JPS614136A - High output cathode unit for producing multilayer made of various target materials on substrate - Google Patents

High output cathode unit for producing multilayer made of various target materials on substrate

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JPS614136A
JPS614136A JP12213284A JP12213284A JPS614136A JP S614136 A JPS614136 A JP S614136A JP 12213284 A JP12213284 A JP 12213284A JP 12213284 A JP12213284 A JP 12213284A JP S614136 A JPS614136 A JP S614136A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
magnetic field
target materials
discharge space
target
Prior art date
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Pending
Application number
JP12213284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ミヒヤエル・シエーラー
カール―ハインツ・クーバツハ
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold Heraeus GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS614136A publication Critical patent/JPS614136A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野: 本発明は磁力線がターゲット材料上に閉鎖した放電空間
を仕切る磁場のための磁場発生器を使用し、かつ基材の
輸送装置を有する、基材上に種々・のターゲット材料か
らなる多層を製造するための高出力陰極装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial field of application: The present invention uses a magnetic field generator for the magnetic field whose magnetic field lines partition a closed discharge space on the target material, and has a transport device for the substrate. The present invention relates to a high power cathode device for producing multiple layers of various target materials on top.

従来の技術: 上記方式の高出力陰極は平面および曲面のターゲットを
有するものが公知であり、マグネトロンとも称される。
Prior Art: High-power cathodes of the above-mentioned type are known to have flat and curved targets, and are also called magnetrons.

平面ターゲットを有するこの種のマグネトロンは西独公
開特許公報第3047113号に記載される。
A magnetron of this type with a planar target is described in DE 30 47 113 A1.

このようなマグネトロンの場合、ターゲツト板の後方に
少な(とも1つの磁場発生器が配置され、これは電磁石
として形成することも永久磁石の群からなることもでき
る。個々の極または極片は1つの極性の極が外側、他の
極性の極が内側にあるように互いに入り(んで配置され
た閉鎖したリング、矩形またはダ円形を形成する。それ
によって弧状磁力線の円形、矩形またはダ円形に閉鎖[
また3次元的トンネルが形成され、その両側の脚点はタ
ーゲット表面にある。その結果電子とイオンの衝突確率
が著しく上昇することによってグロー放電がトンネル内
部の領域に集中し、それによってターゲット材料のスノ
qツタリング速度したがって基材への凝縮速度が10〜
20倍の値に上昇する。
In the case of such magnetrons, a small number (at least one) magnetic field generator is arranged behind the target plate, which can be designed as an electromagnet or consist of a group of permanent magnets. Closed rings, arranged so that the poles of one polarity are on the outside and the poles of the other polarity are on the inside, forming a rectangular or circular shape, thereby closing the arcuate magnetic field lines into a circular, rectangular or circular shape. [
A three-dimensional tunnel is also formed, the leg points on either side of which are at the target surface. As a result, the probability of collision between electrons and ions is significantly increased, thereby concentrating the glow discharge in the region inside the tunnel, thereby reducing the snow-driving rate of the target material and thus the condensation rate on the substrate by 10~
Increases to 20 times the value.

この理由によりこのよっなマグネトロンは高出力陰極と
も称される。
For this reason, such magnetrons are also called high power cathodes.

それぞれマグネトロン基体、磁場発生器およびターゲツ
ト板からなる多数のマグネトロンを直列配置し、基材を
順次すべてのマグネトロンの下を通過させることにより
、現在までこのような陰極により種々のターゲット材料
からなる多層がすでに製造された。
To date, such cathodes have been used to produce multilayers of various target materials by arranging a number of magnetrons in series, each consisting of a magnetron substrate, a magnetic field generator, and a target plate, and passing the substrate sequentially under all the magnetrons. Already manufactured.

発明が解決しようとする問題点: この方法により個々のターゲット材料からなる順次に続
く層が発生したけれど、これらの層は著しく互いに離れ
ていた。とくに公知の適用分野は第1層として付着改善
剤、第2層として本来の赤外反射層および第3層として
保護および干渉層を有する赤外反射性窓板の製造である
。個々の層はこの場合移行ゾーンを有しないので、個々
の層間の付着力は高い機械的な力が層系へ作用する特定
の工業的使用目的には不十分である。
Problem that the invention seeks to solve: Although this method produced successive layers of individual target materials, these layers were significantly separated from each other. A particularly known field of application is the production of infrared-reflecting window panels having an adhesion improver as a first layer, an actual infrared-reflecting layer as a second layer and a protective and interference layer as a third layer. Since the individual layers do not have transition zones in this case, the adhesion forces between the individual layers are insufficient for certain industrial applications where high mechanical forces act on the layer system.

それゆえ本発明の目的は次第に互いに移行する多層を製
造しうる前記形式の高出力陰極装置を得ることである。
It is therefore an object of the invention to obtain a high-power cathode device of the type mentioned above, which allows the production of multiple layers that gradually transition into one another.

この場合付着力を上昇するため個々の層材料のいわゆる
°゛噛合パを発生させなければならない。このような手
段はこれまで公知のマグネトロンによれば著しく互いに
離れた磁場およびターゲット材料のため不可能であった
In order to increase the adhesion forces, so-called interlocking of the individual layer materials must be produced in this case. Such measures have hitherto not been possible with known magnetrons due to the significantly separated magnetic fields and target materials.

問題点を解決するための技術的手段: この目的は少なくとも2種のターゲット材料が少なくと
も1つの閉鎖した放電空間を形成する少なくとも1つの
磁場発生器の領域内で少なくとも1つの境界線で互いに
突合せ結合し、かつ基材の輸送装置が少なくとも1つの
境界線に対し垂直に走る前記形式の高出力陰極装置によ
って解決される。
Technical means for solving the problem: The object is to butt-bond at least two target materials with at least one border in the region of at least one magnetic field generator forming at least one closed discharge space. and a high-power cathode device of the type described above, in which the substrate transport device runs perpendicular to at least one boundary line.

本発明の手段によって磁力線がら形成されるトンネルは
直接互いに突合せ接続した少なくとも2種のターゲット
材料にわたって拡がる。この手段によってグロー放電が
逃げないので、高いスノぞツタリング速度が維持される
。ターゲット材料のスパッタした粒子はターゲット表面
から法線方向のみならず、散乱効果によってほぼ任意の
空間角度で離れるので、境界線の領域で境界線からの距
離の増大とともに統計的確率に応じて増加または減少す
る個々のターゲット材料粒子が徹底的に混合する。基材
の輸送方向がこの境界線に対し垂直であることによって
基材上の異なるターゲット材料の間に連続的に移行する
移行ゾーンが形成され、このゾーン内で個々のターゲッ
ト材料が噛合う。
The tunnels formed by the magnetic field lines by means of the invention extend over at least two target materials directly butt-connected to each other. By this means, the glow discharge does not escape, so that a high snot-driving speed is maintained. The sputtered particles of the target material leave the target surface not only in the normal direction, but also at almost any spatial angle due to scattering effects, so that in the area of the boundary line, with increasing distance from the boundary line, there is an increase or The individual target material particles are reduced and mixed thoroughly. The transport direction of the substrate perpendicular to this boundary line creates a continuous transition zone between the different target materials on the substrate, within which the individual target materials interlock.

それKよって付着力が著しく上昇する1、西独公開特許
公報第2243708号によって円板およびこれを離れ
て包囲する円環がらなり、または同様中間にギャップを
残す2つの半円板からなるマグネトロン装置が公知であ
る。この場合閉鎖した1つだけの磁力線トンネルが交流
電圧(高周波)を印加する2つの陰極部材にわたって拡
がる。この場合陰極部材はつねに互いに異なる電位を有
するので、その間の空隙は絶縁のためどうしても必要で
ある。さらに2つの陰極部材は同じ材料からなるので、
移行領域にいわゆる混合層をつくる可能性もそれに伴な
う問題もない。
As a result, the adhesion force increases significantly. 1. According to West German Published Patent Application No. 2243708, a magnetron device consisting of a disk and a ring surrounding it apart from it, or similarly consisting of two semicircular plates leaving a gap in the middle, is proposed. It is publicly known. In this case only one closed magnetic field line tunnel extends over the two cathode elements to which an alternating voltage (high frequency) is applied. In this case, since the cathode members always have different potentials, a gap between them is absolutely necessary for insulation. Furthermore, since the two cathode members are made of the same material,
There is no possibility of creating a so-called mixed layer in the transition region and no problems associated therewith.

さらに本発明によればターゲット材料が矩形または正方
形の少なくとも2つの面平行板を形成し、かつ板が少な
くとも1つの放電空間内で直接互いに突合せ接続するの
がとくに有利である。
Furthermore, it is particularly advantageous according to the invention if the target material forms at least two plane-parallel plates of rectangular or square shape, and the plates are butt-connected directly to one another in the at least one discharge space.

実施例: 次に本発明の実施例を図面により説明する。Example: Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図面は支持管として形成した絶縁ブッシング2により図
示されていない真空室の上側仕切壁に固定した高出力陰
極装置1を示す。高出力陰極装置1は公知法で直方体形
の槽として形成した陰極基体3を有し、この中に前記の
磁場発生器が存在する。さらに作業温度を低く保持する
ため陰極基体を冷却液が貫流する。
The drawing shows a high-power cathode device 1 fixed to the upper partition wall of a vacuum chamber (not shown) by means of an insulating bushing 2 formed as a support tube. The high-power cathode device 1 has a cathode base body 3, which is formed in a known manner as a rectangular parallelepiped vessel, in which the above-mentioned magnetic field generator is located. Furthermore, a cooling liquid flows through the cathode body in order to keep the working temperature low.

陰極基体3の平らな下側境界面に、互いに異なる2つの
ターゲット材料4および5が矩形輪かくの2つの面平行
板の形で、陰極基体と良好な熱伝導結合をするように固
定される。
On the flat lower interface of the cathode substrate 3, two mutually different target materials 4 and 5 are fixed in the form of two plane-parallel plates in a rectangular ring so as to have a good thermally conductive bond with the cathode substrate. .

磁場発生器の前記公知の形成により両方のターゲット材
料4および5にわたって拡がる閉鎖した放電空間6が発
生する。磁力線の一部が弧として示される。その経過は
ターゲット材料後方の極または極片の位置も決定する。
The known formation of the magnetic field generator generates a closed discharge space 6 which extends over both target materials 4 and 5. Some of the magnetic field lines are shown as arcs. Its course also determines the position of the pole or pole piece behind the target material.

磁力線のすべての外側脚点な互いに結合する閉鎖線は1
つの極性の極または極片の位置を決定し、すべての内側
脚点を結合する閉鎖線はそれぞれ他の極または極片の位
置を決定する。図示の磁力線は無段階の磁力線の代表と
して示され、すべての磁力線の脚点が2つの閉鎖線上だ
けにあるのでなく、図に見えるター(ゲット表面にわた
って分布していることは明らかである。しかし装置作業
の際、集中した放電空間6のためターゲット材料が局部
的に著しく強く消耗し、図示の磁力線の位置にピット状
の孔が発生する。この放電空間6の内部または下側で2
つのターゲット材料4および5は共通の境界線7で互い
に突合せ接続する。
The closed lines that connect all the outer leg points of the magnetic field lines to each other are 1
The position of the pole or pole piece of one polarity is determined, and the closure line joining all medial leg points determines the position of each other pole or pole piece. The magnetic field lines shown are shown as representative of stepless magnetic field lines, and it is clear that the foot points of all the magnetic field lines are not just on the two closed lines, but are distributed over the visible target surface. During equipment work, the target material is locally strongly consumed due to the concentrated discharge space 6, and pit-like holes are generated at the positions of the magnetic field lines shown in the figure.
The two target materials 4 and 5 butt connect to each other at a common border line 7.

高出力陰極装置1の下方に基材9の輸送装置8が配置さ
れる。輸送装置は基材を個々にまたは板状支持体上に案
内する無端コンベアまたはローラコンベアとして形成す
ることができる。輸送装置8の輸送方向は矢印10で示
される。この輸送方向は陰極基体3の全幅にわたって横
方向に拡がる境界線7に対し垂直に走るので、個々の基
材は順次にターゲット材料4または5のスノξツタリン
グ領域へ入る。個々の層厚の比がターゲット材料4およ
び5の輸送方向の長さの拡がりにほぼ相当することは、
両方の材料のスノξツタリング速度がほぼ等しい大きさ
であることを前提にして明らかである。スノξツタリン
グ速度の場合による差は境界線7を適当にずらすことに
よって補償することができる。すべての場合に2つのタ
ーゲット材料の間の移行層または混合層はそれぞれの基
材9が境界線7を通過する際に発生する。
A transportation device 8 for the substrate 9 is arranged below the high-power cathode device 1 . The transport device can be designed as an endless conveyor or a roller conveyor, which guides the substrates individually or onto a plate-like support. The transport direction of the transport device 8 is indicated by an arrow 10. This direction of transport runs perpendicular to the boundary line 7 which extends laterally over the entire width of the cathode body 3, so that the individual substrates successively enter the snootling region of the target material 4 or 5. The fact that the ratio of the individual layer thicknesses approximately corresponds to the length extension in the transport direction of the target materials 4 and 5 is
This is clear assuming that the snow ξ tipping speeds of both materials are of approximately equal magnitude. The case-specific differences in snow ξ tipping speed can be compensated for by suitably shifting the boundary line 7. In all cases a transition layer or a mixing layer between the two target materials occurs when the respective substrate 9 passes through the boundary line 7.

2つより多いたとえば3つまたは4つの異なるターゲッ
ト材料を使用することも個々のターゲット材料の間に多
数存在する境界線がそれぞれ放電空間の領域内にあり限
り、もちろん可能である。
It is of course also possible to use more than two, for example three or four, different target materials, as long as there are multiple boundaries between the individual target materials, each in the area of the discharge space.

陰極基体全体の内部に1つより多い磁場発生器または1
つより多い放電空間を備えることもでき、その際放電空
間が境界線の領域で中断しないことだけに注意を要する
More than one magnetic field generator or one inside the entire cathode substrate
It is also possible to provide more than one discharge space, the only thing to be taken care of is that the discharge spaces are not interrupted in the area of the border.

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の装置の斜視図である。[Brief explanation of the drawing] The drawing is a perspective view of the device of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、磁力線がターゲット材料上に閉鎖した放電空間を仕
切る磁場のための磁場発生器を使用し、かつ基材の輸送
装置を有する、基材上へ種々のターゲット材料からなる
多層を製造するための高出力陰極装置において、少なく
とも2種のターゲット材料(4、5)が少なくとも1つ
の閉鎖した放電空間(6)を形成する少なくとも1つの
磁場発生器の領域内で、少なくとも1つの境界線(7)
で互いに突合せ接続し、かつ基材(9)の輸送装置が少
なくとも1つの境界線に対し垂直に走ることを特徴とす
る基材上へ種々のターゲット材料からなる多層を製造す
るための高出力陰極装置。 2、ターゲット材料(4、5)が矩形または正方形の少
なくとも2つの平行平面板を形成し、この板が少なくと
も1つの放電空間(6)の内部で互いに突合せ接続して
いる特許請求の範囲第1項記載の装置。
[Claims] 1. Using a magnetic field generator for the magnetic field whose magnetic field lines partition a closed discharge space on the target material, and having a transport device for the substrate, consisting of various target materials onto the substrate. In a high-power cathode arrangement for producing multilayers, at least two target materials (4, 5) are arranged in the region of at least one magnetic field generator forming at least one closed discharge space (6). Two boundaries (7)
high-power cathodes for producing multilayers of different target materials on a substrate, characterized in that they are butt-connected to each other at , and that the transport device of the substrate (9) runs perpendicular to at least one boundary line. Device. 2. The target material (4, 5) forms at least two parallel planar plates of rectangular or square shape, which plates are butt-connected to each other inside at least one discharge space (6). Apparatus described in section.
JP12213284A 1984-06-15 1984-06-15 High output cathode unit for producing multilayer made of various target materials on substrate Pending JPS614136A (en)

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