DE19622607A1 - 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 Reihen von Magneten unterschiedlicher Polung zur Erzeu­ gung eines in sich geschlossenen Tunnels aus bo­ genförmig gekrümmten Feldlinien vor der Targetflä­ che.

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.

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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch drei in die Ebene zwischen dem Target und den dem Target zugekehrten Stirnflächen der Magnete einge­ legte Blechzuschnitte oder Gruppen von Blechzu­ schnitten aus magnetisch leitfähigem Material, wo bei zwei dieser Blechzuschnitte oder Blechzu­ schnittgruppen den Bereich oberhalb der Magnete und der dritte Blechzuschnitt oder die dritte Blechzuschnittgruppe einen Teil des Bereichs zwi­ schen den Magneten abdeckt und alle Blechzuschnit­ te oder Blechzuschnittgruppen zusammen zwei sich etwa parallel der Magnetreihen erstreckende Spalte bilden.

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 der Kathode und

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Abschnitt der einen Kathodenhälfte.

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 Mag­ netjochs 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 versehen ist (nicht näher darge­ stellt) . Zwischen der Targetunterseite 11′ bzw. der Targetgrundplatte einerseits 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 Teilzu­ schnitten zusammengesetzt sein kann (nicht näher dargestellt) . Die drei Blechzuschnitte 12, 13, 14 schließen zwei Spalte a bzw. b zwischen sich ein, die auf ihrer gesamten Länge gleich groß bemessen sein können oder aber sich verengend oder erwei­ tert ausgebildet sein können, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Je nach Spaltbreite a bzw. b oder a′ bzw. b′ oder a′′ bzw. b′′ werden die Feldlinien 15, 15′, . . . mehr oder weniger stark abgelenkt, so daß ein geschlossener Tunnel aus Feldlinien 15, 15′, . . . gebildet wird, der 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 gegenläufig 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 16, 17 besteht. Damit teilt sich das Plasma auf der Targetoberfläche in mehrere ne­ beneinander liegende Teilplasmen auf. Dadurch wer­ den verstärkt nicht mehr der Mittelbereich des Targets, sondern die Randbereiche abgetragen. Dies führt zu einer erheblichen Erhöhung der Targetaus­ nutzung, da der Sputtergraben damit deutlich brei­ ter ausfällt.

Claims (3)

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 in rechteckiger Konfiguration und koa­ xial zueinander in einer zur Targetebene pa­ rallelen Ebene angeordneten Reihen von Magne­ ten (7, 7′, . . . ; 8, 8′, . . . ) unterschiedlicher Polung zur Erzeugung eines in sich geschlos­ senen Tunnels aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien vor der Targetfläche, gekennzeich­ net durch drei in die Ebene zwischen dem Tar­ get (11) und den dem Target zugekehrten Stirnflächen der Magnete (7, 7′, . . . bzw. 8, 8′, . . . ) eingelegte Blechzuschnitte (12, 13, 14) oder Gruppen von Teilzuschnitten aus magnetisch leitfähigem Material, wobei zwei dieser Blechzuschnitte (13, 14) oder Teilzuschnittgruppen den Bereich oberhalb der Magnete (7, 7′, . . . bzw. 8, 8′, . . . ) und der dritte Blechzuschnitt (12) oder die dritte Gruppe einen Teil des Bereichs zwischen den Magnetreihen (5, 6) abdecken und alle Blechzu­ schnitte (12, 13, 14) zusammen zwei sich etwa parallel der Magnetreihen erstreckende Spalte (a, b) bilden.

2. Sputterkathode nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breite (a, b) der Spalte im Bereich der in gerader Linie angeordneten Magnete (7, 7′, . . . bzw. 8, 8′, . . .) geringer be­ messen ist als im Bereich der auf einem Kreisbogen angeordneten Magnete.

3. Sputterkathode nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breite (a, b) der Spalte im Bereich der in gerader Linie angeordneten Magnete (7, 7′, . . . ; 8, 8′, . . .) größer bemessen ist als im Bereich der auf eine Kreisbogen angeordneten Magnete.