RU98121225A

RU98121225A - Катод для распыления или электродугового испарения (варианты) и устройство для покрытия или ионной имплантации подложек

Info

Publication number: RU98121225A
Application number: RU98121225/09A
Authority: RU
Inventors: Ричард П. Велти
Original assignee: Вэйпор Текнолоджиз Инк.
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-09-20

Claims

1. Катод для распыления или электродугового испарения, имеющий форму стержня прямоугольного поперечного сечения, отличающийся тем, что длина стержня больше любого размера прямоугольного поперечного сечения, внешняя поверхность катода имеет четыре стороны и два корца, четыре стороны содержат первую пару параллельных сторон и вторую пару параллельных сторон, а так же испаряемую поверхность, содержащую по меньшей мере один материал, подлежащий испарению, при этом испаряемая поверхность составлена из обоих компонентов первой параллельной пары сторон и обоих торцов катода, испаряемая поверхность имеет две кромки, причем каждая кромка определяется пересечением испаряемой поверхности с одной из параллельных сторон второй пары, а средство генерации магнитного поля выполнено с возможностью создания вблизи испаряемой поверхности магнитного поля, причем магнитное поле представлено линиями магнитной индукции, магнитное поле имеет составляющую по всей испаряемой поверхности, которая параллельна испаряемой поверхности и перпендикулярна второй паре параллельных сторон катода, магнитное поле действует с возможностью направления распыляющейся плазмы или по меньшей мере одного активного пятна дугового разряда на испаряемую поверхность по траектории замкнутого контура вокруг периферии упомянутого катода с возможностью испарения упомянутого материала, подлежащего испарению, с испаряемой поверхности, средство бокового удержания выполнено с возможностью удержания распыляющейся плазмы или по меньшей мере одного активного пятна дугового разряда по бокам между кромками испаряемой поверхности и выполнено с возможностью эмиссии паров материала, подлежащего испарению, причем пары испускаются в направлениях, перпендикулярных испаряемой поверхности.

2. Катод по п. 1, отличающийся тем, что длина катода равна по меньшей мере 4-кратному любому измерению поперечного сечения.

3. Катод по п. 1, отличающийся тем, что длина катода равна по меньшей мере 10-кратному любому измерению поперечного сечения.

4. Катод по п. 1, отличающийся тем, что магнитная индукция параллельной составляющей магнитного поля составляет 1 - 100 Гс.

5. Катод по п. 1, отличающийся тем, что магнитная индукция параллельной составляющей магнитного поля составляет 100 - 1000 Гс.

6. Катод по п. 1, отличающийся тем, что магнитная индукция параллельной составляющей магнитного поля составляет 400 - 2000 Гс.

7. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство генерации магнитного поля содержит по меньшей мере одну катушку электромагнита, имеющую центральную ось, причем магнитное поле, созданное катушкой, имеет линии магнитной индукции, параллельные центральной оси по меньшей мере в центральной области катушки, и катушка располагается так, чтобы центральная ось была перпендикулярна второй паре параллельных сторон катода и так, чтобы вся испаряемая поверхность была локализована в пределах центральной области.

8. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство генерации магнитного поля содержит по меньшей мере две катушки электромагнита, причем каждая имеет центральную ось, при этом катушки расположены соосно с двух сторон катода так, чтобы центральные оси были перпендикулярны второй паре параллельных сторон катода, а магнитное поле, созданное катушками, имеет составляющие, параллельные испаряемой поверхности по всей испаряемой поверхности.

9. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство генерации магнитного поля содержит множество постоянных магнитов, установленных на полюсных наконечниках, обладающих магнитной проницаемостью, при этом полюсные наконечники содержат по меньшей мере два боковых полюсных наконечника и по меньшей мере один центральный полюсной наконечник, причем боковые полюсные наконечники располагаются параллельно второй паре параллельных сторон катода и на каждой стороне испаряемой поверхности, а центральные полюсные наконечники располагаются между боковыми полюсными наконечниками и проходят по меньшей мере через одно отверстие сквозь катод, причем отверстие перпендикулярно второй паре параллельных сторон и отсутствует с какой-либо частью испаряемой поверхности, при этом постоянные магниты содержат по меньшей мере два набора магнитов, причем по меньшей мере один из наборов магнитов устанавливается смежно к испаряемой поверхности на каждом из боковых полюсных наконечников, направление намагниченности магнитов перпендикулярно боковым полюсным наконечникам и параллельно испаряемой поверхности, упомянутые магниты в каждом наборе расположены на боковом полюсном наконечнике в матрице вокруг периферии испаряемой поверхности, при этом магниты и полюсные наконечники составляют магнитную цепь, имеющую межполюсной зазор, параллельный испаряемой поверхности и проходящий по всей испаряемой поверхности, а центральный полюсной наконечник выполнен с возможностью обеспечения замыкания контура силовых линий между боковыми полюсными наконечниками для магнитного потока, создаваемого в межполюсном зазоре, магнитная цепь выполнена с возможностью создания в пределах межполюсного зазора магнитного поля, которое имеет составляющую, параллельную испаряемой поверхности в каждой точке на испаряемой поверхности.

10. Катод про п. 1, отличающийся тем, что средство генерации магнитного поля содержит множество постоянных магнитов, установленных по меньшей мере на одном центральном полюсном наконечнике, обладающем магнитной проницаемостью, а боковой полюсной наконечник располагается параллельно испаряемой поверхности и проходит, по меньшей мере, через одно отверстие сквозь катод, причем отверстие расположено в плоскости, перпендикулярной второй паре параллельных сторон и отсутствует пересечение этой плоскости с какой-либо частью испаряемой поверхности, постоянные магниты содержат по меньшей мере два набора магнитов, причем по меньшей мере один из наборов магнитов устанавливается вокруг периферии центрального полюсного наконечника на противоположных сторонах катода и смежно к каждой из параллельных сторон второй пары, причем направление намагниченности магнитов параллельно второй паре параллельных сторон и противоположно между наборами магнитов на противоположных сторонах катода, магниты и полюсные наконечники составляют магнитную цепь, имеющую межполюсной зазор между наборами магнитов с противоположных сторон катода, при этом центральный полюсной наконечник обеспечивает замыкание силовых линий между магнитами для потока, созданного в межполюсном зазоре, а магнитная цепь выполнена с возможностью создания в пределах межполюсного зазора магнитного поля, имеющего составляющую, параллельную испаряемой поверхности по всей испаряемой поверхности.

11. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство бокового удержания содержит магнитное средство, выполненное с возможностью создания перпендикулярных составляющих магнитного поля на испаряемой поверхности, и добавления перпендикулярных составляющих к параллельной составляющей и получения результирующей кривизны магнитного поля вблизи испаряемой поверхности, при этом кривизна содержит выпукло изогнутый канал линий магнитной индукции в области по всей испаряемой поверхности, а магнитный канал функционирует с возможностью направления распыляющейся плазмы или по меньшей мере одного активного пятна дугового разряда на испаряемой поверхности по траектории замкнутого контура вокруг периферии катода и для удержания распыляющейся плазмы или активного пятна дуги от ухода по бокам с испаряемой поверхности.

12. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство Сокового удержания содержит выступы на обеих кромках испаряемой поверхности, выступы имеют стенки, протягивающиеся наружу от испаряемой поверхности и электрически соединенные с катодом, стенки протягиваются на расстояние по меньшей мере 2 мм над испаряемой поверхностью, по меньшей мере часть линий магнитной индукции над испаряемой поверхностью проходит через стенки, а выступы выполнены с возможностью предотвращения диффузии распыляющейся плазмы с боков с испаряемой поверхности по линиям магнитной индукции.

13. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство бокового удержания содержит по меньшей мере два боковых электрода, расположенных смежно к кромкам испаряемой поверхности, при этом электроды имеют стенки, протягивающиеся наружу от испаряемой поверхности и электрически изолированные от катода, упомянутые стенки протягиваются на расстояние по меньшей мере 2 мм над испаряемой поверхностью, между боковыми электродами отсутствует электрическая связь с катодом или на них подается электрическое смещение по напряжению, которое выше потенциала катода, по меньшей мере часть линий магнитной индукции над испаряемой поверхностью проходит через стенки, боковые электроды выполнены с возможностью предотвращения диффузии распыляющейся плазмы по бокам с испаряемой поверхности по линиям магнитной индукции.

14. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство бокового удержания содержит изолятор, расположенный смежно к обеим кромкам испаряемой поверхности, при этом изолятор выполнен с возможностью предотвращения ухода активного пятна дугового разряда с испаряемой поверхности.

15. Катод по п. 1, отличающийся тем, что средство бокового удержания содержит выступы на обеих кромках испаряемой поверхности, при этом выступы имеют стенки, протягивающиеся наружу от испаряемой поверхности и электрически соединенные с катодом, при этом стенки протягиваются на расстояние по меньшей мере 2 мм над испаряемой поверхностью, по меньшей мере часть линий магнитной индукции над испаряемой поверхностью проходит через стенки, а выступы, выполнены с возможностью предотвращения ухода активных пятен дуги по бокам с испаряемой поверхности.

16. Катод по п. 1, отличающийся тем, что содержит стыковое устройство, по меньшей мере, из двух прямоугольных стержней, по меньшей мере, из двух материалов, подлежащих испарению.

17. Катод по п. 1, отличающийся тем, что содержит крепежное средство и испаряемый элемент, который содержит множество сменных элементов, установленных по всей периферии крепежного средства, при этом сменные элементы содержат, по меньшей мере, один материал, подлежащий испарению, а испаряемая поверхность содержит сменные элементы.

18. Катод по п. 17, отличающийся тем, что сменные элементы содержат, по меньшей мере, два различных материала, подлежащих испарению.

19. Устройство для покрытия или ионной имплантации подложек, содержащее вакуумную камеру, насос, анод, источник питания, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере один катод по п. 1, и средство крепления подложек.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что средство крепления подложек содержит множество крепежных шпинделей, которые расположены в круговой матрице вокруг катода, при этом круговая матрица шпинделей имеет средство для вращения вокруг центра матрицы, а каждый из упомянутых шпинделей имеет средство для вращения вокруг его собственной оси.

21. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что средство крепления подложек содержит множество крепежных шпинделей, при этом каждый шпиндель содержит средство для крепления множества подложек, подлежащих покрытию или имплантации, а упомянутые шпиндели расположены, по меньшей мере, в 2 линейных матрицах, по меньшей мере, одна из линейных матриц обращена к каждой из упомянутой первой пары параллельных сторон катода, причем линейные матрицы имеют средство для перемещения в направлении, параллельном первой паре параллельных сторон и перпендикулярном к длине катода, причем каждый из шпинделей имеет средство для вращения вокруг своей собственной оси.

22. Катод для распыления или электродугового испарения с прямоугольным поперечным сечением, отличающийся тем, что имеет длину больше любого размера прямоугольного сечения, четыре стороны и два торца, при этом четыре стороны содержат первую пару параллельных сторон и вторую пару параллельных сторон.

23. Катод по п. 22, отличающийся тем, что содержит испаряемую поверхность, содержащую по меньшей мере один испаряемый материал, а испаряемая поверхность содержит первую пару параллельных сторон и два торца.

24. Катод по п. 23, отличающийся тем, что испаряемая поверхность имеет две кромки, причем каждая кромка задается пересечением испаряемой поверхности с одной из параллельных сторон второй пары.

25. катод по п. 24, отличающийся тем, что включает средство бокового удержания для удержания распыляющейся плазмы или по меньшей мере одного активного пятна дуги по бокам между кромками испаряемой поверхности.

26. Катод по п. 25, отличающийся тем, что включает средство генерации магнитного поля для создания магнитного поля вблизи испаряемой поверхности, представляемое линиями магнитной индукции и имеющее составляющую по всей испаряемой поверхности, которая параллельна испаряемой поверхности и перпендикулярна второй паре параллельных сторон катода, при этом магнитное поле выполнено с возможностью направления распыляющейся плазмы или по меньшей мере одного активного пятна дугового разряда на испаряемую поверхность по траектории замкнутого контура вокруг периферии катода с возможностью испарения материала, подлежащего испарению, с испаряемой поверхности.