DE102021118425A1 - Magnetron-Magnetsystem und Magnetron - Google Patents

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Magnetron-Magnetsystem (150) aufweisen: einen Außenpol (1002), welcher entlang eines in sich geschlossenen Pfades (251) erstreckt ist und zwei längserstreckte Abschnitte aufweist; und einen Innenpol (1004), welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; einen den Innenpol (1004) fortsetzenden und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols (1004) angeordneten magnetischen Polkörper (304), welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; eine Lagervorrichtung (116), mittels welcher der Polkörper (304) beweglich relativ zu dem Außenpol (1002) und dem Innenpol (1004) gelagert ist.

Description

  • Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Magnetron-Magnetsystem und ein Magnetron.
  • Im Allgemeinen können Werkstücke oder Substrate prozessiert, z.B. bearbeitet, beschichtet, erwärmt, geätzt und/oder strukturell verändert werden. Ein Verfahren zum Beschichten eines Substrates ist beispielsweise die Kathodenzerstäubung (das so genannte Sputtern). Mittels Sputterns (d.h. mittels eines Sputterprozesses) kann beispielsweise eine Schicht oder können mehrere Schichten auf einem Substrat abgeschieden werden. Dazu kann mittels einer Kathode ein plasmabildendes Gas ionisiert werden, wobei mittels des dabei gebildeten Plasmas ein abzuscheidendes Material (das sogenannte Targetmaterial) der Kathode zerstäubt werden kann. Das zerstäubte Targetmaterial kann anschließend zu einem Substrat gebracht werden, an dem es sich abscheiden und eine Schicht bilden kann. Das Targetmaterial kann als auswechselbares Bauteil, das sogenannte Target, bereitgestellt werden.
  • Modifikationen der Kathodenzerstäubung sind das Sputtern mittels eines Magnetrons (eine Sputtervorrichtung aufweisend ein Magnetsystem), das so genannte Magnetronsputtern, oder das so genannte reaktive Magnetronsputtern. Dabei kann das Bilden des Plasmas mittels eines Magnetfeldes unterstützt werden. Zum Erzeugen des Magnetfeldes kann nahe der Kathode (dann auch als Magnetronkathode bezeichnet) ein Magnetsystem angeordnet sein, welches an der Oberfläche des Targetmaterials (Targetoberfläche) einen in sich geschlossenen magnetischen Feldlinientunnel (auch als Plasmakanal oder Race-Track bezeichnet) ausbildet. Innerhalb dieses Feldlinientunnels wird die Plasmabildung begünstigt, so dass ein torusförmiger Plasmaschlauch ausgebildet werden kann.
  • Generell wird eine möglichst hohe Ausnutzung des Targets (z.B. einer Rohrkathode, bei sogenannten Rohrkathoden-Magnetrons) angestrebt, um Kosten zu sparen und auch die Lebensdauer des Targets zu verlängern. Die Erhöhung der Ausnutzung des Targets (Targetausnutzung) ist von besonderer Bedeutung, wenn das Targetmaterial sehr teuer ist, wie beispielsweise in dem Fall von Indium-Zinn-Oxid (ITO). Die jährlichen ITO-Targetkosten liegen bei hochproduktiven Produktionsanlagen im Millioneneurobereich. Allein durch die Erhöhung der Targetausnutzung um 10% können somit hunderttausend Euro pro Jahr gespart werden. Beispielsweise kann die angestrebte Targetausnutzung mehr als 80% betragen, was allerdings selten erreicht wird. In vielen Fällen liegt die Targetausnutzung nur bei 70% und weniger.
  • Herkömmlicherweise wird dem begegnet mittels Experimenten und theoretischen Betrachtungen, wie beispielsweise Simulationen der Plasmadynamik am Target, um den Abtrag des Targets (auch als Erosion oder Targetabtrag bezeichnet) nachzubilden und vorherzusagen. Die Plasmadynamik ist allerdings kompliziert zu berechnen. Bis heute wurden daher keine Simulationen geschaffen, die den Targetabtrag und damit die zu erwartende Targetausnutzung für großtechnisch relevante Bedingungen berechnen können (die Modellgröße hat Bezug zu einem realen Prozessraum, Leistungsdichte des modellierten Plasmas hat die gleich Größenordnung wie die des realen Plasmaprozesses). Ein Grund dafür ist, dass die Targetausnutzung von einer großen Anzahl von Einflussgrößen abhängt. Beispiele für solche Einflussgrößen beinhalten die räumliche Verteilung des Magnetfeldes, die Konfiguration der Anode, die konstruktiven Parameter des Magnetrons, die verwendeten Prozessparameter, usw.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass sich beim Sputtern bei hohem Prozessdruck die Targetausnutzung stark verringert, da am stirnseitigen Endabschnitt des Targets (auch als Targetendabschnitt bezeichnet) eine sogenannte Übererosion auftritt. Übererosion bezeichnet einen lokal überhöhten Targetabtrag, welcher das Target an dieser Stelle schneller aufbraucht. Anschaulich wird das Target am Ort der Übererosion am schnellsten verbraucht, was die Lebensdauer des Targets verkürzt.
  • Eine solche Übererosion erfolgt häufig am Targetendabschnitt, d.h. im Umkehrbereich des magnetischen Feldlinientunnels bzw. unmittelbar über dem Endstück des Magnetsystems (dort, wo das Magnetsystem endet). Wesentlich beeinflusst wird die Übererosion von der räumlichen Verteilung des Magnetfeldes, welches den Targetendabschnitt durchdringt. Die Frage, wie genau die räumliche Verteilung des Magnetfeldes gestaltet werden kann, um die Lebensdauer des Targets zu verlängern, ist Gegenstand aktueller Entwicklung mit dem Ziel, die Übererosion am Targetendabschnitt zu hemmen oder sogar zu unterbinden.
  • In diesem Zusammenhang wurde erkannt, dass die Übererosion auftritt infolge einer höheren Dauer, mit der ein Oberflächenelement des Targets dem Plasma ausgesetzt ist, und/oder infolge einer lokal überhöhten Elektronendichte und/oder -energie. Eine solche Abhängigkeit der Erosion, angegeben als Targetdurchmesser, in Abhängigkeit von der Position entlang der Targetlänge, auch als Erosionsprofil bezeichnet, ist in 12 dargestellt. Diese zeigt den Targetdurchmesser eines verbrauchten Targets in Abhängigkeit von der Position entlang der Targetlänge.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Magnetsystem und ein Magnetron (eine Sputtervorrichtung aufweisend das Magnetsystem) bereitgestellt, mittels denen die Targetausnutzung bzw. die Lebensdauer des Targets erhöht werden kann. Dazu wird ein magnetischer Polkörper bereitgestellt, welcher stirnseitig einer Magnetreihe (z.B. des Innenpols) angeordnet ist und ferner relativ zu dem Innenpol und dem Außenpol beweglich gelagert ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden diejenigen Magnetpole des Magnetsystems, welche starr miteinander verbunden sind, als Innenpol bzw. Außenpol bezeichnet. Jeder dieser Magnetpole kann eine Reihe von Magneten aufweisen. Weisen zwei unmittelbar einander benachbarte Magneten der Reihe von Magneten einen größeren Abstand voneinander auf, kann der Magnetpol an dieser Stelle unterbrochen sein.
  • Das hierin für einen Polkörper Beschriebene kann in Analogie für mehrere Polkörper des Magnetsystems gelten. Weist das Magnetsystem mehrere Polkörper auf (z.B. mehrere innere Polkörper und/oder mehrere äußere Polkörper), können sich diese voneinander unterscheiden, z.B. in deren Beschaffenheit (z.B. Material, und/oder Volumen, und/oder Form). Dies erleichtert es, einer unterschiedlichen Targeterosion an den Targetenden entgegenzuwirken, wie sie beispielsweise wie in 12 gezeigt ist, wie sie auftreten kann, bevor das Magnetsystem verändert wird mittels Verschiebens des Polkörpers.
  • Dies erreicht gegenüber herkömmlichen Magnetsystemen, bei denen alle Magnete auf einer gemeinsamen magnetischen Rückschlussplatte angeordnet sind, dass die Erosion am Targetendabschnitt verändert werden kann. Gegenüber austauschbaren magnetischen Endstücken des Magnetsystems wird die Handhabbarkeit vereinfacht. Denn beim Positionieren der Endstücke wirken starke magnetische Kräfte, welche deren Positionierung erschweren. Ohne fachkundige Hilfe bzw. Unterstützung vom Anlagenbauer kann eine geringe Targetausnutzung nur schwer behoben werden, ohne andere konstruktive oder elektrische Änderungen am Magnetron bzw. der Prozesskammer oder sogar einen kompletten Endstücktausch in Erwägung ziehen zu müssen.
  • Es zeigen
    • 1 bis 3 und 7 bis 10 sowie 13 jeweils ein Magnetsystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Ansichten;
    • 4A eine Sputtervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen und 4B ein Magnetsystem der Sputtervorrichtung in einer Querschnittsansicht oder Seitenansicht;
    • 5 und 6 jeweils eine Sputtervorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Querschnittsansicht;
    • 11 eine räumliche Verteilung des Magnetfelds gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen Diagrammen; und
    • 12 die Erosion des Targets gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, magnetischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette miteinander gekoppelt sein, entlang welcher die Wechselwirkung ausgetauscht werden kann, z.B. ein Fluid (dann auch als fluidleitend gekoppelt bezeichnet). Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente eine Wechselwirkung miteinander austauschen, z.B. eine mechanische, hydrostatische, thermische und/oder elektrische Wechselwirkung. Eine Kopplung mehrerer Vakuumkomponenten (z.B. Ventilen, Pumpen, Kammern, usw.) miteinander kann aufweisen, dass diese fluidleitend miteinander gekoppelt sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
  • Der Begriff „Lagervorrichtung“ bezeichnet eine Vorrichtung (zum Beispiel eine Baugruppe aufweisend), welche zum Lagern (z.B. geführten Positionieren und/oder Halten) eines oder mehr als eines Bauteils eingerichtet ist. Die Lagervorrichtung kann, beispielsweise pro Bauteil (das mittels dieser gelagert wird), ein oder mehr als ein Lager aufweisen zum Lagern (z.B. geführten Positionieren und/oder Halten) des Bauteils. Jedes Lager der Lagervorrichtung kann eingerichtet sein, dem Bauteil einen oder mehr als einen Freiheitsgrad (beispielsweise einen oder mehr als einen Translationsfreiheitsgrad und/oder einen oder mehr als einen Rotationsfreiheitsgrad) bereitzustellen, gemäß welchem das Bauteil bewegt werden kann. Beispiele für ein Lager weisen auf: Radiallager, Axiallager, Radiaxlager, Linearlager (auch als Linearführung bezeichnet). Pro Linearlager kann dem Bauteil beispielsweise genau einen Translationsfreiheitsgrad bereitgestellt sein.
  • Der Begriff „Sputtern“ bezeichnet das Zerstäuben eines Materials (auch als Beschichtungsmaterial oder Targetmaterial bezeichnet), welches als Target bereitgestellt ist, mittels eines Plasmas. Die zerstäubten Bestandteile des Targetmaterials werden somit voneinander separiert und können beispielsweise zum Bilden einer Schicht woanders angelagert werden. Das Sputtern kann mittels einer sogenannten Sputtervorrichtung erfolgen, welche ein Magnetsystem aufweisen kann (dann wird die Sputtervorrichtung auch als Magnetron bezeichnet). Zum Sputtern kann das Magnetron in einer Vakuum-Prozessierkammer angeordnet werden, so dass das Sputtern in einem Vakuum erfolgen kann. Dazu können die Umgebungsbedingungen (die Prozessbedingungen) innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer (z.B. Druck, Temperatur, Gaszusammensetzung, usw.) während des Sputterns eingestellt oder geregelt werden. Die Vakuum-Prozessierkammer kann beispielsweise luftdicht, staubdicht und/oder vakuumdicht eingerichtet sein oder werden, so dass innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer eine Gasatmosphäre mit einer vordefinierten Zusammensetzung oder einem vordefinierten Druck (z.B. gemäß einem Sollwert) bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer ein ionenbildendes Gas (Prozessgas) oder ein Gasgemisch (z.B. aus einem Prozessgas und einem Reaktivgas) in der Prozesskammer bereitgestellt sein oder werden. Bei einem reaktiven Magnetronsputtern kann das zerstäubte Material beispielsweise mit einem Reaktivgas (z.B. Sauerstoff, Stickstoff und/oder Kohlenstoff aufweisend) reagieren und das daraus entstehende Reaktionsprodukt (z.B. ein Dielektrikum) abgeschieden werden.
  • Das Sputtern kann mittels eines sogenannten Rohrmagnetrons erfolgen, bei welchem ein rohrförmiges Target (auch als Rohrtarget oder Rohrkathode bezeichnet) axial um das Magnetsystem rotiert. Das Rohrtarget kann beispielsweise ein Rohr aufweisen auf dem das Targetmaterial als Schicht auf einer äußeren Mantelfläche des Rohrs befestigt sein kann und die Mantelfläche des Rohrs teilweise bedecken kann. Das Rohrtarget kann aber auch aus dem Targetmaterial gebildet sein. Mittels Stellens des Magnetsystems bzw. mittels Veränderns des damit erzeugten Magnetfeldes kann das Zerstäuben des Targetmaterials und damit die räumliche Verteilung, mit der das Target abgetragen wird, beeinflusst werden.
  • Die Rohrkathode und das Magnetsystem können mittels einer Lagervorrichtung (auch als Target-Lagervorrichtung bezeichnet) gelagert sein, welche die Rohrkathode beispielsweise drehbar relativ zu dem Magnetsystem lagert. Die Lagervorrichtung kann beispielsweise einen oder mehr als einen Endblock aufweisen, wobei jeder Endblock der Lagervorrichtung einen Endabschnitt der Rohrkathode bzw. des Magnetsystems hält. Die Lagervorrichtung (z.B. deren einer oder mehr als einer Endblock) kann ferner ein Versorgen der Rohrkathode (z.B. mit elektrischer Leistung, einer Drehbewegung und/oder Kühlfluid) bereitstellen. Optional kann die Sputtervorrichtung, bzw. deren Lagervorrichtung, auch eingerichtet sein, zwei Targets samt darin angeordneten Magnetsystem zu halten (auch als Doppelmagnetron bezeichnet). Mit anderen Worten kann die Sputtervorrichtung in Doppelrohrkonfiguration eingerichtet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Endblock (auch als Antriebsendblock bezeichnet) der Sputtervorrichtung einen Antriebsstrang zum Übertragen der Drehbewegung auf die Rohrkathode aufweisen, der beispielsweise mit einem Antrieb gekuppelt sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Endblock (auch als Medienendblock bezeichnet) der Sputtervorrichtung zum Zuführen und Abführen von Kühlfluid (z.B. ein wasserbasiertes Gemisch) eingerichtet sein, welches durch die Kathode hindurch geleitet werden kann.
  • Es kann allerdings auch genau ein Endblock (auch als Kompaktendblock bezeichnet) verwendet werden, welcher den Antriebsstrang und die Fluidleitung aufweist und somit die Funktionen eines Antriebsendblocks und eines Medienendblocks gemeinsam bereitstellt. Die dem Kompaktendblock gegenüberliegende Seite des Rohrtargets kann beispielsweise frei auskragen (d.h. frei hängen), was als Cantilever-Konfiguration bezeichnet wird. Der Kompaktendblock kann in Cantilever-Konfiguration an einer Seitenwand der Vakuumkammer montiert sein, durch welche hindurch die Drehachse des Rohrtargets hindurch erstreckt ist. Die dem Kompaktendblock gegenüberliegende Seite des Rohrtargets kann aber auch mittels eines Lagerbocks (anschaulich ein Gegenlager) gelagert sein, was als Lagerbock-Konfiguration bezeichnet wird. Der Lagerbock kann auch mittels eines passiven Endblocks bereitgestellt sein, d.h. eines Endblocks, welcher weder Energie noch Material mit dem Rohrtarget austauscht, sondern dieses nur abstützt.
  • Das Magnetsystem kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Länge (Ausdehnung entlang der Längserstreckung, Längsrichtung und/oder der Drehachse des Targets) in einem Bereich von 0.5 m (Meter) ungefähr bis ungefähr 6 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von 2 m ungefähr bis ungefähr 5 m und/oder mehr als 3 m.
  • Das Magnetsystem kann mehrere Magnetpole aufweisen, von denen ein erster Magnetpol (auch als Außenpol bezeichnet) entlang eines in sich geschlossenen Pfades (auch als Umlaufpfad bezeichnet) erstreckt ist und ein zweiter Magnetpol innerhalb des von dem Umlaufpfad umschlossenen Bereichs angeordnet ist (auch als Innenpol bezeichnet). Der Umlaufpfad kann beispielsweise ovalförmig sein. Jeder Magnetpol kann mehrere hintereinander aufgereihte Magnete (auch als Reihe von Magneten oder Magnetreihe bezeichnet) aufweisen. Beispielsweise kann jeder Magnetpol eine oder mehr als eine Magnetreihe aufweisen. Beispielsweise können drei zwischen den Endstücken des Magnetsystems angeordnete Magnetreihen im Wesentlichen den Mittelbereich des Magnetsystems (anschaulich eine Reihe den Innenpol, beiderseits des Innenpols je eine Magnetreihe Außenpol) bereitstellen.
  • Generell können sich der Außenpol und der Innenpol einen Abstand voneinander aufweisen und/oder sich voneinander unterscheiden in ihrer Magnetisierungsrichtung. Im einfachsten Fall sind die Magnetisierungsrichtungen von Außenpol und Innenpol genau entgegengerichtet, z.B. antiparallel sein. In komplexeren Implementierungen können diese aber auch schräg zueinander sein, z.B. einen Winkel (auch als Magnetisierungsabweichung bezeichnet) einschließend. Beispielsweise kann die Magnetisierungsabweichung ungefähr 90° sein oder mehr (z.B. 120° oder mehr, z.B. 150° oder mehr, z.B. 160° oder mehr, z.B. 170° oder mehr, z.B. ungefähr 180°).
  • In einer exemplarischen Implementierung kann der Innenpol auf einen Magnetträger zu und/oder von dem Targetmaterial weg magnetisiert sein und der Außenpol kann von dem Magnetträger weg und/oder auf das Targetmaterial zu magnetisiert sein. Alternativ kann der Außenpol auf den Magnetträger zu und/oder von dem Targetmaterial weg magnetisiert sein und der Innenpol von dem Magnetträger weg und/oder auf das Targetmaterial zu magnetisiert sein.
  • In einer exemplarischen Implementierung kann der Außenpol auf den Innenpol zu oder von diesem weg magnetisiert sein, z.B. wenn der Innenpol auf den Magnetträger zu oder von diesem weg magnetisiert ist.
  • In einer exemplarischen Implementierung kann zumindest ein (d.h. ein oder mehr als ein) Magnet stirnseitig einer Magnetreihe des Innenpols, welche den Innenpol (z.B. entlang der Längsrichtung) fortsetzt, z.B. geometrisch fortsetzt, Teil des Außenpols sein oder diesem zumindest zugeordnet werden, wenn sich seine Magnetisierungsrichtung (z.B. Magnetfeldrichtung) von der des Innenpols unterscheidet, z.B. in mehr als der Magnetisierungsabweichung, oder wenn sich seine Magnetisierungsrichtung mit der des Außenpols einen kleineren Winkel einschließt als mit der des Innenpols, z.B. seine Magnetisierungsrichtung die des Außenpols ist.
  • In einer exemplarischen Implementierung können der Außenpol und der Innenpol, z.B. dessen Magnetisierungsrichtungen, derart eingerichtet (z.B. ausgerichtet und/oder angeordnet) sein, dass diese (optional zusammen mit dem magnetischen Material in der Umgebung), einen tunnelartigen bis parallelen Magnetfeldlinienverlauf zur Targetoberfläche bereitstellen.
  • Jede Magnetreihe kann beispielsweise mindestens 10 (z.B. mindestens 100) Magnete pro Meter aufweisen. Ein Magnet kann ein magnetisiertes Material mit einer Magnetisierung aufweisen und anschaulich als Dauermagnet eingerichtet sein.
  • Beispielsweise kann der Magnet einen Seltenerdmagnet (wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB)) oder Samarium-Kobalt (SmCo)), einen Ferrit-Magnet, einen Bismanol-Magnet und/oder einen Aluminium-Nickel-Kobalt-Magnet aufweisen.
  • Das Magnetsystem kann funktional in mehrere hintereinander angeordnete Segmente (auch als Magnetsystemsegment oder als Magnetsystemgruppe bezeichnet) unterteilt sein, von denen zwei Segmente (auch als Umkehrsegmente oder Endstücke bezeichnet) an den Stirnseiten (anschaulich am Magnetsystemende) des Magnetsystems angeordnet sind. Zwischen den Endstücken kann das Magnetsystem einen oder mehr als ein Mittelstück aufweisen. Der Umlaufpfad kann beispielsweise, in jedem Mittelstück, zwei geradlinige Abschnitte aufweisen, zwischen denen der Innenpol angeordnet ist. In jedem der Endstücke kann der Umlaufpfad bogenförmig und/oder gewinkelt verlaufen.
  • Der Begriff „Polkörper“ bezeichnet hierin einen Körper, der ein Magnetmaterial (auch als magnetisches Material bezeichnet) aufweist oder daraus gebildet ist. Der Polkörper kann beispielsweise an einen Magnetpol angrenzen oder Teil dessen sein. Das Magnetmaterial kann beispielsweise ferromagnetisch oder ferrimagnetisch sein. Das Magnetmaterial kann hartmagnetisches Magnetmaterial und/oder weichmagnetisches Magnetmaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Magnetmaterial kann eine magnetische Polarisierung, z.B. eine Magnetisierung, aufweisen, so dass ein Dipol bereitgestellt ist.
  • Das hartmagnetische Magnetmaterial kann eine Koerzitivfeldstärke größer als ungefähr 500 Kiloampere pro Meter (kA/m) aufweisen, z.B. größer als ungefähr 1000 kA/m. Das hartmagnetische Magnetmaterial kann beispielsweise Teil eines oder mehr als eines Permanentmagneten (auch als Dauermagnet bezeichnet) sein oder dessen bilden. Als Permanentmagnet (auch als permanentmagnetischer Polkörper bezeichnet) kann ein Körper aus einem hartmagnetischen Magnetmaterial verstanden werden. Das hartmagnetische Magnetmaterial kann beispielsweise eine chemische Verbindung und/oder eine Legierung aufweisen.
  • Das hartmagnetische Magnetmaterial kann die Elemente Eisen, Cobalt und/oder Nickel aufweisen (z.B. ein Ferrit). Das hartmagnetische Magnetmaterial kann ein Seltenerdmetall (wie z.B. Neodym, Samarium, Praseodym, Dysprosium, Terbium und/oder Gadolinium), Eisen, Kobalt und/oder Nickel aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann das hartmagnetische Magnetmaterial zumindest Neodym, Eisen und/oder Bor aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine chemische Verbindung daraus. Alternativ oder zusätzlich kann das hartmagnetische Magnetmaterial zumindest Aluminium, Nickel und/oder Kobalt aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine chemische Verbindung daraus. Alternativ oder zusätzlich kann das hartmagnetische Magnetmaterial zumindest Samarium und/oder Kobalt aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine chemische Verbindung daraus.
  • Das hartmagnetische Magnetmaterial kann beispielsweise Neodym-Eisen-Bor (Nd2Fe14B) oder Samarium-Cobalt (SmCo5 und Sm2Co17) aufweisen oder daraus gebildet sein. Allgemeiner gesprochen kann das hartmagnetische Magnetmaterial (z.B. der oder jeder Permanentmagnet) ein Seltenerdmagnetmaterial (wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) oder Samarium-Kobalt (SmCo)), ein Ferrit-Magnetmaterial (z.B. ein Hartferrit-Magnetmaterial), ein Bismanol-Magnetmaterial und/oder ein Aluminium-Nickel-Kobalt-Magnetmaterial aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Das weichmagnetische Magnetmaterial kann eine Koerzitivfeldstärke von weniger als ungefähr 500 kA/m aufweisen, z.B. von weniger als ungefähr 100 kA/m, z.B. von weniger als ungefähr 10 kA/m, z.B. von weniger als ungefähr 1 kA/m.
  • Das weichmagnetische Magnetmaterial kann eine Legierung von Eisen, Nickel und/oder Cobalt, Stahl, einen Pulverwerkstoff und/oder einen Weichferrit (z.B. Nickelzinn und/oder Manganzinn aufweisend) aufweisen oder daraus gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Magnetsystem bereitgestellt, welches eine lokale Veränderung des von dem Magnetsystem erzeugten magnetischen Feldes (auch als Magnetfeld bezeichnet) erleichtert, um lokale Erosion, beispielsweise am stirnseitigen Targetendabschnitt, zu beeinflussen (zum Beispiel zu verstärken oder zu schwächen). Das Magnetsystem erleichtert es dem Betreiber des Magnetrons, eine eigenständige Anpassung des Magnetfeldes vorzunehmen, um eine auf bestimmte Prozessparameter optimierte Targetausnutzung zu erzielen. Maßnahmen zur Steuerung der lokalen Erosion des Targets zielen auf die Modifizierung der Magnetfeldparameter im Bereich der Endstücke ab. Beispiele solcher Magnetfeldparameter weisen auf: Magnetfeldstärke; Magnetfeldbalance; Feldlinienverlauf; Radius der Plasmaschlauchumkehr (was die Racetrack-Umkehr beeinflusst); Verzug der Plasmaschlauchposition bei fortschreitender Erosion des Targets (Targeterosion), Verformung des Plasmaschlauchs bei fortschreitender Erosion des Targets.
  • Die Modifizierung der Magnetfeldparameter kann erreicht werden durch:
    • - eine geeignete Magnetgeometrie für den Innenpol;
    • - höhenverstellbare und/oder horizontal verstellbare Magnete (z.B. stirnseitig des Innenpols);
    • - höhenverstellbare und/oder horizontal verstellbare ferromagnetische Bauteile (sogenannte Shunts), welche z.B. auch Teile der ferromagnetischen Rückschlussplatte sein können.
  • Das Endstück des Magnetsystems kann eine bewegbare Anordnung von Magneten (z.B. des Innenpols oder stirnseitig des Innenpols) aufweisen, z.B. durch eine Segmentierung des Endstücks. Die Stärke des Magnetfeldes an der Targetoberfläche kann verändert werden mittels Veränderns des Abstandes des magnetischen Endstückes und/oder eines Segments davon (auch als Polkörper bezeichnet) von der Targetoberfläche. Andere Magnetfeldparameter können mittels einer Verstellung eines Magnetpols (z.B. des Innenpols) relativ zu einem anderen Magnetpol beeinflusst werden, da sich die Balance des Magnetfeldes (d.h., das Verhältnis der Anzahl der magnetischen Dipole von Außenpol zu Innenpol) verändern kann.
  • 1 veranschaulicht ein Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 100 in einer schematisch vereinfachten Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
  • Das Magnetsystem 150 kann mehrere Magnetpole und ein Gestell 152 aufweisen, mittels welchem jeder der mehreren Magnetpole getragen wird und/oder mit welchen jeder der Magnetpole gekuppelt ist. Je nach Position innerhalb des Magnetsystems 150 wird ein Magnetpol als Außenmagnetpol (kurz auch als Außenpol bezeichnet) oder Innenmagnetpol (kurz auch als Innenpol bezeichnet) bezeichnet, wie später noch genauer beschrieben wird (vgl. 2).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeder Magnetpol einen oder mehr als einen magnetischen Polkörper 104 aufweisen oder daraus gebildet sein, welche ein Magnetfeld 120 bereitstellen.
  • Der Polkörper 104 kann beispielsweise das hartmagnetische Material aufweisen oder daraus gebildet sein (dann auch als Permanentmagnet oder Magnet bezeichnet). In dem Fall kann der Magnetpol mittels eines oder mehr als eines Permanentmagneten (kurz auch als Magnet bezeichnet) bereitgestellt sein, z.B. mittels einer Magnetreihe. Beispielsweise kann der Polkörper 104 aus gesintertem hartmagnetischem Material bestehen. Beispielsweise kann der Polkörper 104 aus einem in Polymer eingebetteten hartmagnetischem Material bestehen. Optional können zumindest einige Polkörper 104 des Magnetpols aber auch ein weichmagnetisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Eisen oder eine Eisenlegierung. Dies erreicht beispielsweise, mit weniger Magneten auskommen zu müssen. Hierin wird auf Magnete als exemplarische Polkörper 104 Bezug genommen, wobei verstanden werden kann, dass das für die Magneten Beschriebene in Analogie für Polkörper 104 gelten kann.
  • Jeder Magnetpol kann beispielsweise mehrere Magneten 104 aufweisen, z.B. mindestens 10 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 20 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 30 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 50 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 100 Magneten 104 oder mehr. Die mehreren Magneten 104 oder zumindest eine Gruppe der mehreren Magneten 104 kann in Richtung 101 (auch als Längsrichtung 101 bezeichnet) hintereinander aufgereiht sein (dann auch als Magnetreihe bezeichnet). Die Längsrichtung 101 bezeichnet dabei die Richtung der Längserstreckung des Magnetsystems 150. Jede Magnetreihe kann beispielsweise mindestens 10 Magneten 104 aufweisen oder mehr, z.B. mindestens 20 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 30 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 50 Magneten 104 oder mehr, z.B. mindestens 100 Magneten 104 oder mehr.
  • Das Gestell 152 kann einen oder mehr als einen Träger 102, 202 aufweisen (vgl. 2). Beispiele für einen Träger des Gestells 152 weisen auf: ein Rohr, eine Platte (z.B. ein Blech), ein Balken oder Ähnliches.
  • Jeder Magnetpol (zum Beispiel dessen Magneten 104) kann beispielsweise eine Magnetisierung aufweisen, z.B. entweder mit einer Richtung (auch als Magnetisierungsrichtung bezeichnet) zu dem Gestell 152 hin oder von diesem weg. Mindestens zwei, zum Beispiel einander unmittelbar benachbarte, Magnetpole (z.B. deren Magneten 104) können sich in ihrer Magnetisierungsrichtung voneinander unterscheiden.
  • Beispielsweise können die Magneten 104 zumindest einer Magnetreihe, z.B. den Innenmagnetpol bereitstellend, entlang (d.h. in oder entgegen) einer Referenzrichtung 105 magnetisiert sein.
  • 2 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 200 (z.B. gemäß Ausführungsformen 100) in einer schematischen Perspektivansicht, z.B. dessen Mittelstück.
  • Das Gestell 152 kann zwei Träger 202, 102 (auch als Magnetträger 202 und Systemträger 102 bezeichnet) aufweisen, welche miteinander gekuppelt sind, beispielsweise mittels Streben 216 oder Balken 216 oder dergleichen. Beispielsweise kann der Systemträger 102 ein Rohr aufweisen, z.B. ein sogenanntes Trägerrohr. In einigen Ausführungsformen können die Magnete des Magnetsystems 150 magnetisch an dem Magnetträger 202 befestigt sein, beispielsweise wenn der Magnetträger 202 ein Magnetmaterial, z.B. weichmagnetisches Magnetmaterial (z.B. Eisen), aufweist (dann auch als Rückschlussplatte 202 bezeichnet).
  • Das Magnetsystem 150 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mehrere, z.B. drei, räumlich voneinander separierte Magnetpole 1002, 1004 (auch als Außenpol 1002 und Innenpol 1004 bezeichnet) aufweisen, von denen jeder Magnetpol eine oder mehr als eine Magnetreihe 204a, 204i aufweisen kann. Von den Magnetreihen 204a, 204i kann jede Magnetreihe auf dem Magnetträger 202 befestigt und/oder in Längsrichtung 101 längserstreckt sein. Beispielsweise können zwei einander unmittelbar benachbarte Magnetpole 1002, 1004 mittels eines in Längsrichtung 101 (auch als Richtung 101 der Längserstreckung bezeichnet) längserstreckten Spalts räumlich voneinander separiert sein.
  • Jede der Magnetreihen 204a, 204i kann mehrere in Reihe hintereinander angeordnete Magnete einer Magnetisierungsrichtung aufweisen und einen Abschnitt eines der Magnetpole 1002, 1004 bilden oder zumindest Teil dessen sein. Die Magnete können derart angeordnet und ausgerichtet sein, dass die unmittelbar nebeneinander angeordneten Magnetpole 1002, 1004 (z.B. deren Magnetreihen 204a, 204i) sich voneinander unterscheiden in ihrer Magnetisierungsrichtung, z.B. zueinander im Wesentlichen entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisend. Die Magnetisierungsrichtungen können antiparallel sein oder zumindest einen Winkel kleiner 45° (z.B. als 22,5°) einschließen. Beispielsweise können die Magnetreihen 204a, 204i einander unmittelbar benachbarter Magnetpole 1002, 1004 gegeneinander verkippt sein.
  • Der Innenpol 1004 bzw. dessen Magnetreihe(n) 204i (auch als mittlere Magnetreihe 204i bezeichnet) kann/können zwischen zwei Magnetreihen 204a (auch als äußeren Magnetreihen 204a bezeichnet) des Außenpols 1004 angeordnet und in Längsrichtung 101 längserstreckt sein. Jede der zwei äußeren Magnetreihen 204a kann in Längsrichtung 101 längserstreckt sein und einen längserstreckten Abschnitt des Außenpols 1002 bereitstellen.
  • Beispielsweise können die äußeren beiden Magnetreihen 204a von dem Träger 102 weg magnetisiert sein, wobei die mittig angeordnete Magnetreihe 204i zu dem Träger 102 hin magnetisiert sein kann (oder andersherum). Die hier dargestellte Geometrie der Magnetreihen 204a, 204i kann beispielsweise für das mittlere Segment (auch als Mittelsegment oder Mittelstück bezeichnet) des Magnetsystems 150 zutreffen, z.B. entlang dessen gesamter Ausdehnung. Im Unterschied dazu können die stirnseitigen Segmente (auch als Endsegmente oder Endstücke bezeichnet) des Magnetsystems 150 jede eine (z.B. bogenförmige) Magnetreihe 204a aufweisen, welche einen Verbindungsabschnitt des Außenpols 1002 bereitstellt, der die beiden längserstreckten Abschnitte des Außenpols 1002 (z.B. die äußeren Magnetreihen 204a) entlang des Umlaufpfads 251 miteinander verbindet.
  • 3 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 300 (z.B. gemäß Ausführungsformen 100 oder 200) in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
  • Das Magnetsystem 150 kann eine oder mehr als eine Stellgruppe 350 aufweisen, wovon jede Stellgruppe 350 einen Polkörper 304, 1304 (auch als Stellgruppe-Polkörper 304, 1304 bezeichnet) aufweist (siehe auch 13). Nachfolgend wird zum einfacheren Verständnis auf einen Stellgruppe-Polkörper 304 Bezug genommen, welcher den Innenpol (z.B. entlang Längsrichtung 101) fortsetzt und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols angeordnet ist (auch als innerer Stellgruppe-Polkörper 304 bezeichnet). Das für den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 Beschriebene kann in Analogie gelten für einen Stellgruppe-Polkörper 1304 (auch als äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 bezeichnet), welcher zwischen zwei Magneten 104 des Außenpols 1002 angeordnet ist, z.B. einen längserstreckten Abschnitt des Außenpols 1002 fortsetzend und/oder auf einer Stirnseite des längserstreckten Abschnitt des Außenpols 1002 angeordnet.
  • Der oder jeder Stellgruppe-Polkörper 304, 1304 kann beispielsweise ein hartmagnetisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Stellgruppe-Polkörper 304, 1304 kann beispielsweise einen oder mehr als einen Permanentmagneten aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede Stellgruppe 350 zwischen dem Systemträger 102 und dem inneren Stellgruppe-Polkörper 304 eine Lagervorrichtung 116 (auch als Stellgruppe-Lagervorrichtung 116 bezeichnet) und/oder ein Stellglied 106 aufweisen, welche den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 mit dem Träger 102 kuppelt.
  • Das Stellglied 106 kann in einigen Ausführungsformen eine elektromechanische Komponente aufweisen, wie beispielsweise einen Motor (oder eine andere Antriebsvorrichtung). Die elektromechanische Komponente kann eingerichtet sein, in Antwort darauf, elektrisch angesteuert zu werden, eine mechanische Kraft zu erzeugen, mittels welcher ein Bewegen des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 angetrieben wird. Zum Erzeugen der Bewegung kann das Stellglied 106 beispielsweise einen elektromechanischen Wandler (z.B. einen Elektromotor oder piezoelektrischen Aktor) als Antriebsvorrichtung aufweisen. Der elektromechanische Wandler kann eingerichtet sein, eine translatorische Bewegung zu erzeugen (z.B. im Fall eines Linear-Elektromotors) oder eine rotatorische Bewegung zu erzeugen (z.B. im Fall eines Rotation-Elektromotors). Zum Übertragen der Bewegung an den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 kann das Stellglied 106 optional ein Getriebe (auch als Stellgetriebe bezeichnet) aufweisen. Das Stellgetriebe kann beispielsweise eingerichtet sein, die rotatorische Bewegung (auch als Drehbewegung bezeichnet) des Elektromotors in die translatorische Bewegung (auch als Translationsbewegung bezeichnet) umzuwandeln, die auf den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 übertragen wird. Beispielsweise kann das Stellgetriebe ein Schraubgetriebe aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellgetriebe eingerichtet sein, die Bewegung (z.B. translatorische und/oder rotatorische Bewegung) zu übersetzen. Beispielsweise kann das Stellgetriebe ein Rotationsgetriebe bzw. ein Translationsgetriebe aufweisen. Beispielsweise kann das Stellgetriebe auch weggelassen werden, wenn ein elektromechanischer Wandler verwendet wird, der eine ausreichend große Bewegung erzeugt.
  • In anderen Ausführungsformen kann das Stellglied rein mechanisch (auch als mechanisches Stellglied bezeichnet) eingerichtet sein, um beispielsweise per Hand betätigt zu werden. Das mechanische Stellglied kann eingerichtet sein, in Antwort darauf, per Hand betätigt zu werden, eine mechanische Kraft auf den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 zu übertragen. Beispielhafte Komponenten des mechanischen Stellglieds weisen auf: ein Schraubenantrieb, das Stellgetriebe (z.B. ein Schraubgetriebe), eine Gewindespindel, ein Kniehebelgetriebe, einen Exzenter.
  • Die Stellgruppe-Lagervorrichtung 116 kann dem inneren Stellgruppe-Polkörper 304 einen oder mehr als einen Translationsfreiheitsgrad 111 bereitstellen, wovon ein erster Translationsfreiheitsgrad 111 entlang der Referenzrichtung 105 und/oder quer zu der Längsrichtung 101 sein kann und/oder ein zweiter Translationsfreiheitsgrad quer zu der Referenzrichtung 105 und/oder entlang der Längsrichtung 101 sein kann. Hierein wird insbesondere auf den ersten Translationsfreiheitsgrad 111 Bezug genommen, der ermöglicht, die Targetausnutzung zu beeinflussen.
  • Das Stellglied 106 kann zum mechanischen Bewegen des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 gemäß dem oder jedem Translationsfreiheitsgrad 111 eingerichtet sein (auch als Stellvorgang bezeichnet). Dazu kann das Stellglied 106 mit dem inneren Stellgruppe-Polkörper 304 und dem Träger 102 gekuppelt sein, so dass beim Stellen des Stellglieds 106 eine Lage (d.h. Ausrichtung und/oder Position) des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 relativ zu dem Träger 102 verändert werden kann, z.B. gemäß einem Soll-Zustand.
  • Zum Versorgen der elektromechanischen Komponente des Stellglieds 106 mit elektrischer Leistung (auch als Versorgungsleistung bezeichnet) und/oder zum Zuführen eines Steuersignals zu der elektromechanischen Komponente kann das Stellglied 106 mit einer oder mehr als einer elektrischen Leitung 108 gekoppelt sein. Grundsätzlich können das Steuersignal und die Versorgungsleistung gemeinsam über eine Leitung 108 zugeführt werden. Diese können aber auch über voneinander separierte Leitungen 108 zugeführt werden.
  • Das Magnetsystem 150 kann beispielsweise mehrere Stellgruppen 350 aufweisen, z.B. pro Träger 102 und/oder pro Innenpol 1004. Beispielsweise kann der Innenpol 1004 zwischen den inneren Stellgruppe-Polkörpern 304 zweier Stellgruppen 350 angeordnet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird mittels Bewegens des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 eine Übererosion am Targetendabschnitt beeinflusst, zum Beispiel gehemmt oder gar vermieden, was die Targetausnutzung erhöht. Dies erreicht, dass das Magnetfeld an der Targetoberfläche möglichst einfach und lokal einstellbar ist, möglichst ohne neue Endstücke des Magnetsystems montieren oder gar das Magnetsystem austauschen zu müssen. Dieser erreicht, dass die Targetausnutzung beispielsweise vom Betreiber des Magnetrons selbst verändert werden kann, ohne fachkundige Hilfe benötigen zu müssen.
  • 4A veranschaulicht ein Magnetron 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht und 4B das Magnetsystem 150 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 300) des Magnetrons 400 in einer schematischen Detailansicht 400b.
  • Das Magnetron 400 kann eine Lagervorrichtung 450 (auch als Target-Lagervorrichtung bezeichnet) aufweisen zum drehbaren Lagern eines rohrförmigen Targets 302 (auch als Rohrtarget 302 bezeichnet). Die Target-Lagervorrichtung 450 kann einen oder zwei Endblöcke 312a, 312b aufweisen, wobei das Rohrtarget 302 mittels der Endblöcke 312a, 312b drehbar gelagert sein kann, z.B. um einer Drehachse 311 herum. Dazu kann die Target-Lagervorrichtung 450 (z.B. jeder Endblock 312a, 312b) ein oder mehr als ein entsprechendes Drehlager aufweisen. Die Drehachse 311 kann entlang Längsrichtung 101 sein.
  • Ein erster Endblock 312a der Target-Lagervorrichtung 450 kann beispielsweise als Antriebsendblock 312a eingerichtet sein, d.h. einen Antriebsstrang 302a zum Drehen des Rohrtargets 302 aufweisen. Ein zweiter Endblock 312b der Target-Lagervorrichtung 450 oder der erste Endblock 312a kann als Medienendblock 312b eingerichtet sein. Der Medienendblock kann beispielsweise eine Kühlfluidversorgung zum Zuführen und Abführen eines Kühlfluids (z.B. Wasser aufweisend oder daraus bestehend) aufweisen und/oder eine elektrische Leitung zum Versorgen der Rohrkathode 302 mit elektrischer Leistung aufweisen. Das Kühlfluid kann durch das Rohrtarget 302 hindurch geleitet werden.
  • Pro Endblock 312a, 312b kann beispielsweise eine Targetkupplung 301 (z.B. einen Flansch aufweisend) drehbar gelagert sein, mit welcher das Rohrtarget 302 an den Endblock 312a, 312b angekuppelt werden kann, z.B. an dessen Antriebsstrang 302a und/oder dessen Kühlfluidversorgung (z.B. eine oder mehr als eine Fluidleitung aufweisend). Beispielsweise kann die Targetkupplung 301 eine lösbare Verbindung aufweisen, die ein Montieren und Demontieren des Rohrtargets 302 ermöglicht.
  • Der Antriebsstrang 302a kann mit einer außerhalb des Antriebsendblocks 312a angeordneten Antriebsvorrichtung (z.B. einem Motor) gekuppelt sein oder diesen aufweisen. Mittels des Antriebsstrangs 302a kann ein Drehmoment in das Rohrtarget 302 eingekuppelt werden zum Antreiben einer Drehbewegung des Rohrtargets 302.
  • Ferner kann das Magnetron 400 ein Trägerrohr 102 als Träger 102 aufweisen, welches mittels der Lagervorrichtung 450 gehalten wird, z.B. ortsfest und/oder drehgesichert. Beispielsweise kann das Trägerrohr 102 beim Drehen des Rohrtargets 302 (um das Trägerrohr 102 herum) in einer festen Ausrichtung bezüglich der Lagervorrichtung 450 verbleiben. Die Rotationsachse 311 bzw. die Längsrichtung 101 kann parallel zu einer Längserstreckung des Trägerrohrs 102 sein. Die Rotationsachse 311 kann optional innerhalb des Trägerrohrs 102 angeordnet sein.
  • Dargestellt sind ferner zwei Endstücke 401 des Magnetsystems 150, von denen jedes Endstück einen inneren Stellgruppe-Polkörper 304 aufweist, und zwischen diesen das Mittelstück 403 des Magnetsystems 150.
  • In Detailansicht 400b ist exemplarisch eine von zwei Stellgruppen 350 dargestellt, von denen jede Stellgruppe 350 einen (einteiligen oder mehrteiligen) inneren Stellgruppe-Polkörper 304 und ein Stellglied 106 aufweist, welches eingerichtet ist, in Antwort auf das dem Stellglied 106 zugeführte elektrische Steuersignal, die Lage des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 der Stellgruppe 350 zu verändern relativ zu dem Systemträger 102 (z.B. Trägerrohr 102) und/oder relativ zu dem Magnetträger 202.
  • Ein mehrteiliger Stellgruppe-Polkörper 304 kann einen Träger 352 (Hilfsträger 352) und mehrere Magneten 304m aufweisen, welche mittels des Hilfsträgers 352 (z.B. magnetisch) miteinander gekoppelt sind. Ein einteiliger Stellgruppe-Polkörper 304 kann beispielsweise nur einen monolithischen Magneten 304m aufweisen.
  • Das Stellglied 106 kann beispielsweise eingerichtet sein, eine Translationsbewegung (z.B. entlang Längsrichtung 101) auf den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 der Stellgruppe 350 zu übertragen, welche von dem Magnetträger 202 weg oder zu diesem hin gerichtet ist. Beispielsweise kann mittels des Stellglieds 106 ein Abstand des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 von dem Magnetträger 202 verändert werden, z.B. gemäß einem Soll-Wert.
  • Das Stellglied 106 weist beispielsweise einen Motor 106m und ein optionales Getriebe 106g auf. Das Getriebe 106g kann den Motor 106m mit dem inneren Stellgruppe-Polkörper 304 kuppeln. Eine von dem Motor 106m erzeugte Bewegung (z.B. Rotationsbewegung oder Translationsbewegung) kann mittels des Getriebes 106g in eine Translationsbewegung überführt werden, die auf den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 der Stellgruppe 350 übertragen wird.
  • 5 veranschaulicht das Magnetron 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 500 in einer schematischen Querschnittsansicht (mit Blick entlang der Längserstreckung). Die hier dargestellte Querschnittsansicht trifft beispielsweise für eines oder mehr als eines der Endstücke 401 des Magnetsystems 150 zu. Jede äußere Magnetreihe 204a kann einen Abschnitt des Außenpols 1002 bereitstellen, zum Beispiel Teil dessen sein. Die innere Magnetreihe 204i kann den Innenpol 1004 bereitstellen, zum Beispiel Teil dessen sein.
  • Gemäß den Ausführungsformen 500 kann der Magnetträger 202 eine Aussparung 202o (zum Beispiel Durchgangsöffnung) aufweisen, welche zwischen zwei Abschnitten des Magnetträgers 202 angeordnet ist, von denen jeder Abschnitt an eine der längserstreckten Magnetreihen 204a des Außenpols 1002 angrenzt. Beispielsweise kann der Magnetträger 202 eine U-Form aufweisen.
  • Der innere Stellgruppe-Polkörper 304 kann zwischen den zwei Abschnitten des Magnetträgers 202 angeordnet sein und/oder in die Aussparung 202o hinein erstreckt sein. Ist der Hilfsträger 352 vorhanden, kann dieser zwischen den zwei Abschnitten des Magnetträgers 202 angeordnet sein und/oder in die Aussparung 202o hinein erstreckt sein. Ist der Hilfsträger 352 nicht vorhanden, kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304 auch nur an die Aussparung 202o angrenzen, wobei in diesem Fall das Stellglied 106 durch die Aussparung 202o hindurch erstreckt ist.
  • Beispielsweise kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304 mittels eines Spalts 202s von dem Magnetträger 202 räumlich separiert sein.
  • Gemäß dazu alternativen Ausführungsformen (nicht dargestellt) kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304, wenn dieser bewegt wird, auf dem Magnetträger 202 abgleiten. In diesem Fall kann zumindest das Stellglied 106 durch die Aussparung 202o hindurch erstreckt sein. In diesem Fall kann der Magnetträger 202 die Lagervorrichtung 116 oder zumindest einen Teil dieser aufweisen.
  • 6 veranschaulicht das Magnetron 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 600 in einer schematischen Querschnittsansicht (mit Blick entlang der Längserstreckung), bei dem der innere Stellgruppe-Polkörper 304 relativ zum Außenpol 1002 entlang einer Magnetisierungsrichtung des Innenpols 1004 bzw. entlang der Referenzrichtung 105 (z.B. vertikal) bewegbar ist. Optional kann jeder der Magnetpole mehrere übereinander angeordnete Magnetreihen aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem Spalt 202s kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304 mittels eines Gleitlagers 602 von dem Magnetträger 202 separiert sein. Beispielsweise kann das Gleitlager 602 in der Aussparung 202o angeordnet sein. Beispielsweise kann das Gleitlager einen Einsatz aufweisen, welcher in dem Spalt 202s angeordnet ist und/oder diesen ausfüllt.
  • 7 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 700 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 600) in einer schematischen Querschnittsansicht, in welcher der innere Stellgruppe-Polkörper 304 einen oder mehr als einen Magneten 304m aufweist, der stirnseitig des Innenpols 1004 angeordnet ist. Ferner kann der optionale Hilfsträger 352 (z.B. dessen magnetische Rückschlussplatte) stirnseitig des Magnetträgers 202 (z.B. dessen Rückschlussplatte) angeordnet sein. Beispielsweise kann der Magnetträger 202 eine magnetische Rückschlussplatte aufweisen oder daraus bestehen.
  • 8 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 800 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 700) in einer schematischen Querschnittsansicht, gemäß denen der innere Stellgruppe-Polkörper 304 entlang der Referenzrichtung 105 beweglich, z.B. verschiebbar, gelagert sein (anschaulicher auch als vertikale Beweglichkeit bezeichnet) kann. Die vertikale Beweglichkeit des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 relativ zu dem Innenpol 1004 bewirkt eine Veränderung (z.B. Abschwächung oder Verstärkung) des Elektroneneinschlusses.
  • Der innere Stellgruppe-Polkörper 304 kann zwischen einer ersten Magnetreihe 204a des Außenpols 1002 und einer zweiten Magnetreihe 204a des Außenpols 1002 angeordnet und relativ zu diesen beweglich, zum Beispiel verschiebbar, gelagert sein. Die erste Magnetreihe 204a des Außenpols 1002 und zweite Magnetreihe 204a des Außenpols 1002 können beim Bewegen des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 ortsfest zueinander und/oder zu dem Innenpol angeordnet sein.
  • 9 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 900 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 800 eingerichtet) in einer schematischen Querschnittsansicht, gemäß denen der innere Stellgruppe-Polkörper 304 entlang der Längsrichtung 101 beweglich, z.B. verschiebbar, gelagert sein (anschaulicher auch als horizontale Beweglichkeit bezeichnet) kann. Die horizontale Beweglichkeit des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 relativ zu dem Innenpol 1004 kann eine Formveränderung (z.B. Zuspitzung oder Verbreiterung) des Racetracks bewirken.
  • Der innere Stellgruppe-Polkörper 304 kann zwischen einem stirnseitigen Magneten 104s des Außenpols 1002 und einem stirnseitigen Magneten 114s des Innenpols 1004 angeordnet sein. Beispielsweise kann der stirnseitige Magnet 104s Bestandteil eines Endabschnitts 1302 des Außenpols 1002 sein oder diesen bereitstellen. Die stirnseitigen Magnete 104s bezeichnen diejenigen (z.B. zwei) Magneten des Magnetsystems 150, deren Abstand voneinander der größte Abstand zwischen zwei Magneten des Magnetsystems 150 ist.
  • Der innere Stellgruppe-Polkörper 304 kann verschiebbar zu dem stirnseitigen Magneten 104s des Außenpols 1002 hin oder von diesem weg gelagert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304 verschiebbar zu dem stirnseitigen Magneten 104s des Innenpols 1004 hin oder von diesem weg gelagert sein.
  • 10 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1000 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 900) in einer schematischen Draufsicht, bei welcher die horizontale Verstellung des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 relativ zu dem Innenpol 1004 in Richtung zu dem stirnseitigen Magneten 104s des Außenpols 1002 gezeigt ist.
  • Wie zu sehen ist, kann der Innenpol 1004 optional mehrere nebeneinander angeordnete Magnetreihen 204i aufweisen, wobei der innere Stellgruppe-Polkörper 304 stirnseitig (zum Beispiel genau) einer der Magnetreihen 204i des Innenpols 1004 angeordnet ist. Beispielsweise kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304 in einen Hohlraum zwischen zwei Magnetreihen 204i des Innenpols 1004 hinein erstreckt sein.
  • Die in dem Endstück 401 angeordneten Magnete 104 des Außenpols 1002 bilden einen Verbindungsabschnitt des Außenpols 1002, welcher die zwei längserstreckten Abschnitte des Außenpols 1002 in dem Mittelstück 403 miteinander verbindet. Beispielsweise kann an der Grenze zwischen dem Mittelstück 403 und dem Endstück 401 der Verbindungsabschnitt jedem der zwei längserstreckten Abschnitte des Außenpols 1002 unmittelbar benachbart sein. Beispielsweise kann der Innenpol 1004 nur in dem Mittelstück 403 angeordnet sein.
  • Grundsätzlich kann ein Magnetsystem balanciert (auch als balancierte Magnetfeldkonfiguration bezeichnet) oder unbalanciert (auch als unbalancierte Magnetfeldkonfiguration bezeichnet) eingerichtet sein. Von einer balancierten Magnetfeldkonfiguration spricht man dann, wenn der gesamte Innenpol und der gesamte Außenpol im Wesentlichen übereinstimmen in dem sie durchdringenden magnetischen Fluss, oder anders ausgedrückt, wenn der von dem Magnetsystem erzeugte magnetische Fluss im Wesentlichen vollständig den Innenpol bzw. den Außenpol durchdringt. Je mehr der Innenpol und der Außenpol sich voneinander unterscheiden in dem sie durchdringenden magnetischen Fluss, desto mehr magnetisches Streufeld wird erzeugt. Dann spricht man von einer unbalancierten Magnetfeldkonfiguration. Diese Klassifizierung in „balanciert“ und „unbalanciert“ lässt sich ebenso auf einzelne Segmente des Magnetsystems anwenden, wie beispielsweise das Endstück 401 oder das Mittelstück 403.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich das Endstück 401 und das Mittelstück 403 voneinander unterscheiden in dem Grad, mit dem diese balanciert sind, d.h. in dem Anteil des Streufeldes an dem gesamten magnetischen Fluss, welchen diese erzeugen.
  • Im Fall einer balancierten Magnetfeldkonfiguration gräbt sich der Racetrack während der Targeterosion in eine Richtung, die senkrecht zur Oberfläche des Targets ist, in das Target ein. Beispielsweise ist der Verlauf (zum Beispiel die Position und/oder Ausdehnung) des Racetracks entlang der Drehachse des Targets im Wesentlichen unabhängig von dem Abstand der Drehachse von dem Target.
  • Im Fall einer unbalancierten Magnetfeldkonfiguration gräbt sich der Racetrack in eine Richtung, die schräg zu der Längsrichtung 101 verläuft bzw. die Oberfläche des Targets in einem Winkel verschieden von 90° schneidet, in das Target ein. Mit anderen Worten wird der Verlauf des Racetracks in Abhängigkeit von der Materialdicke des Targets verschoben und damit die effektiv zur Erosion zur Verfügung stehende Targetdicke vergrößert. Das hat zur Folge, dass die Dauer für das Abtragen des Targetmaterials am Targetrand erhöht und damit die lokale Übererosion gehemmt wird. Eine weitere Variante ist nur die Veränderung des Abstandes des Innenpols (auch als Mittelpol bezeichnet) oder des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 im Endstück von der Targetoberfläche. Das Verschieben des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen möglichst einfach und reproduzierbar sein und so vom Betreiber des Magnetrons durchgeführt werden, ohne einen Experten zu benötigen.
  • Die Veränderung der Lage des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 kann aufweisen, den inneren Stellgruppe-Polkörper entlang der (d.h. in die oder entgegen der) Längsrichtung 101 zu verschieben. Dies verändert anschaulich den Abstand des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 von den stirnseitigen Magneten 104s des Außenpols 1002 bzw. den Abstand zweier inneren Stellgruppe-Polkörper 304 des Magnetsystems 150 voneinander.
  • Die Veränderung der Lage des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 kann aufweisen, den inneren Stellgruppe-Polkörper 304 entlang der (d.h. in die oder entgegen der) Referenzrichtung 105 zu verschieben. Dies verändert anschaulich den Abstand des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 von der Drehachse 311 des Targets bzw. von der Oberfläche des Targets (auch als zerstäubende Oberfläche oder Targetoberfläche bezeichnet), welche der Drehachse 311 abgewandt ist.
  • Zwischen dem inneren Stellgruppe-Polkörper 304 und dem Innenpol 1004 kann optional ein Einsatz, wie z.B. eine Platte, angeordnet sein, um diese räumlich voneinander zu separieren (zum Beispiel auf einem kleinen Abstand zueinander zu halten). Dies verringert die Kraft, die zum Verschieben des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304 aufgebracht werden muss, und/oder verbessert die Genauigkeit des Verschiebens des inneren Stellgruppe-Polkörpers 304.
  • In einer konkreten Implementierung kann der innere Stellgruppe-Polkörper 304 mittels Schrauben bewegbar gelagert sein und oder mittels Schrauben verschoben werden (zum Beispiel horizontal und/oder vertikal).
  • 11 veranschaulicht eine räumliche Verteilung des Magnetfelds 120 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1100 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 1000) in verschiedenen schematischen Diagrammen 1000a, 1000b, in denen der Verlauf der Feldlinien des Magnetfelds 120 sowie die Position des Racetracks (gestrichelte Linie), wobei das obere Diagramm 1000a eine balancierte Magnetfeldkonfiguration und das untere Diagramm 1000b eine unbalancierte Magnetfeldkonfiguration zeigt. Wie in Diagramm 1000b zu sehen ist, legt der Racetrack im Fall der unbalancierten Magnetfeldkonfiguration eine größere Strecke innerhalb des Targets zurück.
  • 12 veranschaulicht die Erosion des Targets gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1200 in einem schematischen Diagramm, in welchem der Target-Durchmesser in Abhängigkeit der Position entlang der Targetlänge (auch als Längserstreckung des Targets bezeichnet) dargestellt ist.
  • Das neue, unverbrauchte Rohrtarget hat einen Außendurchmesser von 153,5 mm (Millimeter). Der kleinste Targetdurchmesser, bzw. der größte Targetabtrag ist bei Position 1375 mm und beträgt 135 mm. Dort ist deutlich der verstärkte lokale Abfall des Targetaußendurchmessers zu erkennen, was einer Übererosion entspricht. Dieser Übererosion kann entgegengewirkt werden, indem das Magnetfeld am Ende des Magnetsystems in einem relativ kleinen Bereich der Targetlänge von geschätzten 100 mm geändert wird. Diese Änderung kann erreicht werden, indem der innere Stellgruppe-Polkörper 304 verlagert, zum Beispiel verschoben, wird.
  • 13 veranschaulicht das Magnetsystem 150 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1300 (z.B. gemäß einer der Ausführungsformen 100 bis 1200) in einer schematischen Draufsicht, bei welcher ein Stellgruppe-Polkörper 1304 (auch als äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 bezeichnet) zwischen zwei Magneten 104 des Außenpols 1002 angeordnet ist, z.B. einen längserstreckten Abschnitt des Außenpols 1002 fortsetzend und/oder auf einer Stirnseite des längserstreckten Abschnitt des Außenpols 1002 angeordnet. Es kann verstanden werden, dass das Magnetsystem 150 einen oder mehr als einen inneren Stellgruppe-Polkörper 304 und/oder einen oder mehr als einen äußeren Stellgruppe-Polkörper 1304 aufweisen kann.
  • Der äußere Stellgruppe-Polkörper 1304 kann beispielsweise ein hartmagnetisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Der äußere Stellgruppe-Polkörper 1304 kann beispielsweise einen oder mehr als einen Permanentmagneten aufweisen.
  • Der Außenpol 1002 kann entlang des in sich geschlossenen Pfades 251 (z.B. umlaufend) erstreckt sein und die zwei (z.B. entlang der Längsrichtung 101) längserstreckten Magnetreihen 204a aufweisen. Der Außenpol 1002 kann ferner stirnseitig zwei einander gegenüberliegende Verbindungsabschnitte aufweisen, deren einander am weitesten entfernten Magneten jeweils einen stirnseitigen Rand 1302 des Magnetsystems 150 bilden.
  • Der Verbindungsabschnitt verbindet beispielsweise die beiden längserstreckten Magnetreihen des Außenpols miteinander. Auf den gesamten Außenpol des Magnetsystems bezogen, kann dieser aufweisen: zwei längsgestreckte Magnetreihen, einen ersten Verbindungsabschnitt auf einer erste Seite (z.B. an einem ersten Endabschnitt) des Magnetsystems und einen zweiten Verbindungsabschnitt auf einer zweiten Seite (z.B. an einem zweiten Endabschnitt) des Magnetsystems. Das hierin bezüglich des Verbindungsabschnitts Beschriebene kann in Analogie für den ersten Verbindungsabschnitt und/oder den zweiten Verbindungsabschnitt der zwei Verbindungsabschnitte des Magnetsystems gelten.
  • In einigen Ausführungsformen kann der stirnseitige Rand 1302 nur einen Teil des Verbindungsabschnitts bilden. In anderen Ausführungsformen kann der stirnseitige Rand 1302 den gesamten Verbindungsabschnitt bilden. Jeder stirnseitige Rand 1302 kann mittels eines oder mehr als eines Magneten 104 des Außenpols gebildet sein, z.B. zumindest mittels eines der stirnseitigen Magneten 104s des Magnetsystems 150.
  • Der oder jeder stirnseitige Rand 1302 des Magnetsystems 150 kann mit dem Innenpol 1004 starr gekuppelt sein, z.B. mittels eines monolithischen Magnetträgers 202.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Magnetsystem 150 pro stirnseitigen Rand 1302 einen oder mehr als einen äußeren Stellgruppe-Polkörper 1304 aufweisen. Beispielsweise kann zwischen dem stirnseitigen Rand 1302 und einer ersten Magnetreihe 204a der zwei längserstreckten Magnetreihen 204a ein erster äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem stirnseitige Rand 1302 und einer zweiten Magnetreihe 204a der zwei längserstreckten Magnetreihen 204a ein zweiter äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 angeordnet sein. Zwei äußere Stellgruppe-Polkörper 1304 pro stirnseitige Rand 1302 stellen ein symmetrisches Magnetsystem 150 bereit.
  • Beispielsweise kann der Außenpol 1002 zwischen zumindest einem der Endabschnitte 1302 und der ersten bzw. zweiten Magnetreihe 204a unterbrochen sein (anschaulich eine Lücke aufweisen), so dass an dieser Stelle eine Unterbrechung 1305 des Außenpols 1002 (auch als Aussparung 1305 des Außenpols 1002 bezeichnet) gebildet ist. Beispielsweise kann der Verbindungsabschnitt die Unterbrechung 1305 aufweisen. Alternativ kann die Unterbrechung 1305 zwischen dem Verbindungsabschnitt und der ersten bzw. zweiten Magnetreihe 204a angeordnet sein.
  • Unmittelbar an die Unterbrechung 1305 des Außenpol 1002 angrenzend kann optional der Magnetträger 202 eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche beispielsweise das Stellglied 106 und/oder die Lagervorrichtung 116 hindurchgreift.
  • In der oder jeder Aussparung 1305 des Außenpols 1002 kann ein oder mehr als ein äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 angeordnet sein.
  • Die Lagervorrichtung 450 kann entsprechend derart eingerichtet sein, dass der oder jeder äußere Stellgruppe-Polkörper 1304 beweglich relativ zu dem stirnseitigen Rand 1302 und/oder relativ zu dem Innenpol 1004 gelagert ist. In einer exemplarischen Implementierung kann dem äußeren Stellgruppe-Polkörper 1304 ein oder mehr als ein Translationsfreiheitsgrad 111 bereitgestellt sein mittels der Lagervorrichtung, wovon beispielsweise zumindest ein Translationsfreiheitsgrad 111 quer zu der Längsrichtung 101 und/oder quer zu der Referenzrichtung 105 ist, oder wovon beispielsweise zumindest ein Translationsfreiheitsgrad 111 entlang der Referenzrichtung 105 ist.
  • In einer exemplarischen Implementierung kann das Magnetsystem 150 einen oder mehr als einen äußeren Stellgruppe-Polkörper 1304 (z.B. pro Endstück 401 des Magnetsystems 150) aufweisen, wovon jeder äußere Stellgruppe-Polkörper 1304 mittels der Lagervorrichtung 450 beweglich relativ zu dem stirnseitigen Rand 1302 und/oder relativ zu dem Innenpol 1004 gelagert sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Magnetsystem 150 einen oder mehr als einen inneren Stellgruppe-Polkörper 304 (z.B. pro Endstück 401 des Magnetsystems 150) aufweisen, wovon jeder innere Stellgruppe-Polkörper 304 mittels der Lagervorrichtung 450 beweglich relativ zu dem stirnseitigen Rand 1302 und/oder relativ zu dem Innenpol 1004 gelagert sein kann.
  • In einer dazu alternativen oder zusätzlichen exemplarischen Implementierung kann das Magnetsystem 150 einen oder mehr als einen Stellgruppe-Polkörper 304, 1304 (z.B. pro Endstück 401 des Magnetsystems 150) aufweisen, wovon jeder Stellgruppe-Polkörper 304, 1304 stirnseitig einer längserstreckten Magnetreihe 204i, 204a des Magnetsystems 150 angeordnet ist, z.B. zwischen der längserstreckten Magnetreihe 204i, 204a und dem stirnseitigen Rand 1302 des Magnetsystems 150 bzw. dem stirnseitigen Magneten 104s des Außenpols 1002. Die längserstreckten Magnetreihe 204i, 204a kann entweder Bestandteil des Innenpols 1004 oder des Außenpols 1002 sein.
  • In einer exemplarischen Implementierung kann zumindest ein (d.h. ein oder mehr als ein) Magnet (z.B. einen Polkörper bereitstellend) stirnseitig einer Magnetreihe des Innenpols, welche den Innenpol (z.B. entlang der Längsrichtung 101) fortsetzt, z.B. geometrisch fortsetzt, Teil des Außenpols sein oder diesem zumindest zugeordnet werden, wenn sich seine Magnetisierungsrichtung (z.B. Magnetfeldrichtung) von der des Innenpols unterscheidet, z.B. in mehr als der Magnetisierungsabweichung, oder wenn sich seine Magnetisierungsrichtung mit der des Außenpols einen kleineren Winkel einschließt als mit der des Innenpols, z.B. seine Magnetisierungsrichtung die des Außenpols ist.
  • In einer dazu alternativen oder zusätzlichen exemplarischen Implementierung kann die Länge des Magnetsystems 150 (Ausdehnung entlang der Längserstreckung, Längsrichtung 101 und/oder der Drehachse des Targets) konstant bleiben, wenn ein äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 und/oder ein innerer Stellgruppe-Polkörper 304 bewegt wird. Dies erreicht, dass eine komplexere Verformung des Magnetfelds vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand der zwei Endabschnitte des Außenpols 1002 (entlang der Längserstreckung, Längsrichtung 101 und/oder der Drehachse des Targets) konstant bleiben, wenn ein äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 und/oder ein innerer Stellgruppe-Polkörper 304 bewegt wird.
  • In einer dazu alternativen oder zusätzlichen exemplarischen Implementierung kann die Länge des Innenpols 1004 (Ausdehnung entlang der Längserstreckung, Längsrichtung 101 und/oder der Drehachse des Targets) konstant bleiben, wenn ein äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 und/oder ein innerer Stellgruppe-Polkörper 304 bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Länge des Außenpols 1002 (Ausdehnung entlang der Längserstreckung, Längsrichtung 101 und/oder der Drehachse des Targets) konstant bleiben, wenn ein äußerer Stellgruppe-Polkörper 1304 und/oder ein innerer Stellgruppe-Polkörper 304 bewegt wird.
  • In einer exemplarischen Implementierung kann die Bewegung des äußeren Polkörpers 1304 ermöglichen, den Abstand zwischen dem Innenpol 1004 (z.B. dessen inneren Polkörper) und dem äußeren Polkörper 1304 zu verändern. Alternativ oder zusätzlich kann der äußere Polkörper 1304 einen Teil des Außenpols 1002 fortsetzen, der nicht parallel zum Innenpol 1004 verläuft.
  • Der äußere Polkörper 1304 kann auch unter den Magneten 104 angeordnet sein und lateral beweglich sein.
  • Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
  • Beispiel 1 ist ein Magnetron-Magnetsystem, aufweisend: einen Außenpol, welcher entlang eines in sich geschlossenen Pfades (z.B. umlaufend) erstreckt ist und zwei (z.B. entlang einer Richtung) längserstreckte Abschnitte aufweist; und einen (z.B. entlang der Richtung längserstreckten) Innenpol, welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; einen den Innenpol (z.B. entlang der Richtung) fortsetzenden und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols angeordneten magnetischen Polkörper, welcher vorzugsweise zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; eine Lagervorrichtung, mittels welcher der Polkörper beweglich (z.B. verschiebbar) relativ zu dem Außenpol und dem Innenpol gelagert ist.
  • Beispiel 2 ist ein Magnetron-Magnetsystem, aufweisend: einen Außenpol, welcher entlang eines in sich geschlossenen Pfades (z.B. umlaufend) erstreckt ist und zwei (z.B. entlang einer Richtung) längserstreckte Abschnitte aufweist, wobei der Außenpol ferner einen Verbindungsabschnitt aufweist, welcher die zwei längserstreckten Abschnitte (z.B. deren Stirnseiten) miteinander verbindet, und/oder stirnseitig einen Rand (z.B. mittels des Verbindungsabschnitts bereitgestellt) aufweist; und einen (z.B. entlang der Richtung längserstreckten) Innenpol, welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist und/oder und sich zu dem stirnseitigen Rand hin erstreckt; einen, vorzugsweise den Innenpol (z.B. entlang der Richtung) fortsetzenden und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols angeordneten, Polkörper, welcher zwischen dem Rand (bzw. Verbindungsabschnitt) und dem Innenpol und/oder den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; eine Lagervorrichtung, mittels welcher der Polkörper beweglich relativ zu dem Rand (z.B. zu dem Verbindungsabschnitt hin und/oder von diesem weg) und/oder relativ zu dem Innenpol gelagert ist.
  • Beispiel 3 ist ein Magnetron-Magnetsystem, aufweisend: einen Außenpol, welcher entlang eines in sich geschlossenen Pfades (z.B. umlaufend) erstreckt ist und zwei (z.B. entlang einer Richtung) längserstreckte Abschnitte aufweist, wobei der Außenpol ferner einen ersten stirnseitigen Rand und einen zweiten stirnseitigen Rand aufweist, deren Abstand beispielsweise entlang der Längserstreckung (z.B. längste Ausdehnung) des Außenpols ist; einen (z.B. entlang der Längserstreckung bzw. dem Abstand längserstreckten) Innenpol, welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist und/oder und sich von dem ersten stirnseitigen Rand zu dem zweiten stirnseitigen Rand hin erstreckt; wobei der Innenpol oder einer der zwei längserstreckten Abschnitte eine Reihe hintereinander angeordnete Magnete aufweist; einen oder mehr als einen Polkörper, wovon beispielsweise ein erster Polkörper zwischen dem ersten Rand und der Reihe hintereinander angeordnete Magnete angeordnet ist; wovon beispielsweise ein zweiter Polkörper zwischen dem zweiten Rand und der Reihe hintereinander angeordnete Magnete angeordnet ist; eine Lagervorrichtung, mittels welcher der eine oder mehr als eine Polkörper beweglich relativ zu dem ersten Rand (z.B. zu dem ersten Rand hin und/oder von diesem weg) und/oder relativ dem zweiten Rand (z.B. zu dem zweiten Rand hin und/oder von diesem weg) und/oder relativ zu der Reihe hintereinander angeordnete Magnete (z.B. zu der Reihe hin und/oder von dieser weg) gelagert ist.
  • Beispiel 4 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die Lagervorrichtung dem Polkörper zumindest einen (d.h. einen oder mehr als einen) Translationsfreiheitsgrad relativ zu dem Außenpol (z.B. dessen Rand bzw. Verbindungsabschnitt) und/oder dem Innenpol (z.B. dessen Stirnseite) bereitstellt.
  • Beispiel 5 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, ferner aufweisend: ein Gestell, welches die Lagervorrichtung aufweist, wobei das Gestell (zum Beispiel dessen Träger) den Außenpol (z.B. dessen Rand bzw. Verbindungsabschnitt) und den Innenpol ortsfest zueinander lagert, zum Beispiel wenn der Polkörper bewegt wird; wobei das Gestell vorzugsweise einen Träger aufweist, welcher den Außenpol (z.B. dessen Rand bzw. Verbindungsabschnitt) und den Innenpol ortsfest zueinander lagert, wobei die Lagervorrichtung vorzugsweise den Polkörper beweglich relativ zu dem Träger lagert.
  • Beispiel 6 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß Beispiel 5, wobei das Gestell (zum Beispiel dessen Träger) eine zusammenhängende Rückschlussplatte aufweist, mittels welcher der Innenpol und der Außenpol (z.B. dessen Rand bzw. Verbindungsabschnitt) magnetisch miteinander gekoppelt und/oder miteinander gekuppelt sind.
  • Beispiel 7 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß Beispiel 5 oder 6, wobei das Gestell (zum Beispiel dessen Träger bzw. Rückschlussplatte) eine Aussparung (Durchgangsöffnung) aufweist, welche an den Polkörper angrenzt und/oder in welche der Polkörper hinein erstreckt ist, wobei vorzugsweise das Stellglied durch die Aussparung hindurch erstreckt ist; und/oder wobei der Polkörper beim Bewegen auf dem Gestell (zum Beispiel dessen Träger bzw. Rückschlussplatte) abgleitet.
  • Beispiel 8 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 5 bis 7, wobei das Gestell (zum Beispiel dessen Träger bzw. Rückschlussplatte) zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen der Polkörper (zum Beispiel ein weichmagnetisches Material dessen) angeordnet ist.
  • Beispiel 9 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei der Außenpol ferner einen Verbindungsabschnitt (z.B. den Rand aufweisend) aufweist, welcher die zwei längserstreckten Abschnitte (z.B. deren Stirnseiten) miteinander verbindet, wobei der Polkörper mittels der Lagervorrichtung beweglich zu dem Rand bzw. Verbindungsabschnitt hin und/oder von diesem weg gelagert ist.
  • Beispiel 10 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei der Polkörper ein hartmagnetisches Material (zum Beispiel einen oder mehr als einen Magneten bereitstellend) aufweist, wobei der Polkörper vorzugsweise ferner ein weichmagnetisches Material (zum Beispiel einen Träger bereitstellend) aufweist.
  • Beispiel 11 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, ferner aufweisend: ein Stellglied, welches eingerichtet ist: in Antwort auf ein dem Stellglied zugeführtes Stellsignal, den Polkörper relativ zu dem Außenpol und dem Innenpol zu bewegen; oder in Antwort auf ein händisches Betätigen des Stellglieds, den Polkörper relativ zu dem Außenpol und dem Innenpol zu bewegen.
  • Beispiel 12 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß Beispiel 11, wobei das Stellglied ein Getriebe (zum Beispiel ein Schraubgetriebe) aufweist, welches mit dem Polkörper gekuppelt ist
  • Beispiel 13 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei die Lagervorrichtung ein Gelenk (zum Beispiel Linearlager) aufweist, mittels welchem der Polkörper beweglich gelagert ist.
  • Beispiel 14 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 13, wobei der Polkörper mehr hartmagnetisches Material als weichmagnetisches Material aufweist, beispielsweise bezüglich der Masse und/oder des Volumens des Materials.
  • Beispiel 15 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 14, wobei die zwei längserstreckten Abschnitte und der Innenpol eine balancierte Magnetfeldkonfiguration bilden.
  • Beispiel 16 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei der Verbindungsabschnitt und der Innenpol eine unbalancierte Magnetfeldkonfiguration bilden.
  • Beispiel 17 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei der Außenpol einen stirnseitigen Abschnitt (auch als Verbindungsabschnitt bezeichnet) aufweist, welcher die zwei längserstreckten Abschnitte (z.B. deren Stirnseiten) miteinander verbindet, wobei der stirnseitige Abschnitt vorzugsweise mit der Rückschlussplatte magnetisch gekoppelt und/oder gekuppelt ist.
  • Beispiel 18 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß Beispiel 17, wobei der Polkörper mittels der Lagervorrichtung beweglich relativ zu dem stirnseitigen Abschnitt gelagert ist (zum Beispiel darauf zu und/oder davon weg).
  • Beispiel 19 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei der Polkörper ein ferromagnetisches Material und eine Haltevorrichtung (z.B. einen Rahmen) aufweist, welche (z.B. formschlüssig und/oder stoffschlüssig) mit dem ferromagnetischen Material verbunden ist, wobei die Lagervorrichtung und/oder das Stellglied vorzugsweise mit der Haltevorrichtung gekuppelt sind.
  • Beispiel 20 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, wobei der Polkörper mittels der Lagervorrichtung entlang der Richtung und/oder quer zu der Richtung beweglich gelagert ist.
  • Beispiel 21 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 20, wobei der Polkörper mittels der Lagervorrichtung beweglich gelagert ist in eine erste Position und eine zweite Position, in denen der Polkörper vorzugsweise im Wesentlichen dieselbe Ausrichtung aufweist.
  • Beispiel 22 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß Beispiel 21, wobei der Innenpol eine Aussparung aufweist in welche der Polkörper hinein erstreckt ist, wenn dieser in der ersten Position angeordnet ist.
  • Beispiel 23 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 22, wobei der oder jeder Rand des Magnetsystems mittels eines stirnseitigen Magneten des Außenpols bereitgestellt ist.
  • Beispiel 24 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 23, wobei das Magnetsystem den stirnseitigen Magneten und einen zusätzlichen dem stirnseitigen Magneten gegenüberliegend angeordneten stirnseitigen Magneten aufweist.
  • Beispiel 25 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 24, wobei der Polkörper den Innenpol fortsetzt und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols angeordnet ist; oder wobei der Polkörper einen der zwei längserstreckte Abschnitte fortsetzt und/oder auf einer Stirnseite dessen angeordnet ist.
  • Beispiel 26 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 25, wobei der Innenpol und der Außenpol starr miteinander gekuppelt sind, z.B. mittels eines monolithischen und/oder plattenförmigen Magnetträgers.
  • Beispiel 27 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 26, wobei der Innenpol und der stirnseitige Rand starr miteinander gekuppelt sind, z.B. mittels eines monolithischen und/oder plattenförmigen Magnetträgers.
  • Beispiel 28 ist das Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 27, wobei der Innenpol und der Verbindungsabschnitt starr miteinander gekuppelt sind, z.B. mittels eines monolithischen und/oder plattenförmigen Magnetträgers.
  • Beispiel 29 ist ein Magnetron, aufweisend: zumindest einen (d.h. einen oder mehr als einen) Endblock; Magnetron-Magnetsystem gemäß einem der Beispiele 1 bis 28, welches von dem zumindest einen Endblock getragen wird; wobei vorzugsweise der Endblock eine drehbar gelagerte Welle aufweist, die eine Kupplungsvorrichtung zum Ankuppeln eines Targets aufweist.
  • Beispiel 30 ist das Magnetron gemäß Beispiel 29, ferner aufweisend: das Target, welches mittels der Welle drehbar gelagert ist, wobei das Magnetron-Magnetsystem innerhalb des Targets angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Innenpol und Außenpol ortsfest angeordnet sein oder bleiben, beispielsweise relativ zueinander und/oder relativ zu dem Magnetträger und/oder Systemträger, z.B. wenn der oder jeder Polkörper bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich können Innenpol und/oder Außenpol starr gekuppelt sein oder bleiben, beispielsweise miteinander und/oder mit dem Magnetträger und/oder mit dem Systemträger, z.B. wenn der oder jeder Polkörper bewegt wird.

Claims (11)

  1. Magnetron-Magnetsystem (150), aufweisend: • einen Außenpol (1002), welcher entlang eines in sich geschlossenen Pfades (251) erstreckt ist und zwei längserstreckte Abschnitte aufweist; und • einen Innenpol (1004), welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; • einen den Innenpol (1004) fortsetzenden und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols (1004) angeordneten magnetischen Polkörper (304), welcher vorzugsweise zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; • eine Lagervorrichtung (116), mittels welcher der Polkörper (304) beweglich relativ zu dem Außenpol (1002) und dem Innenpol (1004) gelagert ist.
  2. Magnetron-Magnetsystem (150), aufweisend: • einen Außenpol (1002), welcher entlang eines in sich geschlossenen Pfades (251) erstreckt ist und zwei längserstreckte Abschnitte aufweist, wobei der Außenpol (1002) ferner stirnseitig einen Rand (1302) aufweist; und • einen Innenpol (1004), welcher zwischen den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist und sich zu dem stirnseitigen Rand (1302) hin erstreckt; • einen Polkörper (1304, 304), welcher zwischen dem stirnseitigen Rand (1302) und dem Innenpol (1004) und/oder den zwei längserstreckten Abschnitten angeordnet ist; • eine Lagervorrichtung (116), mittels welcher der Polkörper (1304, 304) beweglich relativ zu dem stirnseitigen Rand (1302) gelagert ist.
  3. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß Anspruch 2, wobei der Polkörper (1304, 304) • den Innenpol (1004) fortsetzt und/oder auf einer Stirnseite des Innenpols (1004) angeordnet ist; oder • einen der zwei längserstreckten Abschnitte fortsetzt und/oder auf einer Stirnseite dessen angeordnet ist.
  4. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lagervorrichtung (116) dem Polkörper (304) zumindest einen Translationsfreiheitsgrad relativ zu dem Außenpol (1002) und/oder dem Innenpol (1004) bereitstellt.
  5. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: • ein Gestell, welches die Lagervorrichtung aufweist, wobei das Gestell den Außenpol (1002) und den Innenpol (1004) ortsfest zueinander lagert, wenn der Polkörper (304) bewegt wird.
  6. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß Anspruch 5, wobei das Gestell eine zusammenhängende Rückschlussplatte aufweist, mittels welcher der Innenpol (1004) und der Außenpol (1002) magnetisch miteinander gekoppelt und/oder miteinander gekuppelt sind.
  7. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß Anspruch 5 oder 6, • wobei das Gestell eine Aussparung aufweist, welche an den Polkörper (304) angrenzt und/oder in welche der Polkörper (304) hinein erstreckt ist; • und/oder wobei der Polkörper (304) beim Bewegen auf dem Gestell abgleitet.
  8. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Gestell zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen der Polkörper (304) angeordnet ist.
  9. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Polkörper (304) ein hartmagnetisches Material aufweist, wobei der Polkörper (304) vorzugsweise ferner ein weichmagnetisches Material aufweist.
  10. Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend: ein Stellglied, welches eingerichtet ist: • in Antwort auf ein dem Stellglied zugeführtes Stellsignal, den Polkörper (304) relativ zu dem Außenpol (1002) und dem Innenpol (1004) zu bewegen; oder • in Antwort auf ein händisches Betätigen des Stellglieds, den Polkörper (304) relativ zu dem Außenpol (1002) und dem Innenpol (1004) zu bewegen.
  11. Magnetron (400), aufweisend: • zumindest einen Endblock; • das Magnetron-Magnetsystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, welches von dem zumindest einen Endblock getragen wird; • wobei vorzugsweise der Endblock eine drehbar gelagerte Welle aufweist, die eine Kupplungsvorrichtung zum Ankuppeln eines Targets aufweist.
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Citations (4)

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