RU2574553C2 - Application of alloyed ply on substrate by cathode spraying - Google Patents
Application of alloyed ply on substrate by cathode spraying Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574553C2 RU2574553C2 RU2012155348/02A RU2012155348A RU2574553C2 RU 2574553 C2 RU2574553 C2 RU 2574553C2 RU 2012155348/02 A RU2012155348/02 A RU 2012155348/02A RU 2012155348 A RU2012155348 A RU 2012155348A RU 2574553 C2 RU2574553 C2 RU 2574553C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- substrate
- alloy
- section
- magnetic system
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 95
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 92
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 claims abstract description 53
- 230000003628 erosive Effects 0.000 claims abstract description 50
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 10
- 230000001154 acute Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 36
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 21
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 13
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 4
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 3
- 230000005294 ferromagnetic Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 3
- 229910019041 PtMn Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к изготовлению тонких слоев на подложке методом катодного распыления, в частности магнетронного катодного распыления. Предлагаемое изобретение относится, в частности, к нанесению на подложку сплава, который имеет определенный состав сплава или определенное изменение состава сплава на поверхности подложки, то есть определенный градиент концентрации материалов сплава.The present invention relates to the manufacture of thin layers on a substrate by cathodic sputtering, in particular magnetron cathodic sputtering. The present invention relates, in particular, to the deposition of an alloy on a substrate, which has a certain alloy composition or a certain change in the alloy composition on the surface of the substrate, that is, a certain concentration gradient of alloy materials.
Способ и устройство для нанесения на подложку покрытия посредством катодного распыления известны, например, из патентной публикации WO 03/071579. В ней раскрывается распылительный катод, за счет которого может быть изготовлено покрытие подложки, в частности, магнитными или магнитизируемыми веществами. Катодный распылитель имеет основу катода, расположенную на ней мишень и магнитную систему, размещенную за мишенью. Чтобы ориентировать ось легкого намагничивания наносимого материала, распылительный катод имеет, кроме того, устройство для создания внешнего магнитного поля с по существу параллельно расположенными магнитными силовыми линями в плоскости подложки. Катод представляет собой предпочтительно длинный катод с длиной, которая соответствует, по меньшей мере, диаметру подложки. Для достижения равномерного покрытия покрываемая подложка перемещается во время катодного распыления при длинном катоде в поперечном направлении относительно продольной стороны длинного катода в плоскости подложки.A method and apparatus for applying a coating to a substrate by cathodic sputtering is known, for example, from patent publication WO 03/071579. It discloses a spray cathode, through which the coating of the substrate can be made, in particular, with magnetic or magnetized substances. The cathode atomizer has a cathode base, a target located on it, and a magnetic system located behind the target. In order to orient the axis of easy magnetization of the applied material, the spray cathode also has a device for creating an external magnetic field with substantially parallel magnetic field lines in the plane of the substrate. The cathode is preferably a long cathode with a length that corresponds to at least the diameter of the substrate. To achieve uniform coverage, the coated substrate moves during cathodic sputtering with the long cathode in the transverse direction relative to the longitudinal side of the long cathode in the plane of the substrate.
Чтобы при использовании нанесенных таким образом тонких слоев получить определенные свойства слоя, может быть необходим совершенно определенный состав осажденного слоя.In order to obtain certain layer properties when using thin layers applied in this way, a completely specific composition of the deposited layer may be necessary.
Примерами таких слоев являются Ni(l-x)Fex, где x=0,18... 0,45 или Pt(l-x)Mnx, где x=0,5, при этом определенные свойства слоев зависят от точного значения x. Чтобы изготовить такие слои, используют мишени, которые состоят из наносимого сплава в желаемом пропорциональном соотношении.Examples of such layers are Ni (lx) Fe x , where x = 0.18 ... 0.45 or Pt (lx) Mn x , where x = 0.5, while certain properties of the layers depend on the exact value of x. To make such layers, targets are used which consist of the applied alloy in the desired proportional ratio.
В области исследования и разработок, к сожалению, во многих случаях неизвестно, при каком составе сплава определенного слоя достигаются наилучшие результаты для специальной цели. Другая проблема, возникающая, прежде всего, в случае материалов с очень разной атомной массой, состоит в том, что при катодном распылении состав сплава во время осаждения может изменяться. Следовательно, состав сплава осажденного на подложку слоя, по сравнению с составом сплава в мишени распыления, может быть более или менее изменен, например, в случае PtMn. Кроме того, это изменение зависит от параметров процесса нанесения покрытия, например, от технологического давления, скорости нанесения покрытия и прочего. Так как в конечном итоге речь идет о составе сплава на подложке, то зачастую трудно установить оптимальный состав сплава мишени распыления.In the field of research and development, unfortunately, in many cases it is not known at what composition of the alloy of a certain layer the best results are achieved for a special purpose. Another problem that arises primarily in the case of materials with very different atomic masses is that during cathodic sputtering, the composition of the alloy during deposition can change. Therefore, the composition of the alloy deposited on the substrate layer, in comparison with the composition of the alloy in the sputtering target, can be more or less changed, for example, in the case of PtMn. In addition, this change depends on the parameters of the coating process, for example, on the process pressure, coating speed, and so on. Since ultimately we are talking about the composition of the alloy on the substrate, it is often difficult to establish the optimal composition of the alloy of the sputtering target.
Часто применяемый, но очень негибкий метод регулировки тонкослойных сплавов, которые осаждают катодным распылением, базируется на использовании ряда мишеней распыления с различными, при известных условиях, очень близко находящимися друг с другом составами сплавов. Этот метод является очень затратным прежде всего за счет дорогостоящих материалов (PtMn, FePt и другие). Многие мишени с соответствующими сплавами приходится изготавливать или закупать, при этом после соответствующей серии испытаний с различными мишенями лишь одна из этих мишеней приближается, наконец, к оптимальному сплаву и может быть фактически использована.The often used, but very inflexible method for adjusting thin-layer alloys that are deposited by cathodic sputtering is based on the use of a number of sputtering targets with various, under known conditions, very close to each other alloy compositions. This method is very expensive primarily due to expensive materials (PtMn, FePt and others). Many targets with the corresponding alloys have to be manufactured or purchased, while after an appropriate series of tests with different targets, only one of these targets finally approaches the optimal alloy and can actually be used.
В ходе этой серии испытаний приходится монтировать и демонтировать соответствующие мишени в соответствующих вакуумных установках, с сопутствующими этому высокими временными затратами.During this series of tests, it is necessary to mount and dismantle the corresponding targets in the corresponding vacuum installations, with the attendant high time costs.
Регулирование состава сплава легированных слоев на подложке при помощи самого процесса нанесения покрытия, то есть путем регулируемых извне изменений процесса нанесения покрытия и/или геометрии нанесения покрытия является, по сравнению с вышеприведенным методом, определенно более простым, быстрым и, как правило, также менее дорогим способом.The regulation of the alloy composition of the alloyed layers on the substrate by the coating process itself, that is, by externally controlled changes in the coating process and / or the coating geometry, is, compared to the above method, definitely simpler, faster and, as a rule, also less expensive way.
Очень часто используемым в этом случае способом является совместное распыление. При этом на подложку обычно наносят покрытие с помощью двух (или более) распылительных катодов, которые работают соответственно с различными материалами мишени. Вследствие изменения пропорционального соотношения мощности обоих катодов, изменяется также соотношение обоих материалов, то есть состав сплава на подложке. Прежде всего в случае более крупных подложек этим способом с трудом удается получить однородный сплав на подложке и одновременно равномерную толщину слоя. Для улучшения равномерности толщины слоя подложка во время нанесения покрытия вращается.A very often used method in this case is co-spraying. In this case, the substrate is usually coated with two (or more) sputtering cathodes, which work respectively with different target materials. Due to a change in the proportional power ratio of both cathodes, the ratio of both materials, i.e. the composition of the alloy on the substrate, also changes. First of all, in the case of larger substrates, this method is difficult to obtain a uniform alloy on the substrate and at the same time a uniform layer thickness. To improve the uniformity of the layer thickness, the substrate rotates during coating.
За счет другого способа многослойное покрытие обоих (или большего числа) материалов поочередно наносят на подложку и затем - обычно в вакууме - подвергают воздействию соответствующей высокой температуры (« подвергают термообработке»). Таким образом, предполагается запустить процесс диффузии, который обеспечивает смешение или гомогенизацию материалов и соответственно, как результат, обеспечивает создание желаемого сплава. Состав сплава регулируют путем выбора начальных толщин слоев. Условием функционирования этого способа является то, что процесс диффузии может быть осуществлен при соответствующих температурах и в течение целесообразно короткого времени. Соответственно этот способ обусловлен ограниченным выбором материалов, в том числе ограниченным выбором металлов.In another method, a multilayer coating of both (or more) materials is alternately applied to the substrate and then — usually in vacuum — subjected to the corresponding high temperature (“heat treated”). Thus, it is supposed to start the diffusion process, which ensures the mixing or homogenization of materials and, accordingly, as a result, ensures the creation of the desired alloy. The composition of the alloy is controlled by selecting the initial thicknesses of the layers. The condition for the functioning of this method is that the diffusion process can be carried out at appropriate temperatures and for a reasonably short time. Accordingly, this method is due to a limited selection of materials, including a limited selection of metals.
К предшествующему уровню техники относятся также патентные документы US 5 190 630 A, US 4 505 798 A, EP 1 626 432 A1, US 2005/0274610 A1 и WO 03/71579 A1.The prior art also includes patent documents US 5 190 630 A, US 4 505 798 A,
Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство и способ, которые позволяют нанести на подложку тонкий слой однородного сплава, при этом состав сплава может изменяться в регулируемых и контролируемых пределах. Другая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить локальное изменение состава сплава на подложке, то есть установить градиент концентрации компонентов сплава, чтобы таким образом изменять соответствующую концентрацию компонентов сплава в нанесенном слое в зависимости от положения на подложке. Изменение состава сплава, также как и регулирование градиента концентрации компонентов сплава, обеспечивает изменение соотношения компонентов сплава.The objective of the invention is to provide a device and method that allows you to apply a thin layer of a homogeneous alloy to the substrate, while the composition of the alloy can vary within controlled and controlled limits. Another objective of the invention is to provide a local change in the composition of the alloy on the substrate, that is, to establish a concentration gradient of the components of the alloy, in order to thereby change the corresponding concentration of alloy components in the deposited layer depending on the position on the substrate. A change in the composition of the alloy, as well as regulation of the concentration gradient of the components of the alloy, provides a change in the ratio of the components of the alloy.
Эти задачи решаются согласно изобретению за счет признаков пунктов формулы изобретения.These problems are solved according to the invention due to the features of the claims.
Предлагаемое изобретение базируется на основной идее о нанесении на подложку - имеющую ширину и длину, причем ширина и длина могут быть равными - сплава посредством магнетронного катодного распыления, при этом используются мишень и магнетронная магнитная система, расположенная за мишенью, если смотреть со стороны напыляемой подложки. Согласно изобретению, применяется специальная мишень, поверхность которой состоит, по меньшей мере, из двух участков, выполненных соответственно из различных материалов, которые должны образовать сплав слоя. При этом различные материалы расположены на поверхности мишени таким образом, что при работе на участке эрозии, или соответственно в канавке, материал снимается одновременно с двух участков. Благодаря соответствующему позиционированию участка эрозии или канавки относительно разделительной линии между обоими участками материалов мишени, изменяется процент содержания обоих участков мишени, включенных в участок эрозии, или канавки и, вместе с тем, соответственно соотношение компонентов сплава на подложке. Это позиционирование осуществляется согласно изобретению за счет смещения, проворачивания и/или отклонения магнитной системы относительно разделительной линии материалов мишени.The present invention is based on the basic idea of applying to the substrate - having a width and length, and the width and length can be equal - of the alloy by cathodic magnetron sputtering, using the target and the magnetron magnetic system located behind the target, when viewed from the side of the sprayed substrate. According to the invention, a special target is used, the surface of which consists of at least two sections made respectively of different materials, which must form an alloy layer. Moreover, various materials are located on the surface of the target in such a way that when working on the erosion site, or respectively in the groove, the material is removed simultaneously from two sites. Due to the corresponding positioning of the erosion section or grooves relative to the dividing line between both sections of the target materials, the percentage of the contents of both sections of the target included in the erosion section or grooves changes and, at the same time, the ratio of the components of the alloy on the substrate changes. This positioning is carried out according to the invention due to the displacement, rotation and / or deviation of the magnetic system relative to the dividing line of the target materials.
Если разделительная линия между обоими участками проходит параллельно направлению прохождения участка эрозии, то по длине участка эрозии снимаются постоянные части обоих материалов, и на подложке образуется постоянный сплав в продольном направлении участка эрозии. Посредством смещения участка эрозии поперек разделительной линии может измениться соотношение концентрации компонентов сплава. Если смещение эродируемой зоны осуществляется по времени до движения подложки, происходит регулирование состава сплава. Смещение эродируемой зоны при одновременном движении подложки в текущем режиме приводит к образованию градиента концентрации компонентов сплава на подложке вдоль направления движения подложки.If the dividing line between both sections runs parallel to the direction of passage of the erosion section, then along the length of the section of erosion the constant parts of both materials are removed, and a constant alloy is formed on the substrate in the longitudinal direction of the section of erosion. By shifting the erosion section across the dividing line, the concentration ratio of the alloy components may change. If the eroded zone is shifted in time before the substrate moves, the alloy composition is regulated. The shift of the eroded zone with the simultaneous movement of the substrate in the current mode leads to the formation of a concentration gradient of the alloy components on the substrate along the direction of movement of the substrate.
Если разделительная линия между обоими участками проходит под острым углом, например, меньшим 20°, относительно направления участка эрозии, то на покрываемой подложке образуется градиент концентрации компонентов сплава в направлении участка эрозии, так как вдоль участка эрозии снимаются различные объемы обоих материалов и таким образом на одной стороне снимается больше материала одного участка, а на другой стороне больше материала другого участка, причем в этом промежутке создается непрерывный переход состава сплава.If the dividing line between both sections extends at an acute angle, for example, less than 20 °, relative to the direction of the erosion section, then the concentration gradient of the alloy components in the direction of the section of erosion is formed on the coated substrate, since different volumes of both materials are removed along the section of erosion and thus more material of one section is removed on one side, and more material of the other section on the other side, and a continuous transition of the alloy composition is created in this gap.
Изменение соотношения компонентов сплава может быть достигнуто также за счет того, что между поверхностью магнитной системы и обращенной к подложке поверхностью мишени устанавливается угол β.A change in the ratio of alloy components can also be achieved due to the fact that an angle β is established between the surface of the magnetic system and the surface of the target facing the substrate.
Плазма в поперечном сечении может быть согласно изобретению также круговой или эллиптической, так что участок эрозии также выполнен соответственно круговым или эллиптическим. За счет смещения плазмы поперек разделительной линии мишени изменяется состав сплава на покрываемой подложке. Если слой сплава образован из больше чем двух материалов, то на поверхности мишени допустима различная компоновка участков из различных материалов. Например, участки из различных материалов могут быть расположены на поверхности мишени в виде звезды. За счет смещения кругового или эллиптического участка эрозии относительно такой звездообразной компоновки параллельно поверхности мишени могут быть свободно подобраны соответствующий процент содержания материалов, образующих сплав.The plasma in cross section can also be circular or elliptical according to the invention, so that the erosion section is also circular or elliptical, respectively. Due to the displacement of the plasma across the dividing line of the target, the composition of the alloy on the coated substrate changes. If the alloy layer is formed of more than two materials, then on the target surface a different arrangement of sections of different materials is acceptable. For example, plots of various materials may be located on the surface of the target in the form of a star. Due to the displacement of the circular or elliptical erosion section relative to such a star-shaped arrangement parallel to the target surface, the corresponding percentage of the materials forming the alloy can be freely selected.
Изменение соотношения компонентов сплава может осуществляться согласно одной из форм осуществления изобретения посредством смещения магнитной системы относительно поверхности подложки и/или смещения подложки относительно поверхности магнитной системы, предпочтительно посредством смещения во взаимно перпендикулярных направлениях. Если смещение магнитной системы осуществляется до смещения подложки, имеет место регулирование состава сплава. Смещение магнитной системы с одновременным смещением подложки приводит к образованию градиента концентрации компонентов сплава на подложке вдоль относительного движения.Changing the ratio of the components of the alloy can be carried out according to one embodiment of the invention by displacing the magnetic system relative to the surface of the substrate and / or displacing the substrate relative to the surface of the magnetic system, preferably by displacing in mutually perpendicular directions. If the displacement of the magnetic system is carried out before the displacement of the substrate, there is a regulation of the composition of the alloy. The displacement of the magnetic system with the simultaneous displacement of the substrate leads to the formation of a concentration gradient of the alloy components on the substrate along the relative motion.
Согласно предпочтительной форме осуществления изобретения изменение соотношения компонентов сплава в случае вытянутого в длину магнетронного распылительного катода, то есть длинного катода, который простирается больше ширины подложки, и протяженной магнитной системы, имеющей ширину и длину, осуществляется посредством ориентации длины магнитной системы параллельно или под острым углом α относительно разделительной линии на поверхности мишени.According to a preferred embodiment of the invention, the change in the ratio of the components of the alloy in the case of an elongated magnetron sputtering cathode, i.e. a long cathode that extends beyond the width of the substrate, and an extended magnetic system having a width and a length, is carried out by orienting the length of the magnetic system parallel or at an acute angle α relative to the dividing line on the surface of the target.
Согласно изобретению, изменение соотношения компонентов сплава может осуществляться посредством отклонения магнитной системы вокруг оси относительно поверхности мишени на угол β. Отклонение магнитной системы изменяет степень съема мишени на обеих эрозионных канавках, выполненных вдоль мишени, относительно друг друга, так что может изменяться состав или концентрация легирующих компонентов сплава и/или градиента сплава. В магнетронном распылительном катоде часто используют постоянные магниты для магнитной системы. Согласно изобретению, как альтернатива могут быть использованы также электромагниты вместо постоянных магнитов.According to the invention, the change in the ratio of the components of the alloy can be carried out by deflecting the magnetic system around the axis relative to the target surface by an angle β. The deviation of the magnetic system changes the degree of removal of the target on both erosion grooves made along the target relative to each other, so that the composition or concentration of alloying components of the alloy and / or gradient of the alloy can change. Permanent magnets are often used in a magnetron sputtering cathode for a magnetic system. According to the invention, as an alternative, electromagnets can also be used instead of permanent magnets.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, мишень выполнена по существу прямоугольной. При нанесении покрытия покрываемая подложка перемещается под мишенью на обращенной от магнитной системы стороне в направлении, параллельном поперечному направлению мишени.According to a preferred embodiment of the invention, the target is substantially rectangular. When coating is applied, the coated substrate moves under the target on the side facing away from the magnetic system in a direction parallel to the transverse direction of the target.
Чтобы разделительная линия между двумя участками проходила под острым углом α относительно направления участка эрозии, участки поверхности мишени могут быть трапецеидальными, причем эти трапецеидальные участки расположены таким образом, что на поверхности прямоугольной мишени образуются полосы из различных материалов, разделительные линии которых отклонены под углом относительно продольной стороны мишени. В конструкции типового устройства для катодного распыления на большой поверхности и, в частности, для магнетронного катодного распыления с длинным катодом на мишени выполняют участок эрозии в форме «гоночного трека» (race-track), при этом в продольном направлении мишени образуются две вытянутые в длину канавки. Для обеих канавок необходимо создать одинаковый переход между материалами. Поэтому предпочтительно предусмотрены три трапецеидальных участка. Таким образом, удается создать конструкцию, в которой соответственно разделительные линии между участками различных материалов проходят под острым углом α относительно направления прямых участков участка эрозии типа «гоночного трека», так что на одном конце снимается больше материала одного участка, а на другом конце больше материала другого участка. При относительном движении подложки по существу перпендикулярно продольному направлению длинного катода получают соответствующий отличающийся состав сплава в поперечном направлении подложки.In order for the dividing line between the two sections to pass at an acute angle α relative to the direction of the erosion section, the target surface sections can be trapezoidal, and these trapezoidal sections are arranged so that strips of various materials are formed on the surface of the rectangular target, the dividing lines of which are deflected at an angle relative to the longitudinal sides of the target. In the design of a typical device for cathodic sputtering on a large surface and, in particular, for magnetron cathodic sputtering with a long cathode, an erosion section in the form of a “race track” is formed on the target, with two elongated longitudinally formed targets grooves. For both grooves, you must create the same transition between the materials. Therefore, preferably three trapezoidal sections are provided. Thus, it is possible to create a design in which, respectively, the dividing lines between the sections of various materials pass at an acute angle α relative to the direction of the straight sections of the erosion section of the “race track” type, so that more material from one section is removed at one end and more material is removed at the other end another site. With relative motion of the substrate substantially perpendicular to the longitudinal direction of the long cathode, a corresponding different alloy composition is obtained in the transverse direction of the substrate.
Чтобы все же получить постоянный состав сплава по длине мишени и, следовательно, по ширине подложки, необходимо обеспечить, чтобы участок эрозии проходил по существу параллельно и вдоль разделительной линии между обоими участками. С этой целью предпочтительно использовать мишень с поверхностью, которая образована из нескольких отдельных прямоугольных участков, так что материалы участков меняются друг за другом. Таким образом, на поверхности мишени создаются участки из различных материалов, линии раздела которых проходят параллельно продольному направлению мишени. При использовании четырех участков, из которых два имеют соответственно одинаковый материал, на мишени могут быть получены две аналогичные разделительные линии между обоими материалами, что является желательным в структуре участка эрозии типа «гоночного трека». За счет смещения участка эрозии в поперечном направлении мишени, то есть перпендикулярно разделительным линиям между участками, соотношение между двумя материалами может соответственно регулироваться в зависимости от величины доли содержания участка эрозии, который находится на одном или на другом участке материала мишени.In order to nevertheless obtain a constant alloy composition along the length of the target and, therefore, across the width of the substrate, it is necessary to ensure that the erosion section extends substantially parallel to and along the dividing line between both sections. For this purpose, it is preferable to use a target with a surface that is formed of several separate rectangular sections, so that the materials of the sections change one after another. Thus, sections of various materials are created on the target surface, the dividing lines of which extend parallel to the longitudinal direction of the target. When using four sections, of which two have the same material, two similar dividing lines between the two materials can be obtained on the target, which is desirable in the structure of the erosion section of the “race track” type. Due to the displacement of the erosion site in the transverse direction of the target, that is, perpendicular to the dividing lines between the sites, the ratio between the two materials can accordingly be adjusted depending on the proportion of the content of the erosion site, which is located on one or the other site of the target material.
Чтобы получить структуру поверхности мишени из различных участков, мишень может быть составлена из нескольких отдельных зон, поверхности которых образуют участки поверхности мишени. При этом одна из отдельных зон, по меньшей мере, состоит из первого материала и, по меньшей мере, другая из отдельных зон - из другого материала. Вместо конструкции мишени, состоящей из различных отдельных зон, можно также изготовить мишень из одного материала, а на соответствующих желательных местах нанести слой из второго материала и таким образом создать различные зоны, по меньшей мере, на поверхности мишени. Это является предпочтительным, в частности, тогда, когда один из двух материалов желаемого сплава не ферромагнитный. В этом случае мишень изготавливают из ферромагнитного материала, и второй неферромагнитный материал наносят на основной материал.In order to obtain the surface structure of the target from different sections, the target can be composed of several separate zones, the surfaces of which form sections of the surface of the target. In this case, one of the individual zones at least consists of the first material and at least the other of the individual zones is made of another material. Instead of designing the target, consisting of various separate zones, it is also possible to fabricate the target from one material, and to apply a layer of the second material at the corresponding desired locations and thus create different zones, at least on the surface of the target. This is preferred, in particular, when one of the two materials of the desired alloy is not ferromagnetic. In this case, the target is made of a ferromagnetic material, and a second non-ferromagnetic material is applied to the base material.
Также можно изготовить сплавы более чем из двух материалов. Для этого на мишени необходимо разместить соответствующим образом несколько участков их желаемых материалов.Alloys can also be made from more than two materials. To do this, it is necessary to place several sections of their desired materials accordingly on the target.
Положение участка эрозии, которое обусловлено положением магнетронной магнитной системы, может смещаться за счет движения этой магнитной системы относительно поверхности мишени, например, в направлении, поперечном продольному направлению или разделительной линии мишени. Посредством такого перемещения при установлении градиента концентрации выполненная соответствующим образом мишень позволяет регулировать крутизну градиента концентрации.The position of the erosion site, which is due to the position of the magnetron magnetic system, can be displaced due to the movement of this magnetic system relative to the surface of the target, for example, in a direction transverse to the longitudinal direction or dividing line of the target. Through such movement, when establishing a concentration gradient, a suitably designed target allows you to adjust the steepness of the concentration gradient.
Согласно изобретению, на подложке относительно продольного направления длинного катода может быть установлен градиент концентрации сплава в легированном слое, то есть изменение состава компонентов сплава, например, бинарного сплава, относительно положения в нанесенном слое. Согласно изобретению, крутизна градиента концентрации сплава или величина среднего значения концентрации материала может регулироваться путем установки машинных параметров. Далее, определенная однородная концентрация сплава может быть установлена по всей поверхности подложки с различными значениями. Пропорциональное соотношение компонентов сплава изменяется в зависимости от положения магнетронного распылительного катода на подложке.According to the invention, on the substrate relative to the longitudinal direction of the long cathode, a concentration gradient of the alloy in the alloy layer can be set, that is, a change in the composition of the components of the alloy, for example, a binary alloy, relative to the position in the deposited layer. According to the invention, the steepness of the alloy concentration gradient or the average value of the concentration of the material can be controlled by setting machine parameters. Further, a certain uniform concentration of the alloy can be established over the entire surface of the substrate with different values. The proportional ratio of the components of the alloy varies depending on the position of the magnetron sputtering cathode on the substrate.
Предлагаемое изобретение поясняется ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:The invention is explained below in more detail with reference to the accompanying drawings, which show:
Фиг. 1а - схематичный вид используемого согласно изобретению устройства катодного распыления и фиг. 1b - на виде сверху движение покрываемой подложки во время нанесения покрытия;FIG. 1a is a schematic view of a cathodic sputtering device used according to the invention, and FIG. 1b is a plan view of the movement of the coated substrate during coating;
Фиг. 2а - участок эрозии, образованный при магнетронном катодном распылении на поверхности мишени, фиг. 2b - участок участка эрозии на поверхности мишени согласно изобретению и фиг. 2с - изображение для пояснения относительного движения подключаемой подложки и магнитной системы во время нанесения покрытия в виде сверху, согласно другому варианту осуществления изобретения;FIG. 2a is an erosion plot formed by magnetron cathodic sputtering on a target surface, FIG. 2b is a plot of an erosion site on the surface of a target according to the invention and FIG. 2c is a view for explaining the relative motion of the connected substrate and the magnetic system during coating in a plan view, according to another embodiment of the invention;
Фиг. 3а и 3b - соответственно вид сверху на структуру мишени, согласно другому варианту осуществления изобретения;FIG. 3a and 3b are respectively a plan view of a target structure according to another embodiment of the invention;
Фиг. 4 - схематичный вид сбоку устройства нанесения покрытия согласно изобретению для изображения смещения магнитной системы;FIG. 4 is a schematic side view of a coating device according to the invention for depicting the bias of a magnetic system;
Фиг. 5 - схематичный вид сбоку устройства нанесения покрытия согласно изобретению для изображения отклонения магнитной системы;FIG. 5 is a schematic side view of a coating device according to the invention for depicting a deflection of a magnetic system;
Фиг. 6 - схематичный вид сверху круговой подложки с изготовленным согласно изобретению покрытием с градиентом концентрации;FIG. 6 is a schematic top view of a circular substrate with a concentration gradient coating made according to the invention;
Фиг. 7а и 7b - два примера состава сплава относительно положения подложки с двумя различными характеристиками;FIG. 7a and 7b are two examples of alloy composition relative to the position of the substrate with two different characteristics;
Фиг. 8 -состав сплава относительно положения подложки с определенным средним значением;FIG. 8 is the composition of the alloy relative to the position of the substrate with a certain average value;
Фиг. 9а - вид сверху на структуру мишени другого варианта осуществления изобретения и фиг. 9b - схематичное изображение устройства нанесения покрытия согласно изобретению с этой мишенью;FIG. 9a is a plan view of a target structure of another embodiment of the invention, and FIG. 9b is a schematic illustration of a coating device according to the invention with this target;
Фиг. 10 - два постоянных относительно положения подложки состава сплава иFIG. 10 - two constants relative to the position of the substrate composition of the alloy and
Фиг. 11 - схематично поперечный разрез мишени согласно другому варианту осуществления предлагаемого изобретения.FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a target according to another embodiment of the invention.
Предлагаемое изобретение базируется на так называемой технологии динамичного линейного осаждения (Linear Dynamic Deposition, LDD), такой как применяется, например, также в установках для нанесения покрытий типа TIMARIS компанией “Singulus Technologies AG”. Используемый основной принцип известен, например, из уже названной выше патентной публикации WO 03/071579. На фиг. 1 схематично показана используемая при этом конструкция установки для катодного распыления, которая может быть применена также согласно предлагаемому изобретению. Устройство в форме длинного катода содержит мишень (Lang-Target) 1 и расположенную выше соответственно вытянутую в длине магнетронную магнитную систему 2. Магнитная система 2 с магнитными полюсами N-S-N создает магнитное поле, которое на фиг. 1а показано с помощью силовых линий М, изображенных под мишенью 1 магнитными. Если смотреть в направлении системы магнитного поля, на подложку 3, расположенную под мишенью 1, может быть нанесен слой из материала мишени 1. На фиг. 1b на виде сверху показана достигнутая в области нанесения покрытия под мишенью 1 статическая степень нанесения покрытия. Чтобы изготовить однородный слой на подложке 3, подложка 3 в своей плоскости перемещается под мишенью, как это обозначено стрелками на фиг. 1а и 1b.The present invention is based on the so-called technology of linear dynamic deposition (Linear Dynamic Deposition, LDD), such as is used, for example, also in coating plants such as TIMARIS by Singulus Technologies AG. The underlying principle used is known, for example, from the aforementioned patent publication WO 03/071579. In FIG. 1 schematically shows the cathodic atomization apparatus used in this case, which can also be applied according to the invention. The device in the form of a long cathode contains a target (Lang-Target) 1 and a magnetron
На фиг. 2а показана мишень, которая может быть использована в устройстве для нанесения покрытий согласно фиг. 1а. Мишень в показанном на фиг. 2а виде сверху имеет прямоугольную форму и соответственно имеет продольную сторону и поперечную сторону, которые определяют продольное направление длинного катода и поперечное направление. За счет расположения магнитной системы 2 позади мишени, как показано на фиг. 1а, при эксплуатации образуется участок эрозии или канавка 5 типа «гоночного трека», обозначаемая также как «race track». В этом положении или в образовавшейся канавке с мишени снимается материал, который затем может осаждаться на подложку.In FIG. 2a shows a target that can be used in the coating device of FIG. 1a. The target shown in FIG. 2a, the plan view has a rectangular shape and accordingly has a longitudinal side and a transverse side, which determine the longitudinal direction of the long cathode and the transverse direction. Due to the location of the
Согласно предлагаемому изобретению, в устройстве катодного распыления используется мишень, поверхность которой имеет, по меньшей мере, два различных материала. На фиг. 2b показан, например, вид сверху поверхности такой мишени 1 с первым участком 11 из первого материала и вторым участком 12 из второго материала. Оба примыкающие друг к другу участка 11 и 12 образуют разделительную линию 4. При эксплуатации на поверхности мишени образуется участок 5 эрозии (race track), при этом на фиг. 2b показан один участок участка 5 эрозии, протяженность которого в направлении по ширине обозначена штрихпунктирными линиями. Чтобы на подложке создать сплав, участок 5 эрозии должен быть расположен таким образом, что обеспечивается одновременный съем обоих материалов, то есть разделительная линия находится в пределах участка 5 эрозии. Этот участок 5 эрозии разделен разделительной линией 4 мишени на два отдельных участка 5-1 и 5-2 эрозии (на фиг. 2b выше и ниже разделительной линии 4), в которых снимают первый или второй материал сплава. На фиг. 2b показана ситуация, в которой участок эрозии расположен примерно симметрично относительно разделительной линии и оба отдельных участка эрозии примерно одинаковые по ширине, так что соответственно снимают по существу одинаковое количество обоих материалов.According to the invention, a cathodic sputtering device uses a target whose surface has at least two different materials. In FIG. 2b shows, for example, a top view of the surface of such a
Если положение участка 5 эрозии смещается относительно разграничительной линии 4, прежде чем происходит движение подложки в текущем режиме, могут быть достигнуты увеличенный съем одного или другого материала и регулирование состава компонентов сплава. Одновременное смещение магнитной системы 2 и, следовательно, участка эрозии и подложки в текущем режиме, предпочтительно во взаимно перпендикулярных направлениях, приводит к градиенту концентрации сплава в направлении движения подложки, как показано на фиг. 2с. Концентрация первого материала постоянно снижается, между тем как концентрация второго материала непрерывно увеличивается.If the position of the
В варианте осуществления на фиг. 3а направление участка 5 эрозии на мишени 1 образует острый угол α относительно разделительной линии 4, так что ширина отдельных участков 5-1 и 5-2 эрозии изменяется в продольном направлении мишени 1. Вследствие этого образуется в зависимости от положения на мишени 1 различный состав сплава.In the embodiment of FIG. 3a, the direction of the
На фиг. 3b показана мишень, согласно другому варианту осуществления предлагаемого изобретения, которая состоит из трех отдельных зон 11, 12-1, 12-2, которые в показанном на фиг. 3b виде сверху имеют трапецеидальную форму; примыкающие друг к другу подзоны изготовлены соответственно из различного материала: подзона 12-1 (материал 2), подзона 11 (материал 1) и подзона 12-2 (материал 2). Образованные таким образом разделительные линии 4-1 и 4-2 между участками с различными материалами образуют острый угол α относительно участка 5 эрозии. Благодаря трапецеидальной форме отдельных зон, из которых состоит мишень согласно фиг. 3, и их компоновке, оба материала на длинных подзонах «гоночного трека» (race track) снимаются одновременно, но в разных количествах. В частности, вначале на одной, а именно правой, относительно продольного направления, стороне мишени на фиг. 3а и 3b, распыляется больше материала 1, а на другой, левой стороне, больше материала 2. Если подложка, диаметр которой соответствует максимально длине мишени, во время нанесения покрытия перемещается под мишенью вдоль поперечного направления мишени, то есть в обозначенном на фиг. 3b направлении Y, то на подложке образуется в направлении Х градиент концентрации обоих материалов, при этом на фиг. 3b преобладает на левой стороне материал 2, а на правой стороне - материал 1. Справа налево концентрация материала 2 постоянно снижается, в то время как концентрация материала 1 непрерывно увеличивается.In FIG. 3b shows a target, according to another embodiment of the present invention, which consists of three
На фиг. 4 схематично показано устройство нанесения покрытия в поперечном сечении согласно одному варианту осуществления изобретения. Показанное на фиг. 4 поперечное сечение мишени, показанной на фиг. 3b, представляет собой разрез вдоль оси Y с фиг. 3b. Расположенная над мишенью магнитная система 2, которая содержит опорную пластину с постоянными магнитами с полюсами N, S и N, создает магнитное поле. Под мишенью образуется плазма низкого давления 6-1 и 6-2 из материалов мишени. Там помещена подложка 3 для нанесения покрытия. Вследствие движения постоянных магнитов 2, как они представлены с помощью элементов сверху магнитной системы, возникающие на подложке участки 5-10и 5-20 эрозии, созданные магнитной системой, смещаются перпендикулярно продольной протяженности мишени (на фиг. 4 слева или справа).In FIG. 4 schematically shows a cross-sectional coating apparatus according to one embodiment of the invention. Shown in FIG. 4 is a cross section of the target shown in FIG. 3b is a section along the Y axis of FIG. 3b. The
Согласно фиг. 5, опорная пластина 2 с магнитной системой может отклоняться вокруг продольной оси L длинного катода (то есть вокруг оси, перпендикулярной плоскости изображения на фиг. 5). Вследствие этого отклонения изменяется степень съема материала мишени на обоих образованных вдоль мишени 1 участках 5-1- и 5-20 эрозии относительно друг друга, и соответственно пропорциональное соотношение компонентов сплава и их градиент на подложке.According to FIG. 5, the
В виде примера на основе вышеописанного применения и предлагаемого изобретения на фиг. 6 показано образующееся распределение материала на подложке. В результате осаждения мишени, как показано на фиг. 3, причем материал 1 в этом случае представлен палладием и материал 2 - железом, на поверхности подложки 3 после нанесения покрытия образуется показанное на фиг. 6 распределение концентраций. Если на левой стороне подложки осаждается главным образом железо, то на правой стороне высока концентрация палладия. Между ними создается непрерывный переход, который отличается снижением концентрации железа и увеличением концентрации палладия.By way of example, based on the above application and the invention of FIG. 6 shows the resulting distribution of material on a substrate. As a result of target deposition, as shown in FIG. 3, wherein the
На фиг. 7а и 7b показана концентрация одного из материалов сплава вдоль диаметра подложки, как показано на фиг. 6 на примере палладия. Согласно фиг. 7а и 7b, концентрация (например, концентрация палладия, Pd) непрерывно увеличивается слева направо. Различные характеристики концентрации достигаются боковым смещением магнитной системы, как показано на фиг. 4. На фиг. 8 показано, что посредством отклонения магнитной системы, как показано на фиг. 5, может регулироваться относительный процент содержания.In FIG. 7a and 7b show the concentration of one of the alloy materials along the diameter of the substrate, as shown in FIG. 6 by the example of palladium. According to FIG. 7a and 7b, the concentration (for example, the concentration of palladium, Pd) is continuously increasing from left to right. Various concentration characteristics are achieved by lateral displacement of the magnetic system, as shown in FIG. 4. In FIG. 8 shows that by deflecting the magnetic system, as shown in FIG. 5, the relative percentage of content can be adjusted.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, может быть также изготовлен однородный легированный слой по всей ширине подложки. Для этого может быть использована мишень 1, показанная на фиг. 9а. Согласно фиг. 9а, мишень состоит, например, из четырех вместо трех зон материала, при этом соответственно две зоны 11-1 и 11-2 изготовлены из материала 1 и две зоны 12-1 и 12-2 - из материала 2. Соответствующие зоны мишени прямоугольные, так что получаются границы 4-1, 4-2 и 4-3 материала, которые проходят в продольном направлении мишени 1 и подложки 3. Устройство, согласно фиг. 9b, соответствует устройству, показанному на фиг. 4 и 5, но в случае фиг. 9b используется мишень согласно фиг. 9а. За счет смещения опорной пластины 2 может регулироваться процент содержания материала 1 и материала 2 сплава, образующегося на подложке. При регулировании, как показано на фиг. 9b, с мишени по существу снимается лишь материал 2, так что на подложке образуется однородный слой из этого материала. При смещении магнитной системы влево, как обозначено на фиг. 9b, можно целенаправленно и контролируемым образом регулировать процент содержания материалов 1 и 2, вносимых в образующийся сплав, в пределах большого диапазона. Получаемая в результате концентрация показана на фиг. 10 в двух различных составах сплава. Состав сплава по положению на подложке 3 постоянен, однако процент содержания одного из создающих сплав материалов может целенаправленно регулироваться.According to another embodiment of the invention, a uniform doped layer over the entire width of the substrate can also be made. For this purpose, the
Соответствующая структура мишени позволяет создавать также другие составы или градиенты компонентов сплава. Так, например, возможно также использование трапецеидальных участков мишени, состоящей из четырех частей, для разграничения и регулирования градиентов сплава. Также при использовании более двух материалов могут быть изготовлены сплавы из трех или больше компонентов.The corresponding target structure also allows the creation of other compositions or gradients of alloy components. So, for example, it is also possible to use the trapezoidal sections of the four-part target to delimit and control the gradients of the alloy. Also, when using more than two materials, alloys of three or more components can be made.
Согласно изобретению, вместо использования постоянных магнитов может быть предусмотрено также применение на пластине ярма электромагнитов.According to the invention, instead of using permanent magnets, the use of electromagnets on the yoke plate may also be provided.
Согласно другому варианту осуществления изобретения (фиг. 11), можно также изготовить мишень 1 лишь из одного основного участка 12, а первый материал 1 возможно наносить лишь на желаемые участки 11-1 и 11-2 поверхности основного участка 12. Такая структура показана, например, на фиг. 11; в этом примере основной участок 12 состоит из ферромагнитного материала 2. Материал 1 может быть, например, неферромагнитным.According to another embodiment of the invention (Fig. 11), it is also possible to produce the
При изготовлении слоя на подложке путем катодного распыления предлагаемое изобретение позволяет, следовательно, нанести сплав, который содержит, по меньшей мере, два компонента сплава. При применении трапецеидальных подзон мишени, согласно первой форме осуществления изобретения, в зависимости от положения на подложке может быть создан градиент в составе сплава, при этом кривизна трапеции определяет основную функцию градиента концентрации. При применении прямоугольных зон мишени вместо трапецеидальных зон мишени может быть получена определенная однородная концентрация по диаметру подложки. За счет движения участка эрозии перпендикулярно продольной протяженности мишени, которое может быть произведено посредством перемещения магнитной системы в поперечном направлении мишени, возможно изменение крутизны градиента при использовании трапецеидальных зон мишени. При прямоугольных зонах мишени такое движение магнитной системы может привести к изменению однородного состава сплава, при этом особенно значительный эффект достигается при использовании четырех зон мишени вместо трех. За счет отклонения магнитной системы вокруг оси, параллельной продольному направлению мишени, может измениться степень съема материала на участке эрозии перпендикулярно продольной протяженности мишени; это может привести к смещению средней степени съема или также однородного состава сплава в прямоугольных зонах мишени. Такое отклонение позволяет также компенсировать различные специфические степени напыления компонентов сплава. Как альтернатива выполнению мишени из отдельных зон, один из используемых материалов может быть нанесен на желаемые участки основного участка мишени. Это, в частности, целесообразно при использовании ферромагнитного основного участка в качестве первого материала и другого неферромагнитного материала.In the manufacture of a layer on a substrate by cathodic sputtering, the invention allows, therefore, to deposit an alloy that contains at least two alloy components. When using trapezoidal target subzones, according to the first embodiment of the invention, depending on the position on the substrate, a gradient can be created in the alloy composition, while the curvature of the trapezoid determines the main function of the concentration gradient. When using rectangular zones of the target instead of the trapezoidal zones of the target, a certain uniform concentration over the diameter of the substrate can be obtained. Due to the movement of the erosion site perpendicular to the longitudinal extent of the target, which can be produced by moving the magnetic system in the transverse direction of the target, it is possible to change the gradient steepness when using the trapezoidal zones of the target. For rectangular zones of the target, such a movement of the magnetic system can lead to a change in the homogeneous composition of the alloy, and a particularly significant effect is achieved by using four target zones instead of three. Due to the deviation of the magnetic system around an axis parallel to the longitudinal direction of the target, the degree of material removal at the erosion site perpendicular to the longitudinal extent of the target may change; this can lead to a shift in the average removal rate or also a uniform composition of the alloy in the rectangular zones of the target. Such a deviation also makes it possible to compensate for the various specific degrees of deposition of the alloy components. As an alternative to making the target from separate areas, one of the materials used can be applied to the desired areas of the main area of the target. This, in particular, is advisable when using the ferromagnetic main site as the first material and other non-ferromagnetic material.
Claims (11)
(a) магнетронного распылительного катода с
(a1) мишенью (1), содержащей компоненты сплава и
(а2) расположенной за мишенью (1), если смотреть со стороны подложки (3), магнитной системы (2)
и создание по меньшей мере одного участка (5) эрозии на поверхности мишени (1),
при этом
(b) используют мишень (1), поверхность которой имеет по меньшей мере один первый участок (11) из первого материала и один второй участок (12) из второго материала,
(c) первый участок (11) и второй участок (12) примыкают друг к другу с образованием общей разделительной линии (4) на поверхности мишени (1) и
(d) участок (5) эрозии позиционируют в пределах разделительной линии (4), так что первая часть (5-1) участка (5) эрозии находится на первом участке (11) мишени и вторая часть (5-2) участка (5) эрозии на втором участке (12) мишени,
отличающийся тем, что
(e) осуществляют изменение соотношения компонентов сплава путем (e1) смещения участка (5) эрозии поперек разделительной линии (4) и/или
(е2) регулирования острого угла α между разделительной линией (4) и продольным направлением участка эрозии в плоскости, параллельной поверхности мишени (1), и/или
(е3) регулирования угла β между поверхностью магнитной системы и обращенной к подложке (3) поверхностью мишени (1).1. The method of applying to the substrate (3) an alloy consisting of at least one first and one second material as alloy components and having a variable ratio of alloy components by means of cathodic magnetron sputtering using
(a) a magnetron sputtering cathode with
(a1) a target (1) containing alloy components and
(a2) located behind the target (1), when viewed from the side of the substrate (3), the magnetic system (2)
and creating at least one erosion section (5) on the surface of the target (1),
wherein
(b) using a target (1), the surface of which has at least one first portion (11) of the first material and one second portion (12) of the second material,
(c) the first section (11) and the second section (12) are adjacent to each other with the formation of a common dividing line (4) on the surface of the target (1) and
(d) the erosion section (5) is positioned within the dividing line (4), so that the first part (5-1) of the erosion section (5) is on the first target section (11) and the second part (5-2) of the section (5) ) erosion in the second section (12) of the target,
characterized in that
(e) carry out a change in the ratio of the components of the alloy by (e1) shifting the erosion section (5) across the dividing line (4) and / or
(e2) adjusting the acute angle α between the dividing line (4) and the longitudinal direction of the erosion section in a plane parallel to the target surface (1), and / or
(e3) adjusting the angle β between the surface of the magnetic system and the surface of the target (1) facing the substrate (3).
(a) магнетронный распылительный катод с
(a1) мишенью (1) и
(а2) расположенную за мишенью (1) магнитную систему для создания участка (5) эрозии на поверхности мишени (1),
отличающееся тем, что
(b) поверхность мишени (1) имеет по меньшей мере один первый участок (11) из первого материала и один второй участок из второго материала, при этом первый участок (11) и второй участок (12) примыкают друг к другу и образуют общую разделительную линию (4) на поверхности мишени (1), и
(c) магнитная система (2)
(c1) выполнена с возможностью смещения в направлении, параллельном поверхности мишени и перпендикулярном разделительной линии мишени (1), или под углом α относительно разделительной линии (4), и/или
(с2) выполнена с возможностью отклонения относительно поверхности мишени на угол β или поверхность мишени выполнена с возможностью отклонения относительно магнитной системы (2) на угол β и/или
(с3) выполнена с возможностью регулирования относительно разделительной линии (4) под углом α.7. A device for applying to the substrate (3) an alloy consisting of at least one first and one second material as alloy components and having a variable ratio of alloy components by means of cathodic magnetron sputtering, containing
(a) a magnetron sputtering cathode with
(a1) target (1) and
(a2) a magnetic system located behind the target (1) to create an erosion section (5) on the surface of the target (1),
characterized in that
(b) the surface of the target (1) has at least one first portion (11) of the first material and one second portion of the second material, while the first portion (11) and the second portion (12) are adjacent to each other and form a common separation line (4) on the surface of the target (1), and
(c) magnetic system (2)
(c1) is biased in a direction parallel to the surface of the target and perpendicular to the dividing line of the target (1), or at an angle α relative to the dividing line (4), and / or
(c2) is configured to deviate relative to the surface of the target by an angle β or the surface of the target is configured to deviate relative to the magnetic system (2) by an angle β and / or
(c3) is configured to adjust relative to the dividing line (4) at an angle α.
a) образует вытянутый в длину прямоугольник и
b) имеет по меньшей мере один первый участок (11) из первого материала и один второй участок (12) из второго материала, при этом первый участок (11) и второй участок (12) примыкают друг к другу и образуют общую разделительную линию (4) на поверхности мишени (1), образующую острый угол α с продольной поверхностью прямоугольной мишени (1).10. Target for applying to the substrate (3) an alloy consisting of at least one first and one second material as components of an alloy having a variable ratio of alloy components by means of cathodic magnetron sputtering to create an erosion section (5) on the target surface, this is the target surface (1)
a) forms an elongated rectangle and
b) has at least one first section (11) of the first material and one second section (12) of the second material, while the first section (11) and the second section (12) are adjacent to each other and form a common dividing line (4 ) on the surface of the target (1), forming an acute angle α with the longitudinal surface of the rectangular target (1).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010046780A DE102010046780A1 (en) | 2010-09-28 | 2010-09-28 | Coating substrates with an alloy by sputtering |
| DE102010046780.4 | 2010-09-28 | ||
| PCT/EP2011/066895 WO2012041920A1 (en) | 2010-09-28 | 2011-09-28 | Coating substrates with an alloy by means of cathode sputtering |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012155348A RU2012155348A (en) | 2014-11-10 |
| RU2574553C2 true RU2574553C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU207556U1 (en) * | 2021-08-10 | 2021-11-01 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») | Sputtered magnetron assembly for deposition of a FexNi1-x binary alloy film in the range 0.23 <x <0.27 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4610774A (en) * | 1984-11-14 | 1986-09-09 | Hitachi, Ltd. | Target for sputtering |
| EP1254970A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-06 | Unaxis Balzers Aktiengesellschaft | Magnetron sputter source having mosaic target |
| US6692619B1 (en) * | 2001-08-14 | 2004-02-17 | Seagate Technology Llc | Sputtering target and method for making composite soft magnetic films |
| US6709557B1 (en) * | 2002-02-28 | 2004-03-23 | Novellus Systems, Inc. | Sputter apparatus for producing multi-component metal alloy films and method for making the same |
| RU41023U1 (en) * | 2004-05-06 | 2004-10-10 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | MAGNETRON SPRAYING DEVICE |
| RU2308538C1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" | Device for applying multi-layer coatings |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4610774A (en) * | 1984-11-14 | 1986-09-09 | Hitachi, Ltd. | Target for sputtering |
| EP1254970A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-06 | Unaxis Balzers Aktiengesellschaft | Magnetron sputter source having mosaic target |
| US6692619B1 (en) * | 2001-08-14 | 2004-02-17 | Seagate Technology Llc | Sputtering target and method for making composite soft magnetic films |
| US6709557B1 (en) * | 2002-02-28 | 2004-03-23 | Novellus Systems, Inc. | Sputter apparatus for producing multi-component metal alloy films and method for making the same |
| RU41023U1 (en) * | 2004-05-06 | 2004-10-10 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | MAGNETRON SPRAYING DEVICE |
| RU2308538C1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" | Device for applying multi-layer coatings |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU207556U1 (en) * | 2021-08-10 | 2021-11-01 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») | Sputtered magnetron assembly for deposition of a FexNi1-x binary alloy film in the range 0.23 <x <0.27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5933560B2 (en) | Apparatus and method for coating a substrate and target | |
| DE60201044T2 (en) | Device and method for vacuum coating by means of an arc | |
| DE69928790T2 (en) | MEANS FOR CONTROLLING TARGET TRANSFER AND SPRAYING IN A MAGNETRON | |
| US8137510B2 (en) | Coater with a large-area assembly of rotatable magnetrons | |
| JP6118258B2 (en) | Soft sputtering magnetron system | |
| EP2888755B1 (en) | Apparatus for cylindrical magnetron sputtering | |
| EP1254970A1 (en) | Magnetron sputter source having mosaic target | |
| CN100573802C (en) | Vacuum arc light source with field generator for magnetic | |
| RU2574553C2 (en) | Application of alloyed ply on substrate by cathode spraying | |
| KR20050000372A (en) | Device for the targeted application of deposition material to a substrate | |
| EP1552544B1 (en) | Method for the production of a substrate with a magnetron sputter coating and unit for the same | |
| EP2050837B1 (en) | Method for ion-plasma application of film coatings and a device for carrying out said method | |
| DE102013104086B3 (en) | Electron beam evaporation assembly and method of electron beam evaporation | |
| DE102013108994A1 (en) | Method for setting process gas flow to elongated magnetron, involves determining plasma stoichiometry in each plasma zone segment for each partial process gas flow, and setting flow of process gas portion per sub-process gas flow | |
| DE102011085888A1 (en) | Coating a substrate with a mixing layer or an alloy layer by magnetron sputtering, by depositing two tube magnetrons that are arranged next to each other in a coating chamber, whose outer surfaces comprise a sputterable target material | |
| KR20130106575A (en) | Vacuum arc evaporation unit and arc ion plating apparatus including the same | |
| EP0955667B1 (en) | Target for a cathode sputtering apparatus for the production of thin films | |
| KR102616581B1 (en) | Magnetron sputtering source and coating system device | |
| KR100270457B1 (en) | Sputtering apparatus | |
| US8852412B2 (en) | Magnetron source and method of manufacturing | |
| DE10234858A1 (en) | Device for producing a magnetron discharge, especially for magnetron sputtering, in the coating of substrates has a unit producing a magnetic field having a fixed position relative to the outer target limit in the region of the outer pole | |
| CH702969A2 (en) | Apparatus for treating and/or coating glass surfaces with thin layers using plasma, comprises anode segments, and a magnetic assembly, where the segment is based on magnetic field that forces electrons to sputter cathode | |
| DE102012106403B4 (en) | Method for reactive magnetron sputtering for coating substrates | |
| CN114606472A (en) | Coated workpiece bearing device and drum-type coating machine | |
| DE102022110019A1 (en) | Method and coating arrangement |