DE60314171T2

DE60314171T2 - Verfahren zur kathodischen magnetron-zerstäubung

Info

Publication number: DE60314171T2
Application number: DE60314171T
Authority: DE
Inventors: Guy Clavareau; Patrick Lefevre
Original assignee: ALLOYS FOR TECHNICAL APPLIC S; ALLOYS FOR TECHNICAL APPLICATIONS SA
Current assignee: ALLOYS FOR TECHNICAL APPLIC S; ALLOYS FOR TECHNICAL APPLICATIONS SA
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: EP1556883A2; PL377299A1; WO2004038756A2; US20060086605A1; CA2502667A1; DE60314171D1; EP1556883B1; WO2004038756A3; ATE363727T1; BE1015154A5; AU2003278001A1; JP2006503979A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine Methode zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Abtrags auf die Zerstäubungsoberfläche des Targets der Magnetron-Kathoden-Zerstäubung.
Die gut bekannte Methode für die Beschichtung eines Substrats mit einem dünnen Stoff, im allgemeinen „sputtering (Zerstäubung)" genannt, beruht auf der Zerstäubung dieses Stoffes bei einem Differentialunterschied von mehreren hundert Volt, das zwischen zwei Platten in einem mit Gas gefüllten Behälter bei einem Druck von ungefähr 0,3 bis 7 Pascal angelegt wird.
Das Gas ist in der Regel ein Edelgas wie Neon oder Krypton, Argon wird bei diesem Druck in der Regel aufgrund der Wirkung des elektrischen Felds ionisiert und die gebildeten, positiven Ionen bombardieren die Kathode und bewirken den Materietransport von dem Kathoden-Zerstäubungstarget auf das Anodensubstrat.
Die Kathode einer herkömmlichen Kathoden-Zerstäubung besteht in der Regel aus einer magnetisch gepolten Grundplatte, auf der sich Dauermagneten in ihrer Mitte und an ihrem Rand befinden. Die mittig angeordneten Magnete sind der Polarität der seitlich angeordneten Magnete entgegengesetzt.
Darüber hinaus ist eine Kühlplatte zwischen den Magneten und dem Target angeordnet, so dass die Kühlung direkt oder indirekt erfolgt, wohingegen die Magnete aufgrund ihrer Wärmeempfindlichkeit mit Hilfe des Wasserkreislaufs gekühlt werden.
Die auf diese Weise angeordneten Magnete erzeugen eine magnetische Induktion, die aufgrund des Anschlusses an ein bestehendes elektrisches Feld, es ermöglicht, den Elektronenweg so zu erhöhen, dass das Plasma sich auf das Target beschränkt. Diese räumliche Eingrenzung ist von Bedeutung, da sie die Auftragsgeschwindigkeit bei der Kathodenzerstäubung des Targets erhöht und sie erreicht einen Maximalwert, wenn das elektrische Feld und die magnetische Induktion senkrecht zu einander verlaufen, das heißt, wenn die magnetische Induktion parallel zum Target verläuft.
Jedoch, angesichts der Form der magnetischen Induktion aufgrund der Magnete und der geringen Gleichmäßigkeit, ist der Bereich, in dem diese magnetische Induktion parallel zum Target verläuft, sehr klein und die die Dichte des erzeugten Plasmas stellt sich sehr ungleichmäßig dar, was unterschiedliche Zerstäubungsraten auf der Targetoberfläche bewirkt und den typischen Abtrag dieser letzten in Form eines V und in Form einer Rennbahn (<race-track>) bewirkt. Bestenfalls können nur 30% des Targets verwendet werden.
Um die Zerstäubungsrate zu verbessern, ist es daher nötig die Verteilung der magnetischen Induktion in der Weise zu verändern, dass sie eine bessere Gleichmäßigkeit des Targetabtrags bewirkt.
Verschiedene Lösungen wurden vorgeschlagen, der Grossteil von ihnen besteht darin, die feste Kathodenmontage zu ändern.
Beispielsweise wurde in dem Patent US 4198283 eine Magnetron-Kathoden-Montage vorgeschlagen, die insbesondere ein Zerstäubungstarget aufweist und durch den Zusatz von Feldpolen an der Target-Trägerplatte verändert wurde, wobei diese Feldpole dafür bestimmt sind, die Krümmung des magnetischen Feldes in Form eines geschlossenen Rings über der Targetoberfläche zu verstärken.
Genauso beschreibt das britische Patent GB 2209769 ein Zerstäubungssystem, dessen Induktionbestandteile des magnetischen Feldes einen magnetischen Werkstoff beinhalten, der sich in die Richtung der Anode über die Oberfläche des Targetträgers, auf die entfernt liegende Seite der Anode erstreckt. Dieser polare Werkstoff ist vom runden Target durch einen Aluminiumring getrennt.
Ferner wurde in dem Artikel, Auszug aus "38th Annual Technical Conferende Proceeding" Seite 414, eine Methode zur Erhöhung Leistungsfähigkeit der ebenen Targets für die Magnetron-Zerstäubung und zwar durch die Verwendung eines ferromagnetischen Verbindungsteils, das zwischen der Magnetmontage und dem Target in der Weise angeordnet wird, dass das magnetische Feld auf der Oberfläche dieses Targets vorteilhaft verändert wird.
Ferner hat man in der Patentanmeldung EP 1063679 eine Methode vorgestellt, die den exzessiven, lokalen Abtrag eines Zerstäubungsziels reduziert, bei dem ein in Bezug auf dieses Target mobiles Magnetron verwendet wird. Gemäß dieser Methode wird zwischen der Magnetmontage und dem Target sowie an den Orten der Abtragsspitzen ein oder mehrere Feldpole, die auf das magnetische Feld wirken und infolgedessen, eine Reduktion des übermäßigen, lokalen Abtrags bewirken, ohne das restliche Target-Abtrags-Verfahren zu beeinflussen.
Außerdem bietet die Patentanmeldung JP 03271366 ein ferromagnetisches Teil in dem Abtragsring des Zerstäunungstargets an, das vollständig oder nur teilweise eingeführt werden kann oder durch Juxtapositon gegen diese und zwar in der Weise, dass das Plasma mit einem äußeren magnetischen Feld kontrolliert werden kann, das mit Hilfe eines Solenoid erzeugt wird.
Die Patentanmeldung EP 0393957 hingegen sieht die Verwendung eines in einer Rille eingelassenen ferromagnetischen Teils, das in die hintere Wand eines Zerstäubungstargets eingelassen wird vor, sodass die zentrale Target-Trägerwand, die ebenso in diese eingelassen ist, und das Target selbst gegen eine radiale durch Wärmeeinwirkung bewirkte Ausdehnung verstärkt werden.
Alle oben erwähnten Methoden erfordern bedeutende Abänderungen der Wände im Bereich des festmontierten Zerstäubungsbauelements, das durch das Magnetron, insbesondere durch die feste Kathodenmontage dargestellt ist. Da bei diesen Abänderungen nicht nur die Kenndaten des Magnetrons oder die seiner Zerstäubungskathode berücksichtigt werden müssen, sondern auch die Eigenschaften des verwendeten Targets, können jegliche Änderungen dieser Eigenschaften der in Frage kommenden Änderungen wirkungslos machen und infolgedessen die gesuchten Vorteile in Bezug auf den Abtrag des Targets nichtig machen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Methode vorzuschlagen, die den Abtrag auf der gesamten Zerstäubungsoberfläche eines Zerstäubungstargets vereinheitlicht, mit dem es möglich ist, die Nachteile aufgrund des Stands der Technik auszugleichen und insbesondere die Abänderungen der festen Magnetron-Montage zu vermeiden.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Methode zur Verbesserung der Abtragsgleichmäßigkeit auf der Zerstäubungsoberfläche des Targets der Magnetron-Kathoden-Zerstäubung durch den Zusatz auf dem schon erwähnten Target gekennzeichnet, das für die Kupplung an ein, im Vergleich zu diesen stationär gehaltenes Magnetron, zumindest ein ferromagnetisches Bauteil durch vollständige oder teilweise Einführung in dieses Target oder durch Juxtaposition gegen dieses und zwar auf die Weise, dass auf der gesamten Zerstäubungsoberfläche, eine Krümmungs-Minderung der vom Magnetron erzeugten magnetischen Induktionslinien erfolgt.
Infolge der Plazierung einer ausreichenden Zahl dieser ferromagnetischen Bauteile mit entsprechenden Form- und Größenkenndaten, kann in der Tat eine Minderung der Krümmung der magnetischen Induktionslinien beobachtet werden, die sich in der Regel in der verstärkten Parallelität der Linien in Bezug auf die Oberfläche des Targets ausdrückt bis zur Erzielung einer bedeutenden Zunahme der parallelen magnetischen Induktionslinienrate. Diese Entwicklung hin zu einer verstärkten Parallelität der Induktionslinien zeigt sich übrigens auf der gesamten Zerstäubungsoberfläche.
Infolge dessen wird gemäß einer bevorzugten Eigenschaft der Erfindung, wird mindestens ein ferromagnetisches Teil durch vollständige oder teilweise Einführung in dieses Target oder durch Juxtaposition gegen dieses hinzugefügt und zwar in der Weise, dass im Bereich der gesamten Zerstäubungsoberfläche eine Krümmungsminderung der Induktionslinien durch das Magnetron hervorgerufen wird, die sich in einer stärkeren Parallelität dieser Induktionslinien ausdrückt.
Gemäß einer anderen besonderen und bevorzugten Eigenschaft wird (werden) das oder die ferromagnetische(n) Bauteile vollständig oder teilweise in das Target eingeführt.
Dieses ferromagnetische Bauteil, das einen Teil der Methode gemäß der Erfindung darstellt, besteht aus einem für magnetische Felder permeablen Werkstoff wie Stahl, Weicheisen oder einer weichmagnetischen Legierung („PERMALLOY^®") zum Beispiel einer Eisen-Nickel-Legierung, die eventuell ein anderes Metall wie Molybdän enthält.
Es kann gegebenenfalls vollständig oder teilweise in das Target als Ersatz für einen herausgenommenen Teil dieses letzten eingeführt werden. Dieses herausgezogene Teil wird auf jeden Fall vollständig durch einen entsprechenden Teil eines ferromagnetischen Bauteils ersetzt werden.
In anderen Fällen kann dieser Feldpol neben das Target gestellt werden, das heißt gegen eine seiner Wände gewöhnlich in direktem Kontakt mit der Wand, die der Zerstäubungsoberfläche gegenüber liegt.
Besteht das Target aus einem Werkstoff mit niedrigem Schmelzpunkt wie Zink, wird (werden) das oder die ferromagnetische(n) Bauteil(e) vorzugsweise oder im Rahmen des Möglichen eingeführt oder gegen die Enden des Targets oder gegen seine Innenseite gestellt, das heißt, die der Zerstäubungsoberfläche gegenüberliegende Seite, um eine wirksame Kühlung des erwähnten Targets aufrecht zu erhalten und um seine Verflüssigung zu vermeiden.
Folglich, gemäss einer anderen Eigenschaft der Erfindung, wenn das Target aus einem Werkstoff mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, wird (werden) das (die) ferromagnetische(n) Teil(e) von den Enden dieses Targets aus oder von der Unterseite aus eingeführt oder gegen die Extremitäten dieses Targets oder seiner Unterseite gegengestellt.
Andererseits kann das ferromagnetische Teil bei der Einführung in das Target auch eine Anzeige für das Gebrauchsende dieses Targets darstellen, wenn der Abtrag dieses letzten das betreffende ferromagnetische Bauteil erreicht hat.
Folglich gemäß einer ihrer anderen Aspekte bezieht sich die Erfindung auf eine Methode, die es als Ziel hat, die Abtragsgleichmässigkeit auf der Zerstübungsoberfläche des Kathoden-Magnetron-Zerstäubungstargets zu verbessern und das Gebrauchsende dieses Targets anzugeben, gekennzeichnet dadurch, dass man dem sognannten Target, das für die Verbindung mit dem vergleichsweise stationären Magnetron zumindest ein ferromagnetisches Teil durch vollständiges oder teilweises Einführen in das Target oder durch Juxtaposition gegen dieses, sodass auf der gesamten Zerstäubungsoberfläche eine Krümmungsminderung der magnetischen Induktionslinien durch das Megatron bewirkt wird, die sich in einer stärkeren Parallelität der Induktionslinien ausdrückt.
Das Target, das im Allgemeinen eben ist, kann verschiedene Formen wie kreisförmig oder rechteckig mit abgerundeten oder spitzen Ecken haben.
Gemäß einer weiteren Eigenschaft der Erfindung wird zumindest ein ferromagnetisches Bauteil zugefügt, dessen Form und Größe vorab aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Magnetron definiert wird (werden).
Außerdem, gemäß einer anderen bevorzugten Eigenschaft der Erfindung, wird zumindest ein ferromagnetisches Bauteil hinzugefügt, dessen Positions-, Form und Grössenkenndaten vorab mit Hilfe der physikalischen Kenndaten des Magnetrons bestimmt werden und zwar in der Weise:

(a) dass die gemessenen Werte einerseits mit den Modellwerten der magnetischen Gesamtinduktion verglichen werden, die durch das Magnetron an der Zer stäubungsoberfläche des Targets erzeugt werden und andererseits durch die vertikale Komponente dieser magnetischen Induktion,
(b) durch die Suche der Positions-, Form- und Grössenkenndaten in dieser modellisierten Induktion zumindest eines ferromagnetischen Bauteils, das auf der besagten Zerstäubungsoberfläche in der Lage ist, die gewünschte Krümmungsminderung der magnetischen indusktionslinien zu erzeugen, die sich insbesondere durch die gewünschte Zunahme der Parallelität dieser Induktionslinien ausdrückt,
(c) durch Optimierung mittels des Parameters
die gesuchten Positions-, Form und Grössenkenndaten.

Ebenso, gemäß einer besonderen und bevorzugten Eigenschaft der Erfindung, wird mindestens ein ferromagnetisches Bauteil hinzugefügt, dessen Positions-, Form- und Grössenkenndaten vorab aufgrund der physikalischen Magnetronkenndaten bestimmt ist (sind).

(a) durch das Messen der magnetischen Gesamtinduktionswerte, die durch das Magnetron und der vertikalen Komponente dieser magnetischen Induktion erzeugt werden
(b) durch die Modelldarstellung der magnetischen Gesamtinduktion mit Hilfe von programmgestützter Informatik
(c) durch den Vergleich der modellisierten Werte, einerseits der magnetischen Gesamtinduktion und andererseits der vertikalen Komponente mit den entsprechenden gemessenen Werten
(d) durch die Suche der Positions-, Form- und Grössenkenndaten in dieser modellisierten Induktion zumindest eines der ferromagnetischen Bauteile, das in der Lage ist, die gewünschte Krümmungsminderung der magnetischen Induktion zu erzeugen, die sich insbesondere in der gewünschte Zunahme der Parallelität dieser Induktionslinien ausdrückt,
(e) durch Optimierung mittels des Parameters
der gesuchten Positions-, Form- und Grössenkenndaten.

Auf diese Weise wird die Einführung oder die Juxtaposition mindestens eines ferromagnetischen Bauteils nach Bestimmung der Position sowie der Form und Größe dieses Bauteils realisiert.
Vorzugsweise wird diese Vorabbestimmung der Position, Form und Größe des Teils in der Regel mit Hilfe eines zwei- oder dreidimensionalen Modells der magnetischen Induktion durchgeführt, das mit Hilfe programmgestützter Informatikverfahren erhalten wird.
Diese Modellisierung ermöglicht die Darstellung der magnetischen Indusktionsgeometrie, der magnetischen Induktion selbst und der vorab berechneten magnetischen Induktion.
Diese Modellisierung wird anschließend durch den Vergleich der berechneten magnetischen Indusktionswerte mit den entsprechenden gemessenen Werten validiert.
Außerdem wird ebenso die Modellisierung der vertikalen Komponente der modellisierten Induktion durch den Vergleich der berechneten Werte dieser vertikalen Komponente und der entsprechenden gemessenen Werte validiert.
In einem anschließenden Schritt wird in die modellisierte magnetische Induktion ein virtuelles ferrogmagnetisches Teil integriert und es wird die gewünschte Änderung der magnetischen Induktion durch die Übertragung dieses Bauteils in die modellisierte Induktion im Bereich der Zerstäubungsoberfläche des virtuellen integrierten Targets in die Modelldarstellungoder auf eine andere Weise mit dem Ziel, den Wert der vertikalen Komponente der magnetischen Induktion, also Bz zu mindern.
Unter Berücksichtigung, dass die Zugabe dieses ferromagnetischen Bauteils die magnetische Gesamtinduktion, also Bgesamt, reduziert und durch (Bx² + By² + Bz²) am Einführungsort in das Target oder der Juxtaposition dieser, wird die Position, die Form und die Abmasse dieses Bauteils in der modellisierten Induktion optimisiert.
Da eine Verstärkung der Parallelität der magnetischen Induktionslinien über der Zerstäubungsoberfläche des Targets vorzugsweise gesucht wird, hat diese Optimierung zum Ziel, den (die) Bereich(e) der magnetischen Induktion auszuwählen, wo der Parameterwert
so niedrig wie möglich ist, wobei eine ausreichende magnetische Induktion erhalten werden muss, um eine effiziente Begrenzung der Elektronen auf die Target-Zerstäubungsoberfläche, im Allgemeinen eine Induktion von kleiner gleich 100 Gauss.
Ist dieser Parameter gleich Null, sind die magnetischen Induktionslinien vollkommen parallel zum Target und wenn er 1 ist, sind diese Linien vollständig vertikal.
Es ist also ausreichend auf dem reellen Zerstäubungstarget, die optimale Position für die Anordnung des reellen ferromagnetischen Bauteils zu markieren sowie der auf diese Weise vorgegebenen Grösse, und die Einführung oder die Juxtaposition dieses Bauteils vorzunehmen.
Diese Einführung erfolgt gewöhnlich mit Hilfe der bekannten Techniken, nachdem der notwendige Targetteil durch Herausschneiden entfernt wurde und darin besteht, dieses durch ein entsprechendes ferromagnetisches Teils, dessen Form insbesondere nach Bearbeitung erhalten wird.
In Bezug auf die Juxtaposition des ferromagnetischen Teils in dem Zerstäubungstarget erfolgt diese im Allgemeinen auf bekannte Weise wie zum Beispiel durch Kleben.
Die Methode, die gemäß der Erfindung, für die Magnetron-Kathoden-Zerstäubung bestimmt ist, hat unbestreitbare Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik. Der Einsatz dieser Methode ermöglicht tatsächlich die Gleichmässigkeit des Abtrags an dem Zerstäubungstarget zu erhöhen, was sich durch eine wesentliche Vergrößerung der Abtragszone und durch eine gleichzeitige Reduzierung der Abtragsrille in Form eines V ausdrückt. Auf diese Weise kann der Einsatz des Targets bedeutend verbessert werden, da es möglich ist, eine Abtragsrate in der Grössenordnung von 70% zu erreichen.
Ferner hat die Anwendung dieser Methode einen weiteren Vorteil, dass jegliche Abänderungen des Magnetron vermieden werden können und nur im Targetbereich wirkt, das ein abnehmbares und leicht zugängliches Element eines Magnetron ist.
Die Erfindung wird besser verständlich sowie die anderen Ziele, Kenndaten und Vorteile kommen deutlicher im Laufe der erklärenden Beschreibung heraus, die nachfolgt unter Bezugnahme der im Anhang beigefügten schematischen Zeichnungen, die nur als Beispiel dienen und die Realisierung der Erfindung an Hand von Beispielen darstellen, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines Frontschnitts einer Kathode der Magnetron-Zerstäubung mit einem Zerstäubungstarget darstellt
2 ist eine zweidimensionale graphische Abbildung der magnetischen Gesamtinduktionsmessung auf der Grundfläche des Zerstäubungstarget
3 ist eine zweidimensionale graphische Darstellung der Messung der vertikalen Komponente der magnetischen Induktion aus 2
die 4 ist eine zweidimensionale Darstellung eines magnetischen Induktionsmodells über der Target-Zerstäubungsoberfläche aus 1
5 ist eine zweidimensionale vergleichende graphische Darstellung der Messung der magnetischen Gesamtinduktion aus 2 und der Berechnung derselben magnetischen Gesamtinduktion
6 ist einezweidimensionale vergleichende graphische Darstellung der Messung der vertikalen Komponente der magnetischen Induktion aus 3 und der Berechnung derselben magnetischen vertikalen Komponente
7 ist eine graphische Darstellung des Quotienten
für die berechnete magnetische Induktion an der Target-Zerstäubungsoberfläche
8 ist eine zweidimensionale graphische Darstellung der Modellkonstruktion aus 3 mit einem ferromagnetischen Bauteil.
9 ist eine zweidimensionale vergleichende graphische Darstellung der berechneten magnetischen Gesamtinduktion im Bereich der Zerstäubungsoberfläche des Targets mit oder ohne ferromagnetischem Bauteil
10 und 11 sind zweidimensionale graphische Darstellungen einer Computersimulation des Abtrags der targets mit oder ohne ferromagnetischem Bauteil.
Beispiel 1
Ein mit einer Kathoden-Zerstäubungsmontage ausgestattetes Magnetron ist in 1 schematisch dargestellt, es wurde in 1 ein Target dargestellt, dessen Zerstäubungsoberfläche in 2 dargestellt ist. Dieses Target ist auf einer Scheibe 3 aus Kupfer befestigt, die die Tragerstruktur des Kühlers 4 mittels einer Klemme 5, wobei die Mulde 6, die aus dem oberen Teil des Kühlers 4 ausgehöhlt wird und dem Auffangen einer Flüssigkeit dient, gewöhnlich Wasser, das der Kühlung der besagten Platte 2 dient.
Es werden die physikalischen Kenndaten des Magnetrons gesucht und zu diesem Zweck, wird die Position der Dauermagneten 7a und 7b auf der Kathodenmontage markiert sowie die ferromagnetischen Bauteile 8 und 9 der Kathode, dann wird die Messung auf klassische Art und Weise vorgenommen und mittels eines geeigneten Messgeräts die magnetische Gesamtinduktion, also B_gesamt vorgenommen. Aus Zugänglichkeitsgründen wird diese Messung auf der Standfläche des Targets 1 auf der Kühlplatte 3 vorgenommen. Auf diese Weise wird von der senkrechten Mittelachse z oder der senkrechten Symmetrieachse dieser Kathode ein gerader Abschnitt X-X' definiert, der senkrecht zur Achse z und zur zentralen Längsachse y oder zur Längssymmetrieachse steht und an verschiedenen Stellen diesen Abschnitt mit einer Länge von 120 mm.
In analoger Weise wird die vertikale Komponenete dieser Induktion, also Bz gemessen.
In den 2 und 3 wurden die magnetischen Induktionskurven, die für B_gesamt und entsprechend für Bz abgelesen wurden dargestellt.
Mit den physikalischen Kenndaten des Magnetrons et mit Hilfe eines geeigneten Informatikprogramms, wird dann Bgesamt und Bz mit der Methode des finiten Elements berechnet, und es wird ein zweidimensionales Informatikmodell der berechneten magnetischen Induktion erstellt nach der Rechnungsweise wie sie in 4 dargestellt ist.
Diese Abbildung zeigt die modellisierte Geometrie der magnetischen Induktion, die durch Pfeile dargestellte magnetische Induktion und die berechneten Induktionslinien sowie die Position des virtuellen Targets 1 in Bezug auf die virtuellen Magneten 7a und 7b.
Ein Vergleich der Kurve der berechneten B_gesamt und jener der gemessenen B_gesamt, wie in 2 dargestellt, erlaubt die Validierung des in 5 vorgeschlagenen Modells.
Ein analog durchgeführter Vergleich der Kurve, die die berechnete B_z mit jener der gemessenen B_z, wie in 3 dargestellt ist, erlaubt dieselbe Schlussfolgerung wie es in 6 dargestellt ist.
Zu einem späteren Zeitpunkt wird in die modellisierte magnetische Induktion ein virtuelles ferromagnetisches Teil eingeführt und zwar in der Weise, dass eine Veränderung dieser magnetischen Induktionsverteilung erzeugt wird, in dem vorliegenden Fall mit dem Ziel, die Krümmung der Induktionslinien auf der Zerstäubungsoberfläche 2 des virtuellen Targets 1 zu erhöhen oder auf eine andere Art und Weise, den Wert B_z zu verringern.
Die 7 zeigt eine graphische Darstellung des Vergleichs der Parameterwerte
bei An- oder Abwesenheit eines ferromagnetischen Teils, die entlang des betrachteten Geradenabschnitts X-X' auf der Zerstäubungsoberfläche des Targets erhalten wurden.
Es kann beobachtet werden, dass bei Abwesenheit des ferromagnetischen Bauteils in dem Target
bei einem Abstand von 58 mm von der zentralen Achse z der Kathode. An diesem Ort ist Bz null und die magnetischen Induktionslinien sind parallel zu der Targetoberfläche.
Die Integration hingegen eines ferromagnetischen Bauteils in angemessener Form und Masse an einen festgelegten Ort der magnetischen Induktion ermöglicht es, diesen Parameter auch in den Abständen von 46 mm und 69 mm von der Achse z aufzuheben und so die Parallelität der Indukltionslinien in Bezug auf dieses Target ansteigen zu lassen.
Die Modellisierung des magnetischen Induktionsfelds, das mit dem ferromagnetischen Bauteil 10 abgeändert wurde, zeigt in 8 die perfekte Darstellung der Parallelität der Induktionslinien im Bereich der Zerstäubungsoberfläche 2 des Targets 1 im Vergleich zu den Induktionslinien am selben Ort des selben Targets nur ohne ferromagnetischem Bauteil wie es in 4 dargestellt ist.
Die gewählte Position für die Integration eines ferromagnetischen Bauteils, wie es übrigens die 9 zeigt und bestätigt, kann wesentlich geringer sein, da die magnetische Induktion über 100 Gauss liegt.
An dem so markierten Ort des Zerstäubungstargets 1, wird ein Teil herausgeschnitten und herausgezogen, ein Teil dessen Extremitäten sich jeweils bei 38 mm und 58 mm auf der Achse z befinden und das herausgenommene Volumen wird von einem äquivalenten Volumen eines ferromagnetischen Bauteils ersetzt, dessen äußere Oberfläche mit der Standfläche des Targets 1 auf der Kühlplatte 3 bündig abschließt.
Eine Computersimulation des Abtrags, nachdem die Kathodenzerstäubung des Targets, das Teil der so hergestellten Einheit ist, zeigt in 10 eine Vergrößerung, eine bedeutende Vergrößerung des Abtragsbereichs, der mit der Kurve B dargestellt wird im Vergleich zu dem Abtrag, der mit der Kurve A dargestellt ist und bei demselben Target registriert wurde ohne eingeführtes oder nebengestelltes ferromagnetisches Bauteil.
In dem oben erwähnten Beispiel ist das ferromagnetische Bauteil 10 in den unteren Teil des Targets eingeführt. Es gibt aber andere Beispiele, die besonders von den Eigenschaften des Baumaterials des Targets und der Bearbeitungsmöglichkeiten abhängen.
Beispiel 2
Auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Einheit hergestellt, die ein Zerstäubungstarget und ein in dieses eingeführtes ferromagnetisches Teil besitzt, wobei die Einheit so konfiguriert wurde, dass die Krümmung der magnetischen Induktion gemindert wurde und die Parallelität der Induktionslinien auf der Zerstäubungsoberfläche des Targets erhöht wird.
Eine Computersimulation des Abtrags nach der Kathodenzerstäubung des Targets gehört zu dieser so hergestellten Einheit, zeigt in 11 eine besonders starke Vergrößerung der in Kurve D dargestellten Abtragszone, im Vergleich zur in Kurve C dargestellten Abtragszone, die bei einem gleichen Target ohne ein eingeführtes oder nebengestelltes ferromagnetisches Bauteil registriert wurde.

Claims

Methode zur Erzielung einer stärkeren Parallelität der magnetischen Induktionslinien in Bezug auf die Targetoberfläche, die mit Hilfe eines Magnetrons hervorgerufen werden, in der Weise, dass die Gleichmässigkeit des Abtrags auf der Zerstäubungsoberfläche eines nicht ferromagnetischen Targets der Magnetron-Kathoden-Zerstäubung und um eventuell das Ende des Gebrauchs dieses Targets anzuzeigen, das durch nichtmagnetische Mittel mit besagtem Magnetron verbunden ist, welches in Bezug auf dieses Target stationär ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ferromagnetisches Teil durch totale oder teilweise Einführung in das so genannte Target oder durch Juxtaposition gegen eine seiner Wände hinzugefügt wird, ohne die physikalischen Kenndaten des Magnetrons zu verändern, dessen Positions-, Form- und Größenkenndaten ausgehend von den physikalischen, nicht modifizierten Magnetronkenndaten entsprechend der nachfolgenden Schritte vorab bestimmt werden: a) Vergleich der gemessenen Werte und der modellisierten Werte einerseits der Gesamtinduktion, also B_total, die durch das Magnetron an der Zerstäubungsoberfläche des Targets hervorgerufen wird, und andererseits des in Bezug auf die Targetoberfläche senkrechten Komponente, also Bz, dieser magnetischen Induktion; b) Suche der Positions-, Form- und Größenkenndaten in dieser modellisierten Induktion von wenigstens einem ferromagnetischen Teil, das in der Lage ist, an der so genannten Zerstäubungsoberfläche die gewünschte Zunahme der Parallelität der magnetischen Induktionslinien zu erzeugen; c) Optimierung mittels des Parameters Bz/B_total der markierten Position, Form und Größe.
Methode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions-, Form- und Größenkenndaten des ferromagnetischen Teils ausgehend von den physikalischen, nicht modifizierten Magnetronkenndaten entsprechend den Ergebnissen der nachfolgenden Schritte vorab bestimmt werden: (a) Messung der Werte der magnetischen Gesamtinduktion, also B_total, die durch das Magnetron an der Zerstäubungsoberfläche des Targets erzeugt wird, und der in Bezug auf die Targetoberfläche senkrechten Komponente, also Bz, dieser magnetischen Induktion; (b) Berechnung und Modellisierung mit programmgestützter Informatik der gesamten magnetischen Induktion, die durch das Magnetron an der Zerstäubungsoberfläche des Targets erzeugt wird, und der in Bezug auf die Targetoberfläche senkrechten Komponente dieser magnetischen Induktion; (c) Freigabe der Modellisierung durch Vergleich der berechneten Werte, einerseits der magnetischen Gesamtinduktion und andererseits der in Bezug auf die Targetoberfläche senkrechten Komponente mit den entsprechenden gemessenen Werten; (d) Suche der Positions-, Form- und Grössenkenndaten in dieser modellisierten Induktion von wenigstens einem ferromagnetischen Teil, das in Kontakt mit dem Zerstäubungstarget fähig ist, an der Zerstäubungsoberfläche dieses Targets die gewünschte Zunahme der Parallelität der magnetischen Induktionslinien in Bezug auf die Targetoberfläche hervorzurufen; (e) Optimierung mittels des Parameters Bz/B_total der markierten Position, Form und Größe.
Methode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung von Position, Form und Größe durch Auswahl einer oder mehrerer Zonen der magnetischen Induktion erfolgt, wo der Wert des Parameters Bz/B_total der geringste ist, wobei die magnetische Induktion ausreichend gross für ein wirksames Begrenzen der Elektronen an der Zerstäubungsoberfläche des Targets bleibt.
Methode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens ein ferromagnetisches Teil durch totales oder teilweises Einfügen in das Zerstäubungstarget hinzugefügt wird.
Methode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ferromagnetisches Teil durch Juxtaposition gegen eine der Wände des Zerstäubungstargets hinzugefügt wird.
Methode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ferromagnetisches Teil durch Einführen ausgehend von den Enden des Zerstäubungstargets oder seiner Unterseite oder durch Juxtaposition gegen die Wände der Enden dieses Targets oder gegen die Wand seiner Unterseite hinzugefügt wird, wenn das Target aus einem Material mit niedrigem Fusionspunkt besteht.