CH658750A5 - Hochgeschwindigkeits-zerstaeubungsvorrichtung. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochge-schwindigkeits-ZerstäubungsVorrichtung des ferromagnetischen Typs, mit einer Vakuumkammer, in der ein Target aus einer ferromagnetischen Substanz als Kathodenpotential und ein Substrat angeordnet sind, wobei das Target aus mindestens zwei in einem Abstand angeordneten Segmenten aus einer ferromagnetischen Substanz gebildet wird, die zwischen sich einen schmalen Spalt bilden, der, zusammen mit Mitteln zur Erzeugung eines Magnetfeldes, der Bildung eines magnetischen Streufeldes dient. Eine solche Vorrichtung ist im Schweizer Patent Nr. 649 578 beschrieben. Die darin beschriebene Vorrichtung hat den Vorteil, dass selbst wenn die Intensität des magnetischen Feldes unter dem magnetischen Sättigungswert der ferromagnetischen Substanz liegt, ein verhältnismässig grosses magnetisches Streufeld auf der Oberfläche des Targets erzeugt werden kann und das Target eine verhältnismässig grosse Dicke aufweisen kann, so dass die Zerstäubung der ferromagnetischen Substanz während einer langen Zeitdauer mit grossem Wirkungsgrad erzielt werden kann. Falls der schmale Spalt zwischen benachbarten Segmenten unter 3 mm breit ist, sollte unter gewöhnlichen elektrischen Entladungsbedingungen kein Plasma zwischen den Spalt gelangen, so dass die Grundplatte unter dem Target nicht zerstäubt werden kann.

Bei weitergehenden Versuchen hat es sich jedoch gezeigt, dass eine gewisse kleine Möglichkeit besteht, dass die Verstärkungsplatte zerstäubt wird und das Substrat verunreinigt wird, obwohl das Plasma nicht in den schmalen Spalt von ungefähr 3 mm gelangen kann, wobei diese ungünstigen Effekte bei verschiedenen elektrischen Entladungsbedingungen auftraten. Der Grund kann darin gesehen werden, dass Ionen des Argongases oder dergleichen in der Vakuumkammer in dem Zwischenraum zwischen dem Target und einem Plasmabereich vor dem Target beschleunigt werden und dass eine Anzahl dieser Ionen durch den schmalen Spalt hindurch gelangen und die Verstärkungsplatte zerstäuben.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die die obenbeschriebenen Nachteile nicht aufweist. Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die in Anspruch 1 beschrieben ist.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigtim Längsschnitt einen Teil der erfindungsge-5 mässen Vorrichtung,

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Sicht eine Ausschnittsver-grösserung von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt ein Diagramm von elektrischen Entladungskennlinien der Vorrichtung gemäss Fig. I,

io . Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsvariante, Fig. 5 zeigt ein Diagramm von elektrischen Entladungskennlinien der Vorrichtung gemäss Fig. 4 und die

Fig. 6 bis 8 zeigen Schnitte von weiteren Ausführungsvarianten.

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In den Fig. 1 und 2 erkennt man das Target 1 aus einer ferromagnetischen Substanz wie Fe, Co, Fe-Ni, Co-Cr, Co-R, Fe304, BaO • Fe:03 oder dergleichen. Dieses Target befindet sich in einer Vakuumkammer 17 und ist gegenüber dem Sub-20 strat 18 angeordnet. Unter dem Target befindet sich eine Verstärkungsplatte 2 aus einer nicht-ferromagnetischen Substanz und darunter Mittel 3 zur Erzeugung eines Magnetfeldes, wobei diese Mittel aus einem Bariumferritmagneten oder dergleichen angefertigt ist, während sich um die 25 Magnetfeld erzeugenden Mittel 3 ein Wassertank 4 befindet, der aus einer nicht-ferromagnetischen Substanz angefertigt ist und Kühlwasser enthält. Man erkennt ferner ein Joch 3a, die Anode 19 und eine Gleichstromquelle 20.

Das Target 1 ist derart gebaut, dass eine Mehrzahl Seg-30 mente aus ferromagnetischer Substanz la so angeordnet sind, dass sie einen schmalen Spalt 5 zwischen jedem benachbarten Segment bilden, so dass, wenn an das Target 1 ein Kathodenpotential angelegt wird, dieses zerstäubt wird und deren Atome auf dem Substrat 18 aufgebracht werden. 35 Dieser Aufbau ist im wesentlichen der gleiche wie derjenige des vorhergehenden Patentes. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der schmale Spalt 5 derart geneigt oder gekrümmt ist, dass die in diesen Spalt eintretenden Ionen auf die Wände des Spaltes prallen und nicht mehr 40 durch diesen auf die Verstärkungsplatte 2 gelangen können. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist jedes Segment la als Ring ausgebildet mit einer Breite b von 3 mm und einer Höhe h von 5 mm, während die Seitenflächen lb gegenüber der senkrechten zur Bodenfläche lc um 25° geneigt sind, so 45 dass der Querschnitt ein Parallelogramm darstellt. Die Segmente sind auf der Verstärkungsplatte 2 befestigt und bilden zwischen sich schmale Spalte 5 und 5a von 0,5 mm Breite.

Die Bariumferritmagnete können in ihren Mittelteilen ein magnetisches Feld von 7,3 x 10~2T erzeugen, während sowohl so der Argongasdruck in der Vakuumkammer 17 als auch der Gleichstrom variiert werden können, um die Entladungskennlinien aufzunehmen, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Diese Kennlinien zeigen, dass ein verhältnismässig hoher Entladungsstrom erzeugt werden kann, dereiner Hochge-55 schwindigkeits-Zerstäubung entspricht. In Fig. 3 wurde die Kennlinie A bei 0,4 Pa Argondruck, B bei 0,667 Pa, C bei 0,933 Pa, D bei 1,333 Pä, E bei 2,666 Pa und F bei 6,667 Pa Argondruck aufgenommen. Die Grösse des Targets I betrug 203x 127 mm und die Entfernung zum Substrat 18betrug 60 50 mm. Die Niederschlagsrate von Fe auf der Oberfläche des Substrats 18 betrug unter den Bedingungen gemäss G von Fig. 3, d.h. bei 1,333 Pa Argongasdruck und 450 V 12600-10-'° m/min. Es konnte bestätigt werden, dass keine Substanz der Verstärkungsplatte 2 auf dem Substrat niederge-65 schlagen war. Daraus kann geschlossen werden, dass die in den Spalt 5 eintretenden Ionen auf die inneren Wände dieses Spaltes prallen und die Verstärkungsplatte 2 nicht erreichen können.

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Die Segmente la des Targets 1 können auch gemäss Fig. 4 als erhabene bzw. zugespitzte Formen ausgebildet sein und geneigte Flächen ld aufweisen, wodurch die Lebensdauer des Targets verlängert wird. In diesem Falle sind die schmalen Spalte 5a zwischen den zugespitzten Segmenten zweiteilig,-d.h. sie bestehen aus zwei verzweigten Spalten derart, dass ein kleines dreieckiges Segment le gebildet wird. Im Beispiel von Fig. 4 besteht das Target aus Fe und die grösste Distanz c zwischen zwei Segmenten beträgt 20 mm, die Höhe d der erhabenen Teile ebenfalls 20 mm, die Höhe e des Basisteils mit den zwei verzweigten schmalen Spalten 5 mm, die Weite von jedem verzweigten Spalt 5a ist 2 mm und der Neigungswinkel ungefähr 25°. Die mit diesem Target aufgenommenen Kennlinien sind in Fig. 5 dargestellt. Die Kennlinie H wurde beim Argongasdruck von 0,0667 Pa, I bei 0,133 Pa, J bei 0,933 Pa, K bei 1,333 Pa und L bei 2,666 Pa aufgenommen.

Die Distanz zwischen dem Target 1 und dem Substrat 18 betrug 30 mm. Bei einem Gasdruck von 1,333 Pa und einer Spannung von 600 V wurde Fe mit einer Rate von 6300-10"10 m/min. aufgebracht und es wurde auch in diesem s Falle bestätigt, dass die Verstärkungsplatte 2 das Substrat nicht verunreinigte.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungendes Spaltes 5, wobei es sich bei diesen drei Beispielen um gekrümmte Formen des Spaltes handelt. Die Spalte können io dadurch erzeugt werden, dass ein Drahtschneidewerkzeug 21 unter Druck auf das Target einwirkt, wobei diess Werkzeug die Krümmungen 22 der Fig. 6, 7 oder 8 erzeugen kann. Durch die Krümmung des Spaltes wird erreicht, dass in den Spalt von oben eintretende Ionen nicht auf die Verstärkungs-15 platte 2 gelangen können und auf die Seitenwände bei den Krümmungen aufprallen.

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3 Blatt Zeichnungei

Claims (4)

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1. Hochgeschwindigkeits-Zerstäubungsvorrichtung des ferromagnetischen Typs, mit einer Vakuumkammer, in der ein Target ( 1 ) aus einer ferromagnetischen Substanz als Kathodenpotential und ein Substrat ( 18) angeordnet sind, wobei das Target aus mindestens zwei in einem Abstand angeordneten Segmenten (la) aus einer ferromagnetischen Substanz gebildet wird, die zwischen sich einen schmalen Spalt bilden, der, zusammen mit Mitteln (3) zur Erzeugung eines Magnetfeldes, der Bildung eines magnetischen Streufeldes dient, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Oberflächen des Spaltes (5,5a) derart gegenüber der Höhe (h) des Targets ( 1 ) geneigt sind, dass die in den schmalen Spalt (5,5a) eintretenden Ionen gegen diese Oberflächen des schmalen Spaltes prallen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schmale Spalt (5) eine Krümmung (22) aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Target ( 1 ) an seiner Stirnseite Erhebungen (la, ld)aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schmale Spalt (5a) eine Verzweigung aufweist (Fig. 4).