JPH0359138B2 - - Google Patents
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- JPH0359138B2 JPH0359138B2 JP59139251A JP13925184A JPH0359138B2 JP H0359138 B2 JPH0359138 B2 JP H0359138B2 JP 59139251 A JP59139251 A JP 59139251A JP 13925184 A JP13925184 A JP 13925184A JP H0359138 B2 JPH0359138 B2 JP H0359138B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3441—Dark space shields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3423—Shape
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、板状ターゲツトを解除可能に固定す
るためのターゲツトホルダーを有し、環状に閉鎖
された、ターゲツトを覆う磁力線からの少なくと
も1つのトンネルを発生させるための、ターゲツ
ト面と平行な磁極面を有する磁気装置を有し、こ
の場合この磁気装置が磁極面にわたつて拡がる非
強磁性材料からの少なくとも1つのケーシング中
に取付けられている、陰極スパツタリング装置の
ためのマグネトロン陰極に関する。
るためのターゲツトホルダーを有し、環状に閉鎖
された、ターゲツトを覆う磁力線からの少なくと
も1つのトンネルを発生させるための、ターゲツ
ト面と平行な磁極面を有する磁気装置を有し、こ
の場合この磁気装置が磁極面にわたつて拡がる非
強磁性材料からの少なくとも1つのケーシング中
に取付けられている、陰極スパツタリング装置の
ためのマグネトロン陰極に関する。
従来技術
平らか又は湾曲したターゲツト面を有するマグ
ネトロン陰極は、十分に公知である。この場合、
永久磁石及び/又は電磁石の立体的に定められた
装置は、磁力線の環状に閉鎖されたトンネルをタ
ーゲツト面にわたつて発生させ、この磁力線によ
つてスパツタリング過程を生ぜしめるグロー放電
をターゲツトに直接に隣接せる範囲で制限し、そ
れによつてスパツタ速度を10倍よりも大きく増大
させるような、ターゲツト面に対する相対的位置
で設けあれている。“ターゲツト面”は、グロー
放電に暴露される有効なターゲツト表面を表わ
し、一般には、このターゲツト表面からスパツタ
された粒子が出発するのでターゲツト前面を表わ
す。
ネトロン陰極は、十分に公知である。この場合、
永久磁石及び/又は電磁石の立体的に定められた
装置は、磁力線の環状に閉鎖されたトンネルをタ
ーゲツト面にわたつて発生させ、この磁力線によ
つてスパツタリング過程を生ぜしめるグロー放電
をターゲツトに直接に隣接せる範囲で制限し、そ
れによつてスパツタ速度を10倍よりも大きく増大
させるような、ターゲツト面に対する相対的位置
で設けあれている。“ターゲツト面”は、グロー
放電に暴露される有効なターゲツト表面を表わ
し、一般には、このターゲツト表面からスパツタ
された粒子が出発するのでターゲツト前面を表わ
す。
この種のマグネトロン陰極は、環状に閉鎖され
たトンネルを発生させために永久磁石ならびに電
磁石を装備することができる。しかし、永久磁石
によつて発生されるような安定の磁場は、それが
すなわち磁力線がターゲツト面と平行に走る著し
く狭い範囲内で深い浸食溝を生じ、それとともに
ターゲツト材料の大部分が使用不可能のままに留
まるので、ターゲツト材料の劣悪な利用度を導
く。これは、高価なターゲツト材料の場合に重大
な欠点である。更に、反応性ガスを添加しながら
のスパツタリングの場合には、規則的に電気的絶
縁層が望ましくない帯電ないしは放電を導きうる
浸食されてないターゲツト範囲内で形成される。
たトンネルを発生させために永久磁石ならびに電
磁石を装備することができる。しかし、永久磁石
によつて発生されるような安定の磁場は、それが
すなわち磁力線がターゲツト面と平行に走る著し
く狭い範囲内で深い浸食溝を生じ、それとともに
ターゲツト材料の大部分が使用不可能のままに留
まるので、ターゲツト材料の劣悪な利用度を導
く。これは、高価なターゲツト材料の場合に重大
な欠点である。更に、反応性ガスを添加しながら
のスパツタリングの場合には、規則的に電気的絶
縁層が望ましくない帯電ないしは放電を導きうる
浸食されてないターゲツト範囲内で形成される。
西ドイツ国特許公開公報第2735525号の記載に
それば、ターゲツト材料の利用度を浸食溝の拡大
によつて増大させることは、公知である。これ
は、記事系を不断に運動状態に保持し、この場合
にターゲツト面と平行に運動させることによつて
行なわれる。しかし、この手段は、相当する駆動
と結び付いてマグネトロンイン陰極の複雑な構造
を必要とする。
それば、ターゲツト材料の利用度を浸食溝の拡大
によつて増大させることは、公知である。これ
は、記事系を不断に運動状態に保持し、この場合
にターゲツト面と平行に運動させることによつて
行なわれる。しかし、この手段は、相当する駆動
と結び付いてマグネトロンイン陰極の複雑な構造
を必要とする。
西ドイツ国特許公開公報第2556607号の記載に
よれば、永久磁石によつて発生される定常磁場に
交流周波数が負荷される磁気コイルによつて振動
磁場を重畳させ、こうして浸食溝を拡大し、同時
に利用度を増大させることは、公知である。しか
し、この効果は、比較的に僅かである。それとい
うのも、電磁石を用いると、永久磁石系と結び付
いてターゲツト材料を実際に平らに剥離する結果
をもたらすであろう十分に強いい慈母を全く発生
させることができないからである。
よれば、永久磁石によつて発生される定常磁場に
交流周波数が負荷される磁気コイルによつて振動
磁場を重畳させ、こうして浸食溝を拡大し、同時
に利用度を増大させることは、公知である。しか
し、この効果は、比較的に僅かである。それとい
うのも、電磁石を用いると、永久磁石系と結び付
いてターゲツト材料を実際に平らに剥離する結果
をもたらすであろう十分に強いい慈母を全く発生
させることができないからである。
西ドイツ国特許公開公報第3047113号の記載に
よれば、長時間のスパツタリグ条件に対する浸食
溝の支障ある影響を、ターゲツト材料の進歩した
使用を有する磁気系とその元来の前面との距離を
不断に拡大することによつて排除することは、公
知である。また、それによつてもターゲツト材料
の利用度は、あまり拡大することができない。
よれば、長時間のスパツタリグ条件に対する浸食
溝の支障ある影響を、ターゲツト材料の進歩した
使用を有する磁気系とその元来の前面との距離を
不断に拡大することによつて排除することは、公
知である。また、それによつてもターゲツト材料
の利用度は、あまり拡大することができない。
また、米国特許明細書第4198283号にも、ター
ゲツトの不利な材料利用の問題が論議されてい
る。利用度を増大させるために、多数の部材断片
からなるターゲツトは、軟磁性極片の間に取付け
られており、この軟磁性極片は、非強磁性材料か
らなる冷却されたケーシング中で取付けられた永
久磁石の伸びをある程度示す。しかし、利用度
は、ターゲツトの個々の部材断片が部分的な使用
により置き換え可能であり、したがつて他の表面
部材をもつスパツタリング過程に暴露することが
できることによつてのみ拡大される。しかし、こ
の種のマグネトロン陰極の管理は、ターゲツト断
片を屡々置き換えることによつて困難となり、こ
の場合には、付加的になお冷却の問題が、すなわ
ちターゲツト部材断片を元来の平らな支持面によ
り使用し、それによつて前記の浸食溝が存在する
表面を有する冷却されたケーシングを接触させる
場合に生じる。
ゲツトの不利な材料利用の問題が論議されてい
る。利用度を増大させるために、多数の部材断片
からなるターゲツトは、軟磁性極片の間に取付け
られており、この軟磁性極片は、非強磁性材料か
らなる冷却されたケーシング中で取付けられた永
久磁石の伸びをある程度示す。しかし、利用度
は、ターゲツトの個々の部材断片が部分的な使用
により置き換え可能であり、したがつて他の表面
部材をもつスパツタリング過程に暴露することが
できることによつてのみ拡大される。しかし、こ
の種のマグネトロン陰極の管理は、ターゲツト断
片を屡々置き換えることによつて困難となり、こ
の場合には、付加的になお冷却の問題が、すなわ
ちターゲツト部材断片を元来の平らな支持面によ
り使用し、それによつて前記の浸食溝が存在する
表面を有する冷却されたケーシングを接触させる
場合に生じる。
米国特許明細書第4198283号に記載の対象の場
合、一面でターゲツトとケーシング中に存在する
永久磁石の磁極面との投影は、重なり合い、他面
でこの場合に意識的に深く狭い浸食溝を導く磁石
線の著しい湾曲は、ターゲツト部材断片を軟磁性
極片により狭く取り囲むことによつて達成され
る。付加的に、この極片が平らにターゲツト材料
と一緒になつてスパツタリングされるという危険
は、アース電位で存在する遮蔽によつてこの効果
が回避されないであろう場合には、突出せる軟磁
性極片によつて生じるであろう。
合、一面でターゲツトとケーシング中に存在する
永久磁石の磁極面との投影は、重なり合い、他面
でこの場合に意識的に深く狭い浸食溝を導く磁石
線の著しい湾曲は、ターゲツト部材断片を軟磁性
極片により狭く取り囲むことによつて達成され
る。付加的に、この極片が平らにターゲツト材料
と一緒になつてスパツタリングされるという危険
は、アース電位で存在する遮蔽によつてこの効果
が回避されないであろう場合には、突出せる軟磁
性極片によつて生じるであろう。
西ドイツ国特許明細書第3004546号及び米国特
許明細書第4282083号には、ターゲツトと補助磁
石の磁極面との投影が重なり合うマグネトロン陰
極が記載されている。ターゲツト材料の利用度
は、それによつて発生される補助磁場と、ターゲ
ツトの投影面内にない磁極面によつて発生される
主磁場との重なり合いによつて著しく改善される
はずである。この場合、このような装置の著しく
複雑な構造を除いてターゲツトの投影内にない
(主磁気系の)磁極面もスパツタリング過程に暴
露されており、したがつて特殊な表面被覆によつ
て、固有のターゲツト材料から得られた層が磁気
系の材料によつて汚染されないことを配慮しなけ
ればならない。同様に存在するアースされた遮蔽
は、専ら外側ないしは陰極のケーシングがスパツ
タリングされることを阻止する。
許明細書第4282083号には、ターゲツトと補助磁
石の磁極面との投影が重なり合うマグネトロン陰
極が記載されている。ターゲツト材料の利用度
は、それによつて発生される補助磁場と、ターゲ
ツトの投影面内にない磁極面によつて発生される
主磁場との重なり合いによつて著しく改善される
はずである。この場合、このような装置の著しく
複雑な構造を除いてターゲツトの投影内にない
(主磁気系の)磁極面もスパツタリング過程に暴
露されており、したがつて特殊な表面被覆によつ
て、固有のターゲツト材料から得られた層が磁気
系の材料によつて汚染されないことを配慮しなけ
ればならない。同様に存在するアースされた遮蔽
は、専ら外側ないしは陰極のケーシングがスパツ
タリングされることを阻止する。
発明が解決しようとする問題点
従つて、本発明の課題は、磁極面又は全装置の
ケーシング部材がスパツタリング過程に関与する
ことなしに良好なターゲツト利用を可能にする、
首記した概念のマグネトロン陰極を記載すること
である。
ケーシング部材がスパツタリング過程に関与する
ことなしに良好なターゲツト利用を可能にする、
首記した概念のマグネトロン陰極を記載すること
である。
問題点を解決するための手段
課された課題の解決は、次のような特徴を組合
せることによつて行なわれる: (a) ターゲツトの後方にある光源からの無限遠の
光によるターゲツトと磁極面の投影は、ターゲ
ツト面に対して平行な1つの共通の平面内で互
いに重ならず、 (b) ケーシングは、磁極面の範囲内でスパツタリ
ング方向にターゲツト面から突出している又は
このケーシングは、少なくともターゲツト面の
平面内にあり、かつ (c) 磁気系を有するケーシングは、ターゲツトホ
ルダーに対してもアースに対しても電気絶縁さ
れている。
せることによつて行なわれる: (a) ターゲツトの後方にある光源からの無限遠の
光によるターゲツトと磁極面の投影は、ターゲ
ツト面に対して平行な1つの共通の平面内で互
いに重ならず、 (b) ケーシングは、磁極面の範囲内でスパツタリ
ング方向にターゲツト面から突出している又は
このケーシングは、少なくともターゲツト面の
平面内にあり、かつ (c) 磁気系を有するケーシングは、ターゲツトホ
ルダーに対してもアースに対しても電気絶縁さ
れている。
この場合、“スパツタリング方向”は、陰極
に対向せる基板の方向へのターゲツトからスパ
ツタリングされる材料の移動方向である。この
場合、“ターゲツト面”は、固有のスパツタリ
ング過程が行なわれるような表面、すなわちタ
ーゲツトの目で見えることができる前面であ
る。
に対向せる基板の方向へのターゲツトからスパ
ツタリングされる材料の移動方向である。この
場合、“ターゲツト面”は、固有のスパツタリ
ング過程が行なわれるような表面、すなわちタ
ーゲツトの目で見えることができる前面であ
る。
前記特徴(a)によれば、ターゲツトと磁極面の相
対的位置は、スパツタリング方向に見て変動可能
である、すなわち磁極面は、そのために特殊な軟
磁性極片を必要とすることなしに側方でもターゲ
ツトの制限壁とともに存在するという方法が得ら
れる。それによつて、磁場の延長は、ターゲツト
面に対して意図的に影響を及ぼすことができる。
むしろ、前記特徴(c)による絶縁距離の点で、一面
でターゲツトの投影、他面で磁極面の投影がター
ゲツト面と平行せる共通の平面内で距離をもつ
て、すなわち空隙を維持しながら互いに存在する
のが特に好ましい。
対的位置は、スパツタリング方向に見て変動可能
である、すなわち磁極面は、そのために特殊な軟
磁性極片を必要とすることなしに側方でもターゲ
ツトの制限壁とともに存在するという方法が得ら
れる。それによつて、磁場の延長は、ターゲツト
面に対して意図的に影響を及ぼすことができる。
むしろ、前記特徴(c)による絶縁距離の点で、一面
でターゲツトの投影、他面で磁極面の投影がター
ゲツト面と平行せる共通の平面内で距離をもつ
て、すなわち空隙を維持しながら互いに存在する
のが特に好ましい。
ところで、磁極面はもはやターゲツトの後方に
あるのではなく、明らかにターゲツトの投影面の
外にあるので、磁力線の湾曲は、磁力線によつて
行過ぎたことになるに相違ないターゲツトの寸法
に比して明らかに減少され、それによつて浸食溝
の幅は、相当して拡大し、したがつて材料の利用
は、著しく改善される結果となる。
あるのではなく、明らかにターゲツトの投影面の
外にあるので、磁力線の湾曲は、磁力線によつて
行過ぎたことになるに相違ないターゲツトの寸法
に比して明らかに減少され、それによつて浸食溝
の幅は、相当して拡大し、したがつて材料の利用
は、著しく改善される結果となる。
付加的な利点は、金属ターゲツトの反応スパツ
タリングの場合に前記特徴(a)及び(b)を結び付ける
ことによつて得られる: ターゲツト面は、前面でスパツタリングされ、
したがつて絶縁表面層の生成は、有効に阻止され
る。この層は、すなわち表面帯電を生じる結果と
なり、この表面帯電は、最後に火花連絡を導くこ
とになる。更に、前記特徴(b)によれば、ターゲツ
ト側面は、電気的に完全に遮蔽され、したがつて
この位置で帯電も放電も起こりえないことが達成
される。側面のスパツタリングは、有効に回避さ
れる。
タリングの場合に前記特徴(a)及び(b)を結び付ける
ことによつて得られる: ターゲツト面は、前面でスパツタリングされ、
したがつて絶縁表面層の生成は、有効に阻止され
る。この層は、すなわち表面帯電を生じる結果と
なり、この表面帯電は、最後に火花連絡を導くこ
とになる。更に、前記特徴(b)によれば、ターゲツ
ト側面は、電気的に完全に遮蔽され、したがつて
この位置で帯電も放電も起こりえないことが達成
される。側面のスパツタリングは、有効に回避さ
れる。
しかし、ターゲツト面の均一なスパツタリング
は、圧縮成形されたターゲツトの場合又は劣悪な
熱伝導率を有するターゲツトの場合に特に有利で
ある。均一にエネルギーをもたらすことによつ
て、熱応力によるターゲツトの反りは、全く起こ
らない。
は、圧縮成形されたターゲツトの場合又は劣悪な
熱伝導率を有するターゲツトの場合に特に有利で
ある。均一にエネルギーをもたらすことによつ
て、熱応力によるターゲツトの反りは、全く起こ
らない。
更に、ケーシングを突出されることは、磁極面
をケーシング内で位置をずらし、それによつて磁
場とターゲツト面との相対的位置を調節する方法
を生ぜしめる。
をケーシング内で位置をずらし、それによつて磁
場とターゲツト面との相対的位置を調節する方法
を生ぜしめる。
ターゲツトの後方にある光源(図示しない)か
らの無限遠の光によるターゲツトと磁極面の投影
が共通の平面内で重ならないようにさせる手段に
よつて、必然的に磁極面は、それ自体をスパツタ
リングするという危険に陥る。実際、原理的にこ
のスパツタリングを阻止するために中心の磁石を
陽極(アース電位)として接続することが考えら
れるが、しかしそれによつて絶縁の理由から磁気
継鉄の範囲内で磁抵抗を示す空隙が生じる(米国
特許明細書第4282083号)。
らの無限遠の光によるターゲツトと磁極面の投影
が共通の平面内で重ならないようにさせる手段に
よつて、必然的に磁極面は、それ自体をスパツタ
リングするという危険に陥る。実際、原理的にこ
のスパツタリングを阻止するために中心の磁石を
陽極(アース電位)として接続することが考えら
れるが、しかしそれによつて絶縁の理由から磁気
継鉄の範囲内で磁抵抗を示す空隙が生じる(米国
特許明細書第4282083号)。
更に、このような手段によつて磁気系とターゲ
ツトとの間で著しく強い電場が生じ、その電場
は、空隙範囲内でのグロー放電の生成を有利にす
る。空隙中でのグロー放電は、実際に米国特許明
細書第4391697号中で望ましいものとして記載さ
れているが、このような手段は、空隙から来る異
質材料によるターゲツト材料から沈積される層の
汚染を阻止するために、再び特殊な材料を空隙の
底に取付けることを必要とする。更に、スパツタ
リングの場合、スパツタリング装置に供給される
電力の大部分が陽極で熱の形で発生することは、
公知である。従つて、磁気系を陽極として使用す
ることは、磁気系を保護するために付加的に冷却
系を必要とする。
ツトとの間で著しく強い電場が生じ、その電場
は、空隙範囲内でのグロー放電の生成を有利にす
る。空隙中でのグロー放電は、実際に米国特許明
細書第4391697号中で望ましいものとして記載さ
れているが、このような手段は、空隙から来る異
質材料によるターゲツト材料から沈積される層の
汚染を阻止するために、再び特殊な材料を空隙の
底に取付けることを必要とする。更に、スパツタ
リングの場合、スパツタリング装置に供給される
電力の大部分が陽極で熱の形で発生することは、
公知である。従つて、磁気系を陽極として使用す
ることは、磁気系を保護するために付加的に冷却
系を必要とする。
ところで、この場合特徴(c)による手段は、磁気
系を有するケーシングをターゲツトホルダーに対
してもアースに対しても電気絶縁する方法を生ぜ
しめる。共属せる磁気系を有するケーシングは、
この手段によつてマグネトロン原理に対して必要
とされる磁力線配置の維持下で自動的に中間電位
に調節することができ、したがつて陽極の加熱に
重大に関与する、エネルギー富有の二次電子によ
るスパツタリング及び衝撃は、中断される。この
手段は、勿論若干の構造的前提条件を必要とす
る。それというのも、通常磁気系が取付けられて
いるケーシングは、所謂陰極基体を形成し、この
陰極基体は、全部の他の陰極構成部材のための支
持部材として使用され、したがつてそれ自体陰極
電位にあるからである(米国特許明細書第
4198283号;西ドイツ国特許公開公報第2824289
号;米国特許明細書第4385579号;西ドイツ国特
許公開公報第3047113号;西ドイツ国特許公開公
報第2556607号)。この常用の構造は、二重の絶縁
の本発明による思想を満足させるためには見捨て
なければならない。
系を有するケーシングをターゲツトホルダーに対
してもアースに対しても電気絶縁する方法を生ぜ
しめる。共属せる磁気系を有するケーシングは、
この手段によつてマグネトロン原理に対して必要
とされる磁力線配置の維持下で自動的に中間電位
に調節することができ、したがつて陽極の加熱に
重大に関与する、エネルギー富有の二次電子によ
るスパツタリング及び衝撃は、中断される。この
手段は、勿論若干の構造的前提条件を必要とす
る。それというのも、通常磁気系が取付けられて
いるケーシングは、所謂陰極基体を形成し、この
陰極基体は、全部の他の陰極構成部材のための支
持部材として使用され、したがつてそれ自体陰極
電位にあるからである(米国特許明細書第
4198283号;西ドイツ国特許公開公報第2824289
号;米国特許明細書第4385579号;西ドイツ国特
許公開公報第3047113号;西ドイツ国特許公開公
報第2556607号)。この常用の構造は、二重の絶縁
の本発明による思想を満足させるためには見捨て
なければならない。
この場合、さらに本発明によれば、ケーシング
とターゲツトとの間でターゲツト面と平行な方向
にない少なくとも1つの空隙が存在し、この空隙
が有利に(及び例えば米国特許明細書第4198283
号の思想とは異なり)明らかに顕著でありかつ
2.3ミリメートルである場合には、特に好ましい。
ターゲツト浸食の均一性は、この空隙の幅とは全
く無関係であり、したがつて陰極は、長時間運転
時にも空隙内で汚染から保護されている。
とターゲツトとの間でターゲツト面と平行な方向
にない少なくとも1つの空隙が存在し、この空隙
が有利に(及び例えば米国特許明細書第4198283
号の思想とは異なり)明らかに顕著でありかつ
2.3ミリメートルである場合には、特に好ましい。
ターゲツト浸食の均一性は、この空隙の幅とは全
く無関係であり、したがつて陰極は、長時間運転
時にも空隙内で汚染から保護されている。
本発明は、磁気継鉄を有するマグネトロン陰極
にも関連し、この磁気継鉄は、磁気装置の対向極
を相互に結合し、同時にターゲツト及び磁気装置
を有するケーシングに対する支持部材として使用
される。1つのこのようなマグネトロン陰極は、
さらに本発明によれば、ターゲツト、ターゲツト
ホルダー及びその電気的案内が磁気継鉄に対して
絶縁されていることを示す。
にも関連し、この磁気継鉄は、磁気装置の対向極
を相互に結合し、同時にターゲツト及び磁気装置
を有するケーシングに対する支持部材として使用
される。1つのこのようなマグネトロン陰極は、
さらに本発明によれば、ターゲツト、ターゲツト
ホルダー及びその電気的案内が磁気継鉄に対して
絶縁されていることを示す。
これは、全く特に好ましい方法で、磁気継鉄が
板状で形成されており、この磁気継鉄の1つの平
らな表面上に磁気装置及び板状絶縁体に対して環
状に閉鎖された支持面を有し、絶縁体上にターゲ
ツト冷却系が載置されていることによつて行なわ
れる。
板状で形成されており、この磁気継鉄の1つの平
らな表面上に磁気装置及び板状絶縁体に対して環
状に閉鎖された支持面を有し、絶縁体上にターゲ
ツト冷却系が載置されていることによつて行なわ
れる。
更に、磁極面がケーシングの前面に対して少な
くともこの位置で存在するケーシング壁厚だけ後
方へ置かれていることは、有利である。この後方
へ置くことは、特にケーシング壁厚よりも大きく
行なわれ、したがつて磁極面とケーシングの前面
との間で空所は形成される。この空所内で、特に
空隙の中間接続下で、もう1つの軟磁性体は、取
付けることができる。この位置で存在する空隙
は、この軟磁性体によつて2つの個々の空隙に分
割され、この場合軟磁性体の立体的位置は、磁力
線の分布を、ターゲツトを透過するように及びタ
ーゲツトから脱して走るように可能ならしめる。
また、この手段も付加的にターゲツト面の材料剥
離の均一性に対して寄与する。
くともこの位置で存在するケーシング壁厚だけ後
方へ置かれていることは、有利である。この後方
へ置くことは、特にケーシング壁厚よりも大きく
行なわれ、したがつて磁極面とケーシングの前面
との間で空所は形成される。この空所内で、特に
空隙の中間接続下で、もう1つの軟磁性体は、取
付けることができる。この位置で存在する空隙
は、この軟磁性体によつて2つの個々の空隙に分
割され、この場合軟磁性体の立体的位置は、磁力
線の分布を、ターゲツトを透過するように及びタ
ーゲツトから脱して走るように可能ならしめる。
また、この手段も付加的にターゲツト面の材料剥
離の均一性に対して寄与する。
本発明による対象の他の好ましい形成は、特許
請求の範囲の残りの従属請求項に含まれている。
請求の範囲の残りの従属請求項に含まれている。
実施例
次に、本発明の対象の1つの実施例を第1図〜
第3図につき詳説する。
第3図につき詳説する。
第1図には、電流供給板1が表わされており、
この電流供給板は、支持絶縁体2を介して真空室
3と結合し、この真空室は、その側でアース4と
接する。しかし、磁気継鉄5は、電流供給板1と
絶縁されて堅固に結合し、大体において同様に板
状に形成されている。この磁気継鉄は、その上側
で平らな面6を有し、この面内には、環状に閉鎖
された支持面6a及び6bが磁気装置7に対して
存在する。磁気装置7は、内部環状磁石7a及び
閉鎖された外部の1列の棒磁石7bからなり、こ
の磁気装置は、全体で系の軸Aに対して軸方向に
磁性化されており、実際には、内部環状磁気7a
の磁極方向は、外部棒磁石7bの磁極方向と反対
に走る。磁極の位置は、第1図に明らかに記載さ
れている。磁気装置7は、磁気継鉄5を背反した
側で磁極面7c及び7bを有し、この磁極面は、
共通の平面内に存在する。
この電流供給板は、支持絶縁体2を介して真空室
3と結合し、この真空室は、その側でアース4と
接する。しかし、磁気継鉄5は、電流供給板1と
絶縁されて堅固に結合し、大体において同様に板
状に形成されている。この磁気継鉄は、その上側
で平らな面6を有し、この面内には、環状に閉鎖
された支持面6a及び6bが磁気装置7に対して
存在する。磁気装置7は、内部環状磁石7a及び
閉鎖された外部の1列の棒磁石7bからなり、こ
の磁気装置は、全体で系の軸Aに対して軸方向に
磁性化されており、実際には、内部環状磁気7a
の磁極方向は、外部棒磁石7bの磁極方向と反対
に走る。磁極の位置は、第1図に明らかに記載さ
れている。磁気装置7は、磁気継鉄5を背反した
側で磁極面7c及び7bを有し、この磁極面は、
共通の平面内に存在する。
支持面6aと6bの間ないしは磁極面7cと7
bの間には、環状に閉鎖された支持面8が存在
し、この支持面上には、絶縁体11及び平らなタ
ーゲツト面9aを有する円環状ターゲツト9が配
置されている。本発明によれば、絶縁体11の厚
さを適当に選択することによつてターゲツト面9
aは、所定の空間的位置で磁極面7c及び7dを
もたらすことができる。ターゲツト9の裏面は、
取り囲むリブ9を有し、このリブ中には、周囲で
分布されて多数の固定ねじ10のためのねじ山が
切り刻まれている。ターゲツト9は、この固定ね
じによつて磁気継鉄5及び電流供給板1に対して
支持することができる。
bの間には、環状に閉鎖された支持面8が存在
し、この支持面上には、絶縁体11及び平らなタ
ーゲツト面9aを有する円環状ターゲツト9が配
置されている。本発明によれば、絶縁体11の厚
さを適当に選択することによつてターゲツト面9
aは、所定の空間的位置で磁極面7c及び7dを
もたらすことができる。ターゲツト9の裏面は、
取り囲むリブ9を有し、このリブ中には、周囲で
分布されて多数の固定ねじ10のためのねじ山が
切り刻まれている。ターゲツト9は、この固定ね
じによつて磁気継鉄5及び電流供給板1に対して
支持することができる。
ターゲツト9と絶縁体11との間には、ターゲ
ツト冷却系12が存在し、このターゲツト冷却系
は、第2図によれば、2つの異なる半径で存在す
る、二本巻きした管の形で示されており、この管
は、正方形又は矩形断面を有し、この場合個々の
巻きの軸は、共通の平面内にある。これら双方の
巻きは、反刑法光に走る、斜に切られた管状断片
12aによつて相互に結合している(第2図)。
反対側にある端部12b及び12cは、垂直に曲
つており、十分な絶縁距離をもつて磁気継鉄5中
の詳示されてない孔を通過しているかないしは電
流供給板1中の半径方向のスリツト1aを通過し
ている。
ツト冷却系12が存在し、このターゲツト冷却系
は、第2図によれば、2つの異なる半径で存在す
る、二本巻きした管の形で示されており、この管
は、正方形又は矩形断面を有し、この場合個々の
巻きの軸は、共通の平面内にある。これら双方の
巻きは、反刑法光に走る、斜に切られた管状断片
12aによつて相互に結合している(第2図)。
反対側にある端部12b及び12cは、垂直に曲
つており、十分な絶縁距離をもつて磁気継鉄5中
の詳示されてない孔を通過しているかないしは電
流供給板1中の半径方向のスリツト1aを通過し
ている。
固定ねじ10を締め付けると、ターゲツト9
は、ターゲツト冷却系12上で支持され、このタ
ーゲツト冷却系は、再び絶縁体11上で支持され
る。
は、ターゲツト冷却系12上で支持され、このタ
ーゲツト冷却系は、再び絶縁体11上で支持され
る。
第1図から明らかなように、孔13は、平らな
表面6から磁気継鉄5の相対する平らな表面14
にまで走る。第1図に示した孔13は、全部で6
個の固定ねじ10が通過しているかかる全部で6
個の孔に対する代表例として存在し、この固定ね
じは、全体で一面で導電性でターゲツト9と結合
しており、他面で導電性で電流供給板1と結合し
ている。
表面6から磁気継鉄5の相対する平らな表面14
にまで走る。第1図に示した孔13は、全部で6
個の固定ねじ10が通過しているかかる全部で6
個の孔に対する代表例として存在し、この固定ね
じは、全体で一面で導電性でターゲツト9と結合
しており、他面で導電性で電流供給板1と結合し
ている。
電流供給板1ないしは固定ねじ10と、磁気継
鉄5との間に短絡が生じることを回避するため
に、孔13中には、スリーブ状絶縁体15が配置
されており、このスリーブ状絶縁体は、孔13の
外側で平らな表面14上で支持するカラー15a
を有する。このカラー上で電流供給板1は、固定
ねじ10の応力下で支持されている。
鉄5との間に短絡が生じることを回避するため
に、孔13中には、スリーブ状絶縁体15が配置
されており、このスリーブ状絶縁体は、孔13の
外側で平らな表面14上で支持するカラー15a
を有する。このカラー上で電流供給板1は、固定
ねじ10の応力下で支持されている。
こうして、電流供給板1は、ターゲツト9と、
磁気装置7を有する磁気継鉄5に対してならびに
真空室3ないしはアース4に対して電気絶縁され
ていることを認めることができる。ターゲツト9
は、電流供給板1を介して一定の負電位にもたら
され、アース4も一定の電位(零電位)を示し、
磁気装置7は、磁気継鉄5から自由であり、かつ
運転条件によつて定められる中間電位に調節する
ことができ、この中間電位を得る場合には、磁気
装置のスパツタリングを中断するという工程が最
短の時間内で自動手に調節される。
磁気装置7を有する磁気継鉄5に対してならびに
真空室3ないしはアース4に対して電気絶縁され
ていることを認めることができる。ターゲツト9
は、電流供給板1を介して一定の負電位にもたら
され、アース4も一定の電位(零電位)を示し、
磁気装置7は、磁気継鉄5から自由であり、かつ
運転条件によつて定められる中間電位に調節する
ことができ、この中間電位を得る場合には、磁気
装置のスパツタリングを中断するという工程が最
短の時間内で自動手に調節される。
固定ねじ10は、目下の場合にターゲツトホル
ダーと呼称することができる。金属ターゲツトの
場合には、固定ねじ10をターゲツト9の材料中
で直接に固定することができ、例えば誘電体ター
ゲツトをスパツタリングする場合には、絶縁体1
1上に金属リングを配置し、この金属リング上に
誘電体ターゲツト材料が固定されているように行
なうことができる。それから、この金属リング
は、ターゲツト冷却系12との良好に熱伝導性の
結合を生じ、さらに脆い誘電体ターゲツトが受容
れることができない機械的応力を受容れる。磁気
継鉄5中の冷却通路25は、付加的に熱導出を改
善する。
ダーと呼称することができる。金属ターゲツトの
場合には、固定ねじ10をターゲツト9の材料中
で直接に固定することができ、例えば誘電体ター
ゲツトをスパツタリングする場合には、絶縁体1
1上に金属リングを配置し、この金属リング上に
誘電体ターゲツト材料が固定されているように行
なうことができる。それから、この金属リング
は、ターゲツト冷却系12との良好に熱伝導性の
結合を生じ、さらに脆い誘電体ターゲツトが受容
れることができない機械的応力を受容れる。磁気
継鉄5中の冷却通路25は、付加的に熱導出を改
善する。
磁気装置7は、ケーシング16中に取付けられ
ており、このケーシングは、非強磁性材料からな
る。ケーシング16は、2個の回転対称部材、す
なわち環状磁石7aを有しかつねじ17により磁
気継鉄5と固定されているポツト状の中心ケーシ
ング部材16a及び横断面で見て棒磁石7bをエ
ンドレスの、すなわち閉鎖された配列で取り囲み
かつ多数のねじ18(この場合、このねじは1個
のみ示されている)により同様に磁気継鉄5とね
じ締めされている感情の外側ケーシング部材16
bからなる。ケーシング16は、前面16eを有
し、この前面は、(ケーシング部材16a)の円
形表面及びこれと同心的の(ケーシング部材16
b)の円環表面からなる。ケーシング16は、こ
の前面16eから出発しターゲツト9の後方で陥
没するように構成されており、すなわちこのケー
シングは、その内縁部の範囲内でそれぞれ前面1
6eに対して平行のフランジ形突出部16cない
しは16dを有し、このフランジ形突出部は、板
状絶縁体11を少なくとも、それがターゲツト9
とケーシング16との間の次に記載した空隙19
及び20を通じて目で見ることができない限り覆
つている。
ており、このケーシングは、非強磁性材料からな
る。ケーシング16は、2個の回転対称部材、す
なわち環状磁石7aを有しかつねじ17により磁
気継鉄5と固定されているポツト状の中心ケーシ
ング部材16a及び横断面で見て棒磁石7bをエ
ンドレスの、すなわち閉鎖された配列で取り囲み
かつ多数のねじ18(この場合、このねじは1個
のみ示されている)により同様に磁気継鉄5とね
じ締めされている感情の外側ケーシング部材16
bからなる。ケーシング16は、前面16eを有
し、この前面は、(ケーシング部材16a)の円
形表面及びこれと同心的の(ケーシング部材16
b)の円環表面からなる。ケーシング16は、こ
の前面16eから出発しターゲツト9の後方で陥
没するように構成されており、すなわちこのケー
シングは、その内縁部の範囲内でそれぞれ前面1
6eに対して平行のフランジ形突出部16cない
しは16dを有し、このフランジ形突出部は、板
状絶縁体11を少なくとも、それがターゲツト9
とケーシング16との間の次に記載した空隙19
及び20を通じて目で見ることができない限り覆
つている。
更に、双方のケーシング部材16a及び16b
は、前面16eから出発して磁石7a及び7bな
いしはその磁極面7c及び7dを覆い、かつ2つ
の円筒形窓枠の形でターゲツト9の円筒形内面及
び円筒形外面を2つの円環形空隙19及び20の
保留下で覆う。この場合、ケーシング16の当該
窓枠形部材は、空隙19及び20の一部と見なす
ことができる。それというのも、この部材は、非
強磁性材料からなるからである。
は、前面16eから出発して磁石7a及び7bな
いしはその磁極面7c及び7dを覆い、かつ2つ
の円筒形窓枠の形でターゲツト9の円筒形内面及
び円筒形外面を2つの円環形空隙19及び20の
保留下で覆う。この場合、ケーシング16の当該
窓枠形部材は、空隙19及び20の一部と見なす
ことができる。それというのも、この部材は、非
強磁性材料からなるからである。
絶縁体11を記載したようにフランジ形突出部
16c及び16dにより覆うことによつて、背面
へのスパツタリングの場合に導電性材料が絶縁体
上に沈着し、この絶縁体の絶縁性が損なわれるこ
とは、有効に回避される。この場合には使用可能
な距離は、比較的小さく、したがつて絶縁性は、
長い運転時間にわたつて十分に保持されたままで
なければならないことを考慮すべきである。
16c及び16dにより覆うことによつて、背面
へのスパツタリングの場合に導電性材料が絶縁体
上に沈着し、この絶縁体の絶縁性が損なわれるこ
とは、有効に回避される。この場合には使用可能
な距離は、比較的小さく、したがつて絶縁性は、
長い運転時間にわたつて十分に保持されたままで
なければならないことを考慮すべきである。
更に、磁極面7c及び7dは、ケーシングの前
面16eに対してこの位置で存在するケーシング
壁厚よりもなお一層後方に置かれていることを認
めることができる。それによつて、磁極面7c及
び7dと、ケーシングの前面16eとの間には、
空所21及び22が形成され、この空所中で軟磁
性体23及び24は取付けられている。この軟磁
性体は、円環の形を有し、この形は、前面のケー
シング面の曲線に幾何学的に類似している。それ
によつて、一面で何磁性体23と磁極面7cとの
間に、他面で軟磁性体24と磁極面7dとの間に
空隙は、形成され、磁気抵抗を示し、かつ磁力線
の側方への退出をターゲツト9の方向で可能にす
る。磁力線のもう1つの部分は、なかんずく軟磁
性体23及び24から初めて退出し、したがつて
ターゲツト面9aの上の僅かに湾曲した形の帯状
体上に進行する。軟磁性体23及び24は、第1
図の左半分のみで示されており;勿論、それは軸
A−Aの全周面で拡がる。
面16eに対してこの位置で存在するケーシング
壁厚よりもなお一層後方に置かれていることを認
めることができる。それによつて、磁極面7c及
び7dと、ケーシングの前面16eとの間には、
空所21及び22が形成され、この空所中で軟磁
性体23及び24は取付けられている。この軟磁
性体は、円環の形を有し、この形は、前面のケー
シング面の曲線に幾何学的に類似している。それ
によつて、一面で何磁性体23と磁極面7cとの
間に、他面で軟磁性体24と磁極面7dとの間に
空隙は、形成され、磁気抵抗を示し、かつ磁力線
の側方への退出をターゲツト9の方向で可能にす
る。磁力線のもう1つの部分は、なかんずく軟磁
性体23及び24から初めて退出し、したがつて
ターゲツト面9aの上の僅かに湾曲した形の帯状
体上に進行する。軟磁性体23及び24は、第1
図の左半分のみで示されており;勿論、それは軸
A−Aの全周面で拡がる。
本発明の対象は、第1図〜第3図で示した、十
分に回転対称の配置に限定されるものでは決して
なく、例えば大きい窓ガラスを被覆するために使
用されるような長く拡がつた矩形陰極の場合にも
特に有利に使用することができる。この種の陰極
は、約30〜40cmの幅でそのまま約4mの全長を達
成することができる。また、円形と矩形との間の
全ての中間形状を考えることもできる。
分に回転対称の配置に限定されるものでは決して
なく、例えば大きい窓ガラスを被覆するために使
用されるような長く拡がつた矩形陰極の場合にも
特に有利に使用することができる。この種の陰極
は、約30〜40cmの幅でそのまま約4mの全長を達
成することができる。また、円形と矩形との間の
全ての中間形状を考えることもできる。
第1図は、十分に回転対称形の本発明によるマ
グネトロン陰極を示す中心縦断面図、第2図は、
第1図によりターゲツト及び磁気装置のケーシン
グ部材を分解した後のマグネトロン陰極を示す平
面図、かつ第3図は、第1図によるマグネトロン
陰極を示す底面図である。 1……電気的案内、4……アース、5……磁気
継鉄、6……平らな表面、6a,6b,8……支
持面、7……磁気装置、7c,7d……磁極面、
9……ターゲツト、9a……ターゲツト面、10
……ターゲツトホルダー、11……絶縁体、12
……ターゲツト冷却系、16……ケーシング、1
6b……ケーシング部材、16c,16d……突
出部、16e……前面、19,20……空隙、2
1,22……空所、23,24……軟磁性体。
グネトロン陰極を示す中心縦断面図、第2図は、
第1図によりターゲツト及び磁気装置のケーシン
グ部材を分解した後のマグネトロン陰極を示す平
面図、かつ第3図は、第1図によるマグネトロン
陰極を示す底面図である。 1……電気的案内、4……アース、5……磁気
継鉄、6……平らな表面、6a,6b,8……支
持面、7……磁気装置、7c,7d……磁極面、
9……ターゲツト、9a……ターゲツト面、10
……ターゲツトホルダー、11……絶縁体、12
……ターゲツト冷却系、16……ケーシング、1
6b……ケーシング部材、16c,16d……突
出部、16e……前面、19,20……空隙、2
1,22……空所、23,24……軟磁性体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 板状ターゲツトを解除可能に固定するための
ターゲツトホルダーを有し、環状に閉鎖された、
ターゲツトを覆う磁力線からの少なくとも1つの
トンネルを発生させるための、ターゲツト面と平
行な磁極面を有する磁気装置を有し、この場合こ
の磁気装置が磁極面にわたつて拡がる非強磁性材
料からの少なくとも1つのケーシング中に取付け
られている、陰極スパツタリング装置のためのマ
グネトロン陰極において、 (a) ターゲツトの後方にある光源からの無限遠の
光によるターゲツト9及び磁極面7c,7dの
投影がターゲツト面9aと平行な1つの共通の
平面内で互いに重ならず、 (b) ケーシング16が磁極面7c,7dの範囲内
でスパツタリング方向にターゲツト面9aから
突出しているか、又はこのケーシングが少なく
ともターゲツト面9aの平面内にあり、 (c) 磁気系7を有するケーシング16がターゲツ
トホルダー10に対してもアース4に対しても
電気絶縁されていることを特徴とする、陰極ス
パツタリング装置のためのマグネトロン陰極。 2 ケーシング16とターゲツト9との間になお
少なくとも1つの空隙19,20が存在する、特
許請求の範囲第1項記載のマグネトロン陰極。 3 磁気継鉄が磁気装置の対向磁極を相互に結合
しかつ同時にターゲツト及び磁気装置に対する支
持部材として使用される場合、ターゲツト9、タ
ーゲツトホルダー10ならびに電気的案内1が磁
気継鉄5に対して絶縁されている、特許請求の範
囲第1項記載のマグネトロン陰極。 4 磁気継鉄5が板状で形成されており、この磁
気継鉄の1つの平らな表面6上に磁気装置7及び
板状絶縁体11に対して環状に閉鎖された支持面
6a,6b及び8を有し、絶縁体11上にターゲ
ツト冷却系12が載置されている、特許請求の範
囲第3項記載のマグネトロン陰極。 5 ケーシング16がその前面16eから出発し
てターゲツト9の後方に陥没しているように形成
されており、このケーシングの内縁部の範囲内で
それぞれ前面16eと平行にフランジ形突出部1
6c,16dが設けられており、このフランジ形
突出部が板状絶縁体11を少なくとも、この板状
絶縁体をターゲツト9とケーシング16との間の
空隙19,20を通じて目で見ることができない
限りでは覆つている、特許請求の範囲第1項から
第4項までのいずれか1項に記載のマグネトロン
陰極。 6 磁極面7c,7dがケーシング16の前面1
6eに対して少なくともこの位置で存在するケー
シング壁厚だけ後方へ置かれている、特許請求の
範囲第1項から第5項までのいずれか1項に記載
のマグネトロン陰極。 7 磁極面7c,7dとケーシング16の前面1
6eとの間で形成された少なくとも1つの空所2
1,22中にもう1つの軟磁性体23,24が配
置されている、特許請求の範囲第1項から第6項
までのいずれか1項に記載のマグネトロン陰極。 8 磁極面7c,7dと他の軟磁性体23,24
との間で空隙が配置されている、特許請求の範囲
第7項記載のマグネトロン陰極。 9 ターゲツト表面9aと磁極面7c,7dとの
相対的位置がスパツタリング方向に種々の厚さの
板状絶縁体11によつて調節可能である、特許請
求の範囲第1項から第8項までのいずれか1項に
記載の陰極。 10 ケーシング16が外側にあるケーシング部
材16bで磁気継鉄5を覆つている、特許請求の
範囲第1項から第9項までのいずれか1項に記載
のマグネトロン陰極。
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