DE1953659A1 - Ionenquelle fuer die Zerstaeubung mit langsamen Ionen - Google Patents

Description

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"Ate No. EHN-4377
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Ionenquelle für die Zerstäubung mit langsamen Ionen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ionenquelle für die Zerstäubung mit langsamen Ionen, in der die Ionen in einer unselbständigen Entladung, die mindestens teilweise in einem Magnetfeld verläuft, erzeugt werden.

In der Anordnung nach der britischen Patentschrift 1 113 579 ist die Glühkathode der Entladung in der Gaszuführungskammer aufgenommen, welche duroh eine kleine Öffnung mit dem Zerstäubungsraum, in dem sich die Anode befindet, verbunden ist. Die Anode umgibt das zu zerstäubende Material, das Target. Die zu bestäubenden Gegenstände, das Substrat, sind seitlich der Entladungsbahn rings um diese herum aufgestellt. Im Entladungsraum herrscht vor der Anode ein Magnetfeld parallel zur Entladungsbahn von einigen hundert Gauss.

Es ist bei dieser Anordnung kaum möglich, die Bahnen der zerstäubenden Teilchen magnetisch und/oder elektrisch unabhängig von dem Magnetfeld in der Entladungsbahn zu beeinflussen. Als Brennspannung der Entladung kommt z.B. eine Spannung von 65 V in Betracht.

Obgleich diese Brenneρannung eohon sehr niedrig ist, können bei den niedrigen Drucken in der Entladung noch Ionen mit einer oberhalb 50 eV liegenden Geschwindigkeit

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auftreten. Derartige Ionen zerstäuben bestimmte Teile der Apparatur, was zur Folge hat, daß die hergestellten Produkte Verunreinigungen mit diesem zerstäubtem Material aufweisen.

Aus der schweizerischen Patentschrift 465 996 ist eine Zerstäubungsanordnung bekannt, in der die aus der Ionenquelle tretenden Ionen von einem axialen Magnetfeld zu den Zerstäubungsplatten gerichtet werden. In der Ionenquelle befindet sich noch eine magnetische Linse zur Führung der Ionen.Die Glühkathode der Ionenquelle liegt jedoch in einem magnetfeldfreien Raum.

Die Erfindung bezweckt eine Ionenquelle für die Zerstäubung mit langsamen Ionen anzugeben, in der nur Ionen mit kleinen Primärenergien gebildet werden und welche große Ionenströme ergibt.

Ih einer Ionenquelle für die Zerstäubung mit langsamen Ionen, in der die Ionen in einer unselbständigen Entladung erzeugt werden, welche wenigstens zum Teil in einem Magnetfeld verläuft, besteht gemäß der Erfindung die Anode aus einem offenen Zylindermantel, in der sich an einem Ende die Glühkathode befindet, und in der Entladungsbahn zwischen der Anode und Kathode herrscht ein mit Bezug auf die Anode axiales Magnetfeld von einigen hundert Gauss. Aufgrund der gegenseitigen Anordnung der beiden Elektroden zum Magnetfeld bildet sich bei einer Brennspannung von höchstens 30 bis 40 Y bei einem Argondruck von etwa 10 ^J Torr eine sehr intensive Entladung aus, welche abhängig von den Abmessungen in der Größenordnung von 10 A liegt.

Das Plasma dieser Entladung dehnt sich von dem offenen Ende der Anode, an dem die Kathode nicht liegt, im Vakuumraum aus und aus diesem Plasma können die Ionen,

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die Primärenergien haben, die immer höchstens gleich der Brennspannung sind, also 30 bis 40 Ύ, von elektrischen Feldern und gegebenenfalls magnetischen Feldern zu den Targetplatten gerichtet werden. Das außerhalb der Anode ziemlich schwache Magnetfeld der Hauptentladung beeinflußt die Bahn der Ionen und der Zerstäubungsprodukte nur in geringem Maße. Me Aufstellung des Targets und des Substrats kann hierbei also ziemlich willkürlich sein.

Um den Zerstäubungsraum vor Verdampfungsprodukten der Kathode zu schützen, befindet sich -vor der Kathode in Richtung auf den Zerstäubungsraum eine Schirmplatte, die ein schwebendes Potential aufweist. Auch an der anderen Seite der Kathode ist eine Schirmplatte vorhai-Icn, die vorzugsweise mit einem die Anode umgebenden Becher verbunden ist. Die beiden Schirmplatten werden zweckmäßig miteinander verbunden. Die niedrige Brennspannung bedeutet, daß keine unkontrollierte Zerstäubung der Apparatur auftritt, während dagegen ein Plasma für die erwünschte Zerstäubung mit hoher Intensität zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Ionenquelle nach der Erfindung zeigt.

Die Glühkathode 1 ist an dem einen Ende der zylindrischen Anode 2 aufgestellt, die aus vom Kühlmittel durchflossenen Kupferrohr besteht. 3 ist eine Abschirmplatte, die mit der zweiten Schirmplatte 4 durch zwei Stützstäbe verbunden ist. Die Schirmplatte 4 trägt den kupfernen Abschirmbecher 6. Sämtliche Elektroden werden von Durchführungen 7 in der Form von Stäben oder Kupferröhren getragen. -Diese sind in Glasröhren 8 auf der Tragplatte befestigt. Die Tragplatte 9 ist in einem Flansch 10 be-

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festigt, der an dem Flansch. 11 des G-ehäuseteils 12 durch. Bolzen festgeschraubt ist. Eine Magnetspule umgibt die Anodenmitte. Seitlich der Achse der Anode ist das Target 14 aufgestellt, gegenüber diesem das nicht gezeichnete Substrat. Ein elektrischer Schirm ist mit 15 angedeutet und ein Hilfsmagnet mit 16.

Herrscht im Entladungsraum ein Argondruck τοπ 10 ^ Torr und beträgt die Intensität des Magnetfeldes 500 Gauss, so beträgt der Entladungsstrom 12 A bei einer Brennspannung von 30 V. Dabei hat die Anode einen Durchmesser von 6 cm und eine Länge von 10 cm. Die Kathode hat eine Heiζenergie von 250 ¥.

Bei einer Targetspannung von 300 V negativ können Targetströme von 20mA/cm erreicht werden, so daß hohe Zerstäubungsraten möglich sind.

Patentansprüche:

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Claims (2)

1. Patentansprüche :

   1/ Ionenquelle für die Zerstäubung mit langsamen Ionen,, in der die Ionen in einer unselbständigen Entladung erzeugt werden, die mindestens teilweise in einem Magnetfeld verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die inode aus einem Zylindermantel besteht, in dem sich an einem Ende die Glühkathode befindet und daß in der Entladungsbahn zwischen Anode und Kathode ein mit Bezug auf der inode axiales Magnetfeld von einigen hundert Gauss herrscht.
2. 2. Ionenquelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode in axialer Richtung gesehen zwischen zwei miteinander verbundenen und schwebendes Potential aufweisenden Schirmplatten angeordnet ist.

   3· Ionenquelle gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schirmplatte einen Abschirmzylinder trägt, der die Anode umgibt.

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