DE19749690A1

DE19749690A1 - Sputter electrode for magnetron sputter unit

Info

Publication number: DE19749690A1
Application number: DE1997149690
Authority: DE
Inventors: Eiji Setoyama; Mitsuhiro Kamei; Satoshi Umehara; Tomoyuki Seino
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1998-05-20
Also published as: JPH10140345A

Abstract

The sputter electrode includes an inner magnet (2) for production of a magnetic flux in a normal direction, and an outer magnet (3) which surrounds the magnet (2) with a gap and produces a magnetic flux in the normal direction with a polarity opposite to that of flux produced by the magnet (2). The electrode further includes a yoke for joining the inner and outer magnets. Magnetic elements (8) are positioned in regions where they cover at least the corner sections (A) of the outer magnet. Also claimed is a magnetron sputter unit with such an electrode.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Sputterelektrode sowie eine Magnetronsputtervorrichtung unter Verwendung derselben. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Sputterelektrode und eine Magnetronsputtervorrichtung, wie sie in vorteilhaf ter Weise beim Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat mit großer Fläche, wie einem Glassubstrat für eine Flüssig kristallvorrichtung, verwendet werden.The invention relates generally to a sputter electrode as well a magnetron sputtering device using the same. More specifically, the invention relates to a sputter electrode and a magnetron sputtering device as advantageous ter way in producing a thin film on a substrate with a large area, such as a glass substrate for a liquid crystal device can be used.

Bisher werden Magnetronsputtervorrichtungen in weitem Umfang zum Ausführen von Magnetronsputterprozessen auf dem Gebiet der Dünnfilm-Herstellungstechnik verwendet. Die in einer derartigen Magnetronsputtervorrichtung verwendete Sputter elektrode besteht im allgemeinen aus einem inneren Magnet in Form eines Quaders, der so ausgebildet ist, daß er einen Magnetfluß in der Normalenrichtung erzeugt, und einem äuße ren Magnet, der so angeordnet ist, daß er den inneren Ma gnet mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand um schließt, und der so ausgebildet ist, daß er einen Magnet fluß in der Normalenrichtung mit einer Polarität erzeugt, die entgegengesetzt zu der des inneren Magnets ist, wobei der innere und der äußere Magnet mechanisch und magnetisch durch das magnetische Material als Joch gekoppelt sind. Der mittels der Sputterelektrode ausgeführte Magnetronsputter prozeß ergibt den Vorteil, daß ein Dünnfilm mit hoher Ge schwindigkeit hergestellt werden kann und daß ein Tempera turanstieg des Substrats wirkungsvoll unterdrückt werden kann.So far, magnetron sputtering devices have been widely used for performing magnetron sputtering processes in the field uses the thin film manufacturing technique. The one such a magnetron sputtering device used electrode generally consists of an inner magnet in Shape of a cuboid, which is designed so that it one Magnetic flux generated in the normal direction, and an outer ren magnet, which is arranged so that it the inner Ma gums with a predetermined mutual distance closes, and which is designed so that it is a magnet flow in the normal direction with a polarity, which is opposite to that of the inner magnet, where the inner and outer magnet mechanically and magnetically are coupled as a yoke by the magnetic material. Of the magnetron sputtering carried out by means of the sputtering electrode Process gives the advantage that a thin film with a high Ge speed can be produced and that a tempera increase of the substrate can be suppressed effectively can.

In Verbindung mit der Sputterelektrode mit der obenbeschrie benen Struktur ist jedoch anzumerken, daß ein an der Sput terelektrode erzeugtes tunnelförmiges Magnetfeld ein derar tiges Feldmuster zeigt, bei dem die Randendabschnitte dieses tunnelförmigen Magnetfelds teilweise schleifenförmig, wie bei einer Rennbahn, abgerundet sind und daß die abgerunde ten Eckabschnitte des rennbahnähnlichen Magnetfelds hohe Ma gnetflußdichte im Vergleich mit den anderen Abschnitten zeigen. Die Laufrichtung von Elektronen, die in das Entla dungsplasma im tunnelförmigen Magnetfeld eingegrenzt werden, sind durch die Richtungskomponente des elektrischen Felds bestimmt, das zwischen einer Substratelektrode und einem Target angelegt ist, wie auch durch die Richtungskomponente des Magnetflusses des tunnelförmigen Magnetfelds, und zwar entsprechend der Flemingschen Linkshandregel, was bewirkt, daß sie sich spiralförmig entlang geschlossenen tunnelför migen Magnetfeldpfaden bewegen. Infolgedessen erfolgt die Kollision von Elektronen mit dem Target heftiger in Eckab schnitten, in denen die Magnetflußdichte hoch ist, was dazu führt, daß die Erosion der Targetoberfläche in den Eckab schnitten durch Ionen gefördert ist, die unter Einwirkung der Elektronenkollision entstehen.In connection with the sputter electrode described above However, it should be noted that the structure on the sput terelectrode generated tunnel-shaped magnetic field derar shows field pattern in which the edge end sections of this tunnel-shaped magnetic field partially loop-shaped, like at a racetrack, are rounded and that the rounded corner portions of the racetrack-like magnetic field gnet flux density in comparison with the other sections demonstrate. The direction of travel of electrons entering the discharge in the tunnel-shaped magnetic field, are due to the directional component of the electric field determined that between a substrate electrode and a Target is created, as well as by the directional component the magnetic flux of the tunnel-shaped magnetic field, namely according to Fleming's left-hand rule, which causes that they spiral along closed tunnels moving magnetic field paths. As a result, the Collision of electrons with the target more violent in corner cut in which the magnetic flux density is high, what about this leads to the erosion of the target surface in the corners cut is promoted by ions that act the electron collision arise.

Genauer gesagt, wird in Zusammenhang mit dem Lauf von Elek tronen durch den Magnetfluß zwischen dem äußeren Magnet und dem inneren Magnet darauf hingewiesen, daß eine Geschwin digkeitsdifferenz für Elektronen zwischen einem Eckab schnitt, in dem die Laufrichtung der Elektronen von der Richtung entlang einer langen Seite der Sputterelektrode auf die Richtung entlang der kurzen Seite derselben geändert wird (dieser Eckabschnitt wird nachfolgend als Eckabschnitt A bezeichnet) und einem Eckabschnitt, in dem die Laufrich tung der Elektronen von der Richtung entlang der kurzen Sei te auf die Richtung entlang der langen Seite der Sputter elektrode wechselt (dieser Eckabschnitt wird nachfolgend als Eckabschnitt B bezeichnet) auftritt. Es wird davon ausgegan gen, daß eine derartige Geschwindigkeitsdifferenz von Elek tronen der Differenz von Abständen zuzuschreiben ist, über die Elektronen laufen müssen. Aufgrund einer derartigen Dif ferenz der Geschwindigkeit, mit der Elektronen in die Eckab schnitte eintreten, erfolgen Kollisionen von Elektronen im Eckabschnitt A heftiger als im Eckabschnitt B, wodurch die Erosion des Targets in seinen Ecken, die den obengenannten Eckabschnitten A stärker gefördert ist als in denjenigen Eckabschnitten des Targets, die den obengenannten Eckab schnitten B entsprechen.More specifically, in connection with the run of Elek tron by the magnetic flux between the outer magnet and the inner magnet indicated that a speed difference in electrons between a corner cut in which the direction of travel of the electrons from the Direction along a long side of the sputter electrode changed direction along its short side (this corner section is hereinafter referred to as the corner section A)) and a corner section in which the Laufrich direction of the electrons from the direction along the short side in the direction along the long side of the sputter electrode changes (this corner section is hereinafter referred to as Corner section B) occurs. It is assumed conditions that such a speed difference of Elek tronen is due to the difference of distances the electrons have to run. Due to such a dif reference of the speed at which electrons enter the corner cuts occur, collisions of electrons occur in the Corner section A more violent than in corner section B, which the Erosion of the target in its corners, the above Corner sections A is promoted more than in those Corner sections of the target that meet the above corner cut B correspond.

Als Vorrichtung zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat großer Abmessung ist auch eine Magnetronsputtervor richtung bekannt, die so ausgebildet ist, daß der Dünnfilm mittels einer Sputterelektrode hergestellt wird, die hin- und herbewegbar über dem Substrat angeordnet ist. Im Fall dieses Typs einer Magnetronsputtervorrichtung ist die Menge gesputterter Teilchen in den Endabschnitten der von der Hin- und Herbewegung der Sputterelektrode überdeckten Fläche klein, d. h. in den Abschnitten, die den Startpunkt der Hin- und Herbewegung der Sputterelektrode, dem Wendepunkt, in dem die Laufrichtung der Sputterelektrode umgekehrt wird, sowie dem Endpunkt entsprechen. Demgemäß ist es erforderlich, die Laufgeschwindigkeit der Sputterelektrode in der Nähe dieser jeweiligen Endabschnitte zu verringern oder auf Null zu set zen, um gleichmäßige Filmbildung zu gewährleisten. Demgemäß besteht die Tendenz, daß sich die Erosion des Targets in seinen beiden Endabschnitten konzentriert, insbesondere in denjenigen Endabschnitten des Targets, die durch die obenge nannten Eckabschnitte A der Sputterelektrode gesputtert wer den.As a device for producing a thin film on a Large size substrate is also a magnetron sputter direction known, which is designed so that the thin film is produced by means of a sputter electrode which and is movably arranged over the substrate. In the case of this type of magnetron sputtering device is the amount sputtered particles in the end portions of the and moving the sputter electrode covered area small, d. H. in the sections that mark the starting point of the and movement of the sputter electrode, the turning point at which the direction of rotation of the sputter electrode is reversed, and correspond to the end point. Accordingly, it is required that Running speed of the sputter electrode in the vicinity of this decrease respective end sections or set to zero zen to ensure even film formation. Accordingly there is a tendency for the erosion of the target to focused on its two end sections, particularly in those end sections of the target, which by the above called corner sections A of the sputter electrode who sputtered the.

Derartige lokalisierte Erosionen in den Eckabschnitten des Targets beeinträchtigen den Wirkungsgrad bei der Nutzung eines Targets, was einen Hauptfaktor hinsichtlich einer Be einträchtigung der Produktivität und einer Erhöhung der Her stellkosten bildet, insbesondere auf dem Gebiet der Herstel lung von Substraten für Flüssigkristallvorrichtungen großer Abmessung, für die unabdingbar teure Targets mit großer Flä che erforderlich sind.Such localized erosions in the corner sections of the Targets affect efficiency when used of a target, which is a major factor in terms of loading impairment of productivity and an increase in production production costs, especially in the field of manufacturing development of substrates for large liquid crystal devices Dimension, for the indispensable expensive targets with a large area che are required.

Übrigens ist ein System, wie es dazu entwickelt wurde, die örtliche Erosion zu mindern, wie sie bei einem Target auf tritt, und zwar im Hinblick auf eine Verbesserung des Wir kungsgrads der Targetnutzung, z. B. im Dokument JP-A-8-3740 (1996) offenbart. Gemäß den in dieser Veröffentlichung of fenbarten Lehren ist die Breite eines stabförmigen inneren Magnets erhöht, und ein äußerer Magnet ist parallel zum in neren Magnet angeordnet, wobei die Breite eines Abschnitts des äußeren Magnets, der eine Länge aufweist, die im wesent lichen derjenigen des inneren Magnets entspricht, vergrößert ist, um die Magnetfeldstärke in einem geradlinigen Abschnitt des Targets beim Versuch zu erhöhen, die Differenz der Ero sion des Targets zwischen mittleren Abschnitten und Eckab schnitten desselben zu verringern.Incidentally, a system such as it was developed for that reduce local erosion, such as on a target occurs with a view to improving the we kungsgrads of target use, z. B. in document JP-A-8-3740 (1996). According to the of this publication Lessons learned is the width of a rod-shaped interior Magnets increased, and an outer magnet is parallel to the in Neren magnet arranged, the width of a section of the outer magnet, which has a length which is substantially Lichen corresponds to that of the inner magnet, enlarged is the magnetic field strength in a straight line section of the target when trying to increase the difference in ero sion of the target between middle sections and corner section cut the same to decrease.

In Verbindung mit der obengenannten Veröffentlichung ist je doch zu erwähnen, daß in dieser Veröffentlichung nur eine Verringerung der Differenz der Erosion zwischen mittleren Abschnitten und den Eckabschnitten des Targets erörtert ist, während der Differenz der Erosionsrate zwischen den Eckab schnitten A und B, wie oben genannt, keine Berücksichtigung geschenkt ist. Ferner ist bei der Anordnung, bei der die Breite des an der Rückseite des geradlinigen Abschnitts des Targets liegenden Magnets vergrößert ist, um ein Magnetfeld höherer Intensität zu erzeugen, wie es in der obengenannten Veröffentlichung gelehrt ist, der Radius des im linearen Ab schnitt erzeugten Plasmas verringert, obwohl die Fortschrei terate der Erosion erhöht ist, wodurch der Erosionsbereich und demgemäß der nutzbare Bereich des Targets abnimmt, was zu einem anderen Problem führt.In connection with the above publication is ever but to mention that in this publication only one Reducing the difference in erosion between medium Sections and the corner sections of the target is discussed, during the difference in erosion rate between the corners cut A and B, as mentioned above, no consideration is given. Furthermore, in the arrangement in which the Width of the back of the straight section of the Target lying magnet is enlarged to a magnetic field generate higher intensity, as in the above Publication is taught, the radius of the linear Ab cut generated plasma decreased although the progression terate of erosion is increased, increasing the erosion area and accordingly the usable area of the target decreases what leads to another problem.

Angesichts des obenbeschriebenen Stands der Technik ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, eine Sputterelektrode und eine Magnetronsputtervorrichtung unter Verwendung derselben zu schaffen, die die Differenz hinsichtlich Erosionsvorgän gen verringern können, wie sie örtlich in den Eckabschnitten eines Targets stattfinden, während der Wirkungsgrad der Tar getausnutzung und die Gleichmäßigkeit bei der Dünnfilmher stellung verbessert sind.In view of the prior art described above, it is a first object of the invention, a sputter electrode and a magnetron sputtering device using the same to create the difference in erosion processes can decrease as locally in the corner sections of a target take place while the efficiency of the tar utilization and uniformity in thin film position are improved.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine Magnetron sputtervorrichtung zu schaffen, die die obengenannte Aufgabe selbst bei einem Substrat sehr großer Abmessungen lösen kann.A second object of the invention is a magnetron sputtering device to accomplish the above task solve even with a substrate of very large dimensions can.

Die erste Aufgabe ist hinsichtlich der Sputterelektrode durch die Lehren der beigefügten unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst, während sie hinsichtlich der Magnetronsputter vorrichtung durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 4 und 5 gelöst ist. Beide Aufgaben sind durch die Magnetron sputtervorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen 7 und 8 gelöst.The first task is regarding the sputter electrode by the teachings of the appended independent claims 1 and 2 solved while looking at magnetron sputtering device by the teachings of independent claims 4 and 5 is solved. Both tasks are through the magnetron sputtering devices according to independent claims 7 and 8 solved.

Um die obengenannte erste Aufgabe zu lösen, ist gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung eine Sputterelektrode ge schaffen, die einen inneren Magnet und einen äußeren Magnet, der um den inneren Magnet mit vorbestimmtem Abstand zu die sem angeordnet ist, und einen Magnetfluß in vertikaler Richtung mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des in neren Magnets erzeugt, aufweist, wobei ein magnetisches Ele ment oder alternativ ein Permanentmagnet mit Erzeugung eines Magnetflusses in vertikaler Richtung mit einer Polarität um gekehrt zu der des äußeren Magnets an Positionen in Berei chen angeordnet ist, das von außen zumindest die Eckab schnitte des äußeren Magnets überdeckt.In order to solve the above-mentioned first task, according to one Appearance of the invention is a sputter electrode create an inner magnet and an outer magnet, the around the inner magnet at a predetermined distance from the sem is arranged, and a magnetic flux in vertical Direction with a polarity opposite to that of in generated neren magnet, wherein a magnetic Ele ment or alternatively a permanent magnet with generation of a Magnetic flux in the vertical direction with a polarity around reversed to that of the outer magnet at positions in the area Chen is arranged from the outside at least the corner cuts of the outer magnet covered.

Bei der vorstehend angegebenen Struktur der Sputterelektrode wird der vom äußeren Magnet erzeugte Magnetfluß durch das magnetische Element oder den Permanentmagnet verteilt, wo durch Elektronen-Kollisions/Streu-Bereiche in Eckabschnitten der Sputterelektrode vergrößert oder verkleinert werden. Dank dieses Merkmals ist lokalisierte Kollision/Streuung von Elektronen in den Eckabschnitten der Sputterelektrode unter drückt, was wiederum bedeutet, daß Erosion in den Eckab schnitten des Targets durch den Sputtervorgang entsprechend unterdrückt werden kann. Im Ergebnis ist die Rate örtlicher Erosion im Target unterdrückt. Dank der Unterdrückung der Fortschreiterate örtlicher Erosion ist die Häufigkeit, mit der ein Target ausgetauscht werden muß, verringert, wodurch der Wirkungsgrad der Targetausnutzung verbessert werden kann, während Gleichmäßigkeit des hergestellten Films ge währleistet ist, und zwar aufgrund des insgesamt im wesent lichen gleichmäßigen Sputtervorgangs.In the above structure of the sputter electrode the magnetic flux generated by the outer magnet through the distributed magnetic element or permanent magnet where due to electron collision / scattering areas in corner sections the sputter electrode can be enlarged or reduced. Thanks to this feature, localized collision / dispersion of Electrons in the corner sections of the sputter electrode below presses, which in turn means that erosion in the corner cut the target accordingly by the sputtering process can be suppressed. As a result, the rate is more local Erosion suppressed in the target. Thanks to the suppression of the Progression rate of local erosion is the frequency with which which a target needs to be replaced, thereby reducing the efficiency of target utilization can be improved can ge while uniformity of the film produced is guaranteed, because of the overall essential uniform sputtering process.

Ferner ist zum Lösen der obengenannten ersten Aufgabe gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung eine Magnetron sputtervorrichtung geschaffen, die magnetische Elemente auf weist, die an Positionen angeordnet sind, die in Bereichen liegen, die zumindest Eckabschnitte der Sputterelektrode, die an der Rückseite eines Targets liegen, von außen abde cken, oder die alternativ Permanentmagnete aufweist, die einen Magnetfluß mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des äußeren Magnets erzeugen und die an den obengenannten Positionen angeordnet sind.Furthermore, in order to solve the above-mentioned first object Another aspect of the invention is a magnetron sputtering device created on the magnetic elements points, which are arranged at positions in areas lie at least the corner portions of the sputter electrode, that are on the back of a target, from the outside cken, or alternatively has permanent magnets, the a magnetic flux with a polarity opposite to that of the outer magnet and the above mentioned Positions are arranged.

Durch diese Anordnung der Magnetronsputtervorrichtung werden dieselben Wirkungen und Vorteile erzielt, wie sie oben in bezug auf die Struktur der Sputterelektrode erläutert wur den.This arrangement of the magnetron sputtering device achieves the same effects and advantages as described above in was explained with reference to the structure of the sputter electrode the.

Außerdem ist zum Lösen der obengenannten zweiten Aufgabe ge mäß einer weiteren Erscheinungsform der Erfindung eine Ma gnetronsputtervorrichtung geschaffen, die eine Sputterelek trode aufweist, die an der Rückseite eines Targets angeord net ist, das einem Substrat gegenüberstehend angeordnet ist, und die relativ zum Target parallel zu diesem hin- und her bewegt wird, wobei magnetische Elemente oder alternativ Per manentmagnete mit Erzeugung eines Magnetflusses mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des äußeren Magnets der Sputterelektrode an Positionen in Außenbereichen in der Nähe der Ecken eines Elektrodenüberdeckungsbereichs angeordnet sind, der durch die Sputterelektrode bei der Hin- und Herbe wegung überdeckt wird.In addition, to solve the above-mentioned second task according to a further aspect of the invention a Ma gnetronsputtervorrichtung created that a Sputterelek trode has arranged on the back of a target net, which is arranged opposite a substrate, and back and forth parallel to the target relative to it is moved, with magnetic elements or alternatively Per Magnets with generation of a magnetic flux with a Polarity opposite to that of the outer magnet Sputter electrode in nearby locations the corners of an electrode overlap area are the back and forth through the sputter electrode movement is covered.

Dank der obigen Anordnung wird jedesmal dann, wenn sich die Sputterelektrode dem Wendepunkt nähert oder diesen erreicht, der von den Eckabschnitten der Sputterelektrode erzeugte Ma gnetfluß durch die magnetischen Elemente oder die Perma nentmagnete, die außen in der Nähe der Eckabschnitte des obengenannten Elektrodenüberdeckungsbereichs angeordnet sind, verteilt, wodurch der Elektronen-Kollisions/Streu-Be reich vergrößert wird. Dank dieses Merkmals wird lokalisier te Kollision/Streuung von Elektronen in den Eckabschnitten der Sputterelektrode unterdrückt, was seinerseits bedeutet, daß Erosion in den Eckabschnitten des Targets, die durch die Eckabschnitte der Sputterelektrode gesputtert werden, entsprechend verringert werden kann. Im Ergebnis kann die Fortschreiterate der lokalisierten Erosion im Target selbst dann unterdrückt werden, wenn das Target große Abmessungen aufweist. So kann dank der Unterdrückung der Rate örtlicher Erosion des Targets selbst bei einem Substrat großer Abmes sung die Häufigkeit verringert werden, mit der das Target ausgetauscht werden muß, wodurch der Wirkungsgrad der Tar getausnutzung verbessert werden kann, während Gleichmäßig keit des auf dem Substrat ausgebildeten Films gewährleistet werden kann, und zwar aufgrund des insgesamt im wesentlichen gleichmäßigen Sputtervorgangs.Thanks to the above arrangement, each time the Sputter electrode approaches or reaches the turning point the Ma generated by the corner portions of the sputter electrode gnetfluss through the magnetic elements or the Perma Magnets located near the corner portions of the exterior arranged above electrode coverage area are distributed, whereby the electron collision / scattering Be is richly enlarged. Thanks to this feature, localization Collision / scattering of electrons in the corner sections suppresses the sputter electrode, which in turn means that erosion in the corner sections of the target caused by the corner sections of the sputter electrode are sputtered, can be reduced accordingly. As a result, the Progression rate of localized erosion in the target itself then be suppressed if the target is large in size having. So thanks to the rate suppression local Erosion of the target even with a substrate of large dimensions the frequency with which the target is reduced needs to be replaced, reducing the efficiency of the tar Utilization can be improved while being even guaranteed speed of the film formed on the substrate can be, because of the overall essentially smooth sputtering process.

Die obigen sowie andere Aufgaben, Merkmale und zugehörige Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben, was nur beispielhaft erfolgt, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter zu erkennen sein.The above as well as other tasks, features and related Advantages of the invention will become apparent upon reading the following writing preferred embodiments of the same, what only by way of example, in conjunction with the attached Drawings to be easier to recognize.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht, die eine Sputter elektrode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin dung zeigt; Fig. 1 is a schematic plan view showing a sputtering electrode according to a first embodiment of the inven tion;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die die Sputterelektrode ge mäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; Fig. 2 is a side view showing the sputter electrode according to the first embodiment of the invention;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die als Vertikalschnitt Hauptabschnitte der Sputterelektrode gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel der Erfindung zeigt; Fig. 3 is an enlarged view showing, as a vertical section, main portions of the sputter electrode according to the first embodiment of the invention;

Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht, die eine Sputter elektrode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin dung zeigt; Fig. 4 is a schematic plan view showing a sputter electrode according to a second embodiment of the inven tion;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die eine Magnetronsputtervor richtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfin dung zeigt; Fig. 5 is a side view showing a Magnetronsputtervor direction according to a third embodiment of the inven tion;

Fig. 6 ist eine Draufsicht, die schematisch diese Vorrich tung zeigt; Fig. 6 is a plan view schematically showing this device;

Fig. 7 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht, die eine Magnetronsputtervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungs beispiel der Erfindung zeigt; und Fig. 7 is a partially sectioned side view showing a magnetron sputtering device according to a fourth embodiment of the invention; and

Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht, die die Vorrichtung mit einigen Teilen im Schnitt zeigt. Fig. 8 is a schematic plan view showing the device with some parts in section.

Nun wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen in Verbindung mit dem beschrieben, was derzeit als bevorzugte oder typische Ausführungsbeispiele derselben angesehen wird. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in allen Ansichten. Auch ist in der folgenden Beschreibung zu beachten, daß Begriffe "links", "rechts", "vertikal", "oben", "unten", "vorne", "hinten", "Rückseite" und derglei chen Begriffe sind, die zur Zweckdienlichkeit der Beschrei bung gewählt sind und die nicht als beschränkend auszulegen sind.Now the invention with reference to the drawings described in detail in connection with what is currently as preferred or typical embodiments thereof is seen. Denote in the description below same reference numerals same or corresponding parts in all views. Also is in the description below note that terms "left", "right", "vertical", "top", "bottom", "front", "back", "back" and the like are terms that are useful for the description exercise and are not to be interpreted as restrictive are.

Embodiment 1

In den Fig. 1 und 2 zum ersten Ausführungsbeispiel bezeich net die Bezugszahl 1 ein Target, das Quellenmaterial zum Herstellen eines Dünnfilms durch einen Magnetronsputterpro zeß bildet, die Zahl 2 bezeichnet einen inneren Magnet, der in Form eines Quaders vorliegt und einen Magnetfluß in der Normalenrichtung erzeugt, wie der Betrachtungsrichtung der Figur entsprechend, die Zahl 3 bezeichnet einen äußeren Ma gnet, der in gleicher Weise in Form eines Quaders realisiert ist und einen quaderförmigen Rahmen aufweist, der kleiner als der Außenumfang des äußeren Magnets 3 ist. Der äußere Magnet 3 erzeugt in gleicher Weise einen Magnetfluß in der Normalenrichtung, jedoch mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des inneren Magnets 2. Die Zahl 4 bezeichnet ein Joch zum mechanischen und magnetischen Koppeln des inneren Ma gnets 2 und des äußeren Magnets 3, wobei der äußere Magnet 3 so angeordnet ist, daß er mit einem vorbestimmten Zwischen raum um den inneren Magnet 2 herum liegt. Der Zweckdienlich keit der Beschreibung halber ist, nur beispielhaft, angenom men, daß der innere Magnet 2 Magnetpole mit Süd- oder S-Po larität aufweist, die dem Target 1 zugewandt sind, während der äußere Magnet 3 Nord- oder N-Pole aufweist, die dem Tar get 1 zugewandt sind.In Figs. 1 and 2 for the first embodiment described net, reference numeral 1 is a target, is the source material for forming a thin film by a Magnetronsputterpro process, numeral 2 denotes an inner magnet, which is in the form of a rectangular parallelepiped, and a magnetic flux in the normal direction generates, as in the viewing direction of the figure, the number 3 denotes an outer magnet, which is realized in the same way in the form of a cuboid and has a cuboid frame that is smaller than the outer circumference of the outer magnet 3 . The outer magnet 3 likewise generates a magnetic flux in the normal direction, but with a polarity opposite to that of the inner magnet 2 . The number 4 denotes a yoke for mechanically and magnetically coupling the inner magnet 2 and the outer magnet 3 , the outer magnet 3 being arranged so that it lies with a predetermined space around the inner magnet 2 . The expediency of the description is, for example only, assumed that the inner magnet has 2 magnetic poles with south or S-polarity, which face the target 1 , while the outer magnet has 3 north or N-poles, facing the target get 1 .

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 5 ein elektrisches Feld, wie es zwischen eine Substratelektrode (nicht dargestellt) und das Target 1 angelegt wird, die Zahl 6 bezeichnet den aus dem äußeren Magnet 3 austretenden Magnetfluß, die Zahl 7 bezeichnet die Laufrichtung von Elektronen, die spiralför mig entlang einem geschlossenen, tunnelförmigen Magnetfeld und einem Pfad laufen, dem die Elektronen folgen müssen, das Bezugszeichen A bezeichnet einen Eckabschnitt, in dem die Elektronen ihre Laufrichtung von der Richtung entlang der langen Seite der Sputterelektrode in die Richtung entlang der kurzen Seite derselben im Verlauf der Bewegung durch den Magnetfluß 6 zwischen dem äußeren Magnet 3 und dem inneren Magnet 2 ändern, und das Bezugszeichen B bezeichnet einen Eckabschnitt, in dem Elektronen die Laufrichtung von der Richtung entlang der kurzen Seite zur Richtung entlang der langen Seite im Verlauf der Bewegung durch den Magnetfluß 6 zwischen dem äußeren Magnet 3 und dem inneren Magnet 2 än dern.In FIG. 2, the reference number 5 denotes an electric field as it is applied between a substrate electrode (not shown) and the target 1 , the number 6 denotes the magnetic flux emerging from the outer magnet 3 , the number 7 denotes the direction of travel of electrons, which run in a spiral along a closed, tunnel-shaped magnetic field and a path which the electrons must follow, the reference symbol A denotes a corner portion in which the electrons move in the direction along the long side of the sputter electrode in the direction along the short side thereof change in the course of the movement by the magnetic flux 6 between the outer magnet 3 and the inner magnet 2 , and the reference character B denotes a corner portion in which electrons change the direction of travel from the direction along the short side to the direction along the long side in the course of the movement by the magnetic flux 6 between the outer magnet 3 and the inside Change magnet 2 .

Die Bezugszahl 8 bezeichnet ein magnetisches Element, wie es in der Sputterelektrode gemäß dem vorliegenden Ausführungs beispiel der Erfindung verwendet wird. Bei einer praktischen Anwendung sollte das magnetische Element 8 vorzugsweise aus einem magnetischen Eisenmaterial bestehen. Wie es aus Fig. 1 erkennbar ist, ist ein Paar magnetischer Elemente 8 an dia metral entgegengesetzten Positionen außerhalb der Eckab schnitte A des äußeren Magnets 3 in deren Nähe angeordnet, wo starke Elektronenkollision stattfinden kann. Genauer ge sagt, erstrecken sich die magnetischen Elemente 8 außen ent lang den kurzen Seiten der rechteckigen Sputterelektrode im wesentlichen parallel zu dieser an einem Ort oben links bzw. einem Ort unten rechts in Fig. 1. Dabei wird der obere Ab schnitt, gemäß der Ansicht von Fig. 1, auch als Rückab schnitt oder Rückseite bezeichnet, während der untere Ab schnitt auch als vorderer Abschnitt oder Vorderseite be zeichnet wird.Reference numeral 8 denotes a magnetic element as used in the sputter electrode according to the present embodiment of the invention. In a practical application, the magnetic element 8 should preferably consist of a magnetic iron material. As can be seen from Fig. 1, a pair of magnetic elements 8 is arranged in diametrically opposite positions outside the Eckab sections A of the outer magnet 3 in the vicinity thereof, where strong electron collision can take place. More specifically, the magnetic elements 8 extend along the short sides of the rectangular sputter electrode along the outside essentially parallel to it at a location at the top left or a location at the bottom right in FIG. 1. The upper section is cut according to the view From Fig. 1, also referred to as the Rückab section or the back, while the lower section is also referred to as the front section or the front.

Nun richtet sich die Beschreibung auf den Betrieb der Sput terelektrode gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es sei angenommen, daß Elektronen in Gegenuhr zeigerrichtung umlaufen, wie es durch die Schleifenlinie mit Pfeilen gekennzeichnet ist, und zwar unter der gemeinsamen Einwirkung der Richtungskomponente des elektrischen Felds 5 und derjenigen des Magnetflusses 6. Im Verlauf der trochoi dalen Umlaufbewegung werden Elektronen unter dem Einfluß des elektrischen Felds und des Magnetfelds konstant be schleunigt, wodurch eine Differenz hinsichtlich der Kolli sionsgeschwindigkeit zwischen solchen Elektronen, die vor der Kollision über einen langen geraden Weg gelaufen sind, und solchen Elektronen auftritt, die über einen kurzen gera den Weg gelaufen sind. Anders gesagt, weist ein in den Eck abschnitt A eintretendes Elektron eine höhere Energie auf als ein solches, das in den Eckabschnitt B eintritt. So er fahren die Eckabschnitte des Targets durch Sputtern in den Eckabschnitten A der Sputterelektrode eine höhere Erosions rate als die anderen Eckabschnitte, was aus den obenbe schriebenen Gründen unerwünscht ist. Um dieses Problem zu meistern, sind gemäß den Lehren der Erfindung, die durch die Magnetronsputtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung realisiert sind, die magneti schen Elemente 8 außerhalb entlang den kurzen Seiten des äußeren Magnets 3 in der Nähe derselben jeweils in den Eck abschnitten A angeordnet. Dank dieser Anordnung wird die ma gnetische Kraft des tunnelförmigen Magnetfelds im Eckab schnitt A des äußeren Magnets 3 verteilt. Genauer gesagt, wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, der aus dem N-Pol austretende Magnetfluß 6 des äußeren Magnets 3 in einen Ma gnetfluß 6a, der zum S-Pol des inneren Magnets 2 läuft, und einen Magnetfluß 6b verteilt, der auf den S-Pol des magne tischen Elements 8 gerichtet ist. Infolgedessen ist, da die Stärke des Magnetfelds verringert ist, der Larmorradius des Elektroneneinfangbereichs verringert. Anders gesagt, ist der Elektronen-Kollisions/Streu-Bereich am Target 1 ausgehend von einem Bereich, wie er durch den Magnetfluß 6a überdeckt wird (wie im Fall der herkömmlichen Magnetronsputtervorrich tung) auf einen Bereich vergrößert, der durch die Kombina tion aus dem Magnetfluß 6a und dem Magnetfluß 6b überdeckt wird. Auf diese Weise wird die örtliche Elektronenkollision und die Streuung im Eckabschnitt A der Sputterelektrode un terdrückt, und so ist die Erosion in den Eckabschnitten des Targets 1, wie durch die Eckabschnitte A der Sputterelektro de gesputtert, in die Randabschnitte hinein vergrößert, was dazu führt, daß die Fortschreiterate der Erosion in den Eckabschnitten A des Targets 1 herabgesetzt ist. Dank dieser Herabsetzung der örtlich gesteigerten Erosion des Targets wird die Häufigkeit, mit der das Target 1 ausgetauscht wer den muß, niedriger, wodurch der Wirkungsgrad der Targetaus nutzung verbessert werden kann, während Gleichmäßigkeit des hergestellten Dünnfilms sichergestellt ist, und zwar dank des insgesamt im wesentlichen gleichmäßigen Sputterns. Now the description is directed to the operation of the sputtering electrode according to the present embodiment of the invention. It is assumed that electrons revolve in the counterclockwise direction, as is indicated by the loop line with arrows, under the joint action of the directional component of the electric field 5 and that of the magnetic flux 6 . In the course of the trochoidal orbital movement, electrons are constantly accelerated under the influence of the electric field and the magnetic field, whereby a difference in the collision speed occurs between those electrons which have traveled a long straight path before the collision and those electrons which walked the way for a short straight. In other words, an electron entering the corner section A has a higher energy than that entering the corner section B. So he drive the corner sections of the target by sputtering in the corner sections A of the sputter electrode, a higher erosion rate than the other corner sections, which is undesirable for the reasons described above. In order to master this problem, according to the teachings of the invention, which are realized by the magnetron sputtering device according to the present embodiment of the invention, the magnetic elements 8 outside along the short sides of the outer magnet 3 in the vicinity thereof are respectively cut in the corner A arranged. Thanks to this arrangement, the magnetic force of the tunnel-shaped magnetic field in the corner section A of the outer magnet 3 is distributed. More specifically, as shown in Fig. 3, the magnetic flux 6 emerging from the N-pole of the outer magnet 3 into a magnetic flux 6 a, which runs to the S-pole of the inner magnet 2 , and a magnetic flux 6 b distributed, which is directed to the S pole of the magnetic element 8 . As a result, since the strength of the magnetic field is reduced, the noise radius of the electron trapping area is reduced. In other words, the electron collision / scattering area on the target 1, starting from an area as covered by the magnetic flux 6 a (as in the case of the conventional magnetron sputtering device), is enlarged to an area which by the combination of the Magnetic flux 6 a and the magnetic flux 6 b is covered. In this way, the local electron collision and the scattering in the corner section A of the sputter electrode is suppressed, and so the erosion in the corner sections of the target 1 , as sputtered by the corner sections A of the sputter electrode, increases in the edge sections, which leads to that the rate of progress of erosion in the corner sections A of the target 1 is reduced. Thanks to this reduction in the locally increased erosion of the target, the frequency with which the target 1 has to be replaced becomes lower, whereby the efficiency of the target utilization can be improved while ensuring uniformity of the thin film produced, thanks to the overall substantially even sputtering.

Embodiment 2

Gemäß Fig. 4 zum zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die nun betrachtete Sputterelektrode von der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschriebenen dahingehend, daß anstelle der magnetischen Elemente 8 Permanentmagnete 9 verwendet sind. Die Permanentmagnete 9 sind außerhalb be nachbart zu den Eckabschnitten A der jeweiligen kurzen Sei ten des äußeren Magnets 3 angeordnet, und sie sind so pola risiert, daß der Magnetfluß in vertikaler Richtung mit einer Polarität austritt, die entgegengesetzt zu der des äußeren Magnets 3 ist. Für eine Sputterelektrode gemäß die sem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sei angenom men, daß jeder der Permanentmagnete 9 auf der dem Target 1 zugewandten Seiten S-Pole aufweist. Bei der obenbeschriebe nen Sputterelektrode wird der aus dem N-Pol des äußeren Ma gnets 3 austretende Magnetfluß 6 in einen Magnetfluß 6a, der zum S-Pol des inneren Magnets 2 läuft, und einen Magnet fluß 6b aufgeteilt, der zum S-Pol des Permanentpols 9 ge richtet ist. Infolgedessen nimmt der Larmorradius des Elek troneneinfangbereichs zu. Anders gesagt, ist der Elektronen- Kollisions/Streu-Bereich am Target 1 ausgehend von einem durch den Magnetfluß 6a bedeckten Bereich (wie im Fall der herkömmlichen Magnetronsputtervorrichtung) auf einen Bereich vergrößert, der durch die Kombination aus dem Magnetfluß 6a und dem Magnetfluß 6b überdeckt wird. Auf diese Weise ist örtliche Elektronenkollision und Streuung im Eckabschnitt A der Sputterelektrode herabgesetzt, wodurch die Erosion im Eckabschnitt des Targets 1, wie durch den Eckabschnitt A des äußeren Magnets 3 besputtert, in Randabschnitte verteilt ist, was dazu führt, daß die Fortschreiterate der Erosion in den obengenannten Eckabschnitten des Targets 1 herabge setzt ist. Dank der Herabsetzung der Fortschreiterate der örtlichen Erosion wird die Häufigkeit, mit der das Target 1 ausgetauscht werden muß, verringert, wodurch der Wirkungs grad hinsichtlich der Targetausnutzung verbessert ist, wäh rend für Gleichmäßigkeit des ausgebildeten Dünnfilms gesorgt ist, und zwar dank der insgesamt im wesentlichen gleichmäßi gen Sputtervorgangs.According to Fig. 4 for the second embodiment, the sputter now under consideration of the type described above with reference to FIGS. 1 to 3 differs in that are used in place of the magnetic elements 8 permanent magnets 9. The permanent magnets 9 are outside be adjacent to the corner portions A of the respective short Be th of the outer magnet 3 , and they are polarized so that the magnetic flux emerges in the vertical direction with a polarity that is opposite to that of the outer magnet 3 . For a sputter electrode according to the second embodiment of the invention, it is assumed that each of the permanent magnets 9 has S poles on the side facing the target 1 . In the above-described NEN sputter electrode, the magnetic flux 6 emerging from the N pole of the outer magnet 3 is in a magnetic flux 6 a, which runs to the S pole of the inner magnet 2 , and a magnetic flux 6 b, which is divided into the S pole the permanent pole 9 is aimed. As a result, the noise radius of the electron trapping area increases. In other words, the electron collision / scattering area on the target 1 is increased from an area covered by the magnetic flux 6 a (as in the case of the conventional magnetron sputtering device) to an area which is due to the combination of the magnetic flux 6 a and the magnetic flux 6 b is covered. In this way, local electron collision and scattering in the corner section A of the sputter electrode is reduced, as a result of which the erosion in the corner section of the target 1 , as sputtered by the corner section A of the outer magnet 3 , is distributed in edge sections, which leads to the rate of progression of the erosion in the above-mentioned corner sections of the target 1 is set down. Thanks to the reduction in the rate of progression of local erosion, the frequency with which the target 1 has to be replaced is reduced, which improves the efficiency in terms of target utilization, while ensuring uniformity of the thin film formed, thanks to the overall substantially uniform sputtering process.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß anstelle des magneti schen Elements 8 oder des Permanentmagnets 9 eine Magnetspu le verwendet werden kann.It should also be noted that a Magnetspu le can be used instead of the magnetic element 8's or the permanent magnet 9 .

Embodiment 3

In den Fig. 5 und 6 zum dritten Ausführungsbeispiel bezeich net die Bezugszahl 1 ein Target, das Quellenmaterial zum Herstellen eines Dünnfilms mittels eines Magnetronsputter prozesses darstellt, die Zahl 2 bezeichnet einen inneren Ma gnet, der in Form eines Quaders ausgebildet ist und einen Magnetfluß in der Normalenrichtung, wie in der Figur gese hen, erzeugt, die Zahl 3 bezeichnet einen äußeren Magnet, der in gleicher Weise in Form eines Quaders ausgebildet ist und einen Rahmen in Form eines Quaders aufweist, der kleiner als der Außenumfang des äußeren Magnets 3 ist, um einen Ma gnetfluß in der Normalenrichtung mit einer Polarität umge kehrt zu der des inneren Magnets 2 zu erzeugen, die Zahl 4 bezeichnet ein Joch zum mechanischen und magnetischen Kop peln des inneren Magnets 2 und des äußeren Magnets 3, wobei der äußere Magnet 3 mit einem vorbestimmten Zwischenraum um den inneren Magnet 2 herum angeordnet ist. Der Zweckdien lichkeit der Beschreibung halber ist beispielhaft angenom men, daß der innere Magnet 2 S-Pole aufweist, die dem Tar get 1 zugewandt sind, während der äußere Magnet 3 N-Pole aufweist, die dem Target 1 zugewandt sind.In FIGS. 5 and 6 to the third embodiment described net, reference numeral 1 is a target, the source material for producing a thin film by a magnetron sputtering process is, numeral 2 denotes an inner Solenoid, which is formed in the shape of a rectangular parallelepiped, and a magnetic flux in the normal direction, as seen in the figure, the number 3 denotes an outer magnet which is formed in the same way in the form of a cuboid and has a frame in the form of a cuboid which is smaller than the outer circumference of the outer magnet 3 , to generate a magnetic flux in the normal direction with a polarity reversed to that of the inner magnet 2 , the number 4 denotes a yoke for mechanical and magnetic coupling of the inner magnet 2 and the outer magnet 3 , the outer magnet 3 with a predetermined gap is arranged around the inner magnet 2 . The purpose of diene friendliness of description is by way of example men angenom that the internal magnet has 2 S-poles get the Tar face 1, while the outer magnet 3 has N-poles facing the target. 1

Ferner bezeichnet die Bezugszahl 11 einen Vakuumbehälter mit einer in einer oberen Wand ausgebildete Öffnung, die Zahl 12 bezeichnet ein Substrat, auf dem ein Dünnfilm herzustellen ist, 13 bezeichnet ein Substrathalteelement, das dazu dient, das Substrat 12 zu halten und dem Heizerfunktion verliehen, um das Substrat 12 aufzuheizen, die Zahl 14 bezeichnet eine Trägerplatte zum Bedecken der oberen Öffnung des Vakuumbe hälters 11 und zum Halten eines Targets 1, und die Zahl 15 bezeichnet ein Isolierelement. Das Substrathalteelement 13 ist an einer vorbestimmten Position innerhalb des Vakuumbe hälters 11 fest angebracht, um das Substrat 12 zu halten, das an der Oberseite des Substrathalteelements 13 angeordnet ist. Das Target 1 ist an einer Position angeordnet, in der es dem Substrat 12 gegenübersteht, wobei die Rückseite des Targets 1 durch die Trägerplatte 14 getragen wird, die die obere Öffnung des Vakuumbehälters 11 mittels des Isolierele ments 15 bedeckt, um dadurch das Vakuum innerhalb des Vaku umbehälters 11 aufrechtzuerhalten.Furthermore, reference numeral 11 denotes a vacuum container with an opening formed in an upper wall, numeral 12 denotes a substrate on which a thin film is to be produced, 13 denotes a substrate holding element, which serves to hold the substrate 12 and impart the heater function to to heat the substrate 12 , the number 14 denotes a carrier plate for covering the upper opening of the vacuum container 11 and for holding a target 1 , and the number 15 denotes an insulating element. The substrate holding member 13 is fixedly mounted at a predetermined position within the Vakuumbe hälters 11, to hold the substrate 12, which is arranged at the top of the substrate holding member. 13 The target 1 is arranged at a position in which it faces the substrate 12 , wherein the back of the target 1 is supported by the support plate 14 , which covers the upper opening of the vacuum container 11 by means of the Isolierele element 15 , to thereby create the vacuum within the Vacuum container 11 to maintain.

In Fig. 5 bezeichnet die Bezugszahl 16 eine geerdete Ab schirmung, die dazu dient, das Plasma einzugrenzen, und die Zahlen 17 und 18 bezeichnen eine erste bzw. zweite Abschir mungsbegrenzungsplatte zum Verhindern, daß vom Target 1 durch den Sputterprozeß abgesputterte Teilchen an der Ober fläche des Substrathalteelements 13 und den Innenwänden des Vakuumbehälters 11 abgeschieden werden. Die geerdete Ab schirmung 16 ist so angeordnet, daß sie den Außenumfangsab schnitt des Targets 1 umschließt, während sie einen vorbe stimmten Abstand zu diesem Außenumfangsabschnitt einhält, wobei sie gleichzeitig verhindert, daß Plasma in den Zwi schenraum zwischen ihr und dem Target 1 einströmt. Die erste Abscheidungsbegrenzungsplatte 17 ist horizontal so über dem Substrat 12 angeordnet, daß sie den Außenumfangsabschnitt des Substrats 12 bedeckt. Andererseits ist die zweite Ab scheidungsbegrenzungsplatte 18 so ausgebildet, daß sie L- förmigen Querschnitt aufweist, und sie ist so angeordnet, daß sie die geerdete Abschirmung 16 und die erste Abschei dungsbegrenzungsplatte 17 teilweise umschließt. Dank dieser Anordnung der ersten und zweiten Abscheidungsbegrenzungs platte 17 und 18 können die Oberseite des Substrathalteele ments 13 und die Innenwände des Vakuumbehälters 11 wirkungs voll gegen Abscheidung gesputterter Teilchen geschützt wer den.In Fig. 5, reference numeral 16 denotes a grounded shield used to confine the plasma, and numerals 17 and 18 denote first and second shielding restricting plates for preventing particles sputtered from the target 1 by the sputtering process on the top surface of the substrate holding member 13 and the inner walls of the vacuum container 11 are deposited. From the grounded shield 16 is arranged so that it encloses the outer peripheral portion of the target 1 while maintaining a predetermined distance from this outer peripheral portion, while at the same time preventing plasma from flowing into the space between it and the target 1 . The first deposition restriction plate 17 is horizontally disposed over the substrate 12 so as to cover the outer peripheral portion of the substrate 12 . On the other hand, the second separating plate 18 is formed to have an L-shaped cross section, and is arranged to partially enclose the grounding shield 16 and the first separating plate 17 . Thanks to this arrangement of the first and second deposition limiting plates 17 and 18 , the top of the substrate holding element 13 and the inner walls of the vacuum container 11 can be effectively protected against deposition of sputtered particles.

In den Fig. 5 und 6 bezeichnet die Bezugszahl 5 ein elektri sches Feld, wie es zwischen eine Substratelektrode (nicht dargestellt) und das Target 1 angelegt wird, die Zahl 6 be zeichnet ein Magnetfeld, wie es aus dem äußeren Magnet 3 austritt, die Zahl 7 bezeichnet die Laufrichtung von Elek tronen, die spiralförmig entlang einem geschlossenen, tun nelförmigen Magnetfeld und einem Pfad laufen, den sie ein schlagen sollen, das Bezugszeichen A bezeichnet Eckabschnit te, in denen die Elektronen die Laufrichtung von der Rich tung entlang der langen Seite der Sputterelektrode auf die Richtung entlang der kurzen Seite derselben im Verlauf der Bewegung durch das Magnetfeld 6 zwischen dem äußeren Magnet 3 und dem inneren Magnet 2 ändern, und das Bezugszeichen B bezeichnet Eckabschnitte, in denen die Elektronen jeweils die Laufrichtung von der Richtung entlang der kurzen Seite zur Richtung entlang der langen Seite im Verlauf der Bewe gung durch den Magnetfluß 6 zwischen den äußeren Magnet 3 und dem inneren Magnet 2 ändern. 5 in Figs. 5 and 6, reference numeral a electrical ULTRASONIC field as (not shown) between a substrate electrode and the target 1 is applied, the number 6 be drawing a magnetic field as it exits the outer magnet 3, the Number 7 designates the direction of travel of electrons which spiral in a closed, tunel-shaped magnetic field and a path which they are intended to take, reference numeral A designates corner portions in which the electrons move in the direction from the direction along the long side of the sputtering electrode change to the direction along the short side thereof in the course of the movement through the magnetic field 6 between the outer magnet 3 and the inner magnet 2 , and the reference character B denotes corner portions in which the electrons each change the direction of travel from the direction along the short Side to direction along the long side in the course of the movement by the magnetic flux 6 between the outer mag net 3 and the inner magnet 2 change.

Ferner bezeichnet die Bezugszahl 8 ein magnetisches Element, wie es in der Magnetronsputtervorrichtung gemäß dem vorlie genden Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. Bei einer praktischen Anwendung besteht das magnetische Element 8 vorzugsweise aus einem magnetischen Eisenmaterial. Wie es aus Fig. 6 erkennbar ist, ist ein Paar magnetischer Elemente 8 an diametral entgegengesetzten Positionen in der Nähe der Eckabschnitte A, in denen starke Elektronenkollision auf tritt, außerhalb derselben angeordnet. Genauer gesagt, sind die magnetischen Elemente 8 an Positionen jeweils entlang der kurzen Seiten und außerhalb derselben der rechteckigen Sputterelektrode im wesentlichen parallel zu diesen Seiten am Ort oben links bzw. unten rechts, wie aus Fig. 6 ersicht lich, angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß der obere oder untere Abschnitt gemäß Fig. 6 auch als hinterer Ab schnitt oder Rückseite bezeichnet wird, während der untere Abschnitt in dieser Figur auch als Vorderabschnitt oder Vor derseite bezeichnet wird.Furthermore, reference numeral 8 designates a magnetic element as used in the magnetron sputtering device according to the present embodiment of the invention. In a practical application, the magnetic element 8 is preferably made of a magnetic iron material. As can be seen from Fig. 6, a pair of magnetic elements 8 are arranged at diametrically opposite positions in the vicinity of the corner portions A, in which strong electron collision occurs, outside of them. More specifically, the magnetic elements 8 are arranged at positions respectively along the short sides and outside the same of the rectangular sputter electrode substantially parallel to these sides at the top left and bottom right locations as shown in FIG. 6. It should be noted that the upper or lower section of FIG. 6 is also referred to as the rear section or the rear, while the lower section in this figure is also referred to as the front section or the front side.

Die Beschreibung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 zusammen mit Fig. 3 auf den Betrieb der Magnetronsput tervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung gerichtet. Gemäß Fig. 5 wird, wenn ein Schal ter (nicht dargestellt) eingeschaltet wird, das elektrische Feld 5 zwischen dem Target 1 und dem Substrathalteelement 13 angelegt, woraufhin ein Sputtervorgang startet. So wird ein Prozeß zum Herstellen eines Dünnfilms auf dem Substrat 12 ausgelöst. In diesem Fall tritt in den Eckabschnitten A des Targets 1, das durch die Eckabschnitte A der Sputterelektro de gesputtert wird, starke Erosion auf, solange nicht die magnetischen Elemente 8 außerhalb angrenzend an die Eckab schnitte A angeordnet sind, wie oben in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Da jedoch die magne tischen Elemente 8 an Orten außerhalb der Eckabschnitte A diesen gegenüberstehend angeordnet sind, wie es aus Fig. 6 erkennbar ist, ist der Larmorradius des Tunnelmagnetfelds in den Eckabschnitten A erhöht, wodurch der Bereich vergrößert ist, in dem Kollision von Elektronen auftritt. Dies, da der aus dem N-Pol des äußeren Magnets 3 austretende Magnetfluß 6 an jedem Eckabschnitt A in den zum S-Pol des inneren Ma gnets 2 laufenden Magnetflusses 6a und den zum S-Pol des ma gnetischen Elements 8 gerichteten Magnetfluß 6b aufgeteilt wird, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wur de. The description will now be directed to the operation of the magnetron sputtering device according to the present embodiment of the invention with reference to FIGS. 5 and 6 together with FIG. 3. Referring to FIG. 5, when a scarf ter (not shown) is turned on, the electric field applied 5 between the target 1 and the substrate holding member 13, whereupon a sputtering process starts. Thus, a process for making a thin film on the substrate 12 is initiated. In this case, strong erosion occurs in the corner sections A of the target 1 , which is sputtered through the corner sections A of the sputter electro, unless the magnetic elements 8 are arranged outside adjacent to the corner sections A, as above in connection with the first Described embodiment. However, since the magnetic elements 8 are arranged at locations outside the corner portions A opposite to them, as can be seen from Fig. 6, the Larmorradius of the tunnel magnetic field in the corner portions A is increased, thereby increasing the area in which collision of electrons occurs . This is because the magnetic flux 6 emerging from the N-pole of the outer magnet 3 at each corner section A into the S-pole of the inner magnet 2 running magnetic flux 6 a and the S-pole of the magnetic element 8 directed magnetic flux 6 b is split as explained above with reference to FIG. 3.

Auf diese Weise werden örtliche Elektronenkollisions- und Streuvorgänge in jedem Eckabschnitt A der Sputterelektrode unterdrückt, wodurch die Erosion in den Eckabschnitten des Targets 1, die durch die Eckabschnitte A der Sputterelektro de gesputtert werden, in die Randabschnitte hinein erweitert wird, was dazu führt, daß die Fortschreiterate der Erosion in den Eckabschnitten des Targets 1 verringert ist. Dank dieser Verringerung ist die Häufigkeit, mit der das Target 1 ausgetauscht werden muß, verringert, wodurch der Wirkungs grad der Targetausnutzung verbessert werden kann, während für Gleichmäßigkeit des hergestellten Dünnfilms gesorgt ist, und zwar dank des insgesamt im wesentlichen gleichmäßigen Sputtervorgangs.In this way, local electron collision and scattering processes are suppressed in each corner section A of the sputter electrode, whereby the erosion in the corner sections of the target 1 , which are sputtered by the corner sections A of the sputter electrode, is expanded into the edge sections, with the result that the rate of progress of erosion in the corner sections of the target 1 is reduced. Thanks to this reduction, the frequency with which the target 1 has to be replaced is reduced, whereby the efficiency of the target utilization can be improved while ensuring uniformity of the thin film produced, thanks to the generally uniform sputtering process.

Bei der Magnetronsputtervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das magnetische Ele ment 8 durch einen Permanentmagnet oder eine Magnetspule er setzt werden, wodurch im wesentlichen derselbe Effekt er zielt wird.In the magnetron sputtering device according to the present exemplary embodiment of the invention, the magnetic element 8 can be replaced by a permanent magnet or a magnetic coil, whereby essentially the same effect is aimed at.

Embodiment 4

In den Fig. 7 und 8 zum vierten Ausführungsbeispiel bezeich net die Bezugszahl 19 einen Elektromotor, die Zahl 20 be zeichnet eine durch diesen drehend angetriebene Vorschub schraube, und die Zahl 21 bezeichnet eine Mutter zum Über setzen der Drehbewegung der Vorschubschraube 20 in eine li neare Bewegung. Die Vorschubschraube 20 ist funktionsmäßig mit der Abtriebswelle des Elektromotors 19 verbunden, so daß dessen Drehung auf die Vorschubschraube 20 übertragen wird. Die Mutter 21 zum Übersetzen der Drehbewegung der Vor schubschraube 20 in eine lineare Bewegung steht in Drehein griff mit der Vorschubschraube 20, wodurch die Mutter 21 entlang der Vorschubschraube 20 linear hin- und herbewegt werden kann. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Mutter 21 am Joch 4 befestigt ist, das Teil der Sputterelektrode bildet. So kann die Sputterelektrode zusam men mit der Mutter 21 in der Längsrichtung der Vorschub schraube 20 parallel zum Target 1 linear verstellt werden. Übrigens wirken der Elektromotor 19, die Vorschubschraube 20 und die Mutter 21 so zusammen, daß sie einen Verschiebean triebsmechanismus bilden.In Figs. 7 and 8 for the fourth embodiment described net, reference numeral 19 an electric motor, the number 20 be drawing a screw through this rotationally driven feed, and the numeral 21 denotes a nut for translate the rotational movement of the feed screw 20 in a li-linear Move. The feed screw 20 is functionally connected to the output shaft of the electric motor 19 , so that its rotation is transmitted to the feed screw 20 . The nut 21 is for translating the rotational movement of the screw is acting feed 20 into a linear movement in Drehein reached with the feed screw 20, whereby the nut 21 linearly backwards along the feed screw 20 can be reciprocated. In this connection it should be noted that the nut 21 is attached to the yoke 4 which forms part of the sputter electrode. Thus, the sputtering electrode can be adjusted linearly with the nut 21 in the longitudinal direction of the feed screw 20 parallel to the target 1 . Incidentally, the electric motor 19 , the feed screw 20 and the nut 21 cooperate so that they form a mechanism mechanism Verschiebean.

In Fig. 8 bezeichnet die Bezugszahl 8 ein bei der Magnetron sputtervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwen detes magnetisches Element. Bei praktischer Anwendung be steht das magnetische Element 8 vorzugsweise aus einem ma gnetischen Eisenmaterial. Das Bezugszeichen S kennzeichnet einen Bereich, wie er durch die Sputterelektrode überdeckt wird, wenn diese durch den Verschiebeantriebsmechanismus hin- und herbewegt wird, und die Bezugszeichen I bezeichnen den Startpunkt, den Wendepunkt und den Endpunkt dieser Hin- und Herbewegung der Sputterelektrode. Am Wendepunkt wird die Laufrichtung der Sputterelektrode umgekehrt. Der Zweckdien lichkeit der Beschreibung halber wird nachfolgend der von der Sputterelektrode bei deren Hin- und Herlaufen überdeckte Bereich als Elektrodenüberdeckungsbereich bezeichnet. Es ist leicht ersichtlich, daß der Startpunkt, der Wendepunkt und der Endpunkt, wie sie oben genannt sind, auf der linken und rechten Seite des Elektronenüberdeckungsbereichs S liegen, wie es aus Fig. 8 erkennbar ist. Die magnetischen Elemente 8 sind an diametral entgegengesetzten Positionen in der Nähe der Eckabschnitte A des Targets 1 angeordnet, wie dies aus Fig. 8 erkennbar ist. Genauer gesagt, sind die magnetischen Elemente 8 an Positionen in der Nähe der Eckabschnitte des Elektronenüberdeckungsbereichs S angeordnet, die schraffiert eingezeichnet sind, wobei die Eckabschnitte durch die Eckab schnitte A der Sputterelektrode gesputtert werden, an denen heftige Elektronenkollision auftritt. Übrigens wird der obe re Abschnitt in Fig. 8 auch als hinterer Abschnitt oder Rückseite bezeichnet, während der untere Abschnitt auch als Vorderabschnitt oder Vorderseite bezeichnet wird.In FIG. 8, reference numeral 8 designates a magnetron in this embodiment, the sputtering apparatus according to USAGE detes magnetic element. In practical use, the magnetic element 8 is preferably made of a magnetic iron material. The reference character S denotes an area covered by the sputter electrode when it is reciprocated by the shift drive mechanism, and the reference character I denotes the starting point, the turning point and the end point of this reciprocating movement of the sputter electrode. At the turning point, the direction of rotation of the sputter electrode is reversed. For the sake of convenience in the description, the area covered by the sputtering electrode when it moves back and forth is referred to as the electrode covering area. It is easy to see that the starting point, the turning point and the ending point, as mentioned above, are on the left and right sides of the electron coverage area S, as can be seen from FIG. 8. The magnetic elements 8 are arranged at diametrically opposite positions in the vicinity of the corner sections A of the target 1 , as can be seen from FIG. 8. More specifically, the magnetic elements 8 are arranged at positions in the vicinity of the corner portions of the electron overlap region S, which are hatched, the corner portions being sputtered by the corner portions A of the sputter electrode where violent electron collision occurs. Incidentally, the upper right portion in Fig. 8 is also referred to as the rear portion or rear, while the lower portion is also referred to as the front portion or front.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 zusammen mit Fig. 3 wird nun die Beschreibung auf den Betrieb der Magnetronsput tervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung gerichtet. Gemäß Fig. 7 wird, wenn ein Schal ter (nicht dargestellt) eingeschaltet wird, der Sputterpro zeß gestartet, wobei die Sputterelektrode in der durch Pfeile in Fig. 8 gekennzeichneten Richtung parallel zum Sub strat 12 hin- und herbewegt wird, wodurch auf dem Substrat 12 ein Dünnfilm ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Hin- und Hergehbewegung der Sputterelektrode auf den Elektronen überdeckungsbereich S auf dem Target 1 begrenzt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Wendepunkt, an dem die Richtung der Hin- und Herbewegung der Sputterelek trode umgekehrt wird, zu beiden Seiten des Elektronenüberde ckungsbereichs S liegen kann, wenn die Hin- und Herbewegung der Sputterelektrode mehrfach ausgeführt wird. Entsprechend kann der Wendepunkt mit dem Start- und/oder dem Endpunkt zu sammenfallen. Gemäß den Lehren der Erfindung sind die magne tischen Elemente 8 jeweils in der Nähe der Eckabschnitte des Targets 1 angeordnet, die durch den jeweiligen Eckabschnitt A der Sputterelektrode gesputtert werden. Dank dieser Anord nung nimmt der Larmorradius des Tunnelmagnetfelds in jedem Eckabschnitt A zu, was den Elektronen-Kollisions/Streu-Be reich im Eckabschnitt A jedesmal dann erhöht, wenn sich die Sputterelektrode dem Wendepunkt oder Punkt I annähert oder diesen erreicht. Dies, da der aus dem N-Pol des äußeren Ma gnets 3, wie er in jedem der Eckabschnitte A liegt, austre tende Magnetfluß 6 in den zum S-Pol des inneren Magnets 2 laufenden Magnetfluß 6a und den zum S-Pol des magnetischen Elements 8 laufenden Magnetflusses 6b aufgeteilt wird, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 veranschaulicht wurde. With reference to FIGS. 7 and 8 together with FIG. 3, the description is now directed to the operation of the magnetron sputtering device according to the present exemplary embodiment of the invention. According to Fig. 7, when a scarf ter (not shown) is turned on, starting the Sputterpro process, wherein the sputter back in by arrows in Fig. Direction indicated 8 strat parallel to the sub 12 is reciprocated, whereby on the substrate 12 a thin film is formed. In this case, the back and forth movement of the sputter electrode is limited to the electron coverage area S on the target 1 . In this connection, it should be noted that the inflection point at which the direction of the back and forth movement of the sputter electrode is reversed can lie on both sides of the electron coverage area S if the back and forth movement of the sputter electrode is carried out several times. Accordingly, the turning point can coincide with the start and / or the end point. According to the teachings of the invention, the magnetic elements 8 are each arranged in the vicinity of the corner portions of the target 1 , which are sputtered through the respective corner portion A of the sputter electrode. Thanks to this arrangement, the noise radius of the tunnel magnetic field increases in each corner section A, which increases the electron collision / scattering area in the corner section A each time the sputter electrode approaches or reaches the turning point or point I. This is because from the N-pole of the outer Ma gnets 3 , as it lies in each of the corner sections A, austre-ending magnetic flux 6 in the S-pole of the inner magnet 2 running magnetic flux 6 a and the S-pole of the magnetic Element 8 current magnetic flux 6 b is divided, as was illustrated above with reference to FIG. 3.

Auf diese Weise werden die örtliche Elektronenkollision und die Streuung im Eckabschnitt A der Sputterelektrode unter drückt, während die Erosion im Eckabschnitt des Targets 1, der durch den Eckabschnitt A der Sputterelektrode gesputtert wird, in Randabschnitte erweitert wird, was dazu führt, daß die Fortschreiterate der Erosion im Eckabschnitt A herabge setzt ist. Dank der Herabsetzung der Fortschreiterate der örtlichen Erosion, wie sie ansonsten in merklicher Weise in einem Eckabschnitt eines Targets 1 auftritt, das zum Her stellen eines Dünnfilms auf einem Substrat großer Abmessun gen verwendet wird, ist die Häufigkeit, mit der das Target 1 ausgetauscht werden muß, verringert, wodurch der Wirkungs grad der Targetausnutzung verbessert werden kann, während für Gleichmäßigkeit des hergestellten Dünnfilms gesorgt ist, und zwar dank des im wesentlichen insgesamt gleichmäßigen Sputtervorgangs. Übrigens kann bei der Magnetronsputtervor richtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Er findung das magnetische Element 8 durch einen Permanentma gnet oder eine Magnetspule ersetzt werden, wobei im wesent lichen derselbe Effekt erzielt wird.In this way, the local electron collision and the scattering in the corner section A of the sputter electrode are suppressed, while the erosion in the corner section of the target 1 , which is sputtered by the corner section A of the sputter electrode, is expanded into edge sections, which leads to the progress rate of the Erosion in the corner section A is reduced. Thanks to the reduction in the rate of progression of local erosion, which otherwise occurs noticeably in a corner portion of a target 1 , which is used to produce a thin film on a substrate of large dimensions, the frequency with which the target 1 must be replaced , reduced, whereby the efficiency of target utilization can be improved while ensuring uniformity of the thin film produced, thanks to the essentially uniform sputtering process. Incidentally, in the Magnetronsputtervor direction according to the present embodiment of the invention, the magnetic element 8 can be replaced by a permanent magnet or a magnetic coil, the same effect being achieved in wesent union.

Aus der detaillierten Beschreibung sind viele Merkmale und Vorteile der Erfindung ersichtlich, und so sollen die beige fügten Ansprüche alle derartigen Merkmale und Vorteile eines Systems abdecken, das in den Grundgedanken und den Schutzumfang der Erfindung fällt. Ferner soll, da dem Fach mann zahlreiche Modifizierungen und Kombinationen ersicht lich sind, die Erfindung nicht auf die genauen Konstrukti onen und Betriebsweisen beschränkt sein, wie sie veranschau licht und beschrieben wurden.From the detailed description are many features and Advantages of the invention can be seen, and so are the beige Claims added all such features and advantages of a system that is based on the basic ideas and the Scope of the invention falls. Furthermore, since the subject Numerous modifications and combinations can be seen Lich, the invention is not based on the exact construction ones and modes of operation may be limited, as they illustrate light and have been described.

Beispielsweise wurde bei der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben, daß das magnetische Element 8 oder der Permanentmagnet 9 fest angeordnet sind. Jedoch können das magnetische Element 8 oder der Permanentmagnet 9 beweglich angeordnet sein. Au ßerdem kann die Winkelausrichtung der magnetischen Elemente 8 oder der Permanentmagnete 9 so geändert werden, daß sie sich schräg in bezug auf die jeweilige Seite der rechtecki gen Sputterelektrode erstrecken. Insbesondere dann, wenn der Sputtervorgang am Target 1 unter Verwendung eines entspre chend programmierten Mikrocomputers zu steuern ist, können die magnetischen Elemente 8 und die Permanentmagnete 9 auto matisch oder von Hand abhängig vom Ausmaß der Erosion des Targets 1 verschoben werden, oder die obengenannte Winkel ausrichtung kann geändert werden, um dadurch die Magnetfeld stärke und/oder den Larmorradius in den betroffenen Eckab schnitten abhängig vom Ausmaß einzustellen, gemäß dem das Target verbraucht ist, und/oder um die Erosionsrate zu än dern. Auf diese Weise kann örtliche Erosion mit erhöhter Zu verlässigkeit und Genauigkeit herabgesetzt oder eingestellt werden.For example, it was stated in the above description of the preferred exemplary embodiments of the invention that the magnetic element 8 or the permanent magnet 9 are fixedly arranged. However, the magnetic element 8 or the permanent magnet 9 can be arranged to be movable. In addition, the angular orientation of the magnetic elements 8 or the permanent magnets 9 can be changed so that they extend obliquely with respect to the respective side of the rectangular sputtering electrode. In particular, if the sputtering process on the target 1 is to be controlled using a suitably programmed microcomputer, the magnetic elements 8 and the permanent magnets 9 can be moved automatically or by hand depending on the extent of erosion of the target 1 , or the above-mentioned angular orientation can be changed to thereby adjust the magnetic field strength and / or the noise radius in the affected corner sections depending on the extent to which the target has been used and / or to change the erosion rate. In this way, local erosion can be reduced or stopped with increased reliability and accuracy.

Ferner sind bei der Sputterelektrode gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel der Erfindung die magnetischen Elemente 8 mit jeweils Rechteckform in der Richtung entlang den kurzen Seiten der Sputterelektrode benachbart zu den zugehörigen Eckabschnitten angeordnet, während bei der Sputterelektrode gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der Erfin dung die Permanentmagnete 9 oder die magnetischen Elemente 8 entlang der kurzen Seiten der rechteckigen Sputterelektrode angeordnet sind, wohingegen im Fall der Magnetronsputtervor richtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung die magnetischen Elemente 8 entlang der langen Seite des Rechteckbereichs angeordnet sind, wie er durch die Hin- und Herbewegung der Sputterelektrode überdeckt wird. Es ist je doch zu beachten, daß die Erfindung in keiner Weise auf die jeweilige obengenannte spezielle Anordnung der magnetischen Elemente 8 oder der Permanentmagnete 9 beschränkt ist. Die magnetischen Elemente 3 oder die Permanentmagnete 9 können entweder entlang der kurzen oder entlang der langen Seite angeordnet sein. Außerdem können die magnetischen Elemente 8 oder die Permanentmagnete 9 so L-förmig ausgebildet sein, daß sich ihre Beine entlang der kurzen und der langen Seite erstrecken. Wesentlich ist, daß die magnetischen Elemente 8 oder die Permanentmagnete 9 benachbart zu den Eckabschnitten angeordnet sind, wodurch die Aufgabe der Erfindung gelöst werden kann.Furthermore, in the sputter electrode according to the first exemplary embodiment of the invention, the magnetic elements 8 , each with a rectangular shape in the direction along the short sides of the sputter electrode, are arranged adjacent to the associated corner sections, while in the sputter electrode according to the second and third exemplary embodiments of the invention, the permanent magnets 9 or the magnetic elements 8 are arranged along the short sides of the rectangular sputtering electrode, whereas in the case of the magnetron sputtering device according to the fourth embodiment of the invention, the magnetic elements 8 are arranged along the long side of the rectangular area, as is caused by the reciprocation of the Sputter electrode is covered. It should be noted, however, that the invention is in no way limited to the specific arrangement of the magnetic elements 8 or permanent magnets 9 mentioned above. The magnetic elements 3 or the permanent magnets 9 can be arranged either along the short side or along the long side. In addition, the magnetic elements 8 or the permanent magnets 9 can be L-shaped so that their legs extend along the short and long sides. It is essential that the magnetic elements 8 or the permanent magnets 9 are arranged adjacent to the corner sections, whereby the object of the invention can be achieved.

In Verbindung mit der Sputterelektrode gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel wurde beschrieben, daß ein Paar magneti scher Elemente einander diametral gegenüberstehend an der hinteren rechten und vorderen linken Position in der Nähe der betreffenden Eckabschnitte des äußeren Magnets 3 ange ordnet ist, während im Fall des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Paar magnetischer Elemente 8 einander dia metral gegenüberstehend an der hinteren linken und vorderen rechten Position in der Nähe der Eckabschnitte des Targets 1 angeordnet ist. Jedoch kann diese Anordnung abhängig von den Polaritäten der Sputterelektrode umgekehrt sein. Selbstver ständlich können magnetische Elemente 8 in den vier Eckab schnitten angeordnet sein. Anders gesagt, können die magne tischen Elemente 8 oder die Permanentmagnete 9 in der Nähe eines Bereichs angeordnet sein, in dem ohne ihre Anbringung heftige Erosion auftritt. Außerdem kann die Sputterelektrode innerhalb oder außerhalb des Vakuumbehälters angeordnet sein.In connection with the sputter electrode according to the first embodiment, it has been described that a pair of magnetic elements are diametrically opposed to each other at the rear right and front left positions near the respective corner portions of the outer magnet 3 , while in the case of the third embodiment According to the invention, a pair of magnetic elements 8 are diametrically opposed to each other at the rear left and front right positions near the corner portions of the target 1 . However, this arrangement can be reversed depending on the polarities of the sputter electrode. Of course, magnetic elements 8 can be arranged in the four Eckab sections. In other words, the magnetic elements 8 or the permanent magnets 9 may be arranged in the vicinity of an area where violent erosion occurs without their attachment. In addition, the sputter electrode can be arranged inside or outside the vacuum container.

Degemäß fallen alle geeigneten Modifizierungen und Aquiva lente in den Grundgedanken und den Schutzumfang der Erfin dung.Accordingly, all suitable modifications and aquiva fall lente in the basic idea and the scope of protection of the Erfin dung.

Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird bei der erfindungsgemäßen Sputterelektrode, bei der ein magnetisches Element an einer Position angeordnet ist, die außerhalb mindestens eines Eckabschnitts des äußeren Magnets benachbart zu diesem liegt, oder alternativ ein Permanentma gnet, der einen Magnetfluß in vertikaler Richtung mit einer Polarität entgegengesetzt zu der des äußeren Magnets er zeugt, an der obengenannten Position angeordnet ist, der aus dem N-Pol des äußeren Magnets austretende Magnetfluß in den zum S-Pol des inneren Magnets laufenden Magnetfluß und den jenigen Magnetfluß aufgeteilt, der sich zum magnetischen Element oder zum S-Pol des Permanentmagnets erstreckt, wo durch der Elektronen-Kollisions/Streu-Bereich vergrößert ist. Im Ergebnis ist die örtliche Elektronenkollision/ -streuung im Eckabschnitt bzw. den Eckabschnitten der Sput terelektrode verringert, und demgemäß ist die Erosion im je weils entsprechenden Eckabschnitt des Targets herabgesetzt. So wird, dank des Herabsetzens der Fortschreiterate der ört lichen Erosion, die Häufigkeit, mit der das Target ausge tauscht werden muß, geringer, wodurch der Wirkungsgrad der Targetausnutzung verbessert werden kann, während für Gleich mäßigkeit des hergestellten Dünnfilms gesorgt ist, und zwar aufgrund des gleichmäßigen Sputtervorgangs für die gesamte Fläche.As can be seen from the above description, is in the sputter electrode according to the invention, in which a magnetic element is arranged at a position which outside of at least a corner portion of the outer magnet is adjacent to this, or alternatively a permanentma gnet, the magnetic flux in a vertical direction with a Polarity opposite to that of the outer magnet testifies, is arranged in the above position, which is made magnetic flux exiting the N pole of the outer magnet into the magnetic flux running to the S pole of the inner magnet and the divided that magnetic flux that becomes magnetic Element or extends to the S pole of the permanent magnet where enlarged by the electron collision / scattering area is. As a result, the local electron collision / - Scattering in the corner section or the corner sections of the sput terelectrode is reduced, and accordingly erosion is ever because the corresponding corner section of the target is reduced. Thus, thanks to the decrease in the rate of progression, the local erosion, the frequency with which the target is released needs to be replaced, lower, which makes the efficiency of the Target utilization can be improved while for equals moderateness of the thin film produced is taken care of due to the even sputtering process for the whole Surface.

Für die erfindungsgemäße Magnetronsputtervorrichtung, die die erfindungsgemäße Sputterelektrode verwendet, gelten die ebengenannten Vorteile entsprechend.For the magnetron sputtering device according to the invention, the used the sputter electrode according to the invention, apply the aforementioned advantages accordingly.

Auch wird bei der erfindungsgemäßen Magnetronsputtervorrich tung, bei der eine an der Rückseite eines Targets, das sei nerseits an einer einem Substrat gegenüberstehenden Position angebracht ist, angebrachte Sputterelektrode parallel zum Target in bezug auf dieses hin- und herbewegt wird, wenn ein magnetisches Element oder alternativ ein Permanentmagnet mit Erzeugung eines Magnetflusses mit einer Polarität entgegen gesetzt zu der des äußeren Magnets an einer Position in einem Außenbereich angrenzend an einen Elektrodenüberde ckungsbereich angeordnet ist, wie er bei der Hin- und Herbe wegung durch die Sputterelektrode überdeckt wird, der aus dem N-Pol des äußeren Magnets austretende Magnetfluß in den zum S-Pol des inneren Magnets laufenden Magnetfluß und den Magnetfluß aufgeteilt, der sich zum magnetischen Element oder zum S-Pol des Permanentmagnets erstreckt, und zwar je desmal dann, wenn sich die Sputterelektrode dem Wendepunkt, an dem die Laufrichtung der Sputterelektrode gewechselt wird, nähert oder diesen erreicht, wodurch der Elektronen- Kollisions/Streu-Bereich im Eckabschnitt vergrößert ist. Im Ergebnis ist die örtliche Elektronenkollision/-streuung im Eckabschnitt bzw. den Eckabschnitten der Sputterelektrode verringert, und demgemäß ist die Erosion im jeweils entspre chenden Eck des Targets herabgesetzt. Dank dieser Herabset zung der Rate der örtlichen Erosion, wie sie in den Eckab schnitten des Targets auftritt, kann selbst für ein Substrat großer Abmessungen die Häufigkeit verringert werden, mit der das Target auszutauschen ist, wodurch der Wirkungsgrad der Targetausnutzung verbessert ist, während für Gleichmäßigkeit des auf dem Substrat hergestellten Dünnfilms gesorgt ist, und zwar dank des insgesamt vergleichmäßigten Sputtervor gangs.Also in the magnetron sputter device according to the invention device where one is on the back of a target on the other hand at a position opposite a substrate is attached, attached sputter electrode parallel to Target is reciprocated with respect to this when a magnetic element or alternatively with a permanent magnet Generation of a magnetic flux with a polarity opposed set to that of the outer magnet at a position in an outer area adjacent to an electrode cover arranged area as it is for the back and forth movement is covered by the sputter electrode, which is made magnetic flux exiting the N pole of the outer magnet into the magnetic flux running to the S pole of the inner magnet and the Split magnetic flux, which becomes the magnetic element or extends to the S pole of the permanent magnet, respectively whenever the sputter electrode is at the turning point, where the direction of rotation of the sputter electrode changed is approached or reached, whereby the electron Collision / scatter area in the corner section is enlarged. in the The result is the local electron collision / scattering in the Corner section or the corner sections of the sputter electrode reduced, and accordingly the erosion is in each case corner of the target. Thanks to this discount reduction in the rate of local erosion as seen in the corner Cutting the target occurs, even for a substrate large dimensions reduce the frequency with which the target is to be replaced, which increases the efficiency of the Target utilization is improved while for uniformity of the thin film produced on the substrate is taken care of, thanks to the overall even sputtering gangs.

Claims

1. Sputter electrode with an inner magnet ( 2 ) of substantially cuboid shape for generating a magnetic flux in a normal direction, an outer magnet ( 3 ) which is arranged so that it the inner magnet with a predetermined distance around the outer circumference thereof surrounds to generate a magnetic flux in the normal direction with a polarity opposite to that of the inner magnet, and with a yoke ( 4 ) for connecting the inner magnet and the outer magnet, characterized in that magnetic elements ( 8 ) each Weil are arranged at positions in areas that cover at least corner portions (A) of the outer magnet from the outside.

2. Sputtering electrode with an inner magnet ( 2 ) of substantially cuboid shape for generating a magnetic flux in a normal direction, an outer magnet ( 3 ) which is arranged so that it the inner magnet with a predetermined distance around the outer circumference thereof surrounds to generate a magnetic flux in the normal direction with a polarity opposite to that of the inner magnet, and with a yoke ( 4 ) for connecting the inner magnet and the outer magnet, characterized in that magnets, in particular permanent magnets, ( 9 ), which generate a magnetic flux with a polarity reversed to that of the outer magnet ( 3 ) in the normal direction, are each arranged at positions in areas that cover at least corner portions (A) of the outer magnet from the outside.

3. Sputter electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the corner section of the outer magnet ( 3 ), which the magnetic element ( 8 ) or the Ma gnet, in particular the permanent magnet ( 9 ) is assigned, arranged in a corner section (A) in which electrons passing through the magnetic field between the outer magnet and the inner magnet ( 2 ) change their traveling direction from the direction along a long side of the outer magnet to the direction along a short side thereof.

4. Magnetron sputtering device with a vacuum container ( 11 ), a substrate holding element ( 13 ), which is arranged within the ben to hold a substrate ( 12 ) on which a film is to be produced by depositing sputtered particles, a target ( 1 ), the a position opposite the substrate holding element is arranged, and a sputter electrode which is arranged on the back of the target and has the following: an essentially cuboidal inner magnet ( 2 ) for generating a magnetic flux in a normal direction, an outer magnet ( 3 ), which is arranged so as to surround the inner magnet with a predetermined clearance around the axis circumference of the inner magnet to generate a magnetic flux in the normal direction with polarity reversed to that of the magnetic flux of the inner magnet, and a yoke ( 4 ) for connection of the inner magnet and the outer magnet, the target being sputtered in that di e sputter electrode, a tunnel-shaped magnetic field is formed on the front side thereof, thereby forming a film on the substrate, which is done by depositing particles sputtered by this sputtering process, characterized in that magnetic elements ( 8 ) are each arranged at positions in areas that cover at least corner sections (A) of the outer magnet from the outside.

5. magnetron sputtering device with a vacuum container ( 11 ), a substrate holding element ( 13 ), which is arranged within the ben to hold a substrate ( 12 ) on which a film is to be produced by depositing sputtered particles, a target ( 1 ), the a position opposite the substrate holding element is arranged, and a sputter electrode which is arranged on the back of the target and has the following: an essentially cuboidal inner magnet ( 2 ) for generating a magnetic flux in a normal direction, an outer magnet ( 3 ), which is arranged so as to surround the inner magnet with a predetermined clearance around the axis circumference of the inner magnet to generate a magnetic flux in the normal direction with polarity reversed to that of the magnetic flux of the inner magnet, and a yoke ( 4 ) for connection of the inner magnet and the outer magnet, the target being sputtered in that di e sputter electrode, a tunnel-shaped magnetic field is formed on the front thereof, thereby forming a film on the substrate, which is done by separating particles sputtered by this sputtering process, characterized in that magnets, in particular permanent magnets ( 9 ), which carry a magnetic flux generate a polarity reversed to that of the outer magnet in the normal direction, are arranged at positions in areas that cover at least corner portions (A) of the sputter electrode from the outside.

6. Magnetron sputtering device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the corner section of the outer magnet ( 3 ), to which the magnetic element ( 8 ) or the magnet, in particular the permanent magnet ( 9 ) is assigned, in a corner section (A ) is arranged in the elec trons that pass through the magnetic field between the outer magnet and the inner magnet ( 2 ) change their direction of travel from the direction along a long side of the outer magnet to the direction along a short side thereof.

7. Magnetron sputtering device with a vacuum container ( 11 ), a substrate holding element ( 13 ), which is arranged within the ben to hold a substrate ( 12 ) on which a film is to be produced by depositing sputtered particles, a target ( 1 ), the a position opposite the substrate holding element is arranged, and a sputter electrode which is arranged on the back of the target and has the following: an essentially cuboidal inner magnet ( 2 ) for generating a magnetic flux in a normal direction, an outer magnet ( 3 ), which is arranged so as to surround the inner magnet with a predetermined clearance around the axis circumference of the inner magnet to generate a magnetic flux in the normal direction with polarity reversed to that of the magnetic flux of the inner magnet, and a yoke ( 4 ) for connection of the inner magnet and the outer magnet, and with a displacement drive device ( 19 , 20 , 21 ) for moving the sputter electrode back and forth parallel to the target, characterized in that magnetic elements ( 8 ) are arranged at positions in areas near at least corner sections of an overlap area (S), as is the case with the back and forth movement of the sputter electrode, as caused by the displacement drive device is covered.

8. Magnetron sputtering device with a vacuum container ( 11 ), a substrate holding element ( 13 ), which is arranged within the ben to hold a substrate ( 12 ) on which a film is to be produced by depositing sputtered particles, a target ( 1 ), the a position opposite the substrate holding element is arranged, and a sputter electrode which is arranged on the back of the target and has the following: an essentially cuboidal inner magnet ( 2 ) for generating a magnetic flux in a normal direction, an outer magnet ( 3 ), which is arranged so as to surround the inner magnet with a predetermined clearance around the axis circumference of the inner magnet to generate a magnetic flux in the normal direction with polarity reversed to that of the magnetic flux of the inner magnet, and a yoke ( 4 ) for connection of the inner magnet and the outer magnet, and with a displacement drive device ( 19 , 20 , 21 ) for moving the sputter electrode back and forth parallel to the target, characterized in that magnets, in particular permanent magnets, ( 9 ) which generate a magnetic flux with a polarity opposite to that of the outer magnet, at positions in areas close to at least corner portions of a Coverage area (S) are arranged, as it is covered during the back and forth movement of the sputter electrode, as is caused by the displacement drive device.

9. Magnetron sputtering device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the corner portion of the electrode overlap region, via which the sputtering electrode is moved back and forth, is a corner portion in which the magnetic field between the outer magnet ( 3 ) and the inner magnet ( 2 ) running electrons, change the direction of travel from the direction along a long side of the magnetron sputter electrode to the direction along a short side thereof.

10. Magnetron sputtering device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the displacement drive device comprises an electric motor ( 19 ), a feed screw ( 20 ) driven in rotation by this and a nut ( 21 ) for converting the rotary movement of the feed screw into a linear movement includes.