UA77692C2

UA77692C2 - Magnetron spraying mechanism

Info

Publication number: UA77692C2
Application number: UA20040402848A
Authority: UA
Inventors: Yevhen Trokhymovych Kucherenko; Oleksandr Radiiovych Bediukh; Oleksandr Ivanovych Kravchenko
Original assignee: Taras Shevchenko Kyiv Nat Univ
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2007-01-15

Abstract

A magnetron spraying mechanism concerns ion-plasma technology of sputtering thin films and protective coatings in making integrated circuits and electronic devices of functional diagnostics. Magnetron spraying mechanism has two planar magnetic systems with targets, disposed at an angle of 60°-120° and two power supplies, which are switched in parallel to magnetic systems, one of them is of high frequency and another one is of low frequency. The technical result consists in providing possibility of obtaining films of metal semiconductor and dielectric coatings and two component coatings.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до конструкцій магнетронних розпилюючих систем, які використовуються для 2. Іонно-плазмового напилювання тонких плівок переважно при виготовленні інтегральних мікросхем та електронних пристроїв функціональної діагностики і при нанесенні захисних покриттів.The invention belongs to the designs of magnetron sputtering systems, which are used for 2. Ion-plasma sputtering of thin films mainly in the manufacture of integrated microcircuits and electronic devices for functional diagnostics and in the application of protective coatings.

Аналогами запропонованого винаходу є відомі пристрої магнетронного типу які містять планарний магнетрон та джерело живлення постійного струму (1, 3). Їх недоліком є неможливість одержання плівок з діелектричних матеріалів без зміни режиму роботи, тому що розпиленню діелектричного матеріалу заважає позитивний відносно 70 плазми поверхневий заряд, який утворюється на поверхні мішені.Analogues of the proposed invention are known magnetron-type devices that contain a planar magnetron and a DC power source (1, 3). Their disadvantage is the impossibility of obtaining films from dielectric materials without changing the operating mode, because the sputtering of the dielectric material is hindered by the surface charge that is positive relative to the plasma, which is formed on the surface of the target.

За прототип винаходу обрано найбільш близький до запропонованого магнетронний пристрій |2). Цей пристрій містить розрядну камеру-магнетрон та джерело живлення. При роботі такого пристрою можна розпилювати металеві та напівпровідникові матеріали, але не можливо розпилювати діелектричні матеріали.The closest to the proposed magnetron device |2) was chosen as the prototype of the invention. This device contains a magnetron discharge chamber and a power supply. When operating such a device, it is possible to spray metal and semiconductor materials, but it is not possible to spray dielectric materials.

В основу винаходу поставлена задача шляхом введення нових конструкційних елементів та джерел живлення, 72 забезпечити розпилення діелектричних матеріалів та можливість одержання двокомпонентних покриттів.The invention is based on the task of introducing new structural elements and power sources, 72 to ensure the spraying of dielectric materials and the possibility of obtaining two-component coatings.

Поставлена задача вирішується тим, що в відомому пристрою який вміщує розрядну камеру, магнетрон та джерело живлення згідно з винаходом, що заявляється введений другий магнетрон, розташований під кутом 602-1202 до першого на відстані І не меншій за розмір ширини катодного темного простору нормального тліючого гр розряду та два джерела живлення, які паралельно підключені до магнетронів через систему розв'язок, одне з яких є високочастотне а друге низькочастотне.The problem is solved by the fact that in a known device that contains a discharge chamber, a magnetron and a power source according to the claimed invention, a second magnetron is introduced, located at an angle of 602-1202 to the first at a distance I not less than the size of the width of the cathode dark space of a normal glowing gr discharge and two power sources, which are connected in parallel to the magnetrons through a junction system, one of which is high-frequency and the other is low-frequency.

Запропонована конструкція забезпечує можливість одержання плівок металевих напівпровідникових та діелектричних покриттів за рахунок того, що при горінні високочастотного розряду має місце зняття поверхневого об'ємного заряду, а розпилення відбувається іонами низькочастотного тліючого розряду, який до частот порядку 10 кГц, за фізичною природою не відрізняється від магнетронного розряду на постійному струмі. смThe proposed design provides the possibility of obtaining films of metal semiconductor and dielectric coatings due to the fact that during the combustion of a high-frequency discharge, the removal of the surface volume charge takes place, and the sputtering occurs with ions of a low-frequency glow discharge, which, up to frequencies of the order of 10 kHz, in physical nature does not differ from magnetron discharge on direct current. see

Крім того, використання в одному пристрої двох магнетронів з мішенями з різних матеріалів дозволяє отримувати (о) двохкомпонентні покриття.In addition, the use of two magnetrons with targets made of different materials in one device allows obtaining (o) two-component coatings.

Винахід пояснюється кресленням, на якому схематично зображено загальний вигляд магнетронного пристрою.The invention is explained by the drawing, which schematically shows the general appearance of the magnetron device.

Запропонований магнетронний розпилюючий пристрій містись два планарпі магнетрони 1, розташовані під сч кутом 6092-1202, на яких укріплені мішені розпилюючого матеріалу 2, підкладкотримач 3, високочастотне джерело живлення 4, підключене до магнетронів через електричну ємність С., та низькочастотне джерело живлення 5, і (о) систему І-С розв'язок 6, яка обмежує проникнення напруги високої частоти в коло живлення джерела 5. соThe proposed magnetron sputtering device contains two planar magnetrons 1, located at an angle of 6092-1202, on which are fixed the targets of the sputtering material 2, a substrate holder 3, a high-frequency power source 4, connected to the magnetrons through an electric capacity C., and a low-frequency power source 5, and (o) the I-C junction system 6, which limits the penetration of high-frequency voltage into the supply circuit of the source 5.

Магнетронний розпилюючий пристрій працює таким чином: після відкачування і напускання в розрядну камеру робочого газу (як правило - аргону) до тиску 70,1 Па (107 мм. рт. ст.) вмикається джерело живлення 4 і між -The magnetron spraying device works as follows: after pumping out and injecting the working gas (usually argon) into the discharge chamber to a pressure of 70.1 Pa (107 mm Hg), the power source 4 is turned on and between -

З5 магнетронами 1 запалюється високочастотний розряд. В цьому режимі горіння розряду розпорошення практично (р не відбувається тому що електроди, в даному випадку мішені 2 магнетронів 1, не приймають достатнього для горіння тліючого розряду від'ємного потенціалу |4Ї1. Після цього вмикається джерело живлення 5. Між магнетронами виникає тліючий розряд магнетронного типу, при горінні якого відбувається інтенсивне розпорошення мішеней. Високочастотний розряд, в свою чергу знімає позитивний заряд на поверхні мішеней « магнетронів, що забезпечує можливість інтенсивного розпорошення діелектричних матеріалів. шWith 5 magnetrons 1, a high-frequency discharge is ignited. In this mode, the combustion of the sputtering discharge practically does not occur because the electrodes, in this case the targets of 2 magnetrons 1, do not receive a negative potential sufficient for the combustion of the glow discharge |4Й1. After that, the power source 5 is turned on. A glow discharge of the magnetron occurs between the magnetrons of the type, during the burning of which intensive sputtering of targets takes place. The high-frequency discharge, in turn, removes the positive charge on the surface of magnetron targets, which provides the possibility of intensive sputtering of dielectric materials.

Гаші Крім того, використання в одному пристрої двох магнетронів з мішенями з різних матеріалів дозволяє отримувати двохкомпонентні покриття. )» Джерела інформації: 1. Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмь! для нанесения тонких пленок. М. "Знергоиздат", 1989. -і 2. Кучеренко Е. Т., Цьімбаревич В, И. Магнетронное распьілительное устройство. Патент Украинь! Мо5226, С1, 28.12.1994 г. - З. Кучеренко Е. Т., Бедюх А. Р. Магнетронное распьілительное устройство с лабиринтной зоной зрозии.Gashi In addition, the use of two magnetrons with targets made of different materials in one device allows obtaining two-component coatings. )» Sources of information: 1. Danilyn B.S. Application of low-temperature plasma! for applying thin films. M. "Znergoizdat", 1989. -i 2. Kucherenko E. T., Tsymbarevich V, I. Magnetronnoe raspyilitelnoe udstroy. Patent Ukraine! Mo5226, C1, 28.12.1994 - Z. Kucherenko E. T., Bedyukh A. R. Magnetron spraying device with labyrinthine cutting zone.

Ф Вопрось! атомной науки и техники. Вьп. 4(5), 5(6), Харьков, 1998 г. ст. 25. 4. Майсел Л., Гланч Р. Технология тонких пленок. Справочник. М. Советское радио, 1977, ст. 443. се) ізF Question! of atomic science and technology. Ex. 4(5), 5(6), Kharkiv, 1998, Art. 25. 4. Maisel L., Glanch R. Technology of thin films. Directory. M. Soviet radio, 1977, art. 443. se) from

Claims

The formula of the invention is a magnetron sputtering device having a discharge chamber, a magnetic system with a target-cathode, an anode, a substrate holder and a direct current power source, which is characterized by the fact that a second magnetic (F) system with a target is introduced, located at an angle of b0o - 1202 to the first magnetic system and an additional power source, and the first power source is low-frequency, and the additional one is high-frequency, and both power sources are connected in parallel to both magnetic systems. 60 b5