JPH11213939A - スパッターカソード - Google Patents

スパッターカソード

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JPH11213939A
JPH11213939A JP10308563A JP30856398A JPH11213939A JP H11213939 A JPH11213939 A JP H11213939A JP 10308563 A JP10308563 A JP 10308563A JP 30856398 A JP30856398 A JP 30856398A JP H11213939 A JPH11213939 A JP H11213939A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石及びセグメントを、一方ではスパッタリ
ング期間中に比較的扁平で特に広幅な浸食溝が形成され
かつ可及的に最適なターゲットの取り出しが行われ、他
方では２つの並行して延在する磁気トンネルの間の領域
が可及的に狭幅に形成されるように配設すること。 【解決手段】 磁石がそれぞれヨーク底部に含有ないし
挿入され、該磁石の、前記ターゲットに近い側及び遠い
側の側面がヨーク底部と面一に終端しているように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一部か
ら形成された扁平でプレート形状のターゲットと、該タ
ーゲット後方に配設され中央ステーを備えたウエル形状
のヨークと、前記ターゲット面前方で弓状に湾曲する磁
力線からなる閉鎖形のトンネルを形成するための磁石
と、前記ターゲットと、該ターゲットに向いた側のヨー
クのウエル縁部の端面との間の平面内に設けられる３つ
の裁断薄板又は磁性体材料からなる部分裁断片グループ
とを有しており、前記２つの裁断薄板又は部分裁断片グ
ループは、ウエル縁部と中央ステーの端面の上方領域を
覆い、第３の裁断薄板又は第３の部分裁断片グループ
は、前記中央ステーの端面と前記ウエル縁部の端面との
間の領域の一部を覆っており、前記全ての裁断薄板は共
に、前記端面にほぼ並行して延在する２つの間隙を形成
している、スパッターカソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のタイプのスパッターカソード
は、米国特許出願 US 4 865 708 明細書から公知であ
る。この場合一方の側のターゲットと他方の側の磁石ヨ
ークの間で、磁石列の平面内に、すなわちターゲットに
近い側の磁石前面の下方に浸透性材料からなるセグメン
トが配設されている。これはターゲット前方に形成され
る湾曲した磁力線のトンネルが凹状に偏向され、それに
よってターゲットにおける広幅な浸食溝とターゲット定
常期間のレベルアップを可能にするためである。
【０００３】さらにドイツ連邦共和国特許出願 DE 196
22 606.6 明細書からは次のようなスパッターカソード
が公知である。すなわちプレート上のターゲットを備え
たカソード基体部と、ターゲット後方に配設された磁石
ヨークを有するスパッターカソードが公知である。この
磁石ヨークは、２つの楕円状又は矩形状の形態を有し、
相互に同軸的に、ターゲット面に並行する平面内に密に
配設された種々の極性の一連の磁石を備えている。この
場合はターゲットと、該ターゲットに向いた側の磁石端
面との間に裁断薄板又は相応に形成された磁性体材料か
らなる部分裁断片が挿入されている。また２つの裁断薄
板又は部分裁断片は、フレーム形状を有しており、それ
ぞれ２つの直線状長手部分を相互に接続する弓形の裁断
薄板区分が円形に湾曲する、例えば楕円状もしくは放物
線状のあるいは不規則なアーチ状のエッジ延在部を有し
ている。そのためそれぞれ２つの隣接するアーチ状の区
分から形成される間隙が不規則な広幅延在部を有してい
る。
【０００４】さらにドイツ連邦共和国特許出願 DE 196
22 607.4 明細書からは次のようなスパッターカソード
が公知である。すなわちターゲット後方に配設されたマ
グネットヨークと、２つの楕円状又は矩形状の構造を備
え相互に同軸的にターゲット平面に対して並行する平面
内に配設された一連の磁石と、ターゲットと該ターゲッ
トに向いた側の磁石端面との間の平面内に設けられる３
つの裁断薄板又は部分裁断片グループとを有しているス
パッターカソードが公知である。この場合これらの裁断
薄板又は部分裁断片グループのうちの２つは磁石上方の
領域を覆っており、さらに残りの第３の裁断薄板又は第
３の部分裁断片グループは一連の磁石の間の領域の一部
を覆っており、そして全ての裁断薄板は共に一連の磁石
に対してほぼ並行に延在する２つの間隙を形成してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、磁石
及びセグメントを次のようには配設することである。す
なわち一方ではスパッタリング期間中に比較的扁平で特
に広幅な浸食溝が形成されかつ可及的に最適なターゲッ
トの取り出しが行われ、他方では２つの並行して延在す
る磁気トンネルの間の領域が可及的に狭幅に形成される
ように配設することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、磁石がそれぞれヨーク底部に含有ないし挿入されて
おり、該磁石の、前記ターゲットに近い側及び遠い側の
側面がヨーク底部と面一に終端しているように構成され
ることによって解決される。
【０００７】本発明の別の有利な実施例は従属請求項に
記載される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１及び図２によるスパッターカ
ソードは、ウエル状のカソード基体部２からなってお
り、この基体部２には同様にウエル状のヨーク３がはめ
込まれている。この場合ヨーク３は、ヨーク３内のウエ
ル４を長手方向で分割するステー５を有している。この
ステー５の長さは、楕円状の冷却路６が矩形状の断面で
形成されるように選定されている。また密に整列された
一連のサイコロ形永久磁石７,７′が設けられており、
これらは次のようにヨーク３の底部に挿入されている。
すなわちヨーク３の上方にそれぞれ配置されるターゲッ
ト８に近い側及び遠い側の側面がウエル４基底面ないし
ヨーク３の背面と面一に終端するように挿入されてい
る。さらにこのターゲット８とヨーク３との間に配設さ
れる３つの裁断薄板９,１０,１１が設けられており、こ
れらのうちの相互に同軸的に配置される２つの裁断薄板
９,１０は、楕円状のリングとして構成され、中央の薄
板は、環状の裁断薄板９,１０に囲繞された帯状の裁断
薄板１１として構成されている。
【０００９】密に整列された一連の磁石７を伴ったヨー
ク３の上方には、ターゲット８が配設されている。この
ターゲット８は通常は一連の磁石７側に向いたその下方
面にターゲット基底プレートを備えている（但し図には
示されていない）。このターゲット下方面ないしターゲ
ット基底プレートと、一連の磁石７，７′の上方面との
間には位置される裁断薄板９,１０,１１は、それぞれ複
数の個々の部分裁断片で統合されていてもよい。
【００１０】３つの裁断薄板９,１０,１１はそれらの間
に２つの間隙ａ及びｂを挟んでいる。これらの間隙ａ，
ｂは、それらの全ての長さを同じ長さに選定してもよ
く、あるいは狭くしても広くしてもよい。この間隙幅ａ
ないしｂに応じて、磁力線１５,１５′の偏向の強さも
変化する。それにより磁力線１５,１５′による密閉的
なトンネルが形成される。このトンネルは平面化され、
それに伴ってスパッタリングレートも総体的に補償さ
れ、ターゲットの使用効率も向上する。
【００１１】スタンダードマグネトロンカソードは、簡
単な磁石装置（２つの磁石列、それらの極性は対向的に
配置されている）からなり、そのターゲットにおいて一
般的に先細のスパッタリング溝が形成される。この溝は
通常は狭ければ狭いほど深くなる。本発明の利点は、タ
ーゲット表面の上方とターゲット内部とで異なった磁界
が形成される点にある。ターゲット表面上方の磁界は標
準マグネトロンカソードに相応している。それらはター
ゲット表面にほぼ並行して延在し、ターゲットの一方の
側面から出射しもう一方へ入射している。これはいわゆ
る屋根形磁界である。
【００１２】ターゲットとヨークとの間に薄板が何も挿
入されない従来のカソードとは異なって、本発明委よる
実施形態では、ターゲット８内部に次のような磁界が形
成される。すなわち前述したような少なくとも２つの屋
根形磁界１６,１７からなる磁界が形成される。それに
よりターゲット表面に対するプラズマが相互に並んだ複
数の部分プラズマに分割される。これにより、これまで
のターゲットの各半部の中央領域だけの強化がもはや周
縁領域にまでゆきわたるようになる。このことは結果的
にターゲットの使用効率の著しいアップにつながる。な
ぜならスパッタリング溝がそれに伴って、より拡幅され
るからである。
【００１３】問題となる種類のスパッターカソードの構
造では、従来構造のスパッターカソードよりも大きな励
磁が必要とされる。なぜなら磁束成分の多くはヨークと
薄板内に案内され、そのためターゲット表面に亘って案
内されなくなるからである。つまり磁束密度全体を高め
る必要がある。
【００１４】所要の磁石を内外に（すなわちステーとウ
エル縁部に）配置するならば、磁石に対して得られる空
間は、通常は外径（組み込み寸法）に制限される。その
際幾何学的条件に応じて、所要磁石体の組み込みに対し
ては限られた容積しか使用できない。問題となる方式を
適用する際には磁界の分散が、ほとんど間隙ａ，ｂにお
ける磁力の出射によって定まるので、磁石の実際の位置
はここではさほど重要ではない。それにより、相対的磁
界経過を大きく変えることなく磁石をヨーク３の底部に
集積化することが可能である。このヨーク３の底部では
磁石の組み込みに対して比較的多くのスペースが可用で
ある。そのため磁石７,７′は水平方向でヨーク底部に
組み込まれる。
【００１５】磁石質量のさらなるアップは、磁石の組み
合わせによって形成することが可能である。これはヨー
ク内で水平方向にも垂直方向にもあるいはその両方向で
（図３参照）集積化させることもできる。すなわち底部
に組み込まれる水平方向の磁石に加えてヨークウエル１
９の周辺縁部にさらなる磁石１８,１８′が設けられて
もよい。
【００１６】また本発明によるカソードでは、ウエル形
状のヨーク３の縁部１４と中央ステー５には必ずしも磁
石の必要はないので、この領域は特に狭幅に構成するこ
とが可能である。このことはターゲット使用効率の向上
につながる。
【００１７】さらに前述したタイプのカソードでは、磁
石自体の水との接触なしでも磁石の水冷が比較的簡単に
実施可能である（図４参照）。ここでは冷却路６内を流
れる冷却媒体から磁石７,７′を保護するために、これ
らの磁石７,７′が密閉された楕円状の耐蝕性材料から
なる保護薄板２０,２０′によって覆われている。この
場合これらの薄板２０,２０′はウエル底部３に接着か
又はろうづけないしは溶接されている。また図４による
実施形態ではこれらの磁石７,７′の外面も保護薄板２
１によって覆われており、それにより外部からの影響に
対しても保護されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】カソード半部の透視図である。
【図２】ウエル状のヨーク底部に一連の磁石が組み込ま
れている図１によるカソードの断面図である。
【図３】図１及び図２による実施形態に対して付加的に
磁石がウエル縁部に配置されているカソードの断面図で
ある。
【図４】図１及び図２による実施形態に対して付加的に
磁石の腐食を防ぐ保護薄板が設けられているカソードの
断面図である。
【符号の説明】
２ カソード基体部 ３ ヨーク ４ ウエル ５ ステー ６ 冷却路 ７,７′ 永久磁石 ８ ターゲット ９,９′,１０,１０′,１１ 裁断薄板 １２,１３ 端面 １４ ウエル縁部 １５,１５′ 磁力線 １９ ヨーク ２０,２１ 保護薄板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティン ベーア ドイツ連邦共和国 ハウンドルフ−グレー フェンシュタインベルク オイゲン−ヘル マン−シュトラーセ ４

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一部から形成された扁平でプ
    レート形状のターゲット（８）と、 該ターゲット（８）後方に配設され中央ステー（５）を
    備えたウエル形状のヨーク（３）と、 前記ターゲット面前方で弓状に湾曲する磁力線（１５,
    １５′）からなる閉鎖形のトンネルを形成するための磁
    石（７,７′）と、 前記ターゲット（８）と、該ターゲットに向いた側のヨ
    ーク（３）のウエル縁部の端面との間の平面内に設けら
    れる３つの裁断薄板（９,１０,１１）又は磁性体材料か
    らなる部分裁断片グループとを有しており、 前記２つの裁断薄板（９,１１）又は部分裁断片グルー
    プは、ウエル縁部と中央ステー（５）の端面（１２,１
    ３）の上方領域を覆い、第３の裁断薄板（１０）又は第
    ３の部分裁断片グループは、前記中央ステー（５）の端
    面（１３）と前記ウエル縁部の端面（１２）との間の領
    域の一部を覆っており、 前記全ての裁断薄板（９,１０,１１）は共に、前記端面
    （１２,１３）にほぼ並行して延在する２つの間隙
    （ａ，ｂ）を形成している形式のものにおいて、 磁石（７,７′）がそれぞれヨーク底部に含有ないし挿
    入されており、該磁石（７,７′）の、前記ターゲット
    （８）に近い側及び遠い側の側面がヨーク底部と面一に
    終端していることを特徴とするスパッターカソード。
  2. 【請求項２】 ウエル形状のヨーク（３）の底部に挿入
    された磁石（７,７′）がプレート又はシート（２０,２
    ０′ないし２１）によって覆われており、該プレート又
    はシートの縁部は、ヨーク（３）の底面に接着又はろう
    づけ又は溶接されている、請求項１記載のスパッターカ
    ソード。
  3. 【請求項３】 前記ヨーク（３）の底部に含有又は挿入
    されている磁石（７,７′）に対して付加的にさらなる
    一連の永久磁石（１８,１８′）が、ウエル形状のヨー
    ク（３）の囲繞周縁部分における前記ターゲット（８）
    に対向する端面に設けられており、前記さらなる磁石
    （１８,１８′）を伴う周縁部分の高さは、中央ステー
    （５）の高さに相応している、請求項１記載のスパッタ
    ーカソード。
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