DE3411536A1 - Magnetronkatode fuer katodenzerstaeubungsanlagen - Google Patents

Magnetronkatode fuer katodenzerstaeubungsanlagen

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DE3411536A1 DE19843411536 DE3411536A DE3411536A1 DE 3411536 A1 DE3411536 A1 DE 3411536A1 DE 19843411536 DE19843411536 DE 19843411536 DE 3411536 A DE3411536 A DE 3411536A DE 3411536 A1 DE3411536 A1 DE 3411536A1
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Description

  • " Magnetronkatode für Katodenzerstäubungsanlagen
  • Die Erfindung betrifft eine Magnetronkatode für Katodenzerstäubungsanlagen mit einer Targethalterung für die lösbare Befestigung eines plattenförmigen Targets und mit einer Magnetanordnung mit zur Targetfläche parallelen Polflächen für die Erzeugung mindestens eines ringförmig geschlossenen, das Target übergreifenden Tunnels aus Mtagnetfeldlinien, wobei die Magnetanordnung in mindestens einem Gehäuse aus nicht-ferromagnetischem Werkstoff untergebracht ist, das sich über die Polflächen erstreckt.
  • Magnetronkatoden mit ebenen oder gewölbten Targetflächen sind hinreichend bekannt. Dabei wird eine räumlich definierte Anordnung von Permanent- und/oder Elektromagneten in einer solchen relativen Lage zur Targetfläche vorgesehen, daß über der Targetfläche ein ringförmig geschlossener Tunnel von Magnetfeldlinien erzeugt wird, durch den die den Zerstäubungsvorgang bewirkende Glimmentladung auf einen Bereich in unmittelbarer Nähe des Targets begrenzt und dadurch die Zerstäubungsrate um mehr als eine Zehnerpotenz erhöht wird.
  • Mit "Targetfläche" wird die der Glimmentladung aus gesetzte, wirksame Targetoberfläche bezeichnet, von der die zerstäubten Partikel ausgehen, in der Regel also die Targetvorderfläche.
  • Derartige Magnetronkatoden können sowohl mit Permanente magneten als auch mit Elektromagneten bestückt werden, um den ringförmig geschlossenen Tunnel zu erzeugen.
  • Statische Magnetfelder, wie sie durch Permanentmagnete erzeugt werden, fUhren jedoch zu einem schlechten Ausnutzungsgrad des Targetmaterials, weil sie nämlich in einem sehr engen Bereich, in dem die Magnetfeldlinien parallel zur Targetfläche verlaufen, tiefe Erosionsgräben erzeugen, neben denen der größte Teil des Targetmaterials unverbraucht stehen bleibt. Dies ist bei teuren Targetmaterialien ein schwerwiegender Nachteil. Weiterhin bilden sich beim Zerstäuben unter Zusatz reaktiver Gase regelmäßig elektrisch isolierende Schichten im nicht-erodierten Targetbereich, die zu unerwünschten Auf- bzw. Entladungen führen können.
  • Durch die DE-OS 27 35 525 ist es bekannt, den Ausnutzungsgrad des Targetmaterials durch Verbreiterung der Erosionsgräben zu steigern. Dies geschieht dadurch, daß man das Magnetsystem ständig in Bewegung hält und dabei parallel zur Targetfläche bewegt. Diese Maßnahme bedingt jedoch einen komplizierten Aufbau der Magnetronkatode in Verbindung mit einem entsprechenden Antrieb.
  • Durch die DE-OS 25 56 607 ist es bekannt, einem durch Permanentmagnete erzeugten stationären Magnetfeld durch eine mit Wechselfrequenz beaufschlagte MagnetspuXe ein oszillierendes Magnetfeld zu überlagern und auf diese Weise den Erosionsgraben zu verbreitern und damit den Ausnutzungsgrad zu steigern. Der Effekt ist jedoch relativ gering, da sich mit einem Elektromagneten kein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugen läßt, das in Verbindung mit dem Permanentmagnetsystem einen praktisch flächigen Abtrag des Targetmaterials zur Folge hätte.
  • Durch die DE-OS 30 47 143 ist es bekannt, den störenden Einfluß des Erosionsgrabens auf die langzeitigen Zerstäubungsbedingungen dadurch auszuschalten, daß man den Abstand des Magnetsystems mit fortschreitendem Verbrauch des Targetmaterials von dessen ursprünglicher Vorderfläche laufend vergrößert. Auch hierdurch läßt sich der Ausnutzungsgrad des Targetmaterials nur unwesentlich vergrößern.
  • Auch die US-PS 4 198 283 setzt sich mit dem Problem einer ungünstigen Materialausnutzung des Targets auseinander. Um den Ausnutzungsgrad zu erhöhen, ist das aus mehreren Teilstücken bestehende Target zwischen weichmagnetischen Pol schuhen eingespannt, die gewisermaßen die Verlängerung der in dem gekühlten Gehäuse aus nicht-ferromagnetischem Werkstoff untergebrachten Permanentmagnete darstellen. Der Ausnutzungsgrad wird aber nur dadurch vergrößert, daß die einzelnen Teilstücke des Targets nach einem teilweisen Verbrauch umsetzbar sind, so daß auch andere Oberflächenteile dem Zerstäubungsvorgang ausgesetzt werden können. Die Wartung einer derartigen Magnetronkatode ist durch das häufige Umsetzen der Targetstücke jedoch schwierig, wobei sich zusätzlich noch Kühlungsprobleme einstellen, dann nämlich, wenn die Targetteilstücke nach einer ursprünglich flächigen Auflage gewendet werden und hierdurch mit dem gekhlten Gehäuse mit einer Oberfläche in Berührung kommen, in der sich der erwähnte Erosionsgraben befindet.
  • Einerseits überschneiden sich beim Gegenstand der US-PS 4 198 283 die Projektionen von Target und den im Gehäuse liegenden Polflächen der Permanentmagnete, andererseits wird durch die enge Umklammerung der Targetteilstücke durch die weichmagnetischen Polschuhe auch hier eine starke Krümmung der Magnetfeldlinien erzielt, die zu den bewußten tiefen und engen Eros i ons gräben führen. Durch die vorgezogenen weichmagnetischen Polschuhe würde zusätzlich die Gefahr bestehen, daß eben diese Pol schuhe zusammen mit dem Targetmaterial zerstäubt werden, wenn nicht durch eine auf Massepotential befindliche Abschirmung dieser Effekt verhindert würde.
  • In der DE-PS 30 04 546 und der US-PS 4 282 083 sind Magnetronkatoden beschrieben, bei denen die Projektionen von Target und Polflächen von Hilfsmagneten sich überschneiden. Durch Oberlagerung der hierdurch erzeugten Hilfsmagnetfelder mit einem Hauptmagnetfeld, das von Pol flächen erzeugt wird, die nicht in der Projektionsfläche des targets liegen, soll der Ausnutzungsgrad des Targetmaterials wesentlich verbessert werden. Abgesehen von einem sehr komplizierten Aufbau einer solchen Anordnung sind auch hier die nicht in der Projektion des Targets liegenden Polflächen (des Hauptmagnetsystems) dem Zerstäubungsvorgang ausgesetzt, so daß durch besondere Oberflächenüberzüge dafür Sorge getragen werden muß, daß die aus dem eigentlichen Targetmaterial erzeugten Schichten nicht durch Material des Magnetsystems verunreinigt werden. Eine gleichfalls vorhandene geerdete Abschirmung verhindert lediglich das Zerstäuben der Außenseite bzw. des Gehäuse der Katode.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetronkatode der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die eine bessere Targetausnutzung oestattet, ohne daß die Polflächen oder Gehäuseteile der gesamten Anordnung am Zerstäubungsvorgang teilnehmen.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die Kombination der Merkmale wie folgt: a) die Projektionen von Target und Polflächen in einer gemeinsamen, zur Targetfläche parallelen Ebene überschneiden sich nicht, b) das Gehäuse ist im Bereich der Polflächen in Zerstäubungsrichtung vor die Targetfläche vorgezogen, oder es liegt äußerstenfalls in der Ebene der Targetfläche, und c) das Gehäuse mit dem Magnetsystem ist sowohl gegenüber der Targethal terung als auch gegenüber tasse elektrisch isoliert.
  • Die "Zerstäubungsrichtung" ist dabei die Wanderungsrichtung des von dem Target abgestäubten Materials in Richtung auf die der Katode gegenüber liegenden Substrate. Die "Targetfläche" ist dabei diejenige Fläche, auf der der eigentliche Zerstäubungsvorgang stattfindet, d.h. die sichtbare Vorderfläche des Targets.
  • Durch das Merkmal a) wird die Möglichkeit geschaffen, daß die relative Lage von Target und Polflächen, in Zerstäubungsrichtung gesehen, variabel ist, d.h.
  • die Polflächen können, ohne daß es hierzu besonderer weichmagnetischer Polschuhe bedarf, auch seitlich neben den Begrenzungswänden des Targets liegen. Hierdurch läßt sich der Verlauf des Magnetfeldes gegenüber der Targetfläche gezielt beeinflussen. Es ist sogar im Hinblick auf den Isolationsabstand gemäß Merkmal c) besonders vorteilhaft, wenn die Projektionen von Target einerseits und Polflächen andererseits in einer gemeinsamen, zur Targetfläche parallelen Ebene mit Abständen, d.h. unter Einhaltung von Luftspalten, ineinander liegen.
  • Da die Polflächen nun nicht mehr hinter dem Target, sondern deutlich außerhalb der Projektionsfläche des Targets liegen, wird die Krümmung der Magnetfeldlinien relativ zu den Targetabmessungen, die von den Feldlinien überspannt werden müssen, deutlich verringert, wodurch sich die Breite des Erosionsgrabens entsprechend vergrößert, so daß eine wesentlich bessere Materialausnutzung die Folge ist.
  • Durch die Verknüpfung der Merkmale a) und b) wird ein zusätzlicher Vorteil beim reaktiven Zerstäuben von metallischen Targets erzielt: Die Targetfläche wird ganzflächig zerstäubt, sa daß das Entstehen von isolierenden Oberflächen- schichten wirksam verhindert wird. Diese Schichten hätten nämlich eine oberflächliche Aufladung zur Folge, die schließlich zu Spannungsüberschlägen führen würde. Weiterhin wird durch das Merkmal b) erreicht, daß die Seitenflächen des Targets elektrisch vollkommen abgeschirmt werden, so daß an diesen Stellen weder eine Aufladung noch eine Entladung erfolgen kann. Die Zerstäubung der Seitenflächen wird wirksam verhindert.
  • Von ganz besonderem Vorteil ist jedoch das gleichmäßige Zerstäuben der Targetfläche bei gepreßten Targets oder bei Targets mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. Durch den gleichmäßigen Energieeintrag erfolgt kein Verziehen des Targets durch thermisch bedingte Spannungen.
  • Das Vorziehen des Gehäuses schafft außerdem die Möolichkeit, die Polflächen innerhalb des Gehäuses zu verlagern und dadurch die relative Lage des Magnetfeldes zur Targetfläche einzustellen.
  • Durch die Maßnahme, die Projektionen von Targets und Polflächen in eine gemeinsame Ebene sich nicht überschneiden zu lassen, geraden notwendigerweise die Polflächen in Gefahr, selbst zerstäubt zu werden.
  • Es ist zwar prinzipiell denkbar, zur Verhinderung dieser Zerstäubung den zentralen Magneten als Anode (Massenpotential) zu schalten, jedoch entsteht hier- durch aus Isolationsgründen im Bereich des Magnetjochs ein Luftspalt, der einen magnetischen Widerstand darstellt (US-PS 4 282 083).
  • Weiterhin entsteht durch eine solche Maßnahme zwischen dem Magnetsystem und dem Target ein sehr starkes elektrisches Feld, das die Entstehung von Glimmentladungen im Spaltbereich begünstigt. Glimmentladungen in Luftspalten sind zwar in der US-PS 4 391 697 als erwünscht beschrieben, jedoch bedingt eine solche Maßnahme wiederum die Unterbringung besonderer Werkstoffe auf dem Grund der Luftspalte, um eine Verunreinigung der aus dem Targetmaterial niedergeschlagenen Schichten durch aus dem Spalt kommendes Fremdmaterial zu verhindern. Außerdem wird, was wohlbekannt ist, beim Zerstäuben ein beträchtlicher Teil der der Zerstäubungsvorrichtung zugeführten elektrischen Leistung in der Anode in Form von Wärme freigesetzt. Die Verwendung des Magnetsystems als Anode bedingt somit ein zusätzliches Kühlsystem zum Schutz des Masnetsystems.
  • Hier schafft nun die Maßnahme gemäß Merkmal c) Abhilfe, das Gehäuse mit dem Magnetsystem sowohl gegenüber der Targethalterung als auch gegenüber Masse elektrisch zu isolieren. Durch diese Maßnahme kann sich das Gehäuse mit dem zugehörigen Magnetsystem unter Beibehaltung der für das Magnetronprinzip erforderlichen Feldliniengeometrie selbsttätig auf ein Zwischenpotential einstellen, so daß eine Zerstäubung sowie ein Beschuß mit energiereichen Sekundärelektronen unterbleibt, die maßgeblich zur Aufheizung der Anode beitragen. Diese Maßnahme bedingt allerdings einige konstruktive Voraussetzungen, da normalerweise das Gehäuse, in dem das Magnetsystem untergebracht ist, einen sogenannten Katodengrundkörper bildet, der als Tragelement für alle anderen Katodenbauteile dient und daher selbst auf Katodenpotential liegt (US-PS 4 198 283; DE-OS 28 24 289; US-PS 4 385 579; DE-OS 30 47 113; DE-OS 25 56 607). Diese übliche Bauweise muß zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Lehre einer doppelten Isolierung verlassen werden.
  • Es ist dabei gemäß der weiteren Erfindung besonders vorteilhaft, wenn sich zwischen dem Gehäuse und dem Target in einer Richtung parallel zur Targetfläche noch mindestens ein Luftspalt befindet, der bevorzugt (und im Gegensatz beispielsweise zur Lehre der US-PS 4 198 283) deutlich ausgeprägt ist und einige Millimeter beträgt. Die Gleichmäßigkeit der Targeterosion ist weitgehend unabhängig von der Breite dieses Luftspalts, so daß die Katode auch im Dauerbetrieb gegen eine Verschmutzung innerhalb des Luftspalts geschützt ist.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Magnetronkatode mit einem Magnetjoch, welches die Gegenpole der Magnetanordnung miteinander verbindet und gleichzeitig als Tragelement für das Target und das Gehäuse mit der Magnetanordnung dient. Eine solche Magnetronkatode ist gemäß der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Target, die Targethalterung sowie deren elektrische Zuleitung gegenüber dem Magnetjoch isoliert sind.
  • Dies geschieht in ganz besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß das Magnetjoch plattenförmig ausgebildet ist, auf seiner einen ebenen Fläche ringförmig geschlossene Auflageflächen für die Magnetanordnung und einen plattenförmigen Isolierkörper besitzt, und daß auf dem Isolierkörper ein Targetkuhlsystem aufliegt.
  • Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Polflächen gegenüber der Stirnseite des Gehäuses um mindestens die an dieser Stelle vorhandene Gehäusewandstärke zurückgesetzt sind. Dieses Zurücksetzen geschieht vorzugsweise um mehr als die Gehäusewandstärke, so daß zwischen den Polflächen und der Stirnseite des Gehäuses ein Hohlraum gebildet wird. In diesem Hohlraum läßt sich, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Luftspaltes, ein weiterer weichmagnetischer Körper unterbringen. Durch diesen weichmagnetischen Körper wird der an dieser Stelle vorhandene Luftspalt in zwei Einrellcftspa7te unterte 1 , wobei die räumliche Lage des weichmagnetischen Körpers die Verteilung der Magnetfeldlinien in solche, die das Target durchdringen, und in solche, die über das Target hinweglaufen, ermöglicht. Auch diese Maßnahme trägt zusätzlich zur Vergleichmäßigung des Materialabtrags der Targetfläche bei.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgeaenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen enthalten.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
  • Es zeigen: Figur 1 einen Axialschnitt durch eine weitgehend rotationssymmetrische Magnetronkatode.
  • Figur 2 eine Draufsicht auf die Magnetronkatode nach Figur 1, jedoch nach Demontage des Targets und der Gehäuseteile für die Magnetanordnung, und Figur 3 eine Unteransicht der Magnetronkatode nach Figur 1 In Figur 1 ist ein Stromzuführungsplatte 1 dargestellt, die über einen Stützisolator 2 mit einer Vakuumkammer 3 verbunden ist, die ihrerseits an Masse 4 liegt. Mit der Stromzuführungsplatte 1 ist ein Magnetjoch 5 isoliert aber fest verbunden, das im wesentlichen gleichfalls plattenförmig ausgebildet ist. Das Magnetjoch besitzt auf seiner Oberseite eine ebene Fläche 6, in der ringförmig geschlossene Auflageflächen 6a und 6b für eine Magnetanordnung 7 liegen. Die Maanetanordnung 7 besteht aus einem inneren Ringmagneten 7a und einer geschlossenen äußeren Reihe von Stabmagneten 7b, die sämtlich in Bezug auf die Achse A des Systems axial magnetisiert sind, und zwar derart, daß die Polungsrichtung des inneren Ringmagneten 7a umgekehrt zu derjenigen der äußeren Stabmagneten 7b verläuft. Die Pol lage ist in Figur 1 ausdrücklich eingezeichnet. Die Magnetanordnung 7 besitzt auf der dem Magnetjoch 5 abgekehrten Seite Polflächen 7c und 7d, die in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  • Zwischen den Auflageflächen 6a und 6b bzw. zwischen den Polflächen 7c und 7d liegt eine ringförmig geschlossene Auflagefläche 8, oberhalb welcher ein Isolierkörper 11 und ein kreisringförmiges Target 9 mit einer ebenen Targetfläche 9a angeordnet sind. Es ist gemäß der Erfindung möglich, durch entsprechende Wahl der Dicke des Isolierkörpers 11 die Targetfläche 9a in eine bestimmte räumliche Lage zu den Polflächen 7c und 7d zu bringen. Die Rückseite des Targets 9 ist mit einer umlaufenden Rippe 9b versehen, in die, auf dem IJm;>ng verteilt, Gewinde fr mehrere Zugschrauben 10 eingeschnitten sind. Durch diese Zugschrauben läßt sich das Target 9 gegen das Magnetjoch 5 und die Stromzuführungsplatte 1 verspannen.
  • Zwischen dem Target 9 und dem Isolierkörper 11 befindet sich ein Targetkühlsystem 12, welches gemäß Figur 2 in Form eines auf zwei verschiedenen Radien liegenden, bifilar gewickelten Rohres ausgeführt ist, das einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist und bei dem die Achsen der einzelnen Windungen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
  • Die beiden Windungen sind durch ein radial verlaufendes, auf Gehrung geschnittenes Rohrstück 1 2a miteinander verbunden (Figur 2). Die entgegengesetzt liegenden Enden 12b und 12c sind senkrecht abgewinkelt und mit ausreichenden Isolierabständen durch nicht näher bezeichnete Bohrungen im Magnetjoch 5 bzw. durch eine radiale Ausnehmung la in der Stromzuführungsplatte 1 hindurchgeführt.
  • Beim Anziehen der Zugschrauben 10 stützt sich das Target 9 auf dem Tanetkühlsystem 12 und dieses wiederum auf dem Isolierkörper 11 ab.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich, verläuft von der ebenen Fläche 6 eine Bohrung 13 bis zur gegenüberliegenden ebenen Fläche 14 des Magnetjochs 5. Die in Figur 1 darnestellt2 Bohrung 13 ste1nt s eht stell!erAre end fi;r insgesamt sechs solcher Bohrungen, durch die insgesamt sechs Zugschrauben 10 hindurchgeführt sind, die sämtlich einerseits leitend mit dem Target 9 und andererseits leitend mit der Stromzuführungsplatte 1 verbunden sind.
  • Um zu verhindern, daß es zwischen der Stromzuführungsplatte 1 bzw. den Zugschrauben 10 und dem Magnetjoch 5 zu einem Kurzschluß kommt, ist in der Bohrung 13 ein hülsenförmiger Isolierkörper 15 angeordnet, der außerhalb der Bohrung 13 einen auf der ebenen Fläche 14 aufliegenden Kragen 15a aufweist.
  • Auf diesem Kragen stützt sich die Stromzuführungsplatte 1 unter der Kraft der Zugschraube 10 ab.
  • Es ist erkennbar, daß auf diese Weise die Stromzuführungsplatte 1 mit dem Target 9 sowohl gegenüber dem Magnetjoch 5 mit der Magnetanordnung 7 als auch gegenüber der Vakuumkammer 3 bzw. der Masse 4 elektrisch isoliert sind. Während das Target 9 über die Stromzuführungsplatte 1 auf ein definiertes negatives Potential gebracht werden kann und auch die Masse 4 ein definiertes Potential (Null-Potential) darstellt, ist die Magnetanordnung 7 mit dem Magnetjoch 5 frei und kann sich auf ein durch die Betriebsbedingung vorgegebenes Zwischenpotential einstellen, bei dessen Erreichen innerhalb allerkürzester Zeit sich selbsttätig der Effekt einstellt, daß eine Zerstäubung der Magr.etanordntna unterbleibt.
  • Die Zugschrauben 10 können im vorliegenden Fall als die Targethalterung bezeichnet werden. ährend es bei metallischen Targets möglich ist, die Zugschrauben 10 in dem Werkstoff des Targets 9 unmittelbar zu verankern, kann beim Zerstäuben, beispielsweise von dielektrischen Targets so vorgegangen werden, daß auf dem Isolierkörper 11 ein metallischer Ring ange- ordnet wird, auf dem das dielektrische Targetmaterial befestigt ist. Dieser metallische Ring stellt alsdann eine gut wärmeleitende Verbindung mit dem Taraetkühlsystem 12 her und fängt außerdem die mechanischen Kräfte auf, die ein sprödes, dielektrisches Target nicht aufnehmen könnte. Ein Kühl kanal 25 im Magnetjoch 5 verbessert zusätzlich die Wärmeabfuhr.
  • Die Magnetanordnung 7 ist in einem Gehäuse 16 untergebracht, das aus einem nicht-ferromagnetischen Werkstoff besteht. Das Gehäuse 16 besteht aus zwei rotationssymmetrischen Teilen, nämlich aus einem topfförmigen zentralen Gehäuseteil 16a, das den Ringmagneten 7a einschließt und mittels einer Schraube 17 mit dem Magnetjoch 5 verspannt ist, sowie aus einem ringförmigen äußeren Gehäuseteil 16b, welches - im Querschnitt gesehen - die Stabmagnete 7b in einer endlosen, d.h.
  • geschlossenen Reihe umschließt und mittels mehrerer Schrauben 18, von denen nur eine gezeigt ist, gleichfalls mit dem Magnetjoch 5 verschraubt ist. Das Gehäuse 16 besitzt eine Stirnseite 16e, die aus einer Kreisfläche (des Gehäuseteils 16a) und einer hierzu konzentrischen Kreisringfläche (des Gehäuseteils 16b) besteht. Ausgehend von dieser Stirnseite 16e ist das Gehäuse 16 hinter das Target 9 eingezogen ausgebildet, d. h. es besitzt im Bereich seiner inneren Ränder je einen zur Stirnseite 16e parallelen flanschförmigen Vorsprung 16c bzw. 16d, der den plattenförmigen Isolierkörper 11 mindestens soweit überdeckt, daß er durch die nachstehend beschriebenen Luftspalte 19 und 20 zwischen Target 9 und Gehäuse 16 nicht sichtbar ist.
  • Es ist weiterhin zu erkennen, dab die beiden Gehäuseteile 16a und 16b von der Stirnseite 16e ausgehend die Magnete 7a und 7b bzw. deren Polflächen 7c und 7d übergreifen und in Form zweier zylindrischer Zargen die zylindrische Innenfläche und die zylindrische Außenfläche des Targets 9 unter Belassung der beiden kreisringförmigen Luftspalte 19 und 20 übergreifen.
  • Die betreffenden zargenförmigen Teile des Gehäuses 16 können dabei ohne weiteres als Teile der Luftspalte 9 und 20 angesehen werden, da sie aus nicht-ferromagnetischem Werkstoff bestenen.
  • Durch die beschriebene Oberdeckung des Isolierkörpers 11 mittels der flanschförmigen Vorsprünge 16c und 16d wird wirksam verhindert, daß sich im Falle eines Rücksputterns leitendes Material auf dem Isolierkörper niederschlägt, der dessen Isolationseigenschaften beeinträchtigt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die verfügbaren Abstände relativ klein sind, so daß die Isolationseigenschaften weitgehend auch über längere Betriebszeiten erhalten bleiben müssen.
  • Es ist weiterhin zu erkennen, daß die Polflächen 7c und 7d gegenüber der Stirnseite 16e des Gehäuses um mehr als die an dieser Stelle vorhandene Gehäusewandstärke zurückgesetzt sind. Dadurch werden zwischen den Polflächen 7c und 7d und der Stirnseite 16e des Gehäuses Hohlräume 21 und 22 gebildet, in denen weichmagnetische Körper 23 und 24 untergebracht sind. Diese weichmagnetischen Körper haben die Form von Kreisringen, die dem Verlauf der stirnseitigen Gehäuseflächen geometrisch ähnlich sind. Zwischen den weichmagnetischen Körpern 23 und 24 einerseits und den Polflächen 7c und 7d andererseits werden dadurch Luftspalte gebildet, die einen magnetischen Widerstand darstellen und einen seitlichen Austritt von magnetischen Feldlinien in Richtung auf das Target 9 zu-lassen.
  • Ein weiterer Teil der magnetischen Feldlinien tritt allerdings auch erst aus den weichmagnetischen Körpern 23 und 24 aus, und verläuft infolgedessen auf schwach bogenförmigen Bahnen oberhalb der Targetfläche 9a. (Die weichmagnetischen Körper 23 und 24 sind nur auf der linken Hälfte von Figur 1 dargestellt; sie erstrecken sich selbstverständlich auf dem Gesamtumfang der Achse A-A).
  • Der Erfindungsgegenstand ist keineswegs auf die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte, weitgehend rotationssymmetrische Anordnung beschränkt, sondern kann auch und mit besonderem Vorteil Wrwendung finden bei langgestreckten Rechteckkatoden, wie sie beispielsweise für die Beschichtung von großen Fensterscheiben verwendet werden.
  • Derartige Katoden können bei einer Breite von etwa 30 bis 40 cm ohne weiteres Baulängen von etwa 4 m erreichen.
  • Auch sind alle Zwischenformen zwischen der Kreisform und der Rechteckform denkbar.

Claims (10)

  1. A N S P R 0 C H E: 1 agnetronkatode für Katodenzerstäubungsanlagen mit einer Targethalterung für die lösbaren Befestigung eines plattenförmigen Targets und mit einer Magnetanordnung mit zur Targetfläche parallelen Pol flächen für die Erzeugung mindestens eines ringförmig geschlossenen, das Target übergreifenden Tunnels aus Magnetfeldlinien, wobei die Magnetanordnung in mindestens einem Gehäuse aus nicht-ferromagnetischem Werkstoff untergebracht ist, das sich über die Polflächen erstreckt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmal e: a) die Projektionen von Target (9) und Polflächen (7cf 7d) in einer gemeinsamen, zur Targetfläche (9a) parallelen Ebene überschneiden sich nicht, b) das Gehäuse (16) ist im Bereich der Polflächen (7c, Jd) in Zerstäubungsricntunq vor die Targetfläche (9a) vorgezogen, oder es liegt äußerstenfalls in der Ebene der Targetfläche (9a), und c) das Gehäuse (16) mit dem Magnetsystem (7) ist sowohl gegenüber der Targethalterung (10) als auch gegenüber Masse (4) elektrisch isoliert.
  2. 2. Magnetronkatode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Gehäuse (16) und dem Target (9) noch mindestens ein Luftspalt (19, 20) befindet.
  3. 3. Magnetronkatode nach Anspruch 1 mit einem Magnetjoch, welches die Gegenpole der Magnetanordnung miteinander verbindet und gleichzeitig als Tragelement für das Target und die Magnetanordnung dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (9), die Targethalterung (10) sowie deren elektrische Zuleitung (1) gegenüber dem Magnetjoch (5) isoliert sind.
  4. 4. Magnetronkatode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5) plattenförmig ausgebildet ist, auf seiner einen ebenen Fläche (6) ringförmig geschlossene Auflageflächen (6a, 5b und ßa) für die Magnetanordnung (7) und einen plattenförmigen Isolierkörper (11) besitzt, und daß auf dem Isolierkörper (11) ein Targetkühlsystem (12) aufliegt.
  5. 5. Magnetronkatode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) von seiner Stirnseite (16e) ausgehend hinter das Target (9) eingezogen ausgebildet ist und im Bereich seiner inneren Ränder mit je einem zur Stirnseite (16e) parallelen flanschförmigen Vorsprung (16c, 16d) versehen ist, der den plattenförmigen Isolierkörper (11) mindestens soweit überdeckt, daß er durch die Luftspalte (19, 20) zwischen Target (9) und Gehäuse (16) nicht sichtbar ist.
  6. 6. Magnetronkatode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polflächen (7c, 7d) gegenüber der Stirnseite (16e) des Gehäuses (16) um mindestens die an dieser Stelle vorhandene Gehäusewandstärke zurückgesetzt sind.
  7. 7. Magnetronkatode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der zwischen den Polflächen (7c, 7d) und der Stirnseite (16) des Gehäuses (16) gebildeten Hohl räume (21, 22) ein weiterer weichmagnetischer Körper (23, 24) angeordnet ist.
  8. 8. Magnetronkatode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polflächen (7c, 7d) und dem weiteren weichmagnetischen Körper (23, 24) ein Luftspalt snge^Dr'net ;".
  9. 9. Magnetronkatode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Lage von Targetoberfläche (9a) und Polflächen (7c, 7d) in Zerstäubungsrichtung durch verschieden dicke, plattenförmige Isolierkörper (11) einstellbar ist.
  10. 10. Magnetronkatode nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) mit seinem außenliegenden Gehäuseteil (16b) das Magnetjoch (5) übergreift.
DE19843411536 1983-07-06 1984-03-29 Magnetronkatode fuer katodenzerstaeubungsanlagen Granted DE3411536A1 (de)

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