DE3339482A1

DE3339482A1 - Magnetisches zerstaeubungstarget

Info

Publication number: DE3339482A1
Application number: DE19833339482
Authority: DE
Inventors: Lawrence Turner 94040 Mt. View Ca. Lamont jr.
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1984-05-10
Also published as: US4414086A; JPS5996269A

Description

Die Erfindung betrifft Beschichtungsvorrichtungen zum Aufstäuben im Vakuum und bezieht sich insbesondere auf eine magnetische Zerstäubungstargetkonstruktion zur Verwendung in Magnetron-Beschichtungsquellen zur Zerstäubung in Vorrichtungen der genannten Art.

Es ist gegenwärtig weit verbreitet, Beschichtungen oder Überzüge durch Niederschlag im Vakuum zu erzeugen und dazu eine durch Glimmentladungen hervorgerufene Kathodenzerstäubung anzuwenden. Zu den Beschichtungsquellen, die zum Zerstäubungs- oder Sprühverfahren herangezogen werden können, ge~ hören Kathoden- und Anodenkonstruktionen, die in einer zunächst evakuierten und dann mit einem Zerstäubungsgas (typischerweise Argon bei unteratmosphärischem Druck) erneut angefüllt wurden. In dem Raum zwischen der Anode und der Kathode gebildete positive Ionen prallen dann auf ein Target auf, welches an der Kathodenoberfläche angeordnet ist und durch Sprühen oder Zerstäuben Atome des Targetmaterials von der Oberfläche und atomischen Schichten unmittelbar unterhalb der Oberfläche des Targets ausstößt. Diese versprühten oder zerstäubten Atome setzen sich auf Werkstücken oder Substraten nieder, die insgesamt in einer Sichtlinie vom Target angeordnet sind. In Magnetron-Zerstäubungs- bzw. Sprühbeschichtungsquellen werden Magnetfelder verwendet, die sich in der Nähe des Targets mit elektrischen Feldern kreuzen. Durch die Verwendung derartiger Magnetfelder kann die Stärke der Glimmentladungen und die damit einhergehenden Zerstäubungsgeschwindigkeiten und -mengen gefördert, der Betrieb auf tieferen Zerstäubungsgasdruck ausgedehnt, die Glimmentladung auf die Nachbarschaft der Elektroden eingegrenzt und die Elektronenbombardierung der Substrate verringert werden.

In einer kommerziell verwendeten Magnetron-Sprühbeschichtungsquelle wird ein nichtmagnetisches, ringförmiges Zerstäubungstarget (Kathode) von insgesamt umgekehrt konischer Gestalt verwendet, welches eine axial symmetrische, zentrale Anode

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umgibt. Ein Beispiel für die Zerstäubungsbeschichtungsquelle geht aus US-PS h- 100 055 hervor. In den meisten Anwendungsfällen der Beschichtung durch Zerstäubung oder Aufsprühen ist das niedergeschlagene Material nichtmagnetisch und besteht aus Aluminium und dessen Legierungen usw. Allerdings ist es in manchen Fällen erwünscht, die gleichen Spruhbeschichtungsquellen auch zur Abgabe magnetischer Stoffe, wie Eisen, Nickel, Eisennickellegierungen usw. ebenso wie für die nichtmagnetischen Stoffe zu verwenden, für die ursprünglich solche Spruhbeschichtungsquellen ausgelegt wurden. Ein einfacher Austausch des nichtmagnetischen Zerstäubungstarget gegen ein magnetisches Zerstäubungstarget der gleichen, insgesamt umgekehrt konischen Gestalt in den vorstehend erwähnten Magnetron-Sprühbeschichtungsquellen würde dazu führen, daß der größte Teil des Magnetfeldes durch das magnetische Target nebengeschlosen wuitie. Dadurch entstünden oberhalb des Targets zu schwache Magnetfelder, als daß sie die stattfindende Glimmentladung magnetisch fördern könnten, wie erwünscht.

Um eine übermäßig starke Verringerung der Magnetfeldstärke oberhalb des Target zu vermeiden, sind ringförmige, magnetische Zerstäubungstargets von insgesamt L-förmigem Profil zur Verwendung in der ersten der beiden obenerwähnten Spruhbeschichtungsquellen entwickelt worden. Ein solches L-förmiges, magnetisches Zerstäubungstarget geht aus US-PS 4 060 4?0 hervor (s. Fig. 9)· Ein wesentliches Merkmal der L-förmigen Gestaltungen besteht darin, daß die radiale Dicke des äußeren, ringförmigen Bandbereichs so dünn gewählt sein muß, daß dieser magnetisch gesättigt ist, damit die Magnetfeldstärken oberhalb des Targets so groß sein können, daß tatsächlich die gewünschte magnetische Förderung der Glimmentladung stattfindet. Je stärker die Sättigungsmagnetisierung des Materials ist, um so dünner muß der ringförmige Bandbereich sein.

Magnetische Zerstäubungstargets mit L-förmigem Profil enthalten viel weniger Material als nichtmagnetische Zerstäubungs-

targets von allgemein umgekehrt konischer Gestalt. Außerdem führen die Magnetfelder oberhalb der L-förmigen magnetischen Targets zu einer Targeterosion, die im Eckbereich konzentriert ist. Damit ist, relativ ausgedrückt, die Menge des tatsächlich zum Zerstäuben zur Verfügung stehenden magnetischen Targetmaterials sehr begrenzt.

Es ist auch bekannt, daß magnetisches Material, wenn es auf oder über seine Curietemperatür erhitzt wird, seine magnetischen Eigenschaften verliert. Eine weitere Möglichkeit, eine Schwächung der Magnetfeldstärken oberhalb des Targets zu verringern bestünde also darin, das Target auf seine Curietemperatur zu erhitzen, bei der das Targetmaterial seine magnetische Eigenschaft verliert. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, daß Einrichtungen zum Überwachen der Temperatur des Targets kombiniert mit einem Rückmelde system nötig sind, damit die erforderliche Curietemperatur erreicht und eingehalten werden kann» Manche magnetische Stoffe haben außerdem eine so hohe Curietemperatur, daß diese für das benachbarte, zu beschichtende Substrat und/oder für die Vakuumdichtungen des Systems schädlich ist, und/oder daß die Sprühbe-Schichtungsquelle oder das Target infolge übermäßig starker Wärmedehnung beschädigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, Konstruktionen magnetischer Zerstäubungstargets zu entwickeln, bei denen die Menge des zum Zerstäuben nutzbaren magnetischen Targetmaterials gegenüber bekannten Targets stark vergrößert ist und die Erfordernisse der Temperaturüberwachung und -steuerung sowie weitere Nachteile der Lösung mit der Curietemperatur vermieden sind.

Mit der Erfindung soll ein magnetisches Zerstäubungstarget geschaffen werden, welches verhältnismäi3ig große Mengen magnetischen Targetmaterials für eine Vielfalt von Targetgestaltungsformen, einschließlich ringförmiger und ebener Targets abgeben kann.

Schließlich sollen magnetische Zerstäubungstargets mit solchen Konfigurationen geschaffen werden,daß sie genau in die gleichen Magnetron-Sprühbeschichtungsquellen passen und in der gleichen Weise gekühlt werden wie nichtmagnetische Targets in dieselben passen und von derartigen Quellen gekühlt werden. Das bedeutet, daß die gleichen Beschichtungsquellen sowohl mit magnetischen als auch mit nichtmagnetischen Targets verwendbar sein sollen.

Dazu wird ein magnetisches Zerstäubungstarget geschaffen, welches einen ersten und einen zweiten magnetischen Bereich oder Teil aufweist, die durch einen Spalt voneinander getrennt sind. Der erste und zweite magnetische Targetbereich ist einem entsprechenden ersten bzw. zweiten Magnetpolschuh (oder einer sonstigen Magnetfeldeinrichtung) einer Magnetron-Sprühbeschichtungsquelle unmittelbar benachbart angeordnet, wodurch der Wirkung nach die Polschuhe eine Verlängerung erfahren. Der erste und zweite magnetische Teilbereich des magnetischen Zerstäubungstargets wird also jeweils ein virtueller Polschuh. Es sind diese virtuellen Polschuhe und nicht die Magnetpolschuhe der Sprühbeschichtungsquelle, die die Gestalt des magnetischen Streufeldes in dem dem magnetischen Spalt benachbarten Glimmentladungsbereich steuern. Durch das Steuern der Gestalt dieser virtuellen Polschuhe und des Spaltes zwischen denselben kann die Glimmentladung und das entsprechende Targeterosionsmuster in gewissen Grenzen nach Wunsch gestaltet werden.

Eine Kühlung des ersten und zweiten Targetbereichs erfolgt durch die Anordnung einer Verbindung von hoher Wärmeleitfähigkeit zwischen dem ersten und zweiten Targetbereich und einem kalten Wandbereich der Sprühbeschichtungsquelle, wodurch die magnetischen Targetbereiche auf einer Temperatur unterhalb ihrer Curietemperatur gehalten werden können.

Da der erste und zweite magnetische Targetbereich jeweils als Verlängerung des Polschuhs dient, brauchen diese Targetbereiche nicht magnetisch gesättigt zu sein. Polglich können die einzelnen Targetteile einen ziemlich dicken Querschnitt haben, und das bedeutet, daß verhältnismäßig große Reservoire an magnetischem Zerstäubungstargetmaterial vorgesehen sein können. Durch diese großen Reservoire an magnetischem Zerstäubungstargetmaterial in Kombination mit dem gesteuerten Targets erosionsmuster kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften . Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. la einen Schnitt durch eine erste bekannte Sprühbeschichtungsquelle mit einem nichtmagnetischen Zer-

s täubungs targe t J
Fig. Ib einen Teilschnitt durch die SprühbeSchichtungsquelle gemäß Fig. la, der im einzelnen Targetprofile und

Magnetfeldlinien zeigt;
Fig. 2a einen Teilschnitt durch eine zweite bekannte Sprühbeschichtungsquelle mit einem nichtmagnetischen Zer-

s täubungs targe t;
Fig. 2b einen Teilschnitt durch die Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. 2a, der im einzelnen Targetprofile und

Magnetfeldlinien zeigt;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Seite eines bekannten, in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. la benutzten

magnetischen Zerstäubungstargetsi Fig. 4a einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines magnetischen Zerstäubungstargets gemäß der

Erfindimg zur Verwendung in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. laj
Fig. 4b einen Teilschnitt durch das Target gemäß Fig. 4a beim Einsatz in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. la;

- Io -

Pig. 5a einen Schnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines magnetischen Zerstäubungstargets gemäß der Erfindung zur Verwendung in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. 2a;

Fig. 5b einen Teilschnitt durch das Target gemäß Fig. 5a beim Einsatz in die SprühbeSchichtungsquelle gemäß Fig. 2a;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines magnetischen Targets gemäß der Erfindung zur Verwendung in einer ebenen Sprühbeschichtungsquelle.

Die Erfindung wird zunächst im Zusammenhang mit den Sprühbeschichtungsquellen gemäß Fig. la und 2a erläutert. Fig. la zeigt einen Schnitt durch eine erste bekannte Sprühbeschichtungsquelle mit einem nichtmagnetischen Target. Obwohl eine zylindrisch symmetrische Gestalt bevorzugt wird, ist diese keinesfalls wesentlich für die hier beschriebenen Grundsätze.

Eine solche Sferstäubungsquelle wird unter dem Warenzeichen "S-Gun" von der Firma Varian Associates Inc. hergestellt und verkauft und ist im einzelnen in den schon genannten US-PS 4 100 055 und *l· 060 ^70 beschrieben.

Wie in Fig. la gezeigt, ist eine zentrale Anode 10 aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Kupfer von einem Ring 12 umgeben. Der Ring 12 wird während des Betriebs der Sprühbeschichtungsquelle auf negativem Potential gegenüber der Anode 10 gehalten, und ist folglich zutreffend als Kathode zu bezeichnen. Der Ring 12 bildet auch ein Target zur Bombardierung mit bei der Glimmentladung entstehenden Ionen und wird folglich gleichfalls als Zerstäubungstarget oder Sprühtarget oder auch einfach nur als Target bezeichnet. Somit wird auf den Ring 12 im Verlauf der Beschreibung und in den Ansprüchen als Ringteil, Ring, Kathode, Zerstäubungstarget oder Target Bezug genommen. Die Anode ist auf einer Anodenstütze 15 angebracht, die nichtmagnetisch ist und vorzugsweise aus Kupfer besteht. Die Anodenstütze 15 hat im Innern einen der Kühlung

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dienenden Hohlraum 20, durch den im Wege von Leitungen 21 Wasser zirkuliert. Die Anodenstütze 15 ist entweder in leitendem oder in isoliertem Verhältnis mittels eines Flansches 23 an einer nichtmagnetischen Grundplatte 29 angebracht.

Das Target 12 besteht aus dem durch Zerstäuben von der SprühbeSchichtungsquelle auf dem hier nicht gezeigten Werkstück oder Substrat niederzuschlagenden Material. Im Fall nichtmagnetischer Targetwerkstoffe hat das Target 12 eine nicht« erodierte Zerstäubungsfläche 13 von allgemein umgekehrt konischer Gestalt, wie aus Fig. la hervorgeht. Das Target 12 ist auf einem unteren Magnetpolschuh k2 angebracht und von einem nichtmagnetischen Wassermantel kk umgeben» Zum Befestigen des Targets 12 am Magnetpolschuh k2 1st wahlweise ein Klemmring 65 vorgesehen. Die Dimension des Targets 12 und des Wassermantels kk ist so gewählt, daß das zwischen ihnen bestehende Zimmertemperaturspiel ausreicht, um einen leichten Einbau und Ausbau des Targets zu ermöglichen und doch so klein ist, daß eine angemessene Wärmeberührung zur Targetkühlung möglich ist, wenn sich das Target beim Erwärmen während des normalen Betriebs ausdehnt. Der Wassermantel kk hat im Innern eine Wasserrinne ^5» durch die im Weg von Leitungen 55 ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser umläuft. Die Leitungen 50 sind mittels Flanschen 55 an der Bodenplatte 29 befestigt. Zwischen der Bodenplatte 29 und den Leitungen 50 ist dadurch für elektrische Isolierung gesorgt, daß die Leitungen 50 aus elektrisch nichtleitfähigen Werkstoffen bestehen. Weitere_/ hier nicht gezeigte Stützeinrichtungen sind vorgesehen, um zu gewährleisten, daß der gewünschte Abstand zwischen dem unteren Magnetpolschuh 42 und der Bodenplatte 29 erhalten bleibt.

In ringförmiger Anordnung ist zwischen dem unteren Magnetpolschuh i+2 und einem oberen Magnetpol schuh 72 eine erste Vielzahl von Stabmagneten 28 angeordnet, die das Hauptmagnetfeld liefern und beispielsweise aus einem mit einem Vakuum verträglichen Dauermagnetmaterial, wie Alnico 8 bestehen. Eine

zweite Vielzahl von Stabmagneten 28' ist ringförmig oberhalb des Magnetpolschuhe 72 angeordnet und magnetisch dem Hauptmagnetfeld entgegengerichtet. Diese Anordnung eines entgegengerichteten Magnetfeldes hat hauptsächlich den Zweck, Streu-Glimmentladungen im Bereich oberhalb des oberen Magnetpo3schuhs 72 zu tinterdrücken. Ein nichtmagnetischer Zylinder 30 bestimmt die äußeren Grenzen zur exakten Anordnung der Magnete 28 und 28' gegenüber den Magnetpol schuhen kl und 72, und ein nichtmagnetischer Ring 76 dient zur weiteren Unterdrückung von Streu- Glimmentladungen oberhalb des Magnetpolschuhs 72. Die vorstehend beschriebene Anordnung führt zu Magnetfeldlinien 95, von denen sich einige bogenartig oberhalb der Zerstäubungsfläche 13 des Targets 12 erstrecken und einen magnetischen Tunnel bilden, der die Glimmentladung eingrenzt.

Das Target 12 ist auch, allerdings in elektrisch isolierter Weise von einem allgemein zylindrischen, nichtmagnetischen, äußeren Gehäuse 70 umgeben, welches ein äußeres, geerdetes Abschirmglied 73, welches leitfähig an der Bodenplatte 29 befestigt ist, und ein trennbares, inneres, geerdetes Abschirmglied 80 aufweist.

In Pig. Ib ist die Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. la mit einem nichtmagnetischen Target im Teilschnitt gezeigt. Im einzelnen sind Bereiche der Anode 10, des Targets 12, der Magnetpolschuhe 42 und 72, des wahlweise vorgesehenen Klemmringes 65 sowie die Magnetfeldlinien 95 gezeigt. Ferner ist das Profil der nichterodierten Zerstäubungsfläche 13 sowie einer Zerstäubungsfläche 13' am Ende der Gebrauchsdauer eingezeichnet.

Im normalen Betrieb wird die Kammer, in der die Sprühbeschichtungsquelle angebracht ist, auf einen Druck im Größenordnungsbereich von 10" Torr, leergepumpt. Dann wird die Kammer erneut mit einem Zerstäubungsgas, typischerweise mit Argon auf

einen Druck im Bereich von 0,1 Ms 100 m Torr, gefüllt. Das äußere Gehäuse 70, die Bodenplatte 29 und die Anode 10 wird normalerweise auf Erdpotential gehalten (wenn auch die Anode 10 in manchen Anwendungsfällen geringfügig über Erdpotential vorgespannt sein kann), und es wird ein Potential im Bereich von -350 V bis -1000 V gegenüber Erde an das Target 12 angelegt, welches gleichzeitig die Punktion der Kathode der Spruhbeschichtungsquelle erfüllt. Die jeweils benötigte Spannung hängt von Einzelheiten, wie der Formgebung der Anode und des Targets, der Magnetfeldgestalt und -stärke, dem Targetmaterial, der Art und dem Druck des Zerstäubungsgases sowie von dem gewünschten Entladungsstrom ab.

Pig» 2a zeigt einen Teilschnitt durch eine zweite bekannte Spruhbeschichtungsquelle mit einem nichtmagnetischen Target. In einer Spruhbeschichtungsquelle von zylindrisch symmetrischer Gestalt ist hier eine kreisförmige zentrale Anode 110 von einem Ring bzw. einem Zerstäubungstarget 112 umgeben, welches eine nichterodierte Zerstäubungsfläche 113 von allgemein umgekehrt konischer Gestalt hat. Das Target 112 ist während des Betriebs der Spruhbeschichtungsquelle auf negativem Potential gegenüber der Anode 110 gehalten und wird folglich auch als Kathode bezeichnet.

Die Anode 110 dient sowohl zur Erzeugung eines elektrischen Feldes als auch als ein Ende des magnetischen, das Feld formenden Kreises. Im einzelnen weist die Anode 110 ein Magnetpolschuh 115 auf, welcher, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben, zum Erleichtern des Einsetzens und der Entnahme der Kathode vorzugsweise einen abnehmbaren geschlossenen Ring 116 hat. Ferner ist in Form eines umgekehrten Bechers ein abnehmbares, dünnes Anodenoberflächenblech 117 mittels Schrauben 118, von denen eine gezeigt ist, in seiner Lage gehalten. Das Anodenoberflächenblech 117 kann aus magnetischem oder nichtmagnetischem Werkstoff bestehen. Wenn es nichtmagnetisch

ist, sollte es so dünn sein, daß die gewünschte Magnetfeldstärke an der Anodenotierfläche erhalten bleibt ο Am Magnetpolschuh 115 ist ein Ring 120 aus nichtmagnetischem Werkstoff mittels Bolzen 121 befestigt» Zwischen diesem Ring 120 und dem Magnetpolschuh 115 ermöglicht eine innere 0-Ringnut 122 die Herstellung einer väkuumdichten Abdichtung. Der Ring 120 hat außerdem eine äußere O-Ringnut 123 zur Abdichtung gegenüber der Unterseite eines elektrisch isolierenden Ringes, der als Anodenisolatorring 12^ die Anode 110 gegenüber dem Target isoliert. Die Anode 110 mit dem Magnetpol schuh 115 wird dadurch gekühlt, daß durch eine Wasserrinne 126 ein Kühlmittel durch koaxiale Leitungen 127 und 128 geleitet wird. Am Magnetpolschuh 115 ist ein umgekehrt becherförmiges Magnetteil mittels Bolzen I3I befestigt, von denen einer in der Zeichnung dargestellt ist. Um Leckverluste des Kühlmittels zwischen dem Magnetpolschuh 115 und dem Magnetteil I30 zu vermeiden, ist im Magnetpolschuh H5 eine 0-Ringnut I32 ausgebildet. Das Magnetfeld für die magnetisch geförderte Sprühbeschichtungsquelle wird von Ringmagneten I33 geschaffen. Da die Ringmagnete außerhalb der Vakuumkammer liegen, brauchen sie nicht aus einem Werkstoff zu bestehen, der mit Vakuum verträglich ist. So können die Ringmagnete 133 z.B. aus einem Dauermagnetmaterial aus Bariumferrit bestehen, beispielsweise aus Indox 5« Gemäß einer Alternative kann auch ein hier nicht gezeigter ringförmiger Elektromagnet gemeinsam mit den Dauermagneten in Form der Ringmagnete 133 vorgesehen sein, um einen elektrisch steuerbaren Teil des Magnetfeldes zu erzeugen. Durch eine solche elektrische Steuerung des Magnetfeldes kann die elektrische Impedanz der Glimmentladung eingestellt werden, wodurch z.B. Änderungen der Entladungsimpedanz im Verlauf der Kathodenerosion ausgeglichen werden können. Zusätzlich kann eine zeitweilige Anhebung des Magnetfeldes mit Vorteil benutzt werden, um den Entladungsbeginn auszulösen. Die Ringmagnete I33 sind auf einer magnetischen Grundplatte I3²+ angeordnet, auf der sie durch magnetische Anziehungskraft gehalten sind, wobei die Zentrierung der Ringmagnete 133 mittels eines

nichtmagnetischen Zylinders 135 erreicht wird, der an einem Plansch I36 befestigt ist, welcher seinerseits mittels Schrauben 137» von denen eine gezeigt ist, an der Grundplatte 13^ befestigt ist. Zwischen dem Magnetteil I30 und dem oberen der Ringmagneten I33 ist ein weiteres Magnetteil I38 in Ringform angeordnet. Die Magnetteile I30 und I38 sowie die Ringmagnete 133 werden durch magnetische Anziehungskraft zusammengehalten.

Das Target 112 ist an einem nichtmagnetischen, ringförmigen Bodenteil 140 befestigt. Auch das Target 112 ist von einem nichtmagnetischen Wassermantel l4l umgeben. Dabei sind die Dimensionen des Targets 112 und des Wassermantels 141 so gewählt, daß das Zimmertemperaturspiel zwischen diesen Gliedern so groß ist, daß es einen leichten Ein- und Ausbau ermöglicht, aber andererseits klein genug, um eine angemessene Wärmeberührung zur Targetkühlung zu ermöglichen, wenn sich das Target beim Erwärmen während des normalen Betriebs ausdehnt. Der Wassermantel 141 ist mechanisch am Bodenteil 1^0 befestigt, und zwar mittels eines durch Schrauben 1^3, von denen eine gezeigt ist, festgehaltenen, nichtmagnetischen Ringes 142. Im Innern des Wassermantels l4l sind Wasserrinnen 145 ausgebildet, durch die ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser durch Leitungen 150, von denen eine gezeigt ist, in Umlauf versetzt wird. Die Leitungen I50 sind in Hülsen 15I angelötet, die ihrerseits im Bodenteil l40 festgelötet sind, so daß vakuumdichte Verbindungsstellen zwischen den Leitungen 150 und dem Bodenteil l40 geschaffen sind« Die Leitungen 150 weisen außerdem herkömmliche, abnehmbare Klemmverbinder 152 und 153 sowie ein uMgglied 15^ auf, dessen Aufgabe es ist, die vakuumdichten Verbindungsstellen zwischen den Leitungen I50 und dem Bodenteil l40 von mechanischen Spannungen zu entlasten. Eine unmittelbare Kühlung des Bodenteils 140 wird mit Hilfe einer Wasserrinne I56 erzielt, durch die im Wege über Leitungen 157iVcn denen eine gezeigt ist, ein Kühlmittel in Umlauf versetzt wird. Diese Kühlung ist von besonderer Bedeutung zur Erhaltung der Vakuumunversehrtheit des 0~Ringes in einer O-Ring-

dichtungsnut 158» mittels der die Oberseite des Anodeniaolatorringes 12^· abgedichtet wird. Im Bodenteil 140 ist auch eine O-Ringdichtungsnut 155 ausgebildet, die eine Abdichtung gegenüber der Unterseite eines elektrisch isolierenden Ringes für das Target, also eines Targetisolatorringes 159 ermöglicht. Schließlich ist am Bodenteil l40 beispielsweise durch Punktschweißen ein Targethaitering 160 befestigt, zwischen dessen Oberseite und dem Target 112 ein Abschirmring 161 mit seiner äußeren Lippe schichtartig aufgenommen ist. Aufgabe des Abschirmringes l6l ist es, während des Betriebs der SprühbeSchichtungsquelle eine unerwünschte Beschichtung des Anodenisolatorringes 12A- zu verhindern. Im Targethaltering I6o sind mehrere Gewindelöcher vorgesehen, und entsprechende Durchstecklöcher sind im Abschirmring 161 ausgebildet, die während des Einbaus miteinander fluchtend angeordnet werden.

Das Target 112 hat einen inneren Randbereich 162 mit einer ringförmigen Nut, die eine abgewinkelte Wand I63 aufweist, welche mit der Unterseite 16^· des Targets 112 einen spitzen Winkel von ca. 60 einschließt. In die Gewindelöcher im Targethaltering I60 sind Gewindeglieder I65, von denen eins gezeigt ist, eingeschraubt, bei denen es sich um Druckschrauben mit am Ende angedrehtem Druckzapfen oder auch um Sonderschrauben handeln kann, die unter Federbelastung stehende Kugelstößel aufweisen. Durch Anziehen der Gewindeglieder I65 gegen die abgewinkelte Wand I63 mittels eines durch Löcher im Ab~ schirmring Ιοί eingesetzten Werkzeuges wird das Target 112 beim normalen Einbau bei Zimmertemperatur zwangsläufig festgehalten. Wenn sich das Target 112 durch Erwärmung während des normalen Betriebs ausdehnt, kann es von den Gewindegliedern 165 weg expandieren. Aber durch die unter spitzem Winkel stehende Wand I63 wird gemeinsam mit den Gewindegliedern 165 verhindert, daß das Target 112 um ein nennenswert großes Stück vom Bodenteil l40 wegfällt, falls die Sprühbeschichtungsquelle z.B. in umgekehrter Stellung betrieben wird. Ferner

hat die Wärmedehnung des Targets 112 während des normalen Betriebs die Wirkung, daß das Target fest im Wassermantel 141 gehalten wird. Ein Austausch des Targets 112 erfolgt durch Abnahme der Anodenoberflächenplatte 11? und des Ringes 116 vom Magnetpolschuh 115 und anschließendes Lockern der Gewindeglieder I65, so daß sie das Target 112 freigeben, welches seinerseits den Abschirmring I6I freigibt, der normalerweise einfach durch die Anwesenheit des Targets 112 in seiner Lage gehalten ist.

Ein Gehäuse 170 für die Anordnung aus Anode und Target weist

17 "> einen unteren Ring 17I und einen äußeren Ring als Magnetpolschuh auf, die mittels einer zylindrischen Wand 173 vakuumdicht zusammengehalten sind. Der Ring 171 und die Wand 173 ist aus einem ferromagnetisehen Werkstoff hergestellt, z.B. aus kaltgewalztem Stahl, um Teilbereiche des benötigten Magnetweges zu dem den Magnetpol schuh darstellenden Ring 172 zu bilden. Im unteren Ring 171 ist eine O-Ringdichtungsnut 17^ ausgebildet, die einen lösbaren und vakuumdichten Einbau der Spruhbeschichtungsquelle gemäß Fig. 2a in die Wand der hier nicht gezeigten Vakuumkammer erleichtert, so daß die Spruhbeschichtungsquelle von der Kammerwand in die Kammer hineinragen kann. Der den Magnetpol schuh darstellende Ring 172 enthält auch eine O~Ringdichtungsnut 177, die eine vakuumdichte Abdichtung gegenüber der Oberseite des Targetisolatorringes 159 ermöglichte Um während des Betriebes der Spruhbeschichtungsquelle eine Bogenbildung zur Wand 173 zu vermeiden ist ein konzentrisches Paar zylindrischer Überschlagisolatoren 178 und 179 vorgesehen. Am äußeren, den Magnetpol schuh bildenden Ring 172 sind mittels hier nicht gezeigter Befestigungsmittel nichtmagnetische, geerdete Abschirmglieder 180 und 181 lösbar angebracht, wobei zwischen diesen beiden geerdeten Abschirmgliedern ein wassergekühltes, nichtmagnetisches Glied 182 vorgesehen ist und die Kühlung mittels Wasser erreicht wird, welches durch angeschlossene Leitungen I83 fließt. Das geerdete Abschirmglied 180 hat insbesondere die

Aufgabe, ©lne> unerwünschte Beschichtung des TarRötisolafcorrin-ges 159beim Betrieb der SprühbeSchichtungsquelle zu reduzieren.

Die Gesamtanordnung der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. 2a ist mittels eines Klemmringes 190 zusammengehalten, der mittels hier nicht gezeigter Bolzen, die sich durch ein Loch 191 erstrecken und in Gewinde in einem Loch 192 eingreifen, zum unteren Ring 171 gezogen ist. Hierdurch drängt der Klemmring 190 die Bodenplatte 13^ nach oben, wodurch vakuumdichte Abdichtungen durch das Zusammenpressen von O-Ringen in den 0-Ringdichtungsnuten 123 und 158 an der Unter- bzw. Oberseite des Anodenisolatorringes 12*l· sowie durch Zusammenpressen von O-Ringen in O-Ringdichtungsnuten 155 und 177 an der Unter- bzw. Oberseite des Targetisolatorringes 159 geschaffen werden.

Nach dem Einbau der Sprühbeschichtungsquelle in die Vakuumkammer und nach dem Evakuieren der Kammer bewirkt atmosphärischer Druck, daß die gerade genannten O-Ringe noch stärker zusammengepreßt werden, wodurch sie zwangsläufig zur Vakuumunversehrtheit der O-Ringdichtungen beitragen. Diese zusätzliche Komprimierung der O-Ringe führt zu einer Aufwärtsbewegung der Bodenplatte 13^ und entsprechend zu einer Spannungsminderung der hier nicht gezeigten Bolzen, die den Klemmring 190 gegen den unteren Ring 171 ziehen. Durch die so geminderte Bolzenspannung kann es dazu kommen, daß der Klemmring I90 lose klappert, was das Bedienungspersonal veranlassen kann, die Bolzen erneut anzuziehen. Würde das getan, so könnten die Bolzen und/oder der Klemmring 190 überbeansprucht werden, wenn man das Vakuumsystem allmählich wieder auf atmosphärischen Druck kommen läßt. Diese Schwierigkeit wird durch die Verwendung von Spezialbolzen vermieden, die unter Federspannung stehende Kugelstößel aufweisen und, obwohl hier nicht gezeigt, in ein Gewindeloch 193 im Klemmring 190 eingeschraubt sind. Durch die unter Federbelastung stehenden Stößel wird Druck auf die Bodenplatte 13^ ausgeübt und dadurch werden die hier nicht ge-

zeigten, in Gewindelöcher 192 eingreifenden Bolzen unter Spannung gehalten, nachdem die Bodenplatte 13^ bei der Evakuierung zum Herstellen des Vakuumsystems vorwärtsbewegt wurde.

Mit der vorstehend "beschriebenen Konstruktion des Magnetkreises, einschließlich der speziellen Geometrie der zentralen Anode 110, des zentralen Magnetpolschuhs 115 und des äußeren Magnetpolschuhs in Form des Ringes 1?2 werden Magnetfeldlinien 195 erzeugt. Diese Magnetfeldlinien 195 sind klarer und mehr im einzelnen in Fig. 2b gezeigt, die einen Teilschnitt durch die SprühbeSchichtungsquelle gemäß Fig. 2a darstellt. Es sei darauf hingewiesen, daß die bogenförmig verlaufenden Magnetfeldlinien oberhalb der niohterodierten Zerstäubungsfläche II3 keine Schleife durch die Zerstäubungsfläche bilden ,wie das bei vielen bekannten Sprühbeschichtungsquellen der Fall ist. Statt dessen gehen diejenigen Magnetfeldlinien, die durch die Zerstäubungsfläche II3 verlaufen, unmittelbar zur Anode 110, statt daß sie ein zweites Mal durch die Zerstäubungsfläche II3 verlaufen. Die Reflexion von Elektronen von der Anode 110 zurück in die Glimmentladung erfolgt aufgrund eines magnetischen Spiegeleffektes bei dieser speziellen Magnetfeldgestaltung. So wird ein modifizierter, magnetischer Tunnel gebildet, in welchem Elektronen elektrostatisch von der Zerstäubungsfläche II3 in der Nähe des Außenrandes des Targets 112 reflektiert und durch magnetische Spiegelwirkung in der Nähe der Innenkante des Targets 112 reflektiert werden. Es ist festgestellt worden, daß bei Verwendung dieses modifizierten, magnetischen Tunnels verbesserte elektrische Impedanzcharakteristiken der Glimmentladung und eine bessere Gleichmäßigkeit der Erosion des Targets 112 zu erzielen sind. In Fig. 2b ist auch für ein nichtmagnetisches Target ein Profil der Zerstäubungsfläche II3¹ am Ende seiner Gebrauchsdauer eingezeichnet.

BAD ORIGINAL'

Der typische Betrieb der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Pig. 2a ähnelt dem zuvor beschriebenen Betrieb der in Fig. la gezeigten Sprühbeschichtungsquelle.

In den meisten Fällen der Beschichtung durch Zerstäuben oder Aufsprühen ist das niedergeschlagene Material nichtmagnetisch, und es handelt sich z.B. unT Aluminium und Aluminiumlegierungen, Chrom und Chromlegierungen, Wolfram-Titan-Gemische usw. Jedoch. ist es in einer signifikanten Anzahl von Fällen erwünscht, die gleiche Sprühzerstäubungsquelle auch zur Abgabe magnetischer Stoffe wie Eisen, Nickel, Eisennickellegierungen usw. und nicht nur für die nichtmagnetischen Stoffe zu verwenden, für die ursprünglich die Sprühbeschichtungsquelle ausgelegt wurde. Ein einfacher Austausch des nichtmagnetischen Zerstäubungstargets gegen ein magnetisches Zerßtäubungstarget von gleicher Gestalt in den SprühbeSchichtungsquellen gemäß Fig. la und 2a würde zu einem Nebenschluß des größten Teils des Magnetfeldes durch das magnetische Target führen. Folglich wäre die Magnetfeldstärke oberhalb des Targets zu schwach, um die erwünschte magnetische Förderung der Glimmentladung stattfinden zu lassen.

Um eine übermäßig starke Verringerung der Magnetfeldstärke oberhalb des Targets zu vermeiden, sind magnetische Zerstäubungstargets von insgesamt L-förmigem Profil zur Verwendung in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig« la entwickelt worden. Eine Ausführung eines solchen magnetischen Zerstäubungstargets ist in Fig. 3 gezeigt.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Seite eines bekannten magnetischen Zerstäubungstargets 202 zur Verwendung in der in Fig. la gezeigten Sprühbeschichtungsquelle, wobei das Target 202 in den entsprechenden Teil der Sprühbeschichtungsquellle gemäß Fig. la eingebaut dargestellt ist. Das Target 202 weist einen Bereich in Form einer ebenen Platte 203 und einen als ringförmiges Band 20^ gestalteten Bereich auf. Die Platte

ist in ebener Berührung mit dem Magnetpol schuh 42 gehalten und bildet, da sie magnetisch ist, eine Verlängerung des Hagnetpolschuhs 42. Da dies keinen starken oder nachteiligen Einfluß auf das Magnetfeld oberhalb des Targets hat, ist die Dicke der Platte 203 nicht von besonders entscheidender Bedeutung. Das Band 204 ist von dem Wassermantel 44 gemäß Pig. la und von dem Magnetpolschuh 72 umgeben. Die radiale Dicke des Bandes 204 ist allerdings von kritischer Bedeutung, weil das Band 204 als magnetischer Nebenschluß zwischen den Magnetpolschuhen 42 und 72 wirkt. Wenn das Band 204 zu dick ist, wird die Magnetfeldstärke oberhalb des Targets zu schwach, als daß sie eine magnetische Förderung der Glimmentladung ermöglichen könnte. Wenn das Band 204 ausreichend dünn ist, wird der magnetische Werkstoff, aus dem das Band 204 hergestellt ist, magnetisch gesättigt, und die Magnetfeldstärke oberhalb des Targets 202 kann so groß sein, daß die erwünschte magnetische Förderung der Glimmentladung tatsächlich stattfindet. Je höher die Sättigungsmagnetisierung des Materials ist, umso dünner muß das Band 204 sein.

In Fig. 3 sind die Magnetfeldlinien 295 oberhalb des Targets

202 schematisch gezeigt. Diese Gestaltung des Magnetfeldes führt zu einer Glimmentladung, die in dem Bereich der Innenecke konzentriert ist, die durch das Aneinanderstoßen von Platte

203 und Band 204 gebildet wird. Deshalb ist die Erosion des Targets 202 im Eckbereich am stärksten. Die Menge des zum Zerstäuben zur Verfügung stehenden Targetmaterials ist folglich sehr begrenzt. Auch muß das Band 204, wenn eine nennenswerte Menge an Targetmaterial zum Zerstäuben zur Verfügung stehen soll, so dick gewählt sein, daß die Streumagnetfeldlinien 295» auch wenn sie viel stärker sind als der Fall wäre, wenn das Target die konische Gestalt gemäß Fig. la hätte, viel schwächer sind, als sie mit der Erfindung erzielt werden können.

BAD ORIGINAL

Fig. 4a zeigt einen Schnitt durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines magnetischen Zerstäubungstargets 402 gemäß der Erfindung zur Verwendung in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. la. In Fig. 4b ist das Target 402, in die Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. la eingebaut_; im Teilschnitt gezeigt. Das Target 402 weist eine magnetische, ebene Platte 403, ein ge-trenntes, magnetisches, ringförmiges Band 4o4 und ein nichtmagnetisches Abstandselement in Form eines Ringes auf. Zwar ist in Fig. 4a der Ring 405 im Querschnitt kreisförmig gezeigt; aber sein Querschnitt kann auch elliptisch, rechteckig, dreieckig oder anderweitig gestaltet sein. Der Ring 405 ist so bemessen, daß ein Spalt 4o6 von gewünschtem axialem Abstand 407 zwischen der Platte 403 und dem Band 4o4 entsteht. Ferner ist der Ring 405 so bemessen, daß der Spalt 4o6 eine bestimmte gewünschte radiale Tiefe 408 erhält.

Da die magnetische Platte 403 in ebener Berührung mit dem Hagnetpolschuh 42 (siehe Fig. 4b) steht, bildet sie eine Verlängerung desselben. Folglich ist die Platte 403 als virtueller Polschuh zu {betrachten. In ähnlicher Weise bildet das magnetische Band 4o4, welches dem Magnetpol schuh 72 eng benachbart ist, eine Verlängerung des Magnetpolschuhs 72. Folglich kann auch das Band 4o4 als ein virtueller Polschuh betrachtet werden. Die Gestalt des magnetischen Streufeldes im Glimmentladungsbereich wird durch die Gestaltgebung dieser virtuellen Polschuhe und nicht der Magnetpol schuhe 42 und 72 der Sprühbeschichtungsquelle selbst bestimmt. Durch Steuern der Geometrie dieser virtuellen Polschuhe kann also die Glimmentladung innerhalb gewisser Grenzen nach Wunsch gestaltet werden.

Die Magnetfeldstärke im Glimmentladungsbereich hängt stark vom Spalt 4o6 ab. Höhere Magnetfeldstärken werden durch Vergrößerung des axialen Abstandes 407 des Spaltes erreicht. Wenn aber der axiale Abstand 407 zu groß wird, können unerwünschte "Elektronenfallen"-Entladungen, d.h. negative Raumladungs-Entladungen stattfinden. Solche Entladungen können

durch teilweises Füllen des Spaltes ^06 mit einem nichtmagnetischen Werkstoff, wie rostfreiem Stahl der 300er-Serie elektrostatisch verhindert werden. Der nichtmagnetische, als Abstandselement wirkende Ring ^05 erfüllt die beiden Aufgaben, dem Spalt den gewünschten Abstand 40? zu geben und ihn teilweise zu füllen. Für die zuletzt genannte Rolle ist es wichtig, daß die radiale Tiefe *K)8 ausreicht, um es nicht zu einem nennenswerten Ausmaß an Zerstäubung vom Ring 4Ό5 kommen zu lassen und/oder daß keine nennenswerte Menge von Teilchen, die vom Ring 405 absprühen, in gerader Linie zur Oberfläche des zu beschichtenden Substrats wandern kann, welches normalerweise in einem Abstand im wesentlichen oberhalb der Sprühbeschichtungsquelle angeordnet ist. Mit anderen Worten heißt das, daß der Spalt und das nichtmagnetische Abstandselement so angeordnet und gestaltet sein sollte, daß im wesentlichen keine Möglichkeit besteht, daß Gasionen den Ring 4-05 erreichen, der dann eine nennenswerte Menge Teilchen aus nichtmagnetischem Material absprüht, die in Sichtlinie zu einem Substrat wandern, welches im Abstand oberhalb der Sprühbeschichtungsquelle angeordnet ist. Dies ist einer der Gründe, weshalb der Spalt h-Οβ so angeordnet ist, daß er sich rechtwinklig und nicht parallel zur Mittelachse der Targetkonstruktion erstreckt.

Es ist klar, daß beim Einbau der Targetkonstruktion gemäß Fig. ba und M-b in die Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. la das magnetische Band bob und die magnetische Platte 403 beim anfänglichen Erwärmen nach außen in komprimierten Eingriff mit der kalten Wand des Wassermantels A4 expandieren, wodurch eine ausgezeichnete wärmeleitfähige Verbindung zwischen der kalten Wand und dem Band und der Platte entsteht. Aus diesem Grund ist es wichtig, den Spalt 406 zwischen dem Band 4o4 und der Platte 403 statt längs der Platte vorzusehen. Wäre der Spalt längs der Platte angeordnet, könnte derjenige Bereich der Platte, der radial innerhalb des Spaltes liegt, nicht ausreichend gekühlt werden.

Fig. 5a zeigt einen Schnitt durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines magnetischen Zerstäubungstargets 502 gemäß der Erfindung zur Verwendung in der in Pig. 2a gezeigten Sprühbeschichtungsquelle. Pig. 5b ist ein Teilschnitt durch das in die Sprühbeschichtungsquelle gemäß Pig. 2a eingebaute Target 502. Das Target 502 weist ein magnetisches Primärtarget 503» ein magnetisches Sekundärtarget 504 sowie ein nichtmagnetisches Abstandselement in Form eines Ringes 505 auf. Die Teile 503» 504 und 505 sind mittels hier nicht gezeigter, nichtmagnetischer Schrauben 506 als feste Anordnung zusammengehalten. Dadurch ist das magnetische Zerstäubungstarget 502 unmittelbar gegen das nichtmagnetische Zerstäubungstarget in der Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. 2a austauschbar. Die mit den Gewindelöchern in dem Targethaltering 160 in Eingriff stehenden Gewindeglieder I65 können in einer Nut 507 aufgenommen werden, so daß das Target 502 am nichtmagnetischen Bodenteil l4o sicher in seiner Lage gehalten werden kann, wie es für das Target 112 in Fig. 2a gezeigt ist.

Zwischen dem Primärtarget 503 und dem Sekundärtarget 504 ist ein Spalt 510 gebildet. Wie Fig. 5b zeigt, ist der Spalt 510 durch einen axialen Abstand 51I zwischen dem Primärtarget 503 und dem Sekundärtarget 504, durch einen radialen Abstand 512 zwischen dem Innenradius des Primärtargets 503 und des Ringes 505 und durch einen radialen Abstand 513 zwischen dem oberen Zwischenradius des Sekundärtargets 504 und dem Innenradius des Primärtargets 503 gekennzeichnet.

Der Innenumfang des magnetischen Sekundärtargets 504 und der Außenumfang des magnetischen Primärtargets 503 liegt jeweils dem inneren Magnetpolschuh 115 bzw. dem äußeren Magnetpolschuh 172 eng benachbart und bildet folglich eine "Verlängerung" des inneren bzw. äußeren Polschuhs zum nichtmagnetischen Spalt 510. Deshalb kann das Primärtarget 503 und das Sekundärtarget 504 jeweils als ein "virtueller" Polschuh betrachtet werden. Die

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Gestalt des magnetischen Streufeldes im Glimraentladungsbereich wird durch die Formgebung dieser virtuellen Polschuhe und nicht durch die Magnetpolschuhe 115 und 172 der Sprühte« Schichtungsquelle selbst bestimmt. Durch Steuern der Gestaltgebung dieser virtuellen Polschuhe kann also die Glimmentladung innerhalb gewisser Grenzen nach Wunsch geformt werden.

Die obigen Erläuterungen zur Anordnung des Spaltes 4-06 und des als Abstandselement eingesetzten Ringes 405 (bezogen auf Fig. 4a und 4b) treffen auch für den Spalt 510 und den Ring 505 gemäß Fig. -5a und 5b zu.

Fig. 6 zeigt eine ebene Ausführungsform der Erfindung, bei der das Target 602 eine mehrteilige Konstruktion ist, die im Querschnitt aus drei einzelnen Gliedern 603, 6θ4· und 605 besteht, welche durch Spalte 610 voneinander getrennt sind. Jeder der Spalte hat zwei Abschnitte 611 und 612, die rechtwinklig zur Ebene des Targets 602 verlaufen. Diese sich rechtwinklig erstreckenden Spaltbereiche 611 und 612 sind durch einen ebenen Spaltbereich 613 zu einem sich in Umfangsrichtung kontinuierlich erstreckenden Spalt verbunden. Die Targetglieder 603, 6C& und 605 sind jeweils auf einem ebenen Kühlmantel 615 abgestützt, der im Innern mit Durchlässen versehen ist₉ durch die ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser umläuft. So führt z.B. eine Einlaßleitung 6l6 zu einem Einlaßsammelkanal 617, der eine Vielzahl von Querkanälen 6I8 versorgt, die alle zu einer AuslaßSammelleitung 619 führen, durch die das Kühlmittel über eine Auslaßleitung 620 abgeführt wird. Ein zum Eingrenzen der ionisierenden Elektronen nötiges Magnetfeld wird von Magneten 622 und 623 geschaffen.

Es liegt auf der Hand, daß die Sprühbeschichtungsquelle gemäß Fig. 6 eine herkömmliche, ebene Magnetron-Quelle in dem Sinn ist, daß die Magnete 622 und 623 an ihren Enden so verbunden sind, daß sie die Seiten eines kontinuierlichen, rahmenförmigen

Magnetsystems "bilden, wenn man sie von der Unterseite des in Fig. 6 gezeigten Schnitts betrachtet. Das Magnetsystem hat also die herkömmliche Form einer Rennbahn oder geschlossenen Schleife. Die Targetglieder 603 und 605 sind darüber hinaus an ihren Enden so vereinigt, daß sie einen ringförmigen Rahmen um das einzige zentrale Targetglied 6o4 bilden. Ähnlich sind die Spalte 610 an den Enden so vereinigt, daß sie über den miteinander verbundenen Enden der Magnete liegen. Die Spalte 610 bilden also ein streumagnetfeld in Form einer geschlossenen Schleife mit einem Querschnitt der durch die Feldlinien 625 über dem linken Spalt 610 in Fig. 6a gezeigten Art.

Um die Targetglieder 603, 604 und 605 unterhalb der jeweiligen Curietemperatür halten zu können, muß eine gut wärmeleitfähige Verbindung zwischen ihnen und der oberen^ kalten Wand des Kühlmantels 615 bestehen. Diese Verbindung wird vorzugsweise durch Metallhart- bzw. -weichlot oder ein Metall-Epoxy-Gemisch hergestellt, wie durch die dicke schwarze Linie angedeutet.

Da die Spalte 610 Stufenform haben, ist klar, daß keine Möglichkeit besteht, daß ein vom Plasma oberhalb der Targetglieder in den Spalt gelangendes Ion auf die exponierte Oberfläche des Kühlmantels 615 unterhalb der Spaltbereiche 610 auftrifft. Das bedeutet mit anderen Worten, daß es keinen Weg in Sichtlinie von der freiliegenden Oberfläche des Kühlmantels zu dem Raum oberhalb der Targetglieder gibt. Selbst wenn innerhalb der Spalte 610 ein Ion erzeugt würde, welches den Wassermantel erreicht, so hätte das vom Wassermantel zerstäubte Material keine Bahn in Sichtlinie zur Außenseite des Spaltes und würde von den Innenwänden des Spaltes abgefangen. Als Mittel zum Erhalt eines exakten Abstandes der Targetglieder oder zum Vermeiden von "Elektronenfallen"-Entladungen, d.h. negativen Raumladungs-Entladungen, wie im Zusammenhang mit

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Fig. ^a beschrieben, kann gegebenenfalls ein nichtmagnetisches Abstandselement 628 im Spaltbereich 611 angeordnet Nerden (welches sich z.B. bis zur Höhe der benachbarten Kante am Targetglied 603 und 605 erstreckt). Es ist erkennbar, daß es keinen Weg in der Sichtlinie von einem Abstandselement an beliebiger Stelle in den Spaltbereichen 611 zur Außenseite der Targetglieder gibt. Das Abstandselement 628 ist nur im linken Spalt 610 gezeigt, damit der leere Spalt 610 rechts in Fig. 6 deutlicher erkennbar ist. Es liegt auf der Hand, daß bei Verwendung eines nichtmagnetischen Abstandselements dieses auch im rechten Spalt enthalten wäre.

BAD ORiGINAL

-2S-L e e r s e i t e

Claims

Magnetisches Zerstäubungstarget

Priorität: 5. November I982 - USA - Serial Nr. 439 68I

Patentansprüche

Magnetisches Zerstäubungstarget für eine Magnetron-Sprühbeschichtungsquelle mit einer Magnetfeldeinrichtung, die Magnetfelder oberhalb einer Zerstäubungsfläche eines Zerstäubungstargets erzeugt,
gekennzeichnet durch

- ein erstes Magnetteil,

- und ein zweites Magnetteil im Abstand von dem ersten Magnetteil unter Schaffung eines Spaltes zwischen den Magnetteilen, der keinen magnetischen Werkstoff enthält, wobei die Magnetteile mit der Magnetfeldeinrichtung in einer Magnetron-SprühbeSchichtungsquelle so zusammenwirken, daß sie ein Streumagnetfeld über den Spalt hinweg bilden.
2. Zerstäubung target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , da(3 der Spalt so angeordnet und gestaltet ist, daß ungewünschte Glimmentladungen innerhalb eines von dem Spalt begrenzten Volumens vermeidbar sind.
3. Zerstäubungstarget nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Targetteil jeweils eine Zerstäubungsflache hat, und daß der Spalt ein nichtmagnetisches Abstandselement enthält, welches in einer von den Zerstäubungsflächen entfernten Stellung angeordnet ist.
4. Zerstäubungstarget nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Magnetteil die Gestalt eines insgesamt ringförmigen Bandes hat, und daß das zweite Magnetteil die Gestalt einer insgesamt ringförmigen, ebenen Platte hat, wobei die magnetischen Zerstäubungsflächen jeweils an der allgemein innenliegenden Fläche des ringförmigen Bandes und der allgemein oberen Fläche der ringförmigen, ebenen Platte liegen.
5. Zerstäubungstarget nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet , daß der Spalt ein nichtmagnetisches Abstandselement enthält, und daß die Anordnung und Gestaltung des Spaltes und des Abstandselements so gewählt ist, daß es keinen Weg in Sichtlinie von dem Abstandselement in Richtung parallel zur Achse des Bandes und der Platte gibt.
6. Zerstäubungstarget nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Targetteil jeweils eine Zerstäubungsfläche hat, die einem Ende des Spaltes benachbart ist, und daß der Spalt so gestaltet ist, daß es keinen Weg in Sichtlinie von dem den Zerstäubungsflächen benachbarten Ende des Spaltes zum anderen Ende des Spaltes gibt.
7. Zerstäubungstarget nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Targetteile eine ebene Gestalt hat.
8. Zerstäubungstarget nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß der Spalt mindestens einen Teilbereich hat, der sich nicht rechtwinklig zur Ebene der Targetteile erstreckt.
9, Sprühbeschichtungstarget für Magnetron-Sprühbe-Schichtungsquellen zur Schaffung von Überzügen aus magnetischem Material,
gekennzeichnet durch

- ein ringförmiges, allgemein bandartiges Glied aus magnetischem Material,

- ©in ringförmiges, allgemein scheibenartiges Glied aus magnetischem Material mit einem Außendurchmesser, der größer ist als der innere des bandförmigen Gliedes und mit einem wesentlich kleineren Innendurchmesser als der Innendurchmesser des bandartigen Gliedes,

- ein ringförmiges Abstandselement,

wobei das Abstandselement eine axiale Dimension von wesentlicher Länge hat, wodurch bei Anordnung des Abstandseiements zwischen und in Berührung mit dem bandartigen Glied und dem scheibenartigen Glied das bandartige Glied und das scheibenartige Glied durch einen wesentlichen Spalt im Abstand voneinander angeordnet sind und das ringförmige Abstandselement einen Innendurchmesser hat, der wesentlich größer ist als der Innendurchmesser des bandartigen Gliedes, wodurch das Abstandselement keinen wesentlichen Bereich des radial inneren Bereichs des Spaltes einnimmt.
10. Verfahren zum Beschichten von Substraten mit einer Sprühbeschichtungsquelle, die ein Target enthält, eine kalte Wand sum Kühlen des Targets und eine Magneteinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes über dem Target, worin das Target aus magnetischem Material besteht und die Tendenz zum Nebenschluß des Magnetfeldes durch das Target hat, dadurch gekennzeichnet , daß das Target so gestaltet wird, daß es einen oder mehrere Bereiche von im

wesentlichen erhöhter magnetischer Reluktanz hat, so daß die Magnetfeldlinien nach außerhalb des Targets über den Bereich bzw. die Bereiche der erhöhten Reluktanz streuen , daß ein Weg von hoher Wärmeleitfähigkeit zwischen der kalten Wand und dem Target geschaffen wird, und daß die kalte Wand ausreichend kalt gehalten wird, um genügend Wärme von dem Target über den Wärmeleitungsweg zu übertragen, um das Target während des ganzen Sprühbeschichtungsvorganges unterhalb seiner Curietemperatur zu halten.
11. Verfahren zum Beschichten von Substraten mit einer Sprühbeschichtungsquelle, die ein Target hat, eine kalte Wand zum Abkühlen des Targets, eine Magneteinrichtung zur Schaffung eines Magnetfeldes über dem Target, die geeignet ist, Targets aus magnetischem Material aufzunehmen, wodurch die Tendenz zum Nebenschluß des Magnetfeldes durch das Target besteht, und die auch geeignet ist, Targets aus nichtmagnetischem Material aufzunehmen,

dadurch gekennzeichnet , daß das magnetische Target so geformt wird, daß es einen oder mehrere Bereiche von im wesentlichen erhöhter magnetischer Reluktanz hat, so daß die Magnetfeldlinien nach außerhalb des Targets über den Bereich bzw. die Bereiche von erhöhter Reluktanz streuen, daß ein Weg von hoher Wärmeleitfähigkeit zwischen der kalten Wand und dem Target geschaffen wird, und daß die kalte Wand in dem gleichen Ausmaß gekühlt wird₈ wenn in der Quelle ein magnetisches Target verwendet wird, wie sie bei Verwendung eines nichtmagnetischen Targets in der Quelle gekühlt wird.