show that even at pressures higher than the maximum self-sputtering pressure, the effect of a high copper atom concentration above
-7CZ 281073 B6 rozprašovanou katodou a proto v oblasti výbojových proudů vyšších než asi 10 A dochází k patrnému zvýšení výbojového napětí vzhledem k oblasti nižších výbojových proudů, například 4 až 7 A.Thus, in the region of discharge currents higher than about 10 A, there is a noticeable increase in discharge voltage relative to the region of lower discharge currents, for example 4 to 7 A.
Příklad 3Example 3
Při použití podobného kruhového magnetronu jako v příkladu 1, ale s katodou o průměru 100 mm, vyrobenou z čistého stříbra, bylo dosaženo samorozprašování ve zbytkové atmosféře při tlaku . 10 J Pa při minimálním výbojovém proudu asi 3 A a napětí asi 760 V, tedy při výkonové hustotě 29 W/cm2.Using a similar circular magnetron as in Example 1, but with a 100 mm cathode made of pure silver, self-sputtering was achieved in a residual atmosphere at pressure. 10 J Pa at a minimum discharge current of about 3 A and a voltage of about 760 V, a power density of 29 W / cm 2 .
Příklad 4Example 4
V kruhovém magnetronu s katodou o průměru 100 mm jako v příkladu 3, vyrobenou z čistého olova, byl dosažen minimální tlak argonu a výbojové napětí v závislosti na minimálním výbojovém proudu podle obr. 9. Samorozprašování ve směsi rozprášených atomů olova a plynného argonu bylo dosaženo při tlaku argonu nižším než asi 2,3 . 10“ 2 Pa a při minimálním výbojovém proudu od 0,4 do 0,75 A. To odpovídá dosažení samorozprašovacího výboje při minimálních výkonových hustotách 2,4 až 6,6 W/cm2, Při optimálním nastavení magnetického pole bylo s touto katodou dosaženo minimální výkonové hustoty 2,1 W/cm2 při tlaku 2,2 . 10”2 Pa a minimální výkonové hustoty 4,9 W/cm2 při tlaku 2,3 . 10“3 Pa.In a circular magnetron with a 100 mm diameter cathode, as in Example 3, made of pure lead, the minimum argon pressure and discharge voltage were reached as a function of the minimum discharge current of Figure 9. Self-sputtering in a mixture of atomized lead and argon gas was achieved at argon pressure less than about 2.3. 10 2 2 Pa and at a minimum discharge current of 0.4 to 0.75 A. This corresponds to achieving a self-spraying discharge at a minimum power density of 2.4 to 6.6 W / cm 2. minimum power density 2,1 W / cm 2 at 2,2. 10 ” 2 Pa and a minimum power density of 4.9 W / cm 2 at 2.3. 10 “ 3 Pa.
Příklad 5Example 5
V podobném měření jako v příkladu 4, ale s katodou, vyrobenou z čistého kadmia, bylo dosaženo samorozprašovacího výboje při tlaku argonu nižším než asi 2 . 10-2 Pa a při minimálním výbojovém proudu od 0,8 do 1,5 A.In a similar measurement to Example 4, but with a cathode made of pure cadmium, a self-sputter discharge was achieved at an argon pressure of less than about 2. 10 -2 Pa and at a minimum discharge current of 0.8 to 1.5 A.
Příklad 6Example 6
V kruhovém magnetronu s katodou o průměru 100 mm jako v příkladu 3, vyrobenou z hliníkového bronzu o složení 9 % hmotnostních hliníku, 4 % hmotnostní niklu, 1,2 % hmotnostních manganu a 1 % hmotnostního železa, kde zbytek tvoří měď, bylo dosaženo stabilního samorozprašovacího výboje, a to i ve zbytkové atmosféře při tlaku asi 2 . 10”3Pa. Minimální výkonová hustota byla 77 W/cm2. Způsob podle vynálezu tedy umožňuje i samorozprašování slitin, které obsahují složku, která v čisté formě neumožňuje samorozprašování. Koncentrace této složky nesmí převýšit jistou mez, která závisí na složkách slitiny.In a circular magnetron with a cathode of 100 mm diameter as in Example 3, made of 9% by weight aluminum, 4% by weight nickel, 1.2% by weight manganese and 1% by weight iron, the remainder being copper, a stable even in a residual atmosphere at a pressure of about 2. 10 ” 3 Pa. The minimum power density was 77 W / cm 2 . Thus, the process of the invention also allows self-sputtering of alloys that contain a component that does not allow self-sputtering in pure form. The concentration of this component must not exceed a certain limit, which depends on the alloy components.
-8CZ 281073 B6-8EN 281073 B6
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález lze použít zejména pro zapálení a udržení samorozprašovacího výboje za velmi nízkých tlaků, řádové od 5 . 10“2Pa až do zbytkového tlaku vakuové aparatury. Takový výboj má výhodu jednak ve vysokých použitých výkonech a tedy ve vysokých rychlostech rozprašování. Navíc je velká část rozprášených atomů ionizována. Způsob podle vynálezu je především využitelný pro nanášení kvalitních tenkých vrstev s vysokou rychlostí depozice. Může například vyloučit nebo omezit kontaminace vrstev z plynu, minimalizuje pravděpodobnost srážek rozprášených atomů s plynem, tedy snižuje jejich termalizaci a umožňuje přímočarý pohyb částic.In particular, the invention can be used to ignite and maintain a self-atomizing discharge at very low pressures, of the order of 5. 10 2 2 Pa up to the residual pressure of the vacuum apparatus. Such a discharge has the advantage, firstly, of the high power used and thus of the high spraying rates. In addition, a large proportion of atomized atoms is ionized. The method according to the invention is particularly useful for applying high-quality thin films with a high deposition rate. For example, it can eliminate or reduce the contamination of the layers from the gas, minimize the likelihood of precipitation of atomized atoms with the gas, thus reducing their thermalization and allowing the linear movement of the particles.
Claims (6)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ931820A CZ281073B6 (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Method of sputtering cathode material |
| AU73815/94A AU7381594A (en) | 1993-07-29 | 1994-07-28 | Method and device for magnetron sputtering |
| PCT/CZ1994/000017 WO1995004368A1 (en) | 1993-07-29 | 1994-07-28 | Method and device for magnetron sputtering |
| JP20507694A JPH07305166A (en) | 1993-09-03 | 1994-08-30 | Magnetron sputtering method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ931820A CZ281073B6 (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Method of sputtering cathode material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ182093A3 CZ182093A3 (en) | 1995-08-16 |
| CZ281073B6 true CZ281073B6 (en) | 1996-06-12 |
Family
ID=5463872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ931820A CZ281073B6 (en) | 1993-07-29 | 1993-09-03 | Method of sputtering cathode material |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07305166A (en) |
| CZ (1) | CZ281073B6 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4070871B2 (en) * | 1998-05-08 | 2008-04-02 | 株式会社アルバック | Copper thin film formation method |
| KR20020029064A (en) * | 1999-07-06 | 2002-04-17 | 조셉 제이. 스위니 | Sputtering device and film forming method |
| JP4021601B2 (en) | 1999-10-29 | 2007-12-12 | 株式会社東芝 | Sputtering apparatus and film forming method |
| TW200622016A (en) * | 2004-11-05 | 2006-07-01 | Ulvac Inc | Method and apparatus for generating plasma, and method and apparatus for low-pressure magnetron sputtering using such method and apparatus for generating plasma |
| US8440301B2 (en) * | 2006-07-13 | 2013-05-14 | Teer Coatings Limited | Coating apparatus and method |
| CN105939847B (en) * | 2014-01-30 | 2018-09-04 | 株式会社岛津制作所 | Tectosome and film build method |
| WO2021215953A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-28 | Акционерное Общество "Твэл" | Method of ion-plasma application of corrosion-resistant film coatings on articles made from zirconium alloys |
-
1993
- 1993-09-03 CZ CZ931820A patent/CZ281073B6/en not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-08-30 JP JP20507694A patent/JPH07305166A/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07305166A (en) | 1995-11-21 |
| CZ182093A3 (en) | 1995-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schiller et al. | Pulsed magnetron sputter technology | |
| US3625848A (en) | Arc deposition process and apparatus | |
| US6896773B2 (en) | High deposition rate sputtering | |
| EP2164091B1 (en) | Method for manufacturing sputter-coated substrates, magnetron source and sputtering chamber with such source | |
| GB2437730A (en) | HIPIMS with low magnetic field strength | |
| WO1998045871A1 (en) | Producing electric arc plasma in a curvilinear plasmaguide and substrate coating | |
| Ehrich et al. | The anodic vacuum arc and its application to coating | |
| Kadlec et al. | Low pressure magnetron sputtering and selfsputtering discharges | |
| Musa et al. | Pure metal vapor plasma source with controlled energy of ions | |
| CZ281073B6 (en) | Method of sputtering cathode material | |
| JP3345009B2 (en) | Method for ionizing material vapor produced by heating and apparatus for performing the method | |
| US6083356A (en) | Method and device for pre-treatment of substrates | |
| SK480489A3 (en) | Method and device for sputtering of layers | |
| Posadowski | Low pressure magnetron sputtering using ionized, sputtered species | |
| Boxman et al. | Characterization of a 1 kA vacuum arc plasma gun for use as a metal vapour deposition source | |
| RU2058429C1 (en) | Method for film spraying | |
| Hassan et al. | Electrical Properties and Optimum Conditions of A Home-Made Magnetron Plasma Sputtering System | |
| WO1995004368A1 (en) | Method and device for magnetron sputtering | |
| Sanders et al. | Magnetic enhancement of cathodic arc deposition | |
| Welzel et al. | Determination of energy modulations of negative oxygen ions during pulsed magnetron sputtering of magnesium oxide | |
| CA2333296A1 (en) | Apparatus for sputter deposition | |
| Akhmadeev et al. | Plasma sources based on a low-pressure arc discharge | |
| JP2977862B2 (en) | Plasma generator | |
| Golan et al. | Ring etching zones on magnetron sputtering targets | |
| Wouters et al. | Influence of the plasma current to Ti-melt on the plasma parameters and microstructure of TiN coatings in the triode ion plating system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20010903 |