DE1765185B2

DE1765185B2 - Cathode sputtering device

Info

Publication number: DE1765185B2
Application number: DE19681765185
Authority: DE
Inventors: Helmold Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Kausche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-04-16
Filing date: 1968-04-16
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE1765185A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches, und ist ein Zusatz zum Patent 15 15 311.The invention relates to a device for cathode sputtering according to the preamble of the patent claim, and is an addition to patent 15 15 311.

Bei einer Kathodenzerstäubungsanlage wird bekanntlich die Kathode durch lonenaufschlag zerstäubt. Die Kathode besteht dabei wenigstens in ihren äußeren zu zerstäubenden Schichten aus einem Metall oder einer Metallegierung Die aus dem Kathodenmatcrial herausgeschlagenen zerstäubten Metalle werden von einem als Träger der herzustellenden Schicht dienenden Auffänger aufgefangen. Zur Vermeidung der Oxidation der herzustellenden metallischen Schichten und zur Schaffung einer Schicht hohen Reinheitsgrades wird die Kathodenzerstäubung in Edelgasen, z. B. Argon, durchgeführt.In a cathode sputtering system, as is known, the cathode is sputtered by ion impact. The cathode consists of a metal or at least in its outer layers to be sputtered a metal alloy The sputtered metals knocked out of the cathode material are made by a catcher serving as a carrier of the layer to be produced. To avoid oxidation of the metallic layers to be produced and to create a layer of high purity the cathode sputtering in noble gases, z. B. argon performed.

Die zwischen der Kathode und der Anode angelegte elektrische Spannung ist von der Art und dem Druck des Füllgases abhängig. Bei Kathodenzerstäubungsanlagen wird bekanntlich mit Hilfe dieser Spannung eine als anomale Glimmentladung bezeichnete Gasentladung erzeugt. Die für eine gegebene Anordnung durch die Stromdichte bzw. die Zerstäubungsrate des jeweiligen Füllgases festgelegte Spannung zwischen Anode und Kathode kann bei Metallen mit hoher Elektronenaustrittsarbeit mehrere tausend Volt betragen. Diese Spannung wird mit niedriger werdendem Gasdruck noch erhöht. Für die gleichmäßige Bestäubung größerer Flächen ist aber ein möglichst niedriger Gasdruck erforderlich, weil für die Verwirklichung dieses Zieles der Abstand Auffänger/Kathode nur wenige freie Weglängen betragen darf.The voltage applied between the cathode and the anode is of the type and pressure of the filling gas. In cathode sputtering systems, it is known that this voltage is used to generate a a gas discharge called abnormal glow discharge is generated. The for a given arrangement through the current density or the atomization rate of the respective filling gas fixed voltage between the anode and the cathode can be several thousand volts in metals with a high work function. These The voltage is increased as the gas pressure decreases. For even pollination of larger ones A gas pressure that is as low as possible is required because this goal is to be achieved the distance between the collector and the cathode may only be a few free paths.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung bekannt, bei der im Zerstäubungsgefäß ein hochionisiertes Plasma durch ein hochfrequentes elektro- ^⁰ magnetisches Feld erzeugt wird, wobei sich eine Ringentladung ausbildet, deren Ionen zur Zerstäubung benutzt werden. Zur Konzentrierung und Begrenzung des Plasmas erfolgt die Ringentladung in einem im wesentlichen abgeteilten Raum des Zerstäubungsgefäßes (DT-PSlI 22 801).It is already known an apparatus for sputtering is produced in the nebulizer vial in a highly ionized plasma by a high frequency electronic ^ ⁰ magnetic field, wherein an annular discharge forms, their ions are used for atomisation. To concentrate and limit the plasma, the ring discharge takes place in an essentially partitioned area of the atomization vessel (DT-PSII 22 801).

Im Hauptpatent wird eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung mit Ringentladung im Plasmaraum beschrieben, wobei ein Behälter, der von einem Rezipienten umhüllt ist, zweckmäßigerweise zylindrisch ausgebildet und mit Längsschlitzen versehen ist. Dieser Behälter ist als Anode geschaltet sowie von einem axial zu ihm ausgerichteten, hochfrequenten, elektromagnetischen Feld durchdrungen. Die Kathode ist scheibenförmig ausgebildet und im Bereich der einen Stirnseite des Behälters isoliert gegen diesen angeordnet. Der Auffänger ist an der der Kathode gegenüberliegenden Stirnseite des Behälters angeordnet.The main patent describes a device for cathode sputtering described with ring discharge in the plasma space, with a container that is held by a recipient is encased, is expediently cylindrical and provided with longitudinal slots. This container is connected as an anode as well as by a high-frequency, electromagnetic one axially aligned to it Penetrated field. The cathode is disk-shaped and in the area of one end face of the Container arranged isolated against this. The collector is on the opposite side of the cathode Arranged front side of the container.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Hauptpatent beschriebene Kathodenzerstäubungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Getterwirkung des frisch aufgestäubten Kathodenmaterials optimal genutzt und der Druck der Zerstäubungsatmosphäre weiter herabgesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs beschriebenen Mittel gelöst. The object of the present invention is to provide the cathode sputtering device described in the main patent to the effect that the getter effect of the freshly sputtered cathode material can be used optimally and the pressure of the atomizing atmosphere can be further reduced. This task is achieved according to the invention by the means described in the characterizing part of the claim.

Voiteilhafierweise werden dadurch die Flächen, auf welchen sich beim Zerstäubungsvorgang zerstäubtes Material niederschlägt, vergrößert und damit eine verstärkte Getterwirkung erzielt. Da der größte Teil des zerstäubten Materials sich durch den anodisch geschalteten Behälter hindurchbewegt, wird die Gettcrwirkung durch die Aufteilung der Innenfläche des als Anode geschalteten Behälters in Fächer am vorteilhaftesten verstärkt.Advantageously, the surfaces on which the atomization occurs during the atomization process are thereby achieved Material precipitates, enlarges and thus achieves an increased getter effect. Since most of the atomized material moves through the anodically connected container, the getter effect most advantageous by dividing the inner surface of the container connected as anode into compartments reinforced.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert.The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the figures.

F i g. 1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf eine Zylinderanode und inF i g. 1 shows a partially broken plan view of a cylinder anode and FIG

F i g. 2 einen Teil der Innenwand dieser Anode in perspektivischer Ansicht.F i g. 2 a part of the inner wall of this anode in a perspective view.

Der hohlzylindrische Anodenbehälter 1 besteht aus vier Teilstücken 2. Die Teilstücke, weiche durch nichtdargestellte Vorrichtungen beheizt bzw. gekühlt werden können, sind so aneinandergefügt, daß Längsschlitze 3 an den Nahtstellen übrigbleiben. Es soll dadurch eine Abschirmung des von außen her angelegten elektromagnetischen Feldes vermieden werden. Die Innenwände der Teilstücke sind mit Lungs- und Querstegen 4 und 5 versehen. Es wird dadurch den sich niederschlagenden zerstäubten Kathodenstoffen eine vergrößerte Oberfläche geboten, dadurch die Getterwirkung erhöht und das Vakuum, in welchem die Kathodenzerstäubung stattfindet, verbessert.The hollow cylindrical anode container 1 consists of four sections 2. The sections, soft through not shown Devices that can be heated or cooled are joined together in such a way that longitudinal slots 3 remain at the seams. It is intended to shield the externally applied electromagnetic Field should be avoided. The inner walls of the sections are provided with lung and transverse webs 4 and 5 provided. This increases the size of the precipitating atomized cathode substances Surface, thereby increasing the getter effect and the vacuum in which the cathode sputtering takes place, improved.

Die Aufteilung der Innenseite der Anode in Fächer hat außerdem den Vorteil, daß abplatzende Schichten nicht mehr so leicht auf die Kathode fallen können und diese verunreinigen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, daß das Plasma, welches im Innern des Anodenzylinders brennt, nicht direkt an der Wand und damit an der Getterfläche ansetzen kann und somit gegetterte Teilchen nicht mehr so leicht wie bisher freigesetzt werden können.The division of the inside of the anode into compartments also has the advantage that flaking layers can no longer fall so easily on the cathode and contaminate it. Another advantage of this arrangement is that the plasma that burns inside the anode cylinder, not directly on the wall and thus can attach to the getter surface and thus gettered particles are no longer released as easily as before can be.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Apparatus for cathode sputtering with ring discharge in a plasma space that is inside a Recipient through a high-frequency electromagnetic wave that axially penetrates the recipient Field is generated, and at the cathode, anode and collector as the electrodes surrounding the plasma space are formed, which are made up of several by cutting open one at least partially closed at the end Hollow cylinder are formed in the longitudinal direction parts, each on the same Potential parts can be connected to one another, according to patent 15i5311, thereby> 5 characterized in that the cathode surface to be sputtered is disc-shaped and attached the end face of the hollow cylinder (1, 2) is arranged insulated, and that the inner surfaces of the anode connected hollow cylinder (1. 2) at least »> partially provided with longitudinal and transverse webs (4, 5) and are thus divided into compartments.