DE2920780A1

DE2920780A1 - Zerstaeubungsvorrichtung mit magnetischer verstaerkung

Info

Publication number: DE2920780A1
Application number: DE19792920780
Authority: DE
Inventors: Jun Charles F Morrison
Original assignee: Vac Tec Systems Inc
Current assignee: HAUZER INDUSTRIES VENLO NL BV
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2920780C2; GB2028377A; GB2028377B; CA1141704A; FR2434479A1; FR2434479B1

Description

Dipi -Ing. Dipl -Chem.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

22. Mai 1979 VAC-TEC SYSTEMS, INC.

55OO Central Avenue

Boulder, Colorado 80301 /V.St.A.

Unser Zeichen: V 743

Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Querschnitt bzw. eine perspektivische Ansicht einer bekannten ebenen Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung (Magnetronzerstäubungsvorrichtung) dargestellt, die einen inneren Magneten 10 und einen äußeren Magneten 12 aufweist, die üblicherweise jeweils aus mehreren Abschnitten aufgebaut sind und die durch eine Eisenpolplatte 14 im Nebenschluß überbrückt sind. Oberhalb der Magnetstruktur ist eine Zerstäubungskathode bzw. ein Target 16 angeordnet (in Fig. 2 nicht gezeigt). Die magnetischen Kraftlinien verlaufen wie in Fig. 1 dargestellt, und zwar treten sie aus der Kathode 16 und kehren durch diese zurück; eine solche Vorrichtung ist etwa in der US-PS 3 878 085 beschrieben, wo die magnetischen Kraftlinien ebenfalls in die Kathodenoberfläche eindringen und von dieser ausgehen.

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Zwischen einer Ringanode 17, die in einem gewissen Abstand um die Kathode 16 gelegt ist (wobei auch die Behälterwand als Anode dienen kann), und dem Target wird ein elektrisches Feld erzeugt, wodurch aus der Kathode Elektronen herausgezogen werden. Aufgrund des Verlaufs der magnetischen Kraftlinien, der in der Figur nur angenähert dargestellt ist, konzentrieren sich die herausgezogenen Elektronen hauptsächlich in den mit A bezeichneten Bereichen, wo die Kraftlinien etwa parallel zur oberen Oberfläche des Target 16 sind. Dort ionisieren die Elektronen Gasteilchen, welche danach in Richtung auf das Target beschleunigt werden und aus dem Targetmaterial Atome herausschlagen können. Das herausgeschlagene, zerstäubte Targetmaterial schlägt sich dann als filmartige Beschichtung auf ein zu beschichtendes Objekt. Wenn man annimmt, daß das :zu beschichtende Objekt Streifenform hat oder auf einen Streifen montiert ist, der in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 bewegt wird, so wird das Objekt gleichmäßig beschichtet, wobei der Streifen nicht so breit wie die Länge der Zerstäubungsvorrichtung ist. Sobald die Ionisierungselektronen aus dem Target herausgezogen sind, legen sie lange Wege zurück, da sie in einer durch den inneren und äußeren Magneten 10 bzw. 12 bestimmten geschlossenen Schleife zirkulieren, wobei die Schleife oberhalb des Target 16 liegt. Auf diese Weise können die Elektronen die Gasteilchen ionisieren. Da jedoch die meisten Ionisierungselektronen in den Bereichen A konzentriert sind, werden auch die ionisierten Gasteilchen die Kathode hauptsächlich in den Bereichen A¹ erodieren bzw. zerstäuben. Solch ungleichmäßige Zerstäubung des Target ist nicht erwünscht, da die verwendeten Targetmaterialien meistens extrem rein und dementsprechend sehr teuer sind.

In Fig. 3 ist eine weitere bekannte Zerstäubungsvorrichtung gezeigt; hier werden parallele Magnete 18 und 20 mit Polstücken 22 und 24 verwendet. Eine solche Ausbildung ist in

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ihrer Funktion gleich der in Fig. 1 und 2 und ebenfalls mit deren Problemen behaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer ebenen Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung das Target bzw. die Kathode gleichmäßiger zu zerstäuben, wobei die Vorrichtung klein bauen und hohe Ausgangsleistung aufweisen soll; außerdem soll sie auch bei sehr geringen Gasdrucken stabil betrieben werden können.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, die Magnete zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, dessen Kraftlinien sich über die Zerstp^bungsflache der Kathode in einem bestimmten Bereich erstrecken und durch diesen auch hindurchgreifen. Die Mehrzahl der Kraftlinien, die durch den bestimmten Zerstäubungsbereich der Zerstäubungsfläche hindurchgreifen nimmt gegenüber dieser Fläche einen Winkel von 45° oder weniger ein. Die Magnete sind an der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Oberfläche der Kathode angeordnet, wobei der Magnetfluß nahezu parallel zu der Zerstäubungsoberfläche verläuft.

Es sind ferner Vorrichtungen zum Formen und Beeinflussen des Magnetfeldes zumindest längs der magnetischen Kraftlinien vorgesehen, wobei diese Feldformvorrichtungen die Kraftlinien in bessere Parallelität zu der Zerstäubungsfläche bringen, wodurch die Zerstäubungsfläche zumindest in Richtung dieser Kraftlinien gleichmäßiger erodiert wird; außerdem sind Magnete zur Feldbeeinflussung vorgesehen, durch die die Kraftlinien in einen Verlauf nahezu senkrecht zum Rand der Zerstäubungsfläche gelenkt werden, wodurch die Zerstäubung bzw. Erosion der Zerstäubungsoberfläche jenseits dieses Randes eingeschränkt oder verhindert wird.

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Die Magnete erzeugen Kraftlinien in einer geschlossenen Schleifenform, wobei diese Schleifenform zumindest einige nicht lineare Bereiche aufweist. !Zur besseren Gleichmäßigkeit und Uniformität des Magnetfeldes längs der nicht.JLinearen Bereiche werden bevorzugt flexible Magnete verwendet.

Eine derartige magnetisch verstärkte Zerstäubungsvorrichtung ergibt eine gleichmäßige Zerstäubung der Kathodenoberfläche, ist klein bauend und hat eine hohe Ausgangsleistung, Außerdem kann sie bei sehr geringen Gasdrucken stabil betrieben werden und zeigt eine Strom-Spannungskennlinie mit einer dynamischen Null-Impedanz.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Fig. 4 bis 31 näher erläutert ist. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt und

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht

einer bekannten ebenen Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung;

Fig. 3 einen Querschnitt einer weiteren be

kannten Zerstäubungsvorrichtung;

Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Ausfüh

rungsbeispieles einer magnetischen Struktur für eine Zerstäubungsvorrichtung gemäß der Erfindung zur Erläuterung des Funktionsprinzipes;

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Fig. 5 einen Querschnitt eines bevorzugten

Ausführungsbeispieles einer Magnetstruktur gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines

gestapelten flexiblen magnetisierten Bandes zur Ausführung der Magnetstruktur in Fig. 5;

Fig. 7 und 8 Aufsichten auf gestapelte Magnetstruktu

ren zur Darstellung verschiedener Ausführungen der Ecken;

Fig. 9 und 10 Querschnitte durch zwei weitere be

vorzugte Ausführungsbeispiele von Magnetstrukturen gemäß der Erfindung;

Fig. 11 schematisches Ausführungsbeispiel für

eine Magnetstruktur für kleine Kathoden gemäß der Erfindung;

Fig. 12 einen Querschnitt eines weiteren Aus

führungsbeispieles einer Magnetstruktur für kleine Kathoden;

Fig. 13 einen Querschnitt eines weiteren be

vorzugten Ausführungsbeispieles einer Magnetstruktur gemäß der Erfindung;

Fig. 14 ein Diagramm der von der Magnetstruk

tur in Fig. 13 erzeugten Magnetflußverteilung und einen Querschnitt eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Magnetstruktur gemäß

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der Erfindung;

Fig. 15 einen Querschnitt, in dem die" rechte

Seite der Figur ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Magnetstruktur gemäß der Erfindung und die linke Seite ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten bekannten Magnetstruktur ist;

Fig. 16 und 17 einen Querschnitt von zwei weiteren

bevorzugten Ausführungsbeispielen von Magnetstrukturen gemäß der Erfindung, wobei jeweils die linke und rechte Seite der Figur separate Ausführungsbeispiele darstellen;

Fig. 18 den typischen Verlauf einer Strom-

Spannungs-Kennlinie einer Zerstäubungskathode mit Magnetverstärkung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 19 eine Strom-Spannungs-Kennlinienfamilie

entsprechend der in Fig. 18 über einen Druckbereich;

Fig. 20 ein Schaubild von Stromwellenformen,

die den Kennlinien in den Fig. 18 und 19 zugeordnet sind;

Fig. 21 eine Strom-Spannungs-Kennlinienfamilie

über einen Druckbereich, die typisch für Magnetstrukturen gemäß den Fig. 15 bis 17 ist;

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Fig. 22 den Verlauf mehrerer Spannungswellen

formen, die im Bereich der Null-Impedanz der Kennlinien in Fig. 21 auftreten;

Fig. 23 ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem

in Fig. 13, wobei auf der linken Seite der Figur eine Feldformung mit einem Nebenschlußblech und auf der rechten Seite das Feld ohne ein Nebenschlußblech dargestellt ist;

Fig. 24 einen Querschnitt durch zwei weitere

bevorzugte Ausführungsbeispiele von Magnetstrukturen gemäß der Erfindung, wobei auf der linken und rechten Seite jeweils separate Ausführungsbeispiele dargestellt sind;

Fig. 25 einen Querschnitt durch zwei weitere

bevorzugte Ausführungsbeispiele von Magnetstrukturen gemäß der Erfindung, wobei die linke und rechte Seite jeweils Modifikationen der linken bzw. rechten Seite in Fig. 24 sind;

Fig. 26, 27 und 28 jeweils einen Querschnitt von weiteren

bevorzugten Ausführungsbeispielen von Magnetstrukturen gemäß der Erfindung, wobei in allen Figuren jeweils die linke und rechte Seite ein eigenes Ausführungsbeispiel zeigen;

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Fig. 29 ein Diagramm der Magnetflußverteilung

für die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 28;

Fig. 3o einen schematischen Querschnitt durch

ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das für dickere, in Industrieanwendungen benötigte Zerstäubungstargets geeignet ist;

Fig. 31 schematisch einen Querschnitt durch

ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zur magnetischen Verschiebung eines Plasmas über einerZerstäubungsflache.

In Fig. 4 ist eine magnetische Struktur mit einer Flachspule 26 dargestellt, die in einem Versuch getestet wurde, um einen magnetischen Fluß zu erreichen, der gleichmäßiger parallel zu der Oberfläche des Targets 16 verläuft als ein solcher, der bei einer Vorrichtung gemäß der Fig. 1 erzielt wird. Wie oben in Bezug zu der Fig. 1 erläutert, wird die Kathode bzw. das Target hauptsächlich dort zersetzt, wo die Feldlinien etwa parallel zu der Kathodenoberfläche sind, d.h. in den Regionen A¹. Die Fläche der Kathode, über der die Feldlinien parallel sind, ist jedoch nur klein; hierdurch wird die Kathode nicht wirtschaftlich ausgenutzt. Eine Vorrichtung gemäß der Fig. 4 erzeugte bereits einen gewünschten annähernd . parallelen Feldverlauf, wobei in der Figur die Darstellung nur angenähert ist, jedoch sind die für einen ausreichenden magnetischen Fluß notwendigen Amperewindungen sehr hoch und liegen typisch über 100 Gauß in einer Höhe von 1/2 Zoll oberhalb der Spule. Bei dieser Ausführungsform ist zwar bereits das Prinzip der Erfindung

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benutzt, jedoch sind zur Zeit vorteilhaftere Ausführungsbeispiele möglich.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Vorrichtung mit Permanentmagneten dargestellt, die in der Funktion der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ähnelt; das dargestellte Magnetfeld ist wiedeni ι angenähert. Die Vorrichtung weist mehrere flexible magnetische Bänder 28 auf, die konzentrisch angeordnet bzw. gestapelt sind, um so eine in Fig. 6 gezeigte Flachspule zu bilden. Jede ringförmige Windung der Spule weist einen Bandstreifen auf, wobei die Enden der Streifen aneinander anstoßen, wie dies mit der Bezugsziffer 30 für den äußeren Ring dargestellt ist. In der Gesamtheit sind magnetische Bandstreifen einem festen Magneten äquivalent, wobei die Richtungen des Magnetflusses in jedem Magnet in der Fig. 5 durch Pfeile dargestellt sind und die Nord- und Südpole dieses "festen" Magneten wie dargestellt liegen; selbstverständlich sind die gezeigten Polaritäten nur beispielhaft und können wenn gewünscht auch umgekehrt werden. Anstatt konzentrische oder gestapelte Bandstreifen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 6 zu verwenden, kann auch ein einzelner Streifen eng gewunden werden, um so eine spiralförmige Form zu bilden, die ebenfalls sehr wirksam ist. Typisch sind die flexiblen magnetischen Bandstreifen aus mit Ferriten imprägnierten Gummistreifen hergestellt, die 1/16 bzw. 1/8 Zoll (1,6 bzw. 3,2 mm) dick sind. Anstelle von Bandstreifen können auch feste Ferritblockmagnete mit einer typischen Dicke von 3/16 Zoll (ca. 4,8 mm) verwendet werden, um eine Vorrichtung entsprechend der Fig. 6 zu konstruieren.

Zerstäubungskathoden mit einer magnetischen Verstärkung durch die Magnetstrukturen gemäß der Erfindung weisen bessere Eigenschaften als solche mit einer herkömmlichen magnetischen Verstärkung gemäß Fig. 1 auf. Durch sie wird ein extrem dichtes Plasma erzeugt, ferner wird das Target besser als bisher ausgenutzt und außerdem ist der Wirkungsgrad

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höher als bisher. Hierzu werden keine Polstücke verwendet, außerdem können sie billiger hergestellt werden und haben eine höhere durchschnittliche Lebensdauer.

Die aufgerollt gestapelten Magnetanordnungen unterscheiden sich von herkömmlichen Magnetanordnungen darin, daß sie, wie oben erläutert, einen festen/ einheitlichen Magneten darstellen anstelle von verschiedenen Einzelmagneten, die magnetisch zusammengesetzt sind über die Polstücke bzw. Polplatten. Die Ausbildung der zugeordneten Kathoden ist eng an diese Magnetform angelehnt, und zwar speziell an den Ecken 34, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt sind. Ein homogener Feldverlauf an den Ecken kann durch Spaltzwischenräume zwischen den einzelnen Lagen der Magnete aus Gummistreifen in den Ecken gestört werden. Versucht man,einen Magneten aus Streifen möglichst genau in Form eines Rechteckes an der Außenseite zu wickeln, wobei dann an den Ecken zwischen den einzelnen Streifen Magnetmaterial 36 eingefüllt werden muß (vergleiche Fig. 7) und wodurch eine stark abgeflachte Ellipse in der innersten Windung erzielt wird, so wird eine wesentlich unergiebigere Kathode erzielt als eine, die gemäß Fig. 8 in Form einer enggewundenen abgeflachten Ellipse gewickelt ist.

Wenn die Gummimagnetstreifen entweder gestapelt und gerollt werden, treten neue Faktoren auf. Wie bereits angedeutet, kann eine Homogenität des Feldes an den Ecken erreicht werden, so daß an diesen Stellen im Plasma keine Verluste auftreten, wie dieses mit gestapelten in einem Winkel angeordneten oder rechteckigen Eckstücken auftritt. Der elektrische Wirkungsgrad der Kathode, d.h. die Zerstäubungsmenge pro Watt-Sekunde aufgenommener Leistung wird höher. Gegenüber herkömmlichen Zerstäubungskäthoden ist der Wirkungsgrad etwa 1,5 bis 3 mal so hoch. Außer-

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dem wird eine wesentlich größere Stabilität gegenüber hohen Spannungen und Strömen und gegenüber sehr niedrigen Inertgasdrücken erzielt. Der Betrieb mit maximaler Leistung wird bei einem Druck erreicht, der 10 mal niedriger als üblich ist.

Die von diesen Kathoden erreichte Ausgangsleistung bei einem Argongasdruck von 2 Mikron (entsprechendetwa 3 χ 10 Atmosphären) oder sogar weniger übersteigen die zunächst in Versuchen beobachtete Grenze. Aufgrund von Beschränkungen der Kapazität der Energiequelle und aufgrund von Schwierigkeiten hinsichtlich der Kühlung des Targets konnten die äußersten Grenzen der Energieabgabe mittels der magnetischen Struktur noch nicht bestimmt werden. Auf jeden Fall konnte in Versuchen eine zwei- bis vierfach so hohe Energieabgabe gegenüber bekannten Kathoden erreicht werden, ohne daß ein Bruch in der Strom-Spannungskennlinie beobachtet wurde. Mit dem verwendeten flexiblen Magnetmaterial können auch viele Strukturen erzeugt werden, die sonst nur schwierig und teuer hergestellt werden können. Sogar die in Fig. 1 dargestellte Art einer Magnetstruktur kann bessere Eigenschaften aufweisen, in^dem die Ecken ineinander geschachtelt werden, um so eine Feldhomogenität zu erzielen, wenn Gummimagnetstreifen verwendet werden. Die Feldhomogenität an den Ecken kann ebenfalls durch permeable Metallblätter zwischen einzelnen Lagen von Blöcken oder Streifen in den Eckenregionen erzielt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 wird trotz allem das Target noch nicht gleichmäßig ausgenutzt. Wo die Flußlinien auf das Target gegenüber dem Lot in einem Winkel von 45° oder mehr auftreffen, wird das Target nicht erodiert. Für die Gebiete an den Außenkanten kann allerdings keine sichere Vorhersage gemacht werden, da hier die Zentrifugalkraft den Einfluß des Eintrittswinkels zu

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überwiegen scheint. Ein Winkel von 90 ist ein sicherer Wert; jedoch ist es auch möglich, Klemme inge und Fallen zu entwickeln, durch die an jedem gewünschten Punkt eine Erosion verhindert werden kann, wie dies weiter unten erläutert wird. Der Mangel an Erosion in dem Targetzentrum ist hierbei von besonderer Wichtigkeit, da die meisten Targets sehr teuer sind. Es ist demnach von großer Wichtigkeit, die tatsächlich erodierten Gebiete in dieser Region zu vergrößern, bevor andere Punkte des restlichen Targets erodiert sind. Dementsprechend wird bevorzugt eine magnetische Struktur gemäß der Fig. 9 verwendet, bei der die Magnete 28 aus der in Fig. 5 gezeigten Lotrichtung herausgeschwenkt sind. Der Winkel der Magnete in Bezug zu der senkrechten Richtung liegt im Bereich von 40 bis 60 ; bei bevorzugten Ausführungsformen beträgt dieser Winkel 50 bis 55°. Eine bestimmte Ausrichtung der Magnete, um so das Erosionsmuster zu beeinflussen und zu ändern, wird erleichtert, wenn ein flexibles Magnetsystem gemäß der Erfindung verwendet wird. Wenn die Magnete gegenüber der Senkrechten geneigt werden, kann beobachtet werden, daß das Plasma bis zu einem Winkel von 40 kaum beeinflußt wird. Bei etwa diesem Winkelwert, der u.a. von der Geometrie und der Feldstärke abhängt, wird eine besondere magnetische, verschmolzene Glockenstruktur um die Mittellinie des Targets ausgebildet, wobei die Darstellung angenähert ist. Es bildet sich hierbei quasi nur eine einzelne senkrechte Flußlinie aus, wo sonst derartige Flußlinien in einem Bereich um 1/2 bis 1 Zoll oder mehr (1,2 bis 2,5 cm) um die Mittellinie auftreten. Diese Flußlinien zweigen von der Mittellinie mit Winkeln von 45° oder weniger ab. Das Ergebnis ist ein besonderer Plasmafluß, wobei die Gegenströme des Plasmas die Mittellinie des Magnetflusses überlagern, wodurch eine Erosion des Targets um das Zentrum bewirkt wird. Auf diese Weise wird die Einheitlichkeit der Targeterosion z.B. gegenüber der Ausführungsform

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gemäß Fig. 5 wesentlich verbessert. Obwohl die Magnete 28 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 eine Polarisation längs ihrer schmalen Seiten aufweisen, können sie selbstverständlich auch in Längsrichtung polarisiert sein, d.h. in Richtung AB in Fig. 9.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel darge- ' stellt, bei dem die Merkmale gemäß den Beispielen in den Fig. 5 und 9 kombiniert sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Stärke des Magnetfeldes oberhalb der Kathode 16 durch senkrecht ausgerichtete Magnete 28' verstärkt, wohingegen die Erosion des Targetzentrums durch angestellte Magnete 28" verstärkt ist. Wenn z.B. die Kathode eine Ausdehnung von 4x4 3/4 Zoll (10 χ 12 cm) hat, so erstrecken sich die Magnete 28" auf einer Seite der Kathode über eine Breite von einem 1/2 bis 3/4 Zoll (1,2 bis 1,9 cm) und die Magnete 28' über einen Bereich von einem Zoll (2,5 cm). Um eine gleichmäßige einheitlich feste Struktur zu erhalten, wird zwischen den senkrecht ausgerichteten Magneten 28' und den angestellten Magneten 28" ein im Querschnitt keilförmiges Einsatzstück 31 aus magnetisch permeablen Material eingesetzt. Wie bereits oben erwähnt, können auch Klemmringe vorgesehen werden, um an den Außenrändern des Targets Erosion zu stoppen. Ein solcher Ring ist mit der Bezugsziffer 32 in Fig. 10 gezeigt, wobei die Flußlinien senkrecht zu der Oberfläche des Klemmringes verlaufen. Außerdem können solche Klemmringe dazu verwendet werden, die Kathode gemäß der Fig. 10 innerhalb der Bedampfungsanordnung zu positionieren.

Es wurde außerdem versucht, sehr kleine Strukturen für Zerstäubungskathoden entsprechend denen gemäß der Fig. 1 zu konstruieren. Es wurde gefunden, daß bei Durchmessern von weniger als 1 1/2 Zoll (entsprechen etwa 3,8 cm) die

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Zerstäubungskathoden nicht funktionsfähig sind, damit ihnen kein stabiles magnetisch verstärktes Plasma aufrechterhalten werden kann. Bei genügend hohen Spannungen arbeiteten sie wie Zerstäubungsdioden, wobei ihr Verhalten und ihre Eigenschaften unabhängig davon waren, ob Magnete vorhanden oder nicht vorhanden waren. Eine solche Struktur ist in Fig. 11 gezeigt, wobei diese der ih Fig. 1 dargestellten entspricht; jedoch sind die Entfernungen zwischen den Magneten wesentlich verringert worden, um so eine kleine Zerstäubungsanordnung zu erzielen, wobei dann die Kathode einen Durchmesser von typisch 1 Zoll oder weniger (entsprechen!2,5 cm) aufweist. Solche kleinen Vorrichtungen sind für viele Anwendungen nützlich.

Es wird vermutet, daß das Problem der Erosion des Zentrums des Targets und das sehr kleinerTargets direkt zusammenhängen. Der Radius der Krümmung entlang des Plasmaweges kann ebenso ein Problem bilden. Die Elektronen, die um sehr enge Kurven wandern, müssen mit sehr starken Magnetfeldern gehalten werden, damit sie nicht durch Zentrifugalkräfte von der Kathode fortgerissen werden. Eine Kathode mit einem Durchmesser von einem Zoll (etwa 2,5 cm) wie in Fig. 11 kann unter Verwendung von sehr starken Ferritmagneten hergestellt werden, obwohl selbstverständlich die Kathode gemäß der Fig. 11 auch eine längliche Gestalt anstelle einer kreisförmigen Gestalt haben kann, wenn dies gewünscht wird. Unter den meisten Bedingungen wird dies nicht zu einer magnetisch verstärkten Arbeitsweise führen. Mit einer Darstellung durch Eisenpfeilspäne kann eine Angabe über die Lage der Feldlinien gemacht und eine Erklärung gegeben werden. Der glockenförmige Einfangsdom ist sehr schmal und durch seltsam geformte Kraftlinien, die von der äußeren Hälfte des Ringsmagneten ausgehen, nach unten gedruckt. In_dem der mittlere Magnet stärker gemacht wird,

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kann der Dom nach oben erdrückt werden, wobei dann jedoch die stärksten zur Zeit auf dem Markt erhältlichen Ferritmagnete verwendet werden müssen. Der Dom soll die Targetoberfläche etwa in einem Bereich bis mindestens 3/8 Zoll (etwa 0,9 cm) freihalten, damit die Magnetstruktur wirksam wird. Durch die quadrupolartige Form des Feldes oberhalb dem Magneten ist der Dom sehr eng begrenzt. Änderungen in der Targetdicke von nur wenigen Tausendstel eines Zoll können die Kathode von einer unverstärkten in eine sehr stark verstärkte umwandeln.

Offenbar sind bei kleinen Kathodenstrukturen gemäß der Fig. 11 im wesentlichen die quadrupolartigen Kraftlinien ähnlich wie bei den zentrumsorientierten Ausführungsformen gemäß den Fig. 9 und 10 mit angestellten Magneten. Sobald das kleine Kathodenfeld verringert wird oder die Kathodenausmaße vergrößert werden, ist der Quadrupoleffekt nicht mehr nachweisbar. Es sind auch andere Magnetstrukturen denkbar, um die quadrupolartigen Feldlinien entsprechend den Fig. 9 und 11 zu verwirklichen. Ein Beispiel für eine solche Struktur ist in Fig. 12 dargestellt, wobei diese auch speziell anwendbar für kleine Kathoden entweder kreisförmiger oder länglicher Gestalt ist. Die Magnetstruktur weist ein Paar im Querschnitt C-förmiger Magnete 40 und 42 mit entgegengesetzter Polarität gemäß Fig. 12 auf, wobei diese Polarität wenn gewünscht auch umgedreht werden kann. Ein Polstück 44 verbindet die beiden unteren Arme und in diesem Ausführungsbeispiel die beiden Südpole der Magnete 40 und 42. Ein Zentrumsmagnet 46 ist zwischen den Magneten 40 und 42 angeordnet, wobei die Polarität dessen oberen Poles entgegengesetzt dessen der oberen Arme der C-Magnete sind. Der Zentrumsmagnet 4 6 kann auch von dem Polstück 44 ausgehen, wenn dies gewünscht ist.

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Bei Magnetstrukturen gemäß der Fig. 1 wird allgemein angestrebt, daß die Fläche der äußeren Pole etwa gleich der der inneren Polfläche ist. Bei den Magnetstrukturen gemäß den Fig. 9, 10 und 11 ist diese Erkenntnis verletzt und verlassen worden. Bei r!en angestellten Magneten gemäß den Ausführungsformen in Fig. 9 und 10 erstrecken sich die Feldlinien von den Außenrändern aufwärts, wobei der Rückweg geschlossen ist und im Zentrumsbereich nach unten gedrückt ist. Bei der kleineren Magnetstruktur gemäß Fig. sind die äußeren gegenüber den inneren Polflächen in einem Verhältnis von ungefähr 10 zu 1. Die Ergebnisse sind bei beiden Ausführungsformen gleich.

Wird ein Stahlpolstück in das Zentrum und/oder um die Außenränder der Kathode gebracht, so hat dies fast keinen Effekt auf den Betrieb der Kathoden. Die einzigen Effekte sind fast gänzlich verursacht durch den Formfaktor aufgrund der Stapelung. Dieser Formfaktor kann sogar, allerdings bei einigem Flußverlust, noch weiter durch die Verwendung von dünnen magnetischen Nebenschlußblechen verbessert werden, wie dieses in Fig. 13 dargestellt ist, wo dünne Stahlnebenschlußbleche außerhalb direkten magnetischen Kontakts mit den Magnetrandoberflächen vorgesehen sind. Das Niveau der Feldstärke in Gauß parallel zu der Targetoberfläche - wobei eine Anordnung von 3/16 Zoll (entsprechendca. 5 mm) oberhalb der Magnetoberfläche eine günstige Angabe ist - ist in Fig. 14 einmal mit und einmal ohne das Nebenschlußblech gezeigt. Hat dieses Nebenschlußblech eine korrekte Dicke, und zwar typisch zwischen o,oo5 bis o,o15 Zoll, entsprechendο,12 bis o,4 mm, und eine entsprechende Breite, so wird hierdurch das Gebiet der maximalen Erosion signifikant erweitert. Ein starkes Nebenschlußblech zerstört diesen Bereich.

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Ebenso kann durch eine Modifikation der Querschnittstiefe der Magneten die Form der Gaußkurve parallel zur Oberfläche günstig beeinflußt werden und damit auch die Erosionsfläche die in Fig. 4 mit "x" bezeichnet ist. Es gibt ferner offensichtlich viele Wege, um mit den gestapelten und gerollten parallelen und angestellten Magnetstrukturen die Targetausnutzung und andere Betriebskriterien zu beeinflussen. Kombinationen dieser Möglichkeiten sind ebenfalls nützlich.

Beim Stand der Technik für magnetisch verstärkte Sprühvorrichtungen ist bisher regelmäßig behauptet worden, daß es notwendig sei, einen kontinuierlichen Verlauf eines Kraftlinienfeldes vorzusehen, um eine signifikante Plasmaverstärkung zu erzielen,wobei diese Schleife wie oben erläutert, in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 oberhalb der Kathode 16 und dann zwischen dem inneren Magneten 10 und dem äußeren Magneten 12 verläuft. Mit den flexiblen Magnetstreifen gemäß der Erfindung kann gezeigt werden, daß es einzelne sehr wirkungsvolle Ausbildungen erzielt werden können, die im Widerspruch hierzu stehen. Tatsächlich werden unüblich breite und gleichförmige Zerstäubungsflächen in Fällen erreicht, wo absichtlich von der "Rennbahn"-Art dieses Musters abgegangen wird. Indem lange Gummimagnetstreifen in einer Dicke von einem Zoll (ca 25,4 mm) gestapelt werden, können sie gefalten, gewunden und verdreht werden, so daß Konfigurationen entstehen, bei denen die Enden der Streifen nicht aneinander stoßen. Besonders wirkungsvoll ist eine Konfiguration, wo ein Ende 90° auf eine Seitenfläche trifft. Bei einer solchen Verschneidung bei selbstverständlich korrekten Polaritäten, bildet das Plasma einen 90° Winkel, der ganz in die Ecke hereinreicht und verteilt sich von dort auf die volle Breite der 45° Grenzen des Feldlinienmusters . Dieser weite Plasmaverlauf scheint durch vorhandene Ecken zusammengedrückt zu werden, wie dieses auf-

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grund der Zentrifugalkraft und kontinuierlichen Beschleunigung in den Ecken vorausgesagt werden könnte. Solche Konfigurationen können zu erhöhter Targetausnutzung führen und zu Ausführungsformen, die vom Stand der Technik weit entfernt sind..

Im folgenden wird auf die Fig. 15, 16 und 17 hingewiesen, die jeweils Querschnitte von weiteren Ausführungsbeispielen der gegenwärtigen Erfindung sind, wobei diese bei extrem niedrigen Drücke stabil sind und eine I-E-Charakteristik aufweisen, die eine dynamische Impedanz von Null in einem vorbestimmten niedrigen Druckband aufweist. Fig. 15 ist eine Modifikation der aus dem Stand der Technik bekannten Ausfuhrungsform gemäß Fig. 1. Der Teil auf der rechten Seite der angedeuteten Zentrumslinie in Fig. 15 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung mit einer dynamischen Impedanz von Null, wohingegen die linke Seite einer Ausführung entspricht, die die übliche bekannte infinite dynamische Sättigungsimpedanz aufweist, d.h. eine positive Impedanz, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Selbstverständlich wäre bei einem vollständigen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung die linke Seite der Figur 15 das Spiegelbild der rechten Seite. In Fig. 15 ist am Rand der magnetischen Struktur eine erste Gruppe von horizontal angeordneten magnetischen Streifen 50 auf einer zweiten Gruppe von ebenfalls horizontal angeordneten Streifen 52 vorgesehen, wobei die Streifen 52 breiter als die Streifen 50 sind. Im Zentrum der magnetischen Struktur ist eine dritte Gruppe horizontal ausge^richteter Streifrn 54 auf einer vierten Gruppe von Streifen 56 angeordnet, wobei hier die Streifen 56 breiter als die Streifen 54 sind. Durch die Aufweitung des Zentrumsmagneten an dessen Basis wird das Feld oberhalb der Kathode 16 noch mehr parallel zu deren Oberfläche gemacht und näher an die Oberfläche der Kathode herangebracht, als dieses der Fall mit bekannten Kathoden

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gemäß Fig. 1 ist. Die aufgeweitete Basis des äußeren Magneten erleichert den Rückweg der Kraftlinien, die aus der Basis des Zentruinsmagneten austreten. Dementsprechend ist auch die Fläche der Targeterosion bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15 in Bezug zu derjenigen nach dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 erweitert. Statt gestapelter Bandstreifen wie in Fig. 15 kann auch eine feste Magnetstruktur wie in Fig. 1 für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15 oder den anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, wobei für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15 die entsprechenden Basen der Magneten 10 und 12 verbreitert wären.

Die geschilderte Anordnung steht im Gegensatz zu dem linken Teil der Fig. 15, wo die Magnete 10 und 12 lediglich durch entsprechende Stapel horizontal ausgerichteter Streifen 58 und 60 ersetzt sind, wie in der Fig. dargestellt. Um die Vorteile gemäß der Erfindung zu erreichen, müssen die unteren Schichten der magnetischen Bandstreifen verbreitert werden, wie das in dem rechten Teil der Fig. 15 dargestellt ist.

In den Fig. 16 und 17 sind vier weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, mit denen ebenfalls eine dynamische Impedanz von Null erreicht werden kann. In Fig. 16 ist auf deren linken Seite ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem um das Zentrum angeordnete angestellte Bandstreifen 28" von einer Gruppe von horizontal ausgerichteten Streifen 62 umgeben ist. Um dieses Ausführungsbeispiel zu vervollständigen, müsste die rechte Seite der Fig. 1 ein Spiegelbild der linken Seite der Fig. 16 sein. Dieses erste Ausführungsbeispiel entspricht demnach demjenigen nach Fig. 10, wobei der Anstellwinkel der Wandstreifen 28" wiederum in den Bereich zwischen 40 und 60 fällt, der im Hinblick auf Fig. 9 erörtert worden ist.

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Ferner kann auch ein Einsatzstück 31 verwendet werden, wenn dies gewünscht, obwohl dieses nicht notwendig ist, wenn zwischen den Kanten der Magneten 28" und der Magnete 62 ein guter Kontakt vorhanden ist. Die Flußrichtungen in den Magneten 28" und 62 sind jeweils durch Pfeile repräsentiert, wobei die Nord- und Südpole entsprechend dargestellt sind; selbstverständlich ist die Darstellung der Polaritäten in diesem Ausführungsbeispiel ebenso wie in den anderen Ausführungsbeispielen nur beispielhaft und kann wenn gewünscht auch umgedreht werden.

Der rechte Teil der Fig. 16 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel dar, mit dem eine dynamische Impedanz von Null erzielt werden kann, wobei hier die vertikal ausgerichteten Bandstreifen 28 denen der Fig. 5 entsprechen; diese Streifen sind von horizontal ausgerichteten Streifen 62 umgeben. Um dieses Ausführungsbeispiel zu vervollständigen müßte die linke Seite der Fig. 16 das Spiegelbild der rechten Seite sein.

Die linke Seite der Fig. 17 ist eine Modifikation des auf der linken Seite von Fig. 16 dargestellten Ausführungsbeispieles, wobei wiederum für das vollständige Ausführungsbeispiel die rechte Seite der Fig. 17 das Spiegelbild der linken Seite sein müßte. Die angestellten Magnete 28' " haben im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt, wobei die Breite der Streifen bei A und B kleiner ist als bei C, wie dies in Fig. 17 dargestellt ist. Eine weitere Gruppe von vertikal ausgerichteten Streifen 64 ist zwischen horizontal ausgerichteten Streifen 62 und den angestellten Streifen 28''' angeordnet.

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Der rechte Teil der Fig. 17 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel dar, wobei hier die angestellten Streifen 28" zwischen horizontal ausgerichteten Streifen 62 und vertikal ausgerichteten Streifen 66 angeordnet sind. Für das vollständige Ausführungsbeispiel müßte die linke Seite der Fig. 17 wiederum das Spiegelbild der rechten Seite sein.

Wie aus den Fig. 16 und 17 entnommen werden kann, ist ein gemeinsames Charakteristikum aller dieser Ausführungsbeispiele der äußere Ring von horizontal ausgerichteten Streifen 62. Der Außenrand der Streifen 62 ist hierbei ein wenig innerhalb des Außenrandes der Kathode 16 angeordnet, obwohl auch andere relative Verschiebungen zueinander erlaubt sind. Die Streifen 62 beeinflußt das Feld auf der anderen Seite des Targets 16 so, daß es im wesentlichen senkrecht an der Peripherie der Kathode 16 verläuft. Es wird angenommen, daß dieses Merkmal dazu dient, die vielen Vorteile in Verbindung nicht mit den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 16 und 1 l_r sondern auch denen entsprechend der Fig. 15 zu erzielen. Eine erhöhte Feldstärke scheint jedoch nicht einen wesentlichen Faktor beizutragen. Diese Vorteile werden im folgenden in Bezug auf die Fig. 21 und 22 näher erläutert. Jedoch sollen zuvor gewisse Eigenschaften herkömmlicher Magnetrons in Bezug auf die Fig. 18 bis 20 näher diskutiert werden. Magnetisch verstärkte Zerstäubungskathoden wie diese gemäß Fig. 1 zeigen typisch eine Strom-Spannungs-Charakteristik wie die in Fig. 18 dargestellte. Die Kathodenreaktionsimpedanz Z kann definiert werden als Delta E zu Delta I bei jedem Punkt entlang der Kennlinie. Diese Impedanz nimmt üblicherweise einen konstanten Wert über einen Strom von mehreren Ampere ein. Die Startspannung E kann definiert werden als der Schnittpunkt des extrapolierten ge-

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raden Teiles der Stromspannungskennlinie mit der Leerlaufspannungsgerade.

In Fig. 19 ist für bekannte Magnetrons eine Kennlinienfamilie für verschiedene Drücke dargestellt. Die Reaktionsimpedanz Z , die für einen bestimmten Druck konstant ist, ändert sich typisch in Abhängigkeit von dem Druck und wird bei niedrigen Drücken größer. Die Kennlinienkurven knicken bei hohen Leistungen ab, wenn der Druck verringert wird. Dies ist eine Funktion der magnetischen Qualität, und zwar sowohl hinsichtlich der Feldstärke und der Winkelintegrität. Bei einer guten magnetischen Struktur beginnt ein Abbruch der Kennlinie etwa bei der Kennlinie für zwei Mikron Argon Druck (entsprechend2 tausendstel Millimeter Hg-Säule). Derartige. Kathoden können teilweise auch mit Drücken bis zu einem Mikron betrieben werden, jedoch wird das Zünden hier schwierig und die Entladung setzt manchmal aus. Die Kennlinien für noch geringere Drücke schwenken um bzw. sind bis zu einer Sättigung gekrümmt.

Die Stromwellenform nimmt einen sehr unerwarteten Verlauf, wie dieses in Fig. 20 dargestellt ist. Die Form der Stromspitzen bei kleiner Leistung ist eine Funktion der Dreiphasenleistung · Wenn jedoch die Spannung einen kritischen Wert überschreitet, der von vielen Faktoren abhängt, fällt der Strom auf einen sehr niedrigen Wert, und zwar typisch auf einen kleinen Bruchteil eines Ampere. Dies entspricht wahrscheinlich der Eigenemission von der Targetoberfläc iie. Der Mechanismus dieses Stromverlustes ist noch nicht sicher bekannt, jedoch erfolgt während dieser Periode kein Zerstäuben. Sobald die Spannung unterhalb diesen kritischen Wert abfällt, beginnt der Strom erneut zu steigen und folgt der Wellenform wie zuvor.

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Kennlinien, die für die neue Kathodenmagnetstruktur gemäß den Fig. 15, 16 und 17 typisch sind, sind in Fig. 21 dargestellt. Hier werden einige verschiedene interessante Unterschiede deutlich. Die Kennlinie ist bis zu extrem geringen Drücken stabil. Ein Faktor von zehnmal kleineren Druckwerten liegt im Bereich der Praxis. Dies hat viele bedeutende Vorteile. So ist die Haftung hierbei besser und auch die Entfernung zwischen Target und Substrat wird ein unkritischerer Faktor. Gute Haftung ist bei 18 Zoll (ca 45 cm) erzielt worden. Der erweiterte Druckbereich ermöglicht auch, den Druck mit einer Ionisations-Vakuummeßröhre zu messen und zu steuern anstatt mit einem herkömmlichen Thermokreuz. Hierbei ist die Empfindlichkeit und auch die Wiederholbarkeit besser; desweiteren ist die Ansprechempfindlichkeit schneller. Zusätzlich können verschiedene Pumpsysteme, die nur schematisch mit der Bezugsziffer 68 in Fig. 16 angedeutet sind, unter Argondruck ohne Zwischenschalten einer Drossel bzw. einer Druckbegrenzung bei diesen niedrigen Drücken arbeiten. Die höhere Pumpgeschwindigkeit ergibt auch eine bessere Entfernung von Unreinheiten und ermöglicht eine einfachere Systemkonzeption. Außerdem wird das Argon oder ein anderes Inertgas nur in beschränktem Umfange in der Beschichtung eingefangen. Wegen den» Abfall der Größenordnung des Betriebsargondruckes im Gegensatz zu konventionellen Magnetrons, sollte auch dieser Einfangprozeß entsprechend verringert werden. Dieses Einfangen ist sogar tatsächlich noch geringer als vermutet, und zwar wegen der erhöhten Teilchenenergie für die Beschichtung aufgrund der geringeren Kollisionen auf ihrem Weg. Wie oben erläutert wird aufgrund des gleichen Mechanismus auch die Haftung verbessert. Auch die Betriebsgeschwindigkeit kann, wie im nachfolgenden erläutert wird, wesentlich verbessert werden, wobei ein Faktor von vier gegenüber kon-

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ventionellen Betriebsgeschwindigkexten durchaus durchführbar erscheint. Bei dieser neuen Betriebsart kann ferner auch festgestellt werden, daß die Erosionsfläche sich über den Mittelpunkt des Targets erstreckt, wodurch die Erosionsfläche des Targets vergrößert wird. Dieser Anteil um das Zentrum ist zwar geringer als in dem Hauptring, jedoch wird hierdurch eine bedeutende Verbesserung erreicht.

Ferner kann festgestellt werden, daß die Impedanz Z mit Magnetstrukturen gemäß den Fig. 15, 16 und 17 nahezu konstant verläuft, und zwar unabhängig von dem Druck über einen weiten Druckbereich. Hieraus kann vermutet werden, daß der Mechanismus der Kathodenreaktion über diesen Bereich sich nicht ändert. Die Änderung der Leerlaufspannung E bei einer Verdopplung des Druckes ist konstant und liegt bei etwa 30 Volt über einen weiten Druckbereich. Unter einem Druck von etwa 0,5 Mikron ist keine Änderung der Spannung E zu bemerken, so daß die Kennlinie für 0,2 Mikron direkt auf der Kennlinie von 0,4 Mikron liegt, wie dies durch die Kurve A in Fig. 21 dargestellt ist. Bei einem Druck von etwa 0,18 Mikron tritt ein neuer Effekt in der Kennlinie auf. Die Kennlinie biegt hierbei nach oben ab, d.h. im Gegensatz zu einer Sättigung. Auf diese Weise wird die Kennlinie vertikal, d.h. Z =0. Die Kennlinie geht nicht in einen Bogen über, dai'urch daß die kritische Spannung zur Aufrechterhaltung dieser Reaktion mit niedriger Impedanz nötig ist. Es wird vermutet, daß bei der kritischen Spannung ein Zustand erreicht wird, bei dem die Reaktion soviel Plasma erzeugt, wie verwendet wird. Aus diesem Grunde ist hiermit auch kein Spannungsabfall verbunden und ein neues Erfordernis für die Energiezufuhr wird die Stromregelung, während die kritische Spannung gehalten wird. Ein Betrieb ist bis zu einem Druck von 0,07 Mikron erreicht wor-

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den, jedoch werden annnehmbare Ströme bei diesen Druckwerten zur Zeit noch durch starke Oszillationen in Strom und Spannung blockiert. Der Wellenverlauf der Spannung ist in Fig. 22 dargestellt, sobald der übergang der Kennlinie in de» Teil mit der Impedanz Null erfolgt.

Ein wichtiges Merkmal der neuen Kathodenstrukturen gemäß den Fig. 15, 16 und 17 ist eine sehr hohe Zerstäubungsrate. Diese Raten sind bei allen Leistungsniveaus um 50 bis 100 % verstärkt. Bei der Betriebsweise mit Null-Impedanz werden diese Raten weiter bis zu einem Wert von 400 % der konventionellen Rate bei gleichem Leistungsniveau verstärkt. In dem Bereich niedrigen Drucks scheint das Plasma auch noch eine größere Diffusität einzunehmen, was in einer besseren Targetausnutzung resultiert.

In den Fig. 13 und 14 ist das eiserne Nebenschlußblech als ein Mittel zur Feldformung verwendet. Dieser magnetische Leiter bildet ein Medium, durch das einige der Feldlinien von einer Spule 28 aus magnetischem Quellenmaterial kurzgeschlossen werden, wie dieses in Fig. 23 dargestellt ist, wobei die linke Seite der Figur annähernd die Feldverformung darstellt, die mit einem Nebenschlußblech 38 auftritt, während die rechte Seite die Feldform ohne ein derartiges Nebenschlußblech darstellt. Wie ersichtlich werden einige der restlichen Feldlinien durch den Nebenschluß gebeugt, bzw. abgelenkt, wobei sie in eine niedrigere und dementsprechend zu der Targetoberfläche mehr parallele Position oberhalb des Targets gebracht werden; hierdurch wird die Plasmaschicht verstärkt und einheitlicher in dem Zerstaubungsprozeß gestaltet. Da jedoch das Nebenschlußblech 38 einige der Feldlinien oberhalb des Targets abzieht, werden vorzugsweise Mittel verwendet, mit denen ebenfalls die Abflachung des Feldes erreicht werden kann, mit denen jedoch die Flußdich-

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te nicht wesentlich verringert wird.

Es sind viele Ausbildungen von magnetischen Strukturen vorhanden, mit denen ein gewisser Grad von Formung des Feldes erzielt werden kann, z.B. die in den Fig. 24 bei A und B gezeigten. Magnete senkrecht zu den Grundspulen bzw. Stapeln 28 sind hier dargestellt, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei A ein Ferritblockmagnet 70 verwendet wird und bei B eine Spule bzw. Stapel 72 aus ferritimprägnierten Gummistreifen. Der Blockmagnet 70 sollte genügend stark sein, so daß er durch das Stapel 28 nicht entmagnisiert wird. Typisch für geeignete Blockmagnete sind Ferritmagnete mit Ausmaßen von 1/4 Zoll mal 1 Zoll(etwa o,6 χ 2,5 cm), die von den Firmen Arnold Magnetics, Inc. oder Crucible Iron and Steel Co. hergestellt werden. Die ferritimprägnierten Streifen des Stapels 72 können von der gleichen Art wie die im Stapel 28 sein. Geeignete Streifen sind hier etwa 1/2 Zoll (etwa 1,27 cm) mit ferritimprägnierte Bändern, z.B. etwa mit der Typenbezeichnung PL-1.4H der Firma Minnesota Mining and Manufacturing Co. Der Magnet 70 und der Stapel 72 ziehen die Kraftlinien herab, die von dem Zentrum des Grundstapels 28 ausgehen, wie bei B in Fig. 24 dargestellt. Hierdurch kann die benötigte 45 Beziehung zwischen den Feldlinien und der Targetoberfläche, wie oben beschrieben, sehr nah am Zentrum der Magnetanordnung eingerichtet werden. Die Magnete 70 und 72 sind effektiver als die Kanten der Einzelmagnete in dem Grundstapel 28 aufgrund ihres Ausrichtungswinkels und der größeren Breite eines einzelnen Poles.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5 und 24 sind ähnlich, wobei jedoch der Hauptunterschied in dem Vorhandensein der Magnete 70 und 72 liegt. Das Grundstapel 78 der Fig. 5 richtet einen inneren Fluß ein, der im wesentlichen parallel zu der unteren Oberfläche des Targets ist. Wenn

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eine relativ breite Kathode 16 verwendet wird, so ist die Feldstärke und die Parallelität in Bezug zu dem Target so gut, daß eine gleichmäßige Targeterosion und die weiteren oben beschriebenen Vorteile erzielt werden. Wenn jedoch die Kathodengröße auf etwa 4 1/2 Zoll (etwa 11,4 cm) oder weniger reduziert wird, wobei dieser Wert der Durchmesser eines kreisförmigen Targets oder die Breite von C bis D eines rechteckigen oder länglichen Targets wie in Fig. 5 ist, so wird das von der magnetischen Struktur gemäß Fig.5 produzierte Feld nicht so parallel zur Targetoberfläche sein wie gewünscht, wobei dann die Erosion ebenfalls nicht so gleichförmig ist. Da jedoch die in der Praxis verwendeten Targetgrößen in der Gegend von 4 1/2 Zoll oder weniger liegen, wird die Magnetstruktur gemäß der Fig. 5 so modifiziert, daß das Feld in gewünschter Weise, d.h. parallel zum Target geformt wird. Solche Modifikationen werden durch die Ablenkungsvorrichtungen 38, 70 und 72 für das magnetische Feld der Ausführungsbeispiele in den Fig. 23 und 24 wie oben erwähnt bewirkt. Die mit B in Fig. 24 dargestellte Ausführung kann ebenfalls eine bedeutende Rolle bei der Formung des Feldes in der Gegend der Ecken usw. spielen.

Wenn die Magnetfelddeflektoren 70 und 72 in Fig. 24 verwendet werden, so wird ein Teil des von dem Stapel 28 erzeugten Grundfeldes so versetzt, daß kein Anteil in der Grundrichtung durch die senkrechten Deflektoren 70 und 72 erzeugt wird. In Fällen, wo das maximale Grundfeld benötigt wird, ist es vorteilhaft, die Quelle für das Grundfeld 28 unterhalb den Ablenkungsmagneten fortzuführen, wie dieses in Fig. 25 bei den Bezugsziffern 71 und 73 gezeigt ist. Hierdurch wird der volle Serienmagnet für das Grundparallelfeld erreicht.

Die Magnetdeflektoren 70, 72, 70' und 72' sollen zur Maxi-

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mierung der Targetausnutzung in dessen Zentrum dienen. Wenn die äußeren Magnetstapel, so die Magnete 62 in den Fig. 16 und 17, dazu verwendet werden, einen scharf definierten äußeren Rand für die Erosion des Targets zu definieren, so werden vorzugsweise ebenfalls äußere Deflektoren 70" und 72" verwendet, die ebenfalls in Fig. 26 dargestellt sind. Alle Prinzipien_rdie auf den inneren Satz der Deflektoren 70, 72, 70' und 72" Anwendung finden, gelten auch zu den äußeren Deflektoren 70" und 72". Hierdurch wird eine gleichmäßige Erosion sowohl zum Zentrum und gegen den Außenrand des Targets 16 erstreckt, wobei dann noch weitere Deflektoren zusätzlich zu den Deflektoren 70, 72, 70' und 72' verwendet werden können, wenn dies gewünscht wird.

Es ist ebenfalls, wie in Fig. 27 dargestellt, möglich, parallele Deflektoren 74 und 76 zu verwenden. Einige Aspekte der Kriterien für deren Ausbildung sind kritischer als für senkrechte Typen gemäß den Fig. 24 bis 26. Im Prinzip ähneln diese Deflektoren dem Nebenschlußsystem in Fig. 13, jedoch sind sie wirkungsvoller.

Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 24 bis 27 haben eine hohe Leistung, obwohl sie für einige übliche Zerstäubungsvorrichtungen wohl sehr kostspielig sind. In den Fällen, in denen eine geringe Leistung bei den geringsten Drücken erforderlich ist, können die Magnete 70, 72, 70', 72',72", 74 und 76 der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 24 bis 27 fortgelassen werden. Dies ist in Fig. 28 dargestellt, bei der die linke Seite dem mit B bezeichneten Ausführungsbeispiel in Fig. 24 mit einem äußeren senkrechten Ring entspricht, wohingegen die rechte Seite der Figur ein Ausführungsbeispiel mit einem offenen Schlitz 78 zeigt, der dem magnetischen Stapel 72 entspricht; der Schlitz hat üb-

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licherweise eine Tiefe von einem 1/2 Zoll (etwa 1,2 cm). Dies letztere Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich der Optimierung der Targetausnutzung unkritischer gegenüber Druckeinflüssen als die Ausführungen in den Fig. 24 bis 27, obwohl hier ein geringer Abfall der Leistungs-Zerstäubungseffektivität vorhanden ist.

Die Anordnung des Schlitzes bzw. Spaltes 28 steuert die Form des oberhalb gelegenen parallelen Feldes oberhalb des Magneten 28, wie dieses die Lage des Ringmagneten 72 tut; dies ist in Fig. 29 dargestellt, in der die linke und rechte Seite den Ausführungsbeispxelen auf der linken bzw. rechten Seite in Fig. 28 entsprechen. Bei dem Ausführungsbeispiel A in Fig. 28 ist die optimale Lage des Ringes 72 so, daß die Stapel bzw. Ringmagnete 28 auf entgegengesetzten Seiten etwa in ihrer Länge entlang einer Linie von dem Zentrum zum Rand der Magnetstruktur gleich sind, während in dem Ausführungsbeispiel B in Fig. 28 das Stapel bzw. der Ring 28 auf der Innenseite des Schlitzes 78 am besten etwa zweimal so lang wie das Stapel bzw. der Ring 28 am Außenrand des Schlitzes ist.

Der Schlitz 7 8 braucht das Stapel 28 nicht vollständig zu unterbrechen; auch eine Teilunterbrechung in einer Art analog dem Ausführungsbeispiel in Fig. 25 ist möglich. Außerdem können zwei oder mehr vollständige oder Teilschlitze in einer Art analog zu Fig. 26 vorgesehen werden.

Anstelle des Ringes 72 kann im dem Schlitz bzw. den Schlitzen 78 auch ein Eisenring oder ein Ring aus nicht^nagnetischem Material, z.B. Plastik oder Kupfer angeordnet sein (hier nicht gezeigt), wobei typisch die Schlitzbreite kleiner wird, wenn in ihr ein nichtmagnetischer Ring enthalten ist. Ein Eisenring in dem Schlitz bietet einen gewissen Vor-

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teil gegenüber einem offenen Schlitz 78, wie dieses in Fig. 29 B dargestellt ist. Zudem wird mit einem Eisenring geringfügig mehr Leistung auf die äußeren Ringe der Magnetstruktur übertragen als mit einem offenen Schlitz.

In^dem die Anzahl der Feldlinien erhöht wird, die einen Winkel von 45 oder weniger im Zentrum des Targets haben, genügen die Magnetstrukturen gemäß der Erfindung einer erstenBedingung, um eine im wesentlichen gleichmäßige Erosion des Targets 16 zu erreichen. Eine zweite Bedingung für die Erosion besteht darin, daß die magnetische Feldstärke etwa parallel zu der Targetoberfläche in einer Höhe von mindestens 3/8 Zoll (etwa 7,5 mm) oberhalb der Targetoberfläche mindestens 80 Gauß betragen sollte. Speziell sollten diese beiden Bedingungen, nämlich a) Feldlinien mit einem.Winkel von 45 oder weniger in Bezug zum Target und b) eine Stärke des Parallelfeldes von 80 Gauß in einer Höhe von wenigstens 3/8 Zoll oberhalb dem Target, gemeinsam über einen möglichst großen Teil der Targetoberfläche erfüllt sein, um so eine gleichmäßige Targeterosion zu erhalten. Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung genügen den obigen Bedingungen mit unterschiedlichem Erfolg, wobei die Ausführungsformen A und B in Fig. 25 und die Form A in Fig. 26 die zur Zeit bestwirkenden scheinen; selbstverständlich sind auch die Ausführungsformen in Fig. 25 mit einem äußeren senkrechten Stapel 62 ebenso wie die Ausführungsformen mit Schlitzen (offen oder nicht) gemäß der Fig. 28 B für viele übliche Zerstäubungsvorrichtungen mit Erfolg anzuwenden.

In Fig. 30 ist ein schematisches Ausführungsbeispiel für ein Zerstäubungstarget mit einer Größe von etwa einem Zoll (25,4 mm) dargestellt. Mit den bei den bisherigen Ausführungsbeispielen der Erfindung für die Magnetkonstruktion

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verwendeten Materialien und speziell den ferritimprägnierten Plastik- oder Gummimaterialien, z.B. den unter der Bezeichnung PL-1.4H der Firma Minnesota Mining and Manufacturing Co. erhältlichen Bändern können die meisten der oben erläuterten Ausführungsformen mit Targets mit einer Dicke bis zu einem 1/2 Zoll (12,7 mm) betrieben werden. Für die meisten Anwendungen ist dieses ausreichend. In größeren industriellen Beschichtungsarbeiten, so z.B. in der Glasindustrie, bei Autoteilen, Plastikfilmen und so fort sind die Kosten für Ausfallzeiten durch den Wechsel des Targets bereits genügend groß, daß Targets von einer Dicke eines Zolles (25,4 mm) gewünscht werden.

Um ein dickeres Target zu erodieren,müssen die Felder oberhalb der Targetoberfläche in einer Höhe von mindestens 3/8 Zoll (7,6 mm) bei Stärken oberhalb von 80 Gauß möglichst parallel sein, ebenso wie für die Ausführungsbeispiele mit dünneren Targets, die oben diskutiert worden sind. Kraftfelder dieser Größenordnung durch die größere Targetdicke erfordern auch stärkere Magnete, obwohl sonst die gleichen Prinzipien zur Anwendung kommen. Es wurde beobachtet, daß durch einen zusätzlichen Magneten 90 senkrecht zu dem Target 16 in dessen Zentrum die Feldstärke in der genannten Höhe parallel zu der Targetoberfläche signifikant erhöht werden kann. Gleichzeitig wird hierdurch der Zentrumsbereich erweitert, in den die Feldlinien in das Target unter einem Winkel größer als 45° eintreten. Hierdurch wird wieder der Anteil der Targetfläche, die zerstäubt werden kann, verringert und dadurch auch die Zerstäubungswirkung der Entladungsleistung reduziert · So ist der Versuch, dicke Targets zum Zerstäuben zu verwenden ein Kompromiß, bei dem ein Parameter gegenüber dem anderen eingetauscht wird.

In Fig. 31 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt,bei dem die

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Breite und die Gleichmäßigkeit der Erosionsfläche auf magnetisch verstärkten Zerstäubungskathoden vergrößert werdon kann. Wegen der hohen Spannungen an der Kathodenstruktur ist es wünschenswert, daß hier nur ein Minimum einer komplexen Betriebsstruktur vorhanden ist. Die Weite und Form der Erosionsgebiete sind eine Funktion der Form des Magnetfeldes und der Magnetstärke ebenso wie die Lage des Feldes relativ zu der Targetoberfläche. Diese Parameter können gleichzeitig ohne mechanischen Eingriff variiert werden, indem die oben beschriebenen Ausführungsformen mit einem relativ kleinem Elektromagnet 94 kombiniert wesäen, mit dem lediglich eine Änderung in dem Gesamtfeld vorgenommen wird. Ein solcher Elektromagnet 94 sollte nur mit Vorsicht bei Magnetsystemen aus dem Magnetwerkstoff Alnico verwendet werden, da deren Magnetstärke verringert werden kann, wenn die Feldmodifikation zu stark ist. In Fig. 31 ist ein Querschnitt eines Magnetsystems mit Gummibändern 28 und 62 mit einem zusätzlichen Elektromagnet 94 dargestellt. Das Magnetfeld an den beiden Kontaktflächen zwischen den festen Magneten 28 und dem Stahlrahmen 96 bzw. 98 ist jeweils gleich. Auf diese Weise wird der Effekt auf dieses feste Feld nur sehr gering sein. Wenn durch eine Elektromagnetspule 92 Strom geführt wird, so werden an den Schenkeln 96 und 98 des Rahmens zwei verschiedene magnetische Polaritäten erzeugt. Hierdurch wird das Feldgleichgewicht gestört und die mechanische Lage des Zentrums des Magnetsystems mit dem Magnetfeld wird verschoben. In der Mittellinie des Feldes auf dem Target wird dann nur eine verhältnismäßig geringe Erosion auftreten. Wenn diese Linie verschoben wird, so kann dadurch eine verstärkte Erosion um das Zentrum des Targets erzielt werden, wodurch der Anteil der Auswertung des Targets signifikant erhöht wird. Wird der Elektromagnet mit Wechselstrom betrieben, so oszilliert das Zentrum automatisch um eine Mittellage

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herum. Bei einer korrekten Auslegung der Spule kann ein Festspannungstransformator zum Treiben der Spule verwendet werden. Vorzugsweise sollte die Wellenform des Ausgangssignales rechteckig bzw. quadratisch sein und die Frequenz um 60 Hz liegen, obwohl auch ein breiterer Frequenzbereich verwendet werden kann.

Wie oben erwähnt, kann die Zerstäubungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit hohen Spannungen und Strömen bei geringen Drücken betrieben werden. Infolge können auch Verunreinigungen oder dergleichen schnell abgepumpt werden, so daß dadurch noch eine bessere Zerstäubungsrate erzielbar ist. Beim Betrieb der Zerstäubungsvorrichtungen ist ferner der hohe Anteil von zirkulatorischen Halleffektströmen im Hinblick auf den Entladungsstrom zwischen der Anode und der Kathode beobachtet worden. Der zirkulatorische Halleffektstrom resultiert von der geschlossenen Plasmaschleife, die z.B. durch die Magnetstruktur gemäß Fig. 6 erzeugt wird, wobei sich die Plasmaschleife über die Zerstäubungsoberfläche in einer bekannten Art erstreckt, wie sie z.B. in dem vorerwähnten US-Patent 3 878 085 beschrieben ist. Der Zirkulationsstrom zirkuliert um die Plasmaschleife und rührt in erster Linie von den beweglicheren ionisierenden Elektronen her. Somit ist der mit der Erfindung erzielbare hohe Zirkulationsstrom ein Anzeichen für die Gegenwart einer hohen Anzahl von ionisierenden Elektroden, wodurch wiederum hohe Zerstäubungsraten bei geringen Drücken erzielt werden.

Der Entladungsstrom zwischen der Anode und der Kathode ist der, der in üblicher Weise über den externen Stromkreis, der zwischen diesen beiden Elektroden angeordnet ist, fließt. Es sind Zirkulationsströme beobachtet worden, die fünfbis einhundertmal größer als der Entladungsstrom sind. Die

Magnetfeldstärke, die durch den Zirkulationsstrom erzielt wird, ist der von der Magnetstruktur erzeugten Feldstärke etwa gleich, was ein weiteres Anzeichen für die Größe dieses Stromes ist. Es scheint ferner, daß das von dem Zirkulationsstrom erzeugte Magnetfeld das in einer geschlossenen Schleife verlaufende Plasma zu einer dünnen intensiven bandartigen Fläche zusammendrückt, obwohl bisher noch nicht nachgewiesen werden konnte, welchen Umfang dieser Pincheffekt erreicht . Dieser Effekt könnte zu dem Merkmal der hohen Zerstäubungsraten bei geringen Drücken beitragen, obwohl durch eine spezielle Theorie der Betriebsweise keine Beschränkung beabsichtigt ist.

Es wird vermutet daß verschiedene Faktoren und Kombinationen dieser Faktoren zu den oben erwähnten verbesserten Eigenschaften von Zerstäubungsvorrichtungen gemäß der Erfindung beitragen. Ein Faktor liegt darin, daß die Erosion des Targets über deren Fläche verstärkt wird, d.h.in Richtung der durch die verschiedenen Ausführungen der Erfindung erzeugten Feldlinien über den Bereich des Targets. Im Idealfall entspricht die Größe des gleichförmigen Targeterosionsbereich der Größe des oben erwähnten in einer geschlossenen Schleife verlaufenden Plasmaverlaufs. Zusätzlich zu der Gleichförmigkeit der Targeterosion über die Breite des geschlossenen Verlaufs ist auch die Gleichförmigkeit des Magnetfeldes um diesen geschlossenen Verlauf wünschenswert, und zwar einschließlich der nicht linearen gekrümmten oder über 90° Winkel verlaufenden Teile. Noch ein weiterer Faktor liegt in der Aufrechterhaltung eines ausreichend starken magnetischen Feldes über das Target, um so Elektronen einzufangen. Ein weiterer Faktor ist die Begrenzung des Plasmas auf das Gebiet der geschlossenen Schleife, wo die Magnetfeldlinien durch die Targetschicht von Zerstäubungsmaterial greifen oder nicht, während sie aus der Magnet-

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Struktur heraustreten oder in diese zurücklaufen.

Verschiedene Eigenschaften der oben beschriebenen Magnetstrukturen dienen ferner dazu, die unterschiedlichen Faktoren oder Kombinationen aus diesen zu verbessern. Wenn eine gute Parallelität der Magnetfeldlinien in Bezug zu der Zerstäubungsoberfläche angestrebt wird, so ist die Ausführungsform gemäß der Fig. 5 für größere Targets geeignet/ obwohl auch die anderen Ausführungsformen hierzu verwendet werden können. Für kleinere üblichere Targets werden Feldablenkvorrichtungen bevorzugt verwendet, wie sie im Hinblick auf die Fig. 13 und 23 bis 28 beschrieben worden sind. Typischerweise weisen diese Ausführungsformen zumindest einen Magneten, z.B. das Stapel 28 auf, mit dem das nahezu parallele Feld hinsichtlich der Zerstäubungsoberfläche erzeugt wird. Dieses Feld kann dann noch mehr parallel in Bezug zu der Zerstäubungsoberfläche geformt werden durch zusätzliche Magnete in dem Magnetkreis mit a) dem ersten Magneten 28, z.B. mit zusätzlichen Magneten 7O, 72, 70-', 72' usw., wobei die Magnete7O und 72 den Fluß durch das Stapel 28 vollständig unterbrechen, während die Magnete70'^und 72' diesen Fluß lediglich teilweise unterbrechen und b) den Feldlinien über der Targetoberfläche. Zudem kann der Schlitz 78, der entweder offen ist oder ein geeignetes Einsatzstück enthalten kann, ebenfalls als Mittel dienen, um die gewünschte Feldablenkung zu bewirken und so die Feldlinien paralleler zu der Targetoberfläche zu machen.

Eine Gleichförmigkeit des Magnetfeldes oberhalb der Zerstäubungsoberfläche längs der geschlossenen Schleife kann zumindest in dem Zentralbereich des Feldes durch die Verwendung von flexiblen Magnetstrukturen erreicht werden, wie sie in den Fig. 5 und 8 dargestellt sind. Beispiele für der-

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artige flexible Magnetstrukturen sind die oben beschriebenen Ausführungen mit magnetischen Bändern.

Die gewünschte Stärke des Magnetfeldes {eine Feldstärke in Parallelrichtung von mindestens 80 Gauß in einer Höhe von wenigstens 3/8 Zoll oberhalb der Zerstäubungsoberfläche) wird bevorzugt mit den oben beschriebenen Ferritmagneten erreicht, wobei Gummi- oder Plastikbänder von vorteil sind, die mit Ferritteilchen imprägniert sind. Die Verwendung derartiger in einem Bindungsmittel geringer Permeabilität, wie z.B. Gummi oder Plastik eingelegter Teilchen, die zur Erzeugung von sehr starken magnetischen Feldstärken geeignet sind, ist für die Erzeugung von Magnetfeldern mit den gewünschten Stärken sehr vorteilhaft, obwohl selbstverständlich auch andere Ferritmagnete verwendet werden können, ebenso wie geeignete Magnete aus ferromagnetischem Material, so z.B. Magnete aus Alnico.

um das Plasma auf das Gebiet der geschlossenen Schleife zu begrenzen und dadurch Erosion außerhalb des Randes des Targets oder der Kathode zu vermeiden, kann ein Magnet 62 wie in den Fig. 15 bis 17, 26 bis 28, 30 und 31 verwendet werden. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel liegt der Südpol z.B. des Magneten 62 dem des Magneten 28 direkt gegenüber. Diese direkte Nebeneinander lage der gleichartigen Pole ist ein weiterer Faktor, um die Feldlinien am Rand des Plasmabereiches parallel zu halten, wobei an diesem Punkt die Feldlinien im wesentlichen senkrecht durch den Rand des Targets verlaufen, wodurch hier die Erosion weiterhin begrenzt wird. Im Idealfall sollten die Feldlinien etwa rechtwinklig über der Zerstäubungsoberfläche verlaufen, im Gegensatz zu in Bogen verlaufenden Linien; die angegebenen Möglichkeiten der Feldformung können so verwendet werden, daß dieser Idealfall zwar mit unterschiedlichem Erfolg jedoch sehr gut angenähert wird, wobei gleichzeitig eine ausreichen-

de Feldstärke über dem Target erzielt wird.

Was ferner die Magnete 28 und 62 und die anderen oben beschriebenen Magnete betrifft, so wird angeregt, diese Elemente als Magnete und nicht als Elemente aus nicht magnetisiertem, magnetisch permeablen Material herzustellen, so z.B. Eisenpolstücke, die häufig in Magnetstrukturen zur Leitung von Feldlinien verwendet werden. Derartige Polstücke oder dergleichen bewirken nicht die gewünschte Feldformung und erzeugen auch nicht die gewünschte Feldstärke, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird. Ferner nimmt die Flußrichtung in dem Grundmagnet 28 vorzugsweise gegenüber der Flußrichtung in den Magneten 28", 62, 70, 71' usw. einen Winkel ein. Dementsprechend hängt die gewünschte Feldformung in gewissem Umfang sowohl von den entsprechenden Inklinationswinkeln der beiden Flüsse in den unterschiedlichen Magneten als auch von den entsprechenden Feldstärken ab. Bevorzugt ist der Fluß in dem Magnet parallel zu der Targetoberfläche und die Magnetflüsse in den die Form des Magnetfeldes beeinflussenden Magneten nehmen einen Winkel von etwa 90° in Bezug zu dem Fluß im Magneten 28 ein, obwohl, wie in Fig. 27 der Fluß in dem Feldformmagneten demjenigen in den Magneten 28 entgegengerichtet sein kann. Zudem sollte die Magnetstärke der Feldformmagnete so sein, daß die Magnete nicht durch die Grundmagnete 28 oder umgekehrt entmagnetisiert werden. Im Hinblick auf die Möglichkeiten das Magnetfeld zu formen können auch verschiedene Kombinationen von Magneten, Schlitzen, Eisenringen usw. verwendet werden. Auch wenn Permanentmagnete zur Erzeugung des Grundfeldes und zu dessen Formung bevorzugt verwendet werden, können Elektromagnete ebenfalls verwendet werden, wie dies z.B. in Fig. 4 angedeutet ist. Wie oben erläutert können die Magnetstrukturen in Verbindung mit ebenen, kreis-

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förmigen oder länglichen Kathoden verwendet werden, Längliche Kathoden können zum Beispiel rechteckig, elliptisch oder oval sein. Ebenso kann auch eine ebene Kathode ringförmig sein. Zudem kann eine ebene Kathode nicht lineare Bereiche aufweisen, z.B. konkave Bereiche, wie dies bei Kathoden gemäß den Fig. 5 und 7 des vorerwähnten US-Patentes 3 878 085 der Fall ist. Zusätzlich zu ebenen Kathoden können auch zylindrische, konische, oder Schlauchkathoden verwendet werden. Beim Zerstäuben neigt die Kathode auch dazu, konkav zu werden. Trotzdem kann die Kathode immer noch als eben, zylindrisch oder was immer ihre Originalform war, betrachtet werden. Zudem können auf die Kathode konturierte Oberflächen aufgebracht werden, so daß die Kathode in Bereichen dicker ist, in denen eine größere Erosion erwartet wird, wodurch dann das Target relativ gleichförmig zerstäuben wird. Auch in diesem Fall kann eine Kathode als eben, zylindrisch usw. angenommen werden entsprechend ihrer Ausbildung vor dem Zerstäuben.

Das zu zerstäubende Targetmaterial kann aber braucht nicht die Kathode der Vorrichtung zu sein. Wenn dies nicht der Fall ist, kann es an die Kathode angeklemmt werden,z.B. in Form eines Klemmringes ähnlich dem Klemmring 32 in Fig. TG. Der Klemmring 32 kann auch dazu verwendet werden, die Kathode mit der Magnetstruktur zu verbinden, wenn Kathode und Target ein und derselbe Gegenstand sind. Wenn das Target nicht die Kathode ist, so kann sie die gleiche Ausdehnung haben, was jedoch nicht notwendig ist. Wenn das Target kleiner als die Kathode ist, so verläuft der Rückweg der Magnetfeldlinien zu der Magnetstruktur eher über die Kathode als über das Target. Solang die Feldlinien dort, wo sie durch die Kathode dringen, im wesentlichen senkrecht auf •dieser stehen, ist das Zerstäuben der Kathode minimal.

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Wie oben in Verbindung mit Fig. 10 festgestellt, können die Feldlinien ihren Rückweg auch durch den Klemmring 32 nehmen, wobei dann die Feldlinien im wesentlichen senkrecht auf der Klemmringoberfläche stehen, um dort die Erosion möglichst gering zu halten. Üblicherweise ist der Klemmring 32, unabhängig davon, ob er zur Befesti-_ gung des Targets mit der Kathode oder zur Halterung der Kathode in der Magnetstruktur dient, in elektrischem Kontakt und verbunden mit der Kathode, obwohl er kein Teil der Kathodenstruktur ist. Der Klemmring 32 kann tatsächlich auch geringfügig von der Kathode entfernt sein, so daß die Feldlinien hier senkrecht durchtreten und, wenn überhaupt, nur wenig Plasma zwischen dem Ring 32 und der Kathode austritt, da der Zwischenraum so gering ist, daß hier kein Plasma gebildet werden kann. Der Klemmring 32 kann einmal einen Rückweg für die magnetischen Feldlinien bilden und zum anderen verhindern, daß Feldlinien zu der Anode zurückkehren, wodurch Elektronen aus dem Plasma austreten könnten. Zudem kann ein in Abstand gehaltener Klemmring mit einer gewissen negativen Vorspannung hinsichtlich der Kathode versehen werden, so daß Elektronen abgestoßen werden und der Elektroneneinfang aufrechterhalten wird.

Was die oben erwähnte Anode betrifft, so ist diese lediglich eine Bezeichnung, da Zerstäubungsvorrichtungen eine Gleichrichterwirkung haben, wenn eine Wechselspannung angelegt wird. Auch wenn demnach der Ausdruck Anode hier verwendet wird, wird darunter auch eine andere geeignete Elektrode in dem System verstanden. Die Anode kann z.B. auch die Behälterwand der Zerstäubungsvorrichtung sein. Zwischen der Anode und der Kathode kann Gleichstrom, ein niederfrequenter Wechselstrom von z.B. 60 Hz oder industrielle Hochfrequenzen, z.B. 13,56 MHz oder 27,12 MHz angelegt werden. Für eine Hochfrequenzisolation ist die Anode bei der Verwendung derartig hoher Frequenzen fast immer die Behälterwand, obwohl die Behälterwand auch als Anode bei Gleichstrom verwendet wird.

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In dem System kann das verwendete Gas entweder ein aktives oder ein Inertgas sein, und zwar in Abhängigkeit des Typs der gewünschten durch die Zerstäubung erfolgten Beschichtung.

Die Prinzipien der Erfindung können ferner auch bei dem Zerstäubungsätzen angewendet werden.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte 2920780 Dipl-Ing. Dipl.-lng. Dipl.-Chem. G. Leiser E. Prinz Dr. G. Hauser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60

22. Mai 1979

VAC-TEC SYSTEMS, INC.

5500 Central Avenue

Boulder, Colorado 80301 /V.St.A.

Unser Zeichen: V 743

Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung

Patentansprüche :

1 .} Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der mindestens ein Teil als Zerstäubungsfläche ausgebildet ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines Entladungsstroms zwischen Kathode und Anode und Magnete zum Erzeugen eines in einer Schleife geschlossenen Magnetfeldes aufweist, wobei die Kraftlinien des Feldes oberhalb der Zerstäubungsoberfläche zumindest teilweise parallel zu dieser und im wesentlichen senkrecht zu dem Weg um die geschlossene Schleife verlaufen, so daß ein Halleffekt-Kreisstrom um die Schleife erzeugt wird, und daß die Magnete Mittel aufweisen, um die Stärke des Kreisstromes auf mindestens etwa das Fünffache des Entladungsströmes einzustellen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Formen des Magnetfeldes zumindest längs der Richtung der Kraftlinien vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldformmittel Ablenkungsmittel aufweisen, um die Parallelität zwischen den Kraftlinien und der Zerstäubungsoberfläche zu verbessern und dadurch die Zerstäubungsoberfläche zumindest in Richtung der Kraftlinien gleichmäßiger zu erodieren bzw. zu zerstäuben.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldformmittel Begrenzungsmittel für die Erosion bzw. Zerstäubung aufweisen, mit denen die Kraftlinien etwa senkrecht zu dem Rand der Zerstäubungsoberfläche einstellbar sind, um dadurch die Erosion bzw. Zerstäubung der Zerstäubungsoberfläche jenseits des Randes einzuschränken.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Magnetkraftlinien durch einen vorbestimmten Bereich der Zerstäubungsoberfläche unter Winkeln von 45° oder weniger hindurchgreifen.

6. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der mindestens ein Teil als Zerstäubungsfläche ausgebildet ist, eine von der Kathode getrennte Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes und Magnete zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, bei dem zumindest einige Kraftlinien sich über die Zerstäubungsfläche erstrecken, und daß ferner Feldformmittel vorgesehen sind, um die Kraftlinien paralleler zu der Zerstäubungsfläche zu leiten als dies ohne

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Feldformmittel möglich wäre, um dadurch die Zerstäubungsfläche zumindest in Richtung der Kraftlinien gleichmäßiger zu erodieren bzw. zu zerstäuben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldformmittel die Kraftlinien in Richtung auf die Zerstäubungsfläche ablenken, so daß jede Linie zumindest teilweise nahezu parallel zu der Zerstäubungsfläche ist, und daß dieser parallele Anteil größer als im Fall ohne Feldformmittel ist, um dadurch die Zerstäubungsfläche zumindest in Richtung der Kraftlinien gleichmäßiger zu erodieren bzw. zu zerstäuben.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungsmittel vorgesehen sind zum Einstellen einer Anzahl der Kraftlinien etwa senkrecht zu einem Rand der - Zerstäubungsfläche, um dadurch die Erosion bzw. Zerstäubung der Zerstäubungsfläche jenseits dieses Randes zu verhindern.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftlinien oberhalb der Zerstäubungsfläche zumindest durch einen vorbestimmten anderen Bereich als den Rand der Zerstäubungsfläche hindurchgreifen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldformmittel Leitmittel aufweisen, um die Kraftlinien paralleler zu der Zerstäubungsfläche zu leiten, so daß die Zerstäubungsfläche in Richtung der Kraftlinien sowohl gegen den vorbestimmten Bereich als auch gegen den Rand der Zerstäubungsfläche gleichmäßiger erodi'.rt bzw. zerstäubt wird.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsfläche nahezu eben und der bestimmte Bereich im Zentrum lokalisiert ist.

12. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der mindestens ein Teil als Zerstäubungsfläche ausgebildet ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes sowie eine erste Magnet-.gruppe zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, bei dem zumindest ein Teil der Kraftlinien des Feldes sich parallel zu und oberhalb der Zerstäubungsfläche erstrecken, und daß Feldformmittel zum Formen des Magnetfeldes vorgesehen sind, die eine zweite Magnetgruppe in einem Magnetkreis aufweisen, der die erste Magnetgruppe und die Kraftlinien oberhalb der Zerstäubungsfläche umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe am Rand der ersten Magnetgruppe anliegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe Mittel umfaßt, um die Kraftlinien etwa senkrecht zu dem Rand der Zerstäubungsfläche einzustellen, um dadurch die Erosion bzw. Zerstäubung der Zerstäubungsfläche jenseits des Randes zu verhindern.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht für die Zerstäubungsfläche mindestens ein Zoll (etwa 2,5 cm) dick ist, und daß die zweite Magnetgruppe Mittel aufweist, um die Feldstärke des Magnetfeldes auf einen für den Elektroneinfang genügend großen Wert einstellen zu können, um dadurch eine wirksame Zerstäubung der Schicht zu erzielen.

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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe zwischen den Enden der ersten Magnetgruppe angeordnet ist, so daß der Fluß in der ersten Magnetgruppe zumindest teilweise durch die zweite Magnetgruppe unterbrochen ist, und daß die zweite Magnetgruppe Mittel aufweist, um die Kraftlinien des Feldes paralleler zu der Zerstäubungsfläche einzustellen, als dies ohne die zweite Magnetgruppe möglich wäre.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetgruppe auf der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Seite der Kathode angeordnet ist und sich entlang einer zu der Zerstäubungsfläche parallelen Linie erstreckt, daß der Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe zwischen zwei Polen verläuft, und daß die zweite Magnetgruppe in Bezug zu der ersten Magnetgruppe sich ebenfalls in der zu der Zerstäubungsfläche parallelen Linie erstreckt, wobei der Fluß der zweiten Magnetgruppe in Bezug zu dem Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe unter einem Winkel verläuft.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe parallel zu der Zerstäubungsfläche verläuft.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß in der zweiten Magnetgruppe senkrecht zu dem Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe neben einem der Pole der ersten Magnetgruppe angeordnet ist.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß in der zweiten Magnetgruppe senkrecht zu dem Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß in der zweiten Magnetgruppe sich zwischen zwei Polen erstreckt, und daß ein Pol der ersten Magnetgruppe neben zumindest einem Pol gleicher Polarität der zweiten Magnetgruppe angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Magnetpol der ersten Magnetgruppe zwischen beiden Polen der zweiten Magnetgruppe angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Magnetgruppe vorgesehen ist, die neben dem anderen Pol der ersten Magnetgruppe angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe die Form einer geschlossenen Schleife aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Magnetgruppe innerhalb der zweiten Magnetgruppe angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetgruppe in Form einer geschlossenen Schleife ausgebildet und innerhalb der zweiten Magnetgruppe angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Magnetgruppe innerhalb der ersten und zweiten Magnetgruppe angeordnet ist.

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29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußrichtung in der weiteren Magnetgruppe in sich parallel, jedoch·entgegengesetzt zu der in der zweiten Magnetgruppe ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zerstäubungsfläche mindestens 1 Zoll (ca. 2,5 cm) ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß in der weiteren Magnetgruppe von einem ersten zu einem zweiten Pol verläuft, und daß der nicht neben einem Pol der zweiten Magnetgruppe liegende andere Pol der ersten Magnetgruppe neben zumindest einem Pol gleicher Polarität der weiteren Magnetgruppe angeordnet ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Pol der ersten Magnetgruppe zwischen beiden Polen der weiteren Magnetgruppe angeordnet ist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe zwischen den Polen der ersten Magnetgruppe angeordnet ist, so daß die zweite Magnetgruppe zumindest einen Teil des Magnet£ku.S** ses in der ersten Magnetgruppe unterbricht.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Magnetgruppe den Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe vollständig unterbricht.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußrichtung in der zweiten Magnetgruppe nahezu senkrecht zu der in der ersten Magnetgruppe ist.

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36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußrichtung in der zweiten Magnetgruppe parallel, jedoch entgegengerichtet zu der in der ersten Magnetgruppe ist.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Magnetgruppe vorgesehen ist, die zwischen den Polen der ersten Magnetgruppe angeordnet ist, so daß die weitere Magnetgruppe zumindest einen Teil des Magnetflusses in der ersten Magnetgruppe unterbricht.

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Magnetgruppe den Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe vollständig unterbricht.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 und 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußrichtungen in der weiteren Magnetgruppe und der zweiten Magnetgruppe parallel und einander entgegengerichtet sowie senkrecht zu der Flußrichtung in der ersten Magnetgruppe sind.

40. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der mindestens ein Teil als Zerstäubungsfläche ausgebildet ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes und Magnete zum Erzeugen eines magnetischen Feldes aufweist, wobei zumindest ein Teil der Kraftlinien des Magnetfeldes parallel zu und oberhalb der Zerstäubungsoberfläche verlaufen, und daß die Magnete eine erste Magnetgruppe umfassen, die auf der der Zerstäubungsoberfläche der Kathode abgewandten Seite angeordnet ist und sich in einer zu der Zerstäubungsfläche parallelen Linie erstreckt, wobei der Magnetfluß in der ersten

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Magnetgruppe von einem ersten zu einem zweiten Pol verläuft, und daß die erste Gruppe zwischen den beiden Magnetpolen einen variierenden Querschnitt aufweist, um dadurch das Magnetfeld oberhalb der Zerstäubungsoberfläche zu formen.

41. Vorrichtung nach Anspruch 4O, dadurch gekennzeichnet/ daß der variierende Querschnitt der ersten Magnetgruppe durch einen zwischen den beiden Magnetpolen angeordneten Schlitz erzielt ist/ der zumindest teilweise den Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe unterbricht, wobei die Kraftlinien paralleler zu der Zerstäubungsfläche sind, als dies ohne den Schlitz möglich wäre.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz den Magnetfluß in der ersten Magnetgruppe vollständig unterbricht.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 und 42, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schlitz magnetisch permeables Material angeordnet ist.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 41 und 42, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schlitz ein elektrischisolierendes Material angeordnet ist.

45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Magnetgruppe vorgesehen ist, die in Richtung der ersten Magnetgruppe entlang der Linie parallel zu der Zerstäubungsfläche ausgerichtet ist, und daß der Magnetfluß in der zweiten Magnetgruppe gegenüber dem Magnetfluß in der ersten Gruppe einen Winkel einnimmt.

46. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der mindestens ein Teil als Zerstäubungfläche ausgebildet ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes sowie Magnete zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, wobei zumindest ein Teil der Kraftlinien des Magnetfeldes parallel zu und oberhalb der Zerstäubungsfläche verlaufen, und daß Begrenzungsmittel neben der Kathode zur Verhinderung der Erosion bzw. Zerstäubung vorgesehen sind, die so ausgelegt sind, daß zumindest die Mehrzahl der Kraftlinien des Magnetfeldes dort senkrecht zu der Zerstäubungsoberfläche verlaufen, so daß an dieser Stelle Erosion bzw. Zerstäubung nahezu verhindert ist.

47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die die Erosion bzw. Zerstäubung verhindernde Begrenzungsmittel in Bezug zu der Oberfläche der Kathode geneigt sind.

48. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode, von der zumindest ein Teil mit einer eine Zerstäubungsfläche aufweisenden Zerstäubungsschicht versehen ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes sowie Magnete zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, wobei zumindest ein Teil der Kraftlinien des Magnetfeldes parallel zu und oberhalb der Zerstäubungsfläche verläuft , und daß Verschiebemagnete auf der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Seite der Kathode zum Verschieben der Kraftlinien des Magnetfeldes oberhalb der Zerstäubungsfläche vorgesehen sind.

49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Kathode symmetrisch um eine Mittellinie senkrecht zu der Zerstäubungsfläche angeordnet

*) Vorrichtung eineO 3 Q010/D612

ist, daß die Kraftlinien der Magnetfelder der ersten und zweiten Magnetgruppe durch die Zerstäubungsfläche in der Nähe der Mittellinie hindurchgreifen, und daß die Verschiebemagnete einen Elektromagneten mit zwei Armen aufweisen, deren Armenden auf entgegengesetzten Seiten der Mittellinie auf der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Seite der Kathode angeordnet sind,

50. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der zumindest ein Teil mit einer Zerstäubungsfläche versehen ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes und Magnete aus flexiblen Material zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist , wobei zumindest ein Teil der Kraftlinien des Magnetfeldes oberhalb der Zerstäubungsfläche verlaufen.

51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete mehrere Schichten eines magnetisierten Bandes aufweisen, und daß zumindest eine der Schichten zumindest teilweise mindestens eine der benachbarten Schichten überlappt.

52. Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil einer Schicht des magnetisierten Bandes und die benachbarte Schicht nicht linear über ihre entsprechenden Längsbereiche verlaufen.

53. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Schichten jeweils senkrecht zu der Zerstäubungsfläche ausgerichtet sind.

54. Vorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Schichten jeweils parallel zu der Zer-

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stäubungsflache ausgerichtet sind.

55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus magnetisiertem Band auf der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Seite der Kathode angeordnet sind.

56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus magnetisiertem Band in Form einer geschlossenen Schleife ausgebildet sind.

57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Schleifenform der Magnete durch einen in einer Spirale gewickelten einzigen Streifen eines magnetisierten Bandes hergestellt ist.

58. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zerstäubungsfläche symmetrisch um eine Mittellinie senkrecht zu einer den Anteil der Zerstäubungsflache enthaltenden Ebene angeordnet ist.

59. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 51 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus magnetisiertem Band in einer geschlossenen Schleifenform konzentrisch zueinander angeordnet sind.

60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zerstäubungsfläche symmetrisch um eine Mittellinie senkrecht zu einer diesen Teil der Zerstäubungsfläche enthaltenden Ebene angeordnet ist.

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61- Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der zumindest ein Teil mit einer Zerstäubungsfläche versehen ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes sowie Magnete zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist/ wobei zumindest ein Teil der Kraftlinien des Magnetfeldes parallel zu und oberhalb der Zerstäubungsfläche verlauft # und daß die Magnete aus mehreren konzentrisch angeordneten Schichten eines magnetisierten Bandes bestehen, die auf der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Seite der Kathode angeordnet sind, wobei jede Schicht zumindest einer weiteren Schicht benachbart ist und diese teilweise überlappt, so daß durch .diese vielen Schichten eine feste flache Spule gebildet wird.

62. Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kathode, von der zumindest ein Teil mit einer Zerstäubungsfläche versehen ist, eine von der Kathode getrennte Anode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes sowie Magnete zum Erzeugen eines Magnetfeldes aufweist, wobei zumindest ein Teil der Kraftlinien des Magnetfeldes parallel zu und oberhalb der Zerstäubungsoberfläche verlauft , daß die Magnete einen in Windungen verlegten Streifen von mindestens einem magnetisierten Band und eine spulenartige Form aufweisen, die auf der der Zerstäubungsfläche gegenüberliegenden Seite der Kathode angeordnet ist, und daß jede Windung der Spule neben mindestens einer weiteren Windung der Spule liegt und diese zumindest teilweise überlappt, so daß eine feste flache Spule durch den gewickelten Streifen gebildet ist.

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