DE19622605A1

DE19622605A1 - Sputter cathode

Info

Publication number: DE19622605A1
Application number: DE1996122605
Authority: DE
Inventors: Martin Dr Baehr; Rolf Adam; Joerg Dr Krempel-Hesse
Original assignee: Leybold Systems GmbH
Current assignee: Applied Materials GmbH and Co KG
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-11

Abstract

The sputter cathode has a plane, plate-shaped target (11) comprising at least one component, a magnet yoke (3) which is located behind the target and has an oval or a rectangular configuration, and rows of magnets (5, 5',..., 6, 6',..., 7, 7',..., 8, 8',...) which are arranged coaxially relative to one another in a plane parallel to the target plane, have different polarities and serve for generation of closed-configuration tunnels of arch-shaped field lines in front of the target. The blank (12) (or components of a blank) of a magnetically conductive sheet is (are) located in a plane between the target and the magnet faces directed towards target. The blank covers the target underside (11') over a zone above the gap between the magnet inner rows (10, 14) and over a part of the zone above the gap between the magnet outer rows (9, 10; 13, 14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Sputterkathode mit ei nem Kathodengrundkörper mit einem aus mindestens einem Teil gebildeten ebenen, plattenförmigen Tar get sowie mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetjoch mit in ovaler oder in rechteckiger Kon figuration und koaxial zueinander in einer zur Targetebene parallelen Ebene angeordneten Reihen von Magneten unterschiedlicher Polung zur Erzeu gung von in sich geschlossenen Tunneln aus bogen förmig gekrummten Feldlinien vor der Targetfläche.The invention relates to a sputtering cathode with an egg Nem cathode body with at least one Partly formed flat, plate-shaped tar get as well as with one arranged behind the target Magnetic yoke with an oval or rectangular cone figuration and coaxial to each other in one Target level parallel level arranged rows of magnets with different polarities to generate arched tunnels field lines curved in front of the target surface.

Es ist eine Sputterkathode des in Frage stehenden Typs bekannt (US 4,865,708) bei der zwischen dem Target einerseits und dem Magnetjoch andererseits in der Ebene der Magnetreihen, und zwar unterhalb der Ebene der dem Target zugewandten vorderen Ma gnetflächen Segmente aus permeablem Werkstoff an geordnet sind, um den sich vor dem Target ausbil denden Tunnel aus gekrümmten Feldlinien konkav ab zulenken, um so einen breiteren Orosionsgraben am Target und damit eine höhere Targetstandzeit zu ermöglichen. In der Praxis hat sich jedoch ge zeigt, daß die Abflachung der Magnetfeldlinien des magnetischen Tunnels nicht in der erwünschten Art erfolgt, nämlich derart, daß sich die Feldlinien im unmittelbaren Bereich der Targetvorderseite über einen möglichst großen Bereich parallel zur Ebene des Targets ausrichten.It is a sputtering cathode of the one in question Type known (US 4,865,708) in the between Target on the one hand and the magnetic yoke on the other in the plane of the rows of magnets, below the level of the front Ma facing the target Surface areas made of permeable material are ordered, around which is formed in front of the target ending tunnel from curved field lines concave steer in order to create a wider Target and thus a longer target service life enable. In practice, however, shows that the flattening of the magnetic field lines of the magnetic tunnels not in the desired way takes place in such a way that the field lines in the immediate area of the target front over the largest possible area parallel to Align the level of the target.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Auf gabe zugrunde, die Magnete und die Segmente so an zuordnen, daß sich ein flacher und besonders brei ter Orosionsgraben während des Sputterbetriebs ausbildet und ein möglichst optimaler Targetabtrag erfolgt.The present invention is therefore based on assumed the magnets and the segments so assign that a flat and particularly porridge the ore trench during sputtering trains and optimal target removal he follows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen in die Ebene zwischen dem Target und den dem Target zugekehrten Stirnflächen der Magnete einge legten Blechzuschnitt oder Teilzuschnitten aus ma gnetisch leitfähigem Material, wobei dieser Blech zuschnitt oder diese Teilzuschnitte die Unterseite des Targets im Bereich oberhalb der beiden innen liegenden Reihen von Magneten und einen Teil des Bereichs oberhalb der beiden radial äußeren und einen Teil oberhalb der radial inneren Magnetrei hen abdecken. According to the invention, this object is achieved by one in the plane between the target and the Target facing end faces of the magnets placed sheet metal blanks or partial blanks from ma gnetically conductive material, this sheet cut or these partial cuts the underside of the target in the area above the two inside lying rows of magnets and part of the Range above the two radially outer and a part above the radially inner magnetic field cover.

Weitere Merkmale und Einzelheiten sind in den Pa tentansprüchen näher beschrieben und gekennzeich net.Further features and details are in Pa claims described and characterized in more detail net.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an hängenden Zeichnung rein schematisch näher darge stellt, die den Schnitt quer durch die eine Hälfte der Kathode ohne Kathodengrundkörper zeigt.The invention allows a wide variety of designs opportunities for; one of them is in the hanging drawing purely schematically closer Darge represents the cut across half shows the cathode without a cathode body.

Die Sputterkathode nach der Erfindung besteht aus einem Kathodengrundkörper mit einer etwa parallel epipeden Konfiguration, in den eine Nut einge schnitten ist, die ein in der Draufsicht gesehen etwa geschlossenes Oval bildet. In diese Nut ist ein im Querschnitt kammförmiges Magnetjoch 3 ein gelegt, dessen Schenkel 15, 16, 17, 18 jeweils eine endlose Reihe 9, 10, 13, 14 von stabförmigen Perma nentmagneten 5, 5′, . . . ; 6, 6′, . . . , 7, 7′, . . . , 8, 8′, . . . tragen. Oberhalb des Magnetjochs 3 mit seinen Magnetreihen 9, 10, 13, 14 ist ein Target 11 am Kathodengrundkörper befestigt, das üblicherwei se auf seiner den Magnetreihen 9, 10, 13, 14 zuge kehrten Unterseite noch fest mit einer Target grundplatte versehen ist (nicht näher darge stellt) . Zwischen der Targetunterseite 11′ bzw. der Targetgrundplatte einerseits und den oberen Stirnflächen der Magnete 5, 5′, . . . ; 6, 6′, . . . , 7, 7′, . . . bzw. 8, 8′, . . . ist ein streifenförmiger, ein Oval bildender Blechzuschnitt 12 angeordnet, der auch aus mehreren Teilzuschnitten zusammenge setzt sein kann (nicht näher dargestellt) . Der Blechzuschnitt 12 ist so bemessen, daß seine Brei te B geringer ist als die Breite der einen Hälfte bzw. des einen geraden Schenkels des Magnetjochs 3. Je nach Breite B werden die Feldlinien 19, 19′, . . . mehr oder weniger stark abgelenkt, so daß ein geschlossener Tunnel aus Feldlinien gebil det wird, der abgeflacht ist und damit die Sput terrate insgesamt ausgleicht und ebenso die Tar getausnutzung verbessert.The sputtering cathode according to the invention consists of a cathode base body with an approximately parallel epipedic configuration, into which a groove is cut, which forms an approximately closed oval when viewed in plan view. In this groove, a comb-shaped magnetic yoke 3 is placed, the legs 15 , 16 , 17 , 18 each of an endless series 9 , 10 , 13 , 14 of rod-shaped permanent magnets 5 , 5 ',. . . ; 6 , 6 ',. . . , 7 , 7 ',. . . , 8 , 8 ′,. . . carry. Above the magnet yoke 3 with its magnet rows 9 , 10 , 13 , 14 , a target 11 is attached to the cathode base body, which is usually provided on its underside facing the magnet rows 9 , 10 , 13 , 14 with a target base plate (not closer) Darge represents). Between the target underside 11 'or the target base plate on the one hand and the upper end faces of the magnets 5 , 5 ',. . . ; 6 , 6 ',. . . , 7 , 7 ',. . . or 8 , 8 ',. . . is a strip-shaped, an oval sheet metal blank 12 is arranged, which can also be composed of several partial blanks (not shown in detail). The sheet metal blank 12 is dimensioned such that its width B B is less than the width of one half or a straight leg of the magnetic yoke 3rd Depending on the width B, the field lines 19 , 19 ',. . . more or less distracted, so that a closed tunnel is formed from field lines, which is flattened and thus compensates for the overall sputtering rate and also improves target utilization.

Standard-Magnetronkathoden mit vier Magnetreihen, deren Polarität gegenläufig ist, erzeugen in ihrem Target im allgemeinen zwei spitz zulaufende Sput tergräben. Diese sind in der Regel um so schmaler, je tiefer sie sind. Das Wesen der Erfindung be steht nun darin, daß ein Magnetfeld geformt wird, das oberhalb der Targetoberfläche und im Target unterschiedlich ist. Die Felder oberhalb der Tar getoberfläche entsprechen dem der Stan dard-Magnetronkathoden. Sie verlaufen annähernd parallel zur Targetoberfläche und treten an den beiden Seiten des Targets aus bzw. ein. Es entste hen sogenannte Dachfelder.Standard magnetron cathodes with four rows of magnets, whose polarity is opposite, generate in their Target generally two tapered sput trenches. These are usually the narrower, the deeper they are. The essence of the invention be is that a magnetic field is formed that above the target surface and in the target is different. The fields above the tar surface corresponds to that of the standard dard magnetron cathodes. They run approximately parallel to the target surface and occur on the both sides of the target off or on. It arises hen so-called roof fields.

Im Gegensatz zu den Standard-Kathoden wird im vor liegenden Target 11 ein Feld erzeugt, das minde stens aus zwei solchen Dachfeldern besteht, wo durch sich das Plasma auf der Targetoberfläche in mehrere nebeneinander liegende Teilplasmen auf teilt. Dadurch werden verstärkt nicht nur der Mit telbereich des Targets, sondern auch die Randbe reiche abgetragen. Dies führt zu einer erheblichen Erhöhung der Targetausnutzung, da die Sputtergrä ben damit deutlich breiter ausfallen.In contrast to the standard cathodes, a field is generated in the target 11 in front, which consists of at least two such roof fields, where the plasma on the target surface divides into several adjacent partial plasmas. As a result, not only the central area of the target but also the peripheral areas are removed. This leads to a significant increase in target utilization, since the sputter trenches are thus much wider.

Claims

Sputter cathode with a cathode base body with a flat, plate-shaped target ( 11 ) formed from at least one part and with a magnetic yoke ( 3 ) arranged behind the target ( 11 ) with an oval or rectangular configuration and coaxial to one another in a plane parallel to the target plane arranged rows of magnets ( 5 , 5 ',..., 6 , 6 ', ... ; 7 , 7 ',..., 8 , 8 ',...) Different polarity to generate in itself ge closed tunnels from arcuate curved field lines in front of the target surface, characterized by a marked in the plane between the target ( 11 ) and the target end faces of the magnets ( 5 , 5 ', ... , 6 , 6 ' ,. .; 7 , 7 ',... Or 8 , 8 ',...) Inserted sheet metal blank ( 12 ) or partial blanks made of magnetically conductive material, this sheet metal blank ( 12 ) or these partial blanks the underside ( 11 ') of Targets ( 11 ) in the area above the be iden inner rows ( 10 , 14 ) of magnets ( 6 , 6 ',. . . or 8 , 8 ',. . .) and above part of the loading area between the two radially outer ( 9 , 10 ) and the two radially inner magnet rows ( 13 , 14 ) covers.