DE19622606C2 - Sputterkathode - Google Patents

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 zwei in ovaler oder in rechteckiger Konfiguration und koaxial zueinander in einer zur Targetebene parallelen Ebene angeordneten, ge­ schlossenen Reihe von Magneten unterschiedlicher Polung zur Erzeugung eines in sich geschlossenen Tunnels aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien vor der Targetfläche, wobei in die Ebene zwischen dem Target und den dem Target zugekehrten Stirnflächen der Magnete Blechzuschnitte oder entsprechend kon­ figurierte Teilzuschnitte aus magnetisch leitfähi­ gem Material eingelegt sind.

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 Mag­ netflächen Segmente aus permeablem Werkstoff ange­ ordnet sind, um den sich vor dem Target ausbilden­ den Tunnel aus gekrümmten Feldlinien konkav abzu­ lenken, um so einen breiteren Erosionsgraben 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.

Weiterhin ist eine Sputterkathode des gleichen Typs aus der Patentschrift (JP 1-147063 A) bekannt. Dabei werden ebenfalls segmentartige Bleche zur Beeinflussung der Form des Magnetfeldes einge­ setzt. Diese Blechsegmente bestehen aus einem Zentralteil, aus einem Zwischenstück und dem äuße­ ren peripheren Teil. Die Blechsegmente sind fest in der Targetgrundplatte eingelassen und befinden sich an der dem Target zugewandten Seite.

Eine Verbesserung des Einflusses auf die Ausbil­ dung der magnetischen Feldlinien und damit des Materialabtrages im Target läßt sich durch die Redu­ zierung des Abstandes von den Stirnflächen der Magnete zu den eingesetzten Blechsegmente erzie­ len.

Der vorliegende Erfindung liegt deshalb die Auf­ gaze zugrunde, die Magnete und die Segmente so an­ zuordnen, daß sich ein flacher und besonders brei­ ter Erosionsgraben während des Sputterbetriebs ausbildet und ein möglichst optimaler Targetabtrag erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei der Blechzuschnitte oder Teilzuschnitte eine rahmenförmige Konfiguration aufweisen, wobei jeweils die zwei gerade Längspartien miteinander verbindenden bogenförmigen Abschnitte der Blechzu­ schnitte einen vom Kreisbogen abweichenden, bei­ spielsweise einen elliptischen, parabelförmigen oder auch unregelmäßigen Kantenverlauf aufweisen, so daß jeweils der von zwei benachbarten bogenför­ migen Abschnitten gebildete Spalt einen unregelmä­ ßigen Breitenverlauf aufweist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten sind in den Pa­ tentansprüchen näher beschrieben und gekennzeich­ net.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh­ rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den bei­ den anhängenden Zeichnungen rein schematisch näher dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 den Schnitt quer durch die eine Hälfte einer Kathode und

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Abschnitt der Kathode gemäß Fig. 1.

Die Sputterkathode nach der Erfindung besteht aus einem Kathodengrundkörper 2 mit einer etwa paral­ lelepipeden Konfiguration, in den eine Nut 4 ein­ geschnitten ist, die ein in der Draufsicht gesehen etwa geschlossenes Oval bildet. In diese Nut 4 ist ein im Querschnitt U-förmiges Magnetjoch 3 einge­ legt, dessen Schenkel 9, 10 jeweils eine endlose Reihe 5 bzw. 6 von stabförmigen Permanentmagneten 7, 7', . . . bzw. 8, 8', . . . tragen. Oberhalb des Ma­ gnetjochs 3 mit seinen Magnetreihen 5 bzw. 6 ist ein Target 11 am Kathodengrundkörper 2 befestigt, das üblicherweise auf seiner den Magnetreihen 5, 6 zugekehrten Unterseite noch fest mit einer Target­ grundplatte 18 versehen ist. Zwischen der Targetunterseite 11' bzw. der Targetgrundplatte 18 ei­ nerseits und den oberen Stirnflächen der Magnete 7, 7', . . . bzw. 8, 8', . . . sind drei Blechzuschnitte 12, 13, 14 angeordnet, von denen jeder einzelne auch aus mehreren Blechzuschnitten zusammengesetzt sein kann (nicht näher dargestellt). Die drei Blechzu­ schnitte 12, 13, 14 schließen zwei Spalte a bzw. b zwischen sich ein, die sich verengend oder erwei­ tert ausgebildet sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Je nach Spaltbreite a bzw. b oder a' bzw. b' oder a" bzw. b" werden die Feldlinien der Magne­ te 7, 7', . . . bzw. 8, 8', . . . mehr oder weniger stark abgelenkt, so daß ein geschlossener Tunnel aus Feldlinien gebildet wird, der insbesondere in den bogenförmigen Partien abgeflacht ist und damit die Sputterrate insgesamt ausgleicht und ebenso die Targetausnutzung verbessert.

Standard-Magnetronkathoden, bestehend aus einer einfachen Magnetanordnung (zwei Magnetreihen, de­ ren Polarität gegenläugfig ist), erzeugen in ihrem Target im allgemeinen einen spitz zulaufenden Sputtergraben. Dieser ist in der Regel um so schmaler, je tiefer er wird. Das Wesen der Erfin­ dung besteht nun darin, daß ein Magnetfeld geformt wird, das oberhalb der Targetoberfläche und im Target unterschiedlich ist. Das Feld oberhalb der Targetoberfläche entspricht dem der Stan­ dard-Magnetronkathoden. Es verläuft annähernd par­ allel zur Targetoberfläche und tritt an den beiden Seiten des Targets aus bzw. ein. Es entsteht ein sogenanntes Dachfeld.

Im Gegensatz zu den Standard-Kathoden wird im Tar­ get ein Feld erzeugt, das mindestens aus zwei sol­ chen Dachfeldern besteht. Damit teilt sich das Plasma auf der Targetoberfläche in mehrere neben­ einander liegende Teilplasmen auf, wodurch ver­ stärkt nicht mehr der Mittelbereich des Targets, sondern die Randbereiche abgetragen werden. Dies führt zu einer erheblichen Erhöhung der Targetaus­ nutzung, da der Sputtergraben damit deutlich brei­ ter ausfällt.

Claims (2)

1. Sputterkathode mit einem Kathodengrundkörper (2) mit einem aus mindestens einem Teil ge­ bildeten ebenen, plattenförmigen Target (11) sowie mit einem hinter dem Target (11) ange­ ordneten Magnetjoch (3) mit zwei in ovaler oder rechteckiger Konfiguration und koaxial zueinander in einer zur Targetebene paralle­ len Ebene angeordneten, geschlossenen Reihe von Magneten (7, 7', . . .; 8, 8', . . .) unter­ schiedlicher Polung zur Erzeugung eines in sich geschlossenen Tunnels aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien vor der Targetfläche, wobei in die Ebene zwischen dem Target (11) und den dem Target zugekehrten Stirnflächen der Magnete (7, 7', . . .; 8, 8', . . .) Blechzu­ schnitte oder entsprechend konfigurierte Teilzuschnitte (12, 13, 14) aus magnetisch leitfähigem Material eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Blechzuschnitte (12, 14) oder Teilzuschnitte eine rahmenförmi­ ge Konfiguration aufweisen, wobei jeweils die zwei gerade Längspartien miteinander verbin­ denden, bogenförmigen Abschnitte der Blechzu­ schnitte einen vom Kreisbogen abweichenden, elliptischen, parabel­ förmigen oder unregelmäßig-bogenförmigen Kantenverlauf aufweisen, so daß jeweils der von zwei benachbarten, bogenförmigen Ab­ schnitten gebildete Spalt (a', a" bzw. b', b") einen unregelmäßigen Breitenverlauf aufweist.

2. Sputterkathode nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zwischen dem Target (11) und den dem Target (11) zugekehrten Stirnflächen der Magnete (7, 7', . . .; 8, 8', . . .) angeordneten rahmenförmigen Blechzuschnitte (12, 14) bezüglich der Hauptachse (A) der ova­ len Kathodenkonfiguration asymmetrisch ausge­ formt sind.