(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石装置による磁気的な増強部を有するスパッタリング装置であって、永久磁石装置が、ターゲットの、スパッタリング面とは離反した側に配置されていて、磁界を生ぜしめるようになっており、該磁界の力線がスパッタリング面の上方に延び、かつ該スパッタリング面を貫通するようになっており、スパッタリング面によって少なくとも部分的に形成されたカソードと、該カソードの前に所定の間隔を置いて配置された、電界を形成するためのアノードとが設けられており、永久磁石装置が、それぞれそれ自体閉じられて互いに同軸的に配置された、円形または楕円形の個別磁石（５，５′，…，６，６′…）の２つの列（７，８）から形成されており、該個別磁石列がヨーク（９）を介して互いに結合されている形式のものにおいて、
両永久磁石列（７，８）相互間に、ヨーク（９）に適合された構造を有する、強磁性材料から成る挿入体（１０）が設けられており、該挿入体の、ターゲット（３）とは離反した背面が、ターゲット（３）に向いた、永久磁石列（７，８）によって仕切られた、マグネットヨーク（９）の面に当て付けられており、Ｕ字形の挿入体（１０）の両脚部が、それぞれ永久磁石列（７，８）に対して所定の間隔（ａ，ｂ）を置いて、ターゲット（３）に向かう方向に延びていることを特徴とする、永久磁石装置を有するカソードを備えたスパッタリング装置。
【請求項２】
永久磁石装置による磁気的な増強部を有するスパッタリング装置であって、永久磁石装置が、ターゲットの、スパッタリング面とは離反した側に配置されていて、磁界を生ぜしめるようになっており、該磁界の力線がスパッタリング面の上方に延び、かつ該スパッタリング面を貫通するようになっており、スパッタリング面によって少なくとも部分的に形成されたカソードと、該カソードの前に所定の間隔を置いて配置された、電界を形成するためのアノードとが設けられており、永久磁石装置が、それぞれそれ自体閉じられて互いに同軸的に配置された、円形または楕円形の個別磁石（５，５′，…，６，６′…）の２つの列（７，８）から形成されており、該個別磁石列がヨーク（１５）を介して互いに結合されている形式のものにおいて、
ターゲット（３）の、永久磁石列（７，８）とは離反する側の面が、互いに所定の角度を成して延びる２つの部分面（３ａ，３ｂ）から形成されており、両部分面（３ａ，３ｂ）によって互いに形成された縁部（３ｃ）が、永久磁石（５，５′，…，６，６′…）の列（７，８）に対して平行に延びており、マグネットヨーク（１５）と、ターゲット（３）の、マグネットヨーク（１５）に向いた面との間に、強磁性材料から成る挿入体（１４）が挿入されていることを特徴とする、永久磁石装置を有するカソードを備えたスパッタリング装置。
【請求項３】
挿入体（１４）の、半径方向内側に位置する永久磁石列（７）に向いた面がターゲット平面に対して垂直に形成されており、挿入体（１４）の、半径方向外側に位置する永久磁石列（８）に向いた面が、ヨーク（１５）の平面に対して傾斜した面（１４ａ）として形成されている、請求項１または２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
永久磁石列（７，８）の個別永久磁石（５，５′，…，６，６′…）が真直ぐな角柱体として成形されており、該角柱体の基礎縁部および側縁部がターゲット平面に対して傾斜して延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
強磁性材料から形成された挿入体（１０，１４）が、ほぼ扁平な円環円筒形状を有しているか、またはほぼ扁平な楕円形のリングとして形成されており、強磁性材料から形成された挿入体（１０，１４）の、ターゲット（３）に向いた面に、溝または溝状の凹部（１１，１６）が加工成形されており、該溝または凹部が、両永久磁石列（７，８）に対して平行に延びており、挿入体（１０，１４）の、溝（１１，１６）を半径方向で仕切る両部分面（１０ｂ，１０ｃ；１４ｂ，１４ｃ）がプレートまたはシート断裁片（４）に密に当て付けられており、該プレートまたはシート断裁片がターゲット（３）と挿入体（１０，１４）との間に挿入されていて、溝（１１，１６）と一緒に冷却媒体通路を仕切っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石装置による磁気的な増強部を有するスパッタリング装置であって、永久磁石装置が、ターゲットの、スパッタリング面とは離反した側に配置されていて、磁界を生ぜしめるようになっており、該磁界の力線がスパッタリング面の上方に延び、かつ該スパッタリング面を貫通するようになっており、スパッタリング面によって少なくとも部分的に形成されたカソードと、該カソードの前に所定の間隔を置いて配置された、電界を形成するためのアノードとが設けられており、永久磁石装置が、それぞれそれ自体閉じられて互いに同軸的に配置された、円形または楕円形の個別磁石の２つの列から形成されており、該個別磁石列が軟鉄から成るヨークを介して互いに結合されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許第２９２０７８０号明細書に基づき公知のこのような種類のスパッタリング装置は、ターゲットのスパッタリング面の上方で磁束線の扁平な輪郭を生ぜしめる。このために永久磁石装置が、互いに結合された個別の多数の磁石エレメントから成っており、これらの磁石エレメントの方向付けおよび配置は、磁界の力線が磁石装置内部においても延び、しかもターゲットのスパッタリング面の大部分にわたってもこのスパッタリング面に対して平行に延びるように互いに相対的に選択されている。
【０００３】
このような公知のスパッタリング装置の特別な構成においては、第１の群の磁石エレメントは、ターゲットのスパッタリング面に対して傾斜して延びる極性方向を有しており、第２の群の磁石エレメントは、スパッタリング面に対して平行に延びる極性方向を有している。
【０００４】
さらに、プレート状のターゲットと、ターゲットの、基板とは離反した側に配置された複数のＵ字形の磁石ユニットとを備えたスパッタカソードが公知である（米国特許第４４６１６８８号明細書）。この場合、第１のＵ字形の磁石ユニットの両脚部がそれらの端面で、ターゲットの反対側の面の縁部に当て付けられており、別のＵ字形の磁石ユニット対がそれぞれ反対側のターゲット面の半部に、これらの磁石ユニットの脚部の端面で当て付けられており、さらに別の第２のより小さなＵ字形の磁石ユニット対が、それらの両脚部の端面でそれぞれ、ターゲットの反対側の面の、第２の磁石ユニット対によって被された部分の外側半部に当て付けられている。
【０００５】
さらに、マグネトロン原理に基づくスパッタリングカソードが既に提案されている（ドイツ連邦共和国ＤＥ１９８１９７８５．３号明細書）。このスパッタリングカソードは、ターゲットの背後に配置された、異なる磁性の源を備えた磁石系を有する、スパッタリングされるべき材料から形成された少なくとも１つの部分から成るターゲットを有している。この磁性によって、それ自体閉じられた少なくとも１つのトンネルが、アーチ状に湾曲された磁力線から形成される。源の、ターゲットとは離反した側の磁極は、軟磁性材料から成るマグネットヨークを介して互いに結合されており、磁界源を形成する素子は真直ぐな角柱体、有利には直方体であり、この角柱体の基礎縁部は、ターゲット平面に対して平行に方向付けされている。磁界源の磁力線はそれぞれ磁界源を形成する素子の基礎面に対して所定の角度を成して傾斜して延びている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、スパッタリングカソードのターゲットが特に高い耐用寿命を有しもしくは使用されるターゲット材料の高い活用性を可能にし、しかもスパッタリングカソードの磁石がカソードのための冷却媒体によって取り囲まれることがなく、高い成膜速度を有する被覆法に適しているようなスパッタリングカソードを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、両永久磁石列相互間に、ヨークに適合された構造を有する、強磁性材料から成る有利には横断面Ｕ字形の挿入体が設けられており、該挿入体の、ターゲットとは離反した背面が、ターゲットに向いた、永久磁石列によって仕切られた、マグネットヨークの面に当て付けられており、Ｕ字形の挿入体の両脚部が、それぞれ永久磁石列に対して所定の間隔を置いて、ターゲットに向かう方向に延びているようにした。
【０００８】
さらに上記課題を解決するために本発明の選択的な構成においては、ターゲットの、永久磁石列とは離反する側の面が、互いに所定の角度を成して延びる２つの部分面から形成されており、両部分面によって互いに形成された縁部が、永久磁石の列に対して平行に延びており、マグネットヨークと、ターゲットの、マグネットヨークに向いた面との間に、強磁性材料から成る挿入体が挿入されているようにした。
【０００９】
本発明の更なる詳細および特徴は、その他の請求項に詳細に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１１】
本発明は極めて種々様々な実施例を可能にする。これらのうちの２つの実施例を図面に示す。これらの図面は、２つの異なる円環状のカソードを部分的に、極めて概略的に示されている。回転軸線もしくは対称軸線が符号Ｒで示されている。
【００１２】
図３および図４は、図１および図２に示したカソードを著しく概略化して示している。ここには磁束線の輪郭が示唆されている。
【００１３】
図１に示したカソードは、基礎縁部に対して直角に延びる互いに平行な、同一長さの２つの縁部と、互いにフラットな角度(gestreckter Winkel)を成す２つの縁部とを備えた５角形体から形成された横断面を有する円環状のターゲット３から成っている。さらにこのカソードは、円環状のシート断裁片４と、それぞれ直方体状の多数の個別永久磁石５，５′…；６，６′…から纏められた２つの永久磁石列７，８と、横断面Ｕ字形のほぼ円環円筒状のマグネットヨーク９と、マグネットヨーク９の横断面に適応されたＵ字形横断面を有する挿入体１０と、シート断裁片４によって閉鎖された、挿入体１０内に切り欠かれた通路１１と、２つのシールリング１２，１３とから成っている。これらのシールリングは、通路１１を通って流れる冷却媒体がカソードの、個別永久磁石５，５′…；６，６′が配置されている領域内に侵入しないことを保証する。
【００１４】
ターゲット３の、基板に向いた両部分面が符号３ａ，３ｂで示されている。両部分面３ａ，３ｂによって形成された共通の縁部は符号３ｃで示されている。シート断裁片４に対してシールされた挿入体１０の両端面が１０ｂ，１０ｃで示されている。
【００１５】
図２に示したカソードは、図１に示した構造に相当する構造を有する円環状のターゲット３と、ターゲット３の下方に配置された円環状のシート断裁片４と、２つのシールリング１２，１３と、強磁性材料から成る挿入体１４と、ほぼ台形の横断面を有するマグネットヨーク１５と、２つの永久磁石列７，８とから成っている。これらの永久磁石列は、それぞれ個別の直方体状の多数の個別永久磁石５，５′…；６，６′，…から纏められている。図１に示した実施例とは異なり、立方体または直方体状の個別永久磁石５，５′，…；６，６′，…は、図２に示したカソードの場合、ターゲット平面もしくは回転軸線Ｒに対して斜め位置で配置されている。これらの永久磁石はそれぞれ、ほぼ円板状の扁平なマグネットヨーク１５の斜め面取りされた環状の側面１５ａ；１５ｂに固定されている。
【００１６】
磁界源を形成する素子は、真直ぐな角柱体もしくは直方体（５，５′，…，６，６′…）であり、これらの基礎縁部はターゲット平面に対して傾斜させられて、つまり、角度αを成して方向付けされている。磁界源の磁力線は直方体（５，５′，…，６，６′…）の側縁部に対してそれぞれ平行に延びている。
【００１７】
図２から明らかなように直方体状の個別永久磁石５，５′，…，６，６′…の、ターゲット平面に対する傾斜角は約４５゜である（図４参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスパッタリング装置のカソードの第１実施例を部分的に示す概略図である。
【図２】本発明によるスパッタリング装置のカソードの第２実施例を部分的に示す概略図である。
【図３】第１図のカソードを、磁束線の輪郭を付した状態で示す図である。
【図４】第２図のカソードを、磁束線の輪郭を付した状態で示す図である。
【符号の説明】
３  ターゲット、  ３ａ，３ｂ  部分面、  ３ｃ  縁部、  ４  シート断裁片、  ５，５′，６，６′  個別永久磁石、  ７，８  永久磁石列、  ９，１５  マグネットヨーク、  １０，１４  挿入体、  １０ｂ，１０ｃ，１４ｂ，１４ｃ部分面、  １１，１６  通路、  １２，１３  シールリング、  １４ａ  面、ａ，ｂ  間隔、  Ｒ  回転軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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