FR2509755A1 - APPARATUS AND METHOD FOR HIGH SPEED CATHODIC SPRAY - Google Patents
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Abstract
APPAREIL ET PROCEDE DE PULVERISATION CATHODIQUE A GRANDE VITESSE, SOUS VIDE. LA CATHODECIBLE PEUT ETRE PREVUE SOUS FORME DE RUBAN, DE TAMBOUR ROTATIF OU DE DISQUE SE DEPLACANT A TRAVERS LE PLASMA ACTIF OU DE BARREAU AVANCANT VERS L'INTERIEUR DU PLASMA ACTIF ET LE REFROIDISSEMENT DE LA CATHODECIBLE EST AMELIORE. CETTE STRUCTURE PROLONGE LA LONGEVITE DE LA CATHODECIBLE, PERMETTANT L'APPLICATION D'UNE DENSITE DE COURANT ACCRUE.HIGH-SPEED, VACUUM CATHODIC SPRAYING APPARATUS AND METHOD. THE CATHODECIBLE CAN BE PROVIDED AS A RIBBON, ROTATING DRUM OR A DISC MOVING THROUGH ACTIVE PLASMA OR A ROD MOVING INTO THE INTERIOR OF ACTIVE PLASMA AND COOLING OF THE CATHODECIBLE IS IMPROVED. THIS STRUCTURE EXTENDS THE LONGEVITY OF THE CATHODECIBLE, ALLOWING THE APPLICATION OF AN INCREASED CURRENT DENSITY.
Description
La présente invention concerne un appareil et un pro-The present invention relates to an apparatus and a
cédé de pulvérisation cathodique à grande vitesse permettant de prolonger la vie de la cible O Elle est applicable à la pulvérisation cathodique d'une large gamme de matériaux dans des appareils de pulvérisation cathodique de types à renfor- high-speed cathode sputtering method to extend the life of the target O It is applicable to the sputtering of a wide range of materials in cathode-type sputtering apparatuses.
cement magnétique ou autres.magnetic cement or others.
En matière de pulvérisation cathodique, l'érosion de la cible pose un grave problème de limitation de la vie de la cible Une autre difficulté réside dans la surchauffe de la cible, que l'on peut réduire par exemple en diminuant la densité de puissance de la cible Toutefois, cette dernière mesure réduit la vitesse de dépôt de matériau En outre, lors de la pulvérisation cathodique de matériaux magnétiques With regard to sputtering, target erosion poses a serious problem of limiting the life of the target. Another difficulty lies in the overheating of the target, which can be reduced for example by reducing the power density of the target. the target However, the latter measure reduces the rate of deposition of material In addition, during the sputtering of magnetic materials
par des appareils de pulvérisation cathodique à renforce- by cathodic sputtering apparatus
ment magnétique, il faut donner à la cible une épaisseur magnetic effect, the target must be
relativement faible pour éviter de détourner le champ magné- relatively small to avoid diverting the magnetic field
tique confinant le plasma et, par conséquent, d'affaiblir le plasma Ces inconvénients limitent les performances et l'efficacité d'utilisation des appareils selon la technique antérieure pour la pulvérisation cathodique de matériaux These drawbacks limit the performance and efficiency of use of prior art apparatus for cathodic sputtering of materials.
tant magnétiques que non magnétiques, en raison des fréquen- both magnetic and non-magnetic, because of the frequent
tes interruptions du fonctionnement qu'impose la nécessité interruptions in the operation imposed by necessity
de remplacer le matériau cible.to replace the target material.
Des exemples de cas o la faible vitesse de pulvérisa- Examples of cases where the low speed of spraying
tion cathodique obtenue avec les appareils selon la techni- cathodic resistance obtained with the apparatus according to the
que antérieure existant actuellement est particulièrement gênante sont ceux o l'on opère en continu, par exemple dans la fabrication de bandes pour enregistrement et reproduction that existing anterior is particularly troublesome are those in which one operates continuously, for example in the manufacture of tapes for recording and reproduction
magnétiques Il serait donc souhaitable d'augmenter la vi- It would therefore be desirable to increase the
tesse de pulvérisation cathodique pour accroître celle de sputtering capacity to increase that of
fabrication de bande magnétique par cette technique. magnetic tape manufacturing by this technique.
En conséquence, la présente invention a pour buts de proposer: un appareil et un procédé de pulvérisation cathodique à grande vitesse qui permettent d'augmenter la vie de la cible; Accordingly, it is an object of the present invention to provide: a high speed cathode sputtering apparatus and method for increasing the life of the target;
un appareil de pulvérisation cathodique à grande vi- a large-scale cathodic sputtering apparatus
tesse qui utilise une cible mobile à refroidissement amélio- using an improved cooling mobile target.
ré pour minimiser l'érosion de la cible et augmenter les performances de la cible to minimize target erosion and increase target performance
un appareil et un procédé de pulvérisation cathodi- an apparatus and method for sputtering
que à grande vitesse comportant une cible qui avance en continu par rapport au plasma actif, seule une partie rela- tivement faible de la cible se trouvant exposée au plasma à tout instant; only at a high speed with a target advancing continuously with respect to the active plasma, only a relatively weak part of the target being exposed to the plasma at any moment;
un appareil et un procédé de pulvérisation cathodi- an apparatus and method for sputtering
que à hautes performances comportant un refroidissement amélioré de la cible et permettant ainsi d'appliquer une densité de courant accrue à la cathode/cible as high performance with improved cooling of the target and thus allowing to apply an increased current density to the cathode / target
un appareil et un procédé de pulvérisation cathodi- an apparatus and method for sputtering
que à hautes performances comportant une cible mobile qui high performance with a moving target that
est amenée dans la zone de confinement de plasma à une vi- is brought into the plasma confinement zone at a distance of
tesse déterminée et est indiquée pour association à des systèmes de pulvérisation cathodique alimentés par courant continu (C C) ou par haute fréquence (H F), notamment determined and is suitable for association with cathodic sputtering systems powered by direct current (C C) or by high frequency (H F), in particular
techniques de pulvérisation cathodique de types à renforce- cathodic sputtering techniques of reinforcing
ment magnétique et autresMagnetic and other
un appareil et un procédé de pulvérisation cathodi- an apparatus and method for sputtering
que à grande vitesse avec renforcement magnétique comportant la mise en oeuvre d'une cible en matériau magnétique dotée d'une longévité prolongée et de nature à ne pas détourner le champ magnétique de confinement du plasma environnant; that at high speed with magnetic reinforcement comprising the implementation of a target of magnetic material with a long life and not likely to divert the magnetic confinement field of the surrounding plasma;
un appareil et un procédé de pulvérisation cathodi- an apparatus and method for sputtering
que à rendement amélioré comportant les caractéristiques sus-indiquées et convenant pour le dépôt à grande vitesse de matériau magnétique sur un substrat, par exemple en vue with improved characteristics having the above-mentioned characteristics and suitable for the high-speed deposition of magnetic material on a substrate, for example in order to
de la fabrication de bande magnétique et articles analogues. the manufacture of magnetic tape and the like.
On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres, grâce à un appareil et un procédé pour la pulvérisation cathodique sous vide, à grande vitesse, d'un matériau-cible choisi sur un substrat, remarquables en ce qu'une anode et une cathode/cible mobile selon l'invention sont disposées dans une chambre à vide Un plasma actif est formé entre ces électrodes La cathode/cible mobile est disposée à une certaine distance du substrat il est aussi prévu des moyens qui déplacent la cathode/cible par rapport au plasma actif de telle sorte qu'à tout moment au cours de la pulvérisation cathodique, une partie de la cathode/cible est disposée au sein du plasma actif tandis qu'une autre partie, contiguë, de la cathode/cible est disposée à l'extérieur du plasma actif. Les buts, caractéristiques et avantages sus-énoncés de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront au cours de These and other objects of the invention are achieved by an apparatus and method for high speed vacuum sputtering of a target material selected from a substrate, which is remarkable in that Anode and a cathode / moving target according to the invention are arranged in a vacuum chamber. An active plasma is formed between these electrodes. The cathode / moving target is disposed at a distance from the substrate. Means are also provided which move the cathode. target relative to the active plasma so that at any time during the sputtering, part of the cathode / target is disposed within the active plasma while another portion, contiguous, of the cathode / target is disposed outside the active plasma. The above-mentioned purposes, features and advantages of the invention, as well as others, will be apparent in the course of
la description que l'on va maintenant donner, à titre d'exem- description which will now be given, as an example
ples non limitatifs de certains modes préférés de mise en oeuvre de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique simplifiée d'un appareil de pulvérisation cathodique selon un mode préféré de réalisation de la présente invention la figure 2 est une vue de détail grossie correspondant à une partie de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective correspondant à une partie de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe il-lustrant un autre mode de réalisation de la partie représentée sur la figure 3; la figure 5 est une vue de détail grossie analogue à la figure 2, mais d'une autre réalisation de l'invention Non-limiting embodiments of certain preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a simplified schematic view of a cathode sputtering apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Figure 2 is an enlarged detail view corresponding to a portion of Figure 1; Figure 3 is a perspective view corresponding to a portion of Figure 2; Fig. 4 is a sectional view illustrating another embodiment of the portion shown in Fig. 3; FIG. 5 is a magnified detail view similar to FIG. 2, but of another embodiment of the invention;
les figures 6 A et 61 sont des vues schématiques simpli- FIGS. 6A and 61 are simplified schematic views
fiées de dessus et en coupe droite illustrant encore une autre réalisation de l'invention la figure 7 est une vue de détail grossie illustrant encore une autre réalisation préférée de l'invention; Figs. 7 is an enlarged detail view illustrating yet another preferred embodiment of the invention;
la figure 8 A est une vue partielle en coupe droite sui- FIG. 8A is a partial cross-sectional view following
vant la ligne 8 A-8 A de la figure 7; line 8 A-8 A of Figure 7;
la figure 8 B est une vue partielle en coupe droite ana- FIG. 8B is a partial cross-sectional view of ana-
logue à la figure 8 A illustrant une variante de structure Figure 8 A illustrating a structural variant
pour la réalisation selon la figure 7. for the embodiment according to Figure 7.
On va donner, tout d'abord, une description d'ensemble We will give, first of all, an overall description
de l'appareil et du procédé selon l'invention en se référant of the apparatus and method according to the invention with reference
à la figure 1 et, ensuite, une description plus détaillée in Figure 1 and then a more detailed description
des diverses réalisations illustrées par les figures 2 à 8 B. La figure 1 représente une chambre à vide 26 entourée various embodiments illustrated in Figures 2 to 8 B. Figure 1 shows a vacuum chamber 26 surrounded
par une enveloppe 21 fixée-à une embase 3 de manière étan- by an envelope 21 fixed to a base 3 in a manner
che au vide et mise à la masse, d'une manière bien connue du technicien Une pompe à vide 5 et une source 23 de gaz approprié, par exemple argon, sont toutes deux reliées à la chambre 21 Un substrat 27, à revêtir par pulvérisation a- nodique d'un matériau cible choisi, est fixé à une embase A vacuum pump 5 and a source 23 of suitable gas, for example argon, are both connected to the chamber 21 A substrate 27, to be spray-coated of a chosen target material, is attached to a base
28 à une certaine distance d'un ensemble de canon de pulvé- 25 at a certain distance from a gun barrel assembly.
risation cathodique 22 Le substrat 27 peut être fixe ou, en variante mobile, étant par exemple une bande souple en une matière plastique appropriée, d'une manière bien connue, par exemple, en fabrication de bandes magnétiques Au cas o l'on utilise une cible mobile 27 sous la forme d'une The substrate 27 may be fixed or, in a mobile variant, be, for example, a flexible strip made of a suitable plastic material, in a well-known manner, for example, in the manufacture of magnetic strips. moving target 27 in the form of a
bande de plastique, on peut la transporter le long de l'em- plastic tape, it can be transported along the
base 28 entre deux bobines correspondantes 9 qui peuvent base 28 between two corresponding coils 9 which can
être protégées contre une pulvérisation cathodique indésira- be protected against unwanted cathodic sputtering
ble par des écrans 29, comme indiqué schématiquement en traits interrompus sur la figure 1 L'ensemble de canon de pulvérisation cathodique 22 comporte une cathode 10, rendue mobile d'une manière qu'on exposera plus loin en détail, et une anode 8 Selon la nature de l'application, la source d'alimentation C C ou H F nécessaire (non représentée sur The sputtering gun assembly 22 includes a cathode 10, made movable in a manner to be further explained in detail, and an anode 8 according to FIG. the nature of the application, the required DC or HF power source (not shown on
la figure 1 pour plus de simplicité) peut, au lieu d'alimen- Figure 1 for simplicity) can, instead of feeding
ter en énergie l'anode 8, être couplée à l'ensemble de subs- put into energy the anode 8, be coupled to the set of subs-
trat 27, 28, qui devient alors l'anode aux fins pratiques de pulvérisation cathodique, d'une manière bien connue du technicien Un champ électrique, de direction indiquée par FIG. 27, 28, which then becomes the anode for practical purposes of sputtering, in a manner well known to the technician. An electric field of direction indicated by FIG.
la flèche 101, est établi entre l'anode 8 et la cathode 10. the arrow 101 is established between the anode 8 and the cathode 10.
Selon la nature de l'application, la cathode 10 peut Depending on the nature of the application, the cathode 10 may
être entièrement en le matériau cible choisi pour pulvérisa- be entirely the target material chosen for spraying
tion sur le substrat ou, en variante, seule une partie super- on the substrate or, alternatively, only a super-
ficielle de la cathode 10 peut être en le matériau cible, sa partie sousjacente pouvant être en un matériau différent approprié En vue de simplifier l'exposé, on utilisera dans The cathode 10 may be of the target material, its underlying part may be of a different suitable material. In order to simplify the presentation, it will be used in
la description qui suit l'expression cathodeicible pour dé- the description which follows the expression cathodeicible to de-
signer une cathode ayant l'une ou l'autre de ces structures possibles. sign a cathode having one or the other of these possible structures.
Suivant un aspect particulier et important de la pré- In a particular and important aspect of the pre-
sente invention, une décharge luminescente à haute énergie, aussi dite plasma actif, est établie entre l'anode et une cathode, qui est mobile dans l'appareil de pulvérisation In this invention, a high energy glow discharge, also known as active plasma, is established between the anode and a cathode, which is movable in the spraying apparatus.
cathodique selon l'invention Ce dernier aspect est illus- This last aspect is illustrated in FIG.
tré par la figure 1 o la cathode/cible 10 est prévue, par exemple, sous la forme d'un ruban mobile transporté entre deux bobines débitrice/enrouleuse 11, 12 associées Sur son FIG. 1 shows the cathode / target 10, for example, in the form of a moving ribbon conveyed between two supply / winding coils 11, 12 associated With its
trajet, le ruban formant cathode/cible 10 franchit des ga- path, the cathode / target ribbon 10 passes
lets entraîneurs ou de guidage 33, 34 et une structure de soutien refroidie 15 destinée à entrer en contact avec le ruban 10 et à le guider à coulissement au voisinage immédiat coaches or guide 33, 34 and a cooled support structure 15 intended to come into contact with the sliver 10 and to guide it sliding in the immediate vicinity
de l'anode 8 et à une distance déterminée de celle-ci, tel- anode 8 and at a determined distance therefrom, such
le que requise par la nature de l'application La source de tension C C ou II F appropriée est reliée tant à l'anode 8 qu'à la cathode 10 pour établir une décharge luminescente entre ces électrodes Ainsi, dans la zone '4 séparant ces électrodes, on établit un plasma chaud, à haute énergie, au moyen de particules accélérées d'un gaz inerte approprié provenant cie la source 23 Attendu que, selon l'invention, le ruban cathode 10 se meut en continu à travers le plasma chaud 44, seule une fraction relativement faible de la What is required by the nature of the application The appropriate DC or II F voltage source is connected to both the anode 8 and the cathode 10 to provide a glow discharge between these electrodes. Thus, in the zone 4 separating these electrodes, a high-energy, hot plasma is established by means of accelerated particles of a suitable inert gas from the source 23 Whereas, according to the invention, the cathode ribbon 10 moves continuously through the hot plasma 44 , only a relatively small fraction of the
cathode/cible 10 se trouve exposée, à tout instant, aux con- cathode / target 10 is exposed, at all times, to
ditions régnant dans le plasma Outre la structure de re- in the plasma In addition to the structure of
froidissement 15, des dispositifs de refroidissement par rayonnement additionnels 35 sont disposés le long du trajet de la cathode mobile 10 à l'extérieur de la zone de plasma s 4 En conséquence, on voit que par rapport aux appareils existants à cathode/cible fixe, le refroidissement du ruban formant cathode/cible est nettement amélioré et que l'on peut donc augmenter notablement la densité de courant et la vitesse de pulvérisation cathodique de l'appareil selon l'invention sans pour autant limiter indûment le temps de fonctionnement de l'appareil Divers écrans 2, 29 et 43 sont prévus pour éviter la pulvérisation à l'extérieur de la zone 15, additional radiation cooling devices 35 are arranged along the path of the moving cathode 10 outside the plasma zone 4. As a result, it can be seen that compared with the existing cathode / fixed target apparatus, the cooling of the cathode / target ribbon is markedly improved and that the current density and the cathodic sputtering rate of the apparatus according to the invention can therefore be substantially increased without unduly limiting the operating time of the cathode / target ribbon. device Various screens 2, 29 and 43 are provided to avoid spraying outside the area
souhaitée, ainsi qu'on l'exposera plus loin en détail. desired, as will be discussed later in detail.
La mobilité de la cathode/cible représente un autre perfectionnement par rapport à la technique antérieure lors de la pulvérisation cathodique de matières magnétiques par des techniques impliquant un renforcement magnétique En particulier, la présente invention permet d'utiliser une The mobility of the cathode / target represents another improvement over the prior art when cathodic sputtering of magnetic materials by magnetic reinforcement techniques. In particular, the present invention makes it possible to use a
cible magnétique sous la forme, par exemple, d'un ruban sou- magnetic target in the form of, for example, a ribbon
ple, d'un tambour creux ou d'un disque ayant une épaisseur (voir figure 2) relativement faible, par exemple de 0,025 à 1,27 mm approximativement On peut aisément faire sursaturer une telle cible mince par le champ magnétique de confinement du plasma pour obtenir la concentration et le FIG. 2 shows a relatively small thickness, for example approximately 0.025 to 1.27 mm. It is easy to oversatate such a thin target by the plasma confinement magnetic field. to get the concentration and the
réglage souhaités de la décharge luminescente et établir- desired setting of the glow discharge and establish
ainsi des conditions de pulvérisation cathodique souhaita- thus desired sputtering conditions
bles, bien connues Un autre avantage réside dans la possi- Another advantage lies in the possibility of
bilité de choisir la vitesse de la cible mobile en fonction ability to choose the speed of the moving target based on
de la densité de courantrequise et à la vitesse de refroi- the density of heat-quenching and the rate of cooling
dissement possible selon la nature du matériau formant la possible depending on the nature of the material forming the
cible Ainsi, à mesure qu'augmente la densité de courant re- Thus, as the current density increases
quise par unité de surface de la cible, on peut accroître en conséquence la vitesse de la cible mobile pour éviter la per unit area of the target, the speed of the moving target can be increased accordingly to avoid
surchauffe de celle-ci, ainsi qu'il ressortira d'une descrip- overheating, as will be apparent from a description of the
tion plus détaillée donnée ci-dessous. more detailed information given below.
La figure 2 est une représentation simplifiée de l'en- Figure 2 is a simplified representation of the
semble de canon de pulvérisation cathodique 22 de la figure 1, suivant le mode préféré de-réalisation de la présente FIG. 1 shows a sputtering gun 22 according to the preferred embodiment of the present invention.
invention Cet ensemble comporte une chambre à vide intérieu- This assembly comprises an internal vacuum chamber
re 1 entourée par un écran extérieur 2 qui comporte des pa- re 1 surrounded by an external screen 2 which includes
rois latérales 2 a et supérieures 2 b et une partie de l'emba- side kings 2a and above 2b and part of the
se 3 Les parois 2 b définissent une ouverture 2 c qui peut être de forme circulaire, rectangulaire ou autre quelconque commode L'ouverture 2 c constitue un orifice permettant à des particules de matériau cible accélérées par le canon de se déposer sur un substrat stationnaire ou mobile 27, comme schématisé par des droites 40 (figure 1) Le substrat 27 est The walls 2b define an opening 2c which may be of circular, rectangular or other convenient shape. The opening 2c constitutes an orifice allowing particles of target material accelerated by the barrel to be deposited on a stationary substrate. mobile 27, as schematized by lines 40 (Figure 1) The substrate 27 is
placé à la distance souhaitée de l'ouverture 2 c L'écran ex- placed at the desired distance from the opening 2 c
térieur 2, l'embase 3 et l'enveloppe 21 sont de préférence 2, the base 3 and the envelope 21 are preferably
en matériau conducteur non magnétique tel qu'acier inoxyda- non-magnetic conductive material such as stainless steel
ble ou aluminium, et sont mises au potentiel de la masse. ble or aluminum, and are put to the potential of the mass.
En conséquence, ces derniers éléments 2, 3 et 27 doivent être électriquement isolés, par des moyens bien connus, des autres éléments situés à l'intérieur de la chambre 26 qui Consequently, these last elements 2, 3 and 27 must be electrically insulated, by well-known means, from the other elements situated inside the chamber 26 which
sont au potentiel élevé de cathode ou d'anode Comme précé- are at high cathode or anode potential
demment indiqué, une pompe à vide 5 est reliée à la chambre à vide 26 par un conduit 4, de manière courante, et une source 23 de gaz inerte approprié, par exemple argon, est couplée à la chambre à vide 1 par un conduit 47 -Comme on le voit mieux sur la figure 3, à l'intérieur de la chambre à vide 1 est montée une anode fixe 8, de préférence sous la forme de deux barres parallèles, par exemple en matériau du As indicated above, a vacuum pump 5 is connected to the vacuum chamber 26 via a conduit 4, and a source 23 of suitable inert gas, for example argon, is coupled to the vacuum chamber 1 via a conduit 47. As can be seen better in FIG. 3, inside the vacuum chamber 1 is mounted a fixed anode 8, preferably in the form of two parallel bars, for example made of
type acier approprié La cathode/cible 10 est disposée pa- suitable steel type The cathode / target 10 is arranged
rallèlement à l'anode 8 et à une distance convenable de celle-ci Le ruban cathode 10 est de préférence entièrement en un matériau magnétique métallique, par exemple à 80,' de cobalt et à 20 co de nickel, et est déposé sur un substrat The cathode ribbon 10 is preferably entirely made of a metallic magnetic material, for example 80% cobalt and 20% nickel, and is deposited on a substrate.
27 (figure 1) par pulvérisation cathodique Une telle épais- 27 (FIG. 1) by sputtering.
seur 100 relativement faible (d'environ 0,025 à 1,27 mm) de la cathode/cible 10 est nécessaire à l'obtention de l'état sursaturé souhaité de la cathode/cible dans l'appareil de pulvérisation cathodique à renforcement magnétique selon le mode de réalisation préféré Toutefois, on notera que la The relatively small (about 0.025 to 1.27 mm) cathode / target 10 is required to achieve the desired supersaturated cathode / target state in the magnetically-enhanced cathodic sputtering apparatus according to US Pat. preferred embodiment However, it should be noted that the
présente invention n'est pas limitée aux configurations in- The present invention is not limited to
diquées ci-dessus et qu'en variante, seule la face active, c'est-à-dire dirigée vers l'anode, de la cathode peut être diodes above and that, alternatively, only the active face, that is to say facing the anode, of the cathode can be
en le matériau cible, d'une manière connue du technicien. in the target material, in a manner known to the technician.
Les deux extrémités du ruban 10 sont enroulées sur deux bobines réversibles respectives, débitrice/enrouleuse 11,12, The two ends of the ribbon 10 are wound on two respective reversible coils, the delivery / winding 11, 12,
disposées dans l'extrémité basse de la chambre à vide inté- arranged in the lower end of the vacuum chamber
rieure 1, à distance de l'anode 8 Les bobines 11, 12 peu- 1, away from the anode 8 The coils 11, 12 can
vent être entraînées conjointement, par exemple par une transmission à courroie 13 comportant un moteur réversible approprié 14 ou, en variante, les bobines 11, 12 peuvent être entraînées séparément par des moteurs d'entraînement de may be driven together, for example by a belt drive 13 having a suitable reversible motor 14 or, alternatively, the coils 11, 12 may be driven separately by means of drive motors.
bobine distincts (non représentés) En fait, on peut utili- separate coil (not shown) In fact, one can use
ser tout système d'entraînement approprié. use any appropriate drive system.
A proximité de l'anode 8, là o le ruban 10 traverse la zone de plasma chaud 44, le ruban 10 est supporté par une structure de soutien refroidie 15 (figure 3) comportant un bâti 1 et une plaque supérieure 17, laquelle est en contact Near the anode 8, where the ribbon 10 passes through the hot plasma zone 44, the ribbon 10 is supported by a cooled support structure 15 (FIG. 3) comprising a frame 1 and an upper plate 17, which is contact
glissant avec le ruban 10 La structure 15 est en un maté- sliding with the ribbon 10 The structure 15 is in a material
riau non magnétique conducteur de l'électricité, par exemple acier inoxydable ou aluminium Une tubulure de canalisation non-magnetic conductor of electricity, eg stainless steel or aluminum Sewer line
de réfrigérant 18 est prévue a l'intérieur de la plaque su- refrigerant 18 is provided inside the heating plate.
perieure 17, par exemple par percement de passages adéquats 17, for example by piercing adequate passages
18 à travers celle-ci ou, en variante, elle peut être pré- 18 through it or, alternatively, it may be
vue à l'extérieur de la plaque 17, mais en contact avec celle-ci pour assurer un refroidissement par conduction très efficace du ruban 10 On fait circuler un liquide de refroidissement convenable tel qu'eau refroidie, à travers des extrémités 19, 20, dans la tubulure 18, dont les divers tronçons peuvent être reliés par des tubes appropriés (non représentés) Les extrémités 19 et 20 sont de préférence seen outside the plate 17, but in contact therewith to ensure a very efficient conduction cooling of the ribbon 10. A suitable cooling liquid such as cooled water is circulated through ends 19, 20, in the tubing 18, the various sections of which can be connected by appropriate tubes (not shown). The ends 19 and 20 are preferably
reliées à un réseau de refroidissement externe (non repré- connected to an external cooling network (not
senté), d'une manière bien connue du technicien. felt), in a manner well known to the technician.
Des aimants permanents 30 servent à confiner le plasma actif dans la zone 44 et à renforcer ainsi la pulvérisation Permanent magnets 30 serve to confine the active plasma in the zone 44 and thereby enhance the spraying
cathodique, d'une manière bien connue du technicien Toute- cathodic, in a manner well known to the technician
fois, l'appareil et le procédé de pulvérisation cathodique both the apparatus and the sputtering method
selon l'invention ne sont pas limités au cas de renforce- according to the invention are not limited to the case of
ment magnétique et sont tout aussi bien applicables à la pulvérisation cathodique des types à diodes, a triodes et autres connus Comme noté plus haut, l'invention peut être mise en oeuvre avec une large variété de matériaux cibles, The above-mentioned invention can be implemented with a wide variety of target materials, and is equally applicable to cathode sputtering of known diode, triode and other types.
notamment matériaux magnétiques Dans la réalisation préfé- especially magnetic materials In the preferred embodiment
rée, les aimants 30 servant à renforcer le plasma actif sont sous forme de barreaux de largeur correspondant à celle du the magnets 30 serving to reinforce the active plasma are in the form of bars of width corresponding to that of the
ruban 10 f bomme on le voit mieux sur la figure 3 L'orienta- ribbon 10 is better seen in Figure 3.
tion des aimants 30 est choisie de manière à conférer la configuration souhaitée au champ magnétique établi dans la zone de plasma 44 comme indique par des lignes de flux 48 et comme décrit par exemple dans "Glow Discharge Processes", de Brian Chapman, John Willey and Sons, New York, 1980, page 268 On voit d'après la figure 2 que la direction des The magnets 30 are selected to impart the desired configuration to the magnetic field established in the plasma zone 44 as indicated by flow lines 48 and as described, for example, in "Glow Discharge Processes", by Brian Chapman, John Willey and Sounds, New York, 1980, page 268 It can be seen from Figure 2 that the direction of
lignes de flux 48 est sensiblement perpendiculaire à la di- flow lines 48 is substantially perpendicular to the di-
rection du champ électrique désignée par la flèche 101 sur of the electric field designated by the arrow 101 on
les figures 1 et 2 Ainsi la flèche 102 indique la direc- Figures 1 and 2 Thus the arrow 102 indicates the direction
tion du champ magnétique engendré par les aimants 30. the magnetic field generated by the magnets 30.
La cathode mobile 10 est couplée à une source externe à haute tension en courant continu (C C) ou en haute fréquence (H F) 31, par exemple au moyen d'une ligne de The moving cathode 10 is coupled to an external high-voltage source DC (C C) or high-frequency (H F) 31, for example by means of a line of
transmission d'énergie blindée 32 mise en liaison conduc- shielded power transmission 32 conductively connected
trice avec la structure de soutien 15, par exemple par sou- with the supporting structure 15, for example by
dage. Des galets de guidage 33, 34 qui peuvent être en fait des galets entraîneurs et peuvent coopérer avec des galets dage. Guide rollers 33, 34 which can be in fact driving rollers and can cooperate with rollers
presseurs 58, 59 indiqués en traits interrompus, sont dis- pressers 58, 59 indicated in broken lines, are dis-
posés chacun d'un côté de la structure de soutien refroidie each placed on one side of the cooled support structure
pour guider le ruban cathode 10 suivant un trajet déter- for guiding the cathode ribbon 10 along a determined path
miné, en le faisant porter contre la plaque supérieure 17 et défiler devant l'anode 8 à une distance souhaitée de mined, by making it bear against the upper plate 17 and pass in front of the anode 8 at a desired distance from
celle-ci, qui dépend de la nature de l'application. this one, which depends on the nature of the application.
Il importe que le mécanisme de guidage de ruban qui comporte les galets 33, 34, 58, 59 et tous autres éléments appropriés (non représentés) éventuellement nécessaires pour transporter le ruban souple 10 sur un trajet déterminé avec la précision requise soittonçu pour maintenir le ruban 10 sous la tension nécessaire pour l'empêcher de déformer la It is important that the ribbon guiding mechanism which includes the rollers 33, 34, 58, 59 and any other suitable elements (not shown) possibly required to convey the flexible ribbon 10 on a determined path with the required accuracy is designed to hold the ribbon 10 under the necessary tension to prevent it from distorting the
surface cible par torsion, pliage ou autrement. target surface by twisting, folding or otherwise.
Un refroidissement supplémentaire du ruban 10 est de préférence assuré par des dispositifs de refroidissement, par exemple sous la forme de plateaux de refroidissement par rayonnement 35, disposés à l'extérieur de la zone de plasma active 44 sur l'un et/ou l'autre côtés du trajet de ruban, comme représenté sur la figure 2 Ces plateaux 35 peuvent être refroidis par un liquide refroidi approprié y circulant par l'intermédiaire de tubes 3 e, 37 respectivement reliés à un réseau de refroidissement extérieur (non représenté) Si l'on souhaite accuser encore le refroidissement, on peut prévoir des tubes de refroidissement additionnels 38, 39 à l'intérieur des galets 33, 34, de manière analogue à celle Additional cooling of the ribbon 10 is preferably provided by cooling devices, for example in the form of radiation cooling plates 35, disposed outside the active plasma zone 44 on one and / or the other sides of the ribbon path, as shown in FIG. 2 These platens 35 may be cooled by a suitable cooled liquid circulating therein through tubes 3 e, 37 respectively connected to an external cooling network (not shown). it is desired to further acknowledge the cooling, additional cooling tubes 38, 39 may be provided inside the rollers 33, 34, in a manner similar to that
décrite plus haut à propos des dispositifs de refroidisse- described above in connection with cooling devices
ment 18 et 35 On conçoit que les divers tubes 19, 20, 36, It is conceivable that the various tubes 19, 20, 36,
37, 38 et 39 peuvent être reliés à-un ou plusieurs disposi- 37, 38 and 39 may be connected to one or more
tifs de refroidissement externes (non représentés) situés à external cooling units (not shown) located at
l'extérieur de l'enveloppe 21, d'une manière connue du tech- the outside of the envelope 21, in a manner known in the art.
nicien il va de soi que les tubes de raccordement éventuel- It goes without saying that the connection tubes, if any,
lement nécessaires à cette fin, ainsi que les liaisons 4, 7, necessary for this purpose, as well as links 4, 7,
32, 47 établies entre l'intérieur et l'extérieur d'une cham- 32, 47 established between the inside and the outside of a room
bre à vide telles que 26, devront comporter des joints étan- empty, such as 26, shall have
ches au vide 45 tels que tous représentés sur les dessins. 45 as shown in the drawings.
Un dispositif 41 de mesure contenue de l'épaisseur du ruban 10 et un dispositif 42 de détection de l'extrémité du ruban 10 peuvent être disposés à l'une et/ou l'autre des extrémités du ruban 10 Les deux dispositifs 41, 42 peuvent A measuring device 41 contained in the thickness of the ribbon 10 and a device 42 for detecting the end of the ribbon 10 may be arranged at one and / or the other end of the ribbon 10. The two devices 41, 42 can
être d'un type sans contact usuel,-par exemple du type opti- be of a type without usual contact, for example of the optimal type
que généralement adopté dans l'industrie d'enregistrement that generally adopted in the recording industry
de bandes magnétiques et dans des applications analogues. magnetic tapes and in similar applications.
Par exemple, le ruban 10 peut être perforé ou rendu transpa- For example, the tape 10 may be perforated or made transparent.
rent à ses deux extrémités maintenues par les bobines 11,12. at both ends held by the coils 11,12.
Quand l'extréinité du ruban approche du dispositif 42, celui- When the end of the ribbon approaches device 42, this
ci décèle son tronçon transparent et envoie un signal de commande au moteur d'entraînement 14 pour en inverser la it detects its transparent section and sends a control signal to the drive motor 14 to invert the
rotation, ce qui inverse le sens de défilement du ruban en- rotation, which reverses the direction of movement of the ribbon
tre les bobines 11 et 12 De manière analogue, le dispositif being the coils 11 and 12 Similarly, the device
de mesure 41 peut fournir un signal de commande quand l'é- measuring device 41 can provide a control signal when the
paisseur du ruban 10 atteint un minimum préfixé, ce qui in- The thickness of the ribbon 10 reaches a pre-set minimum, which
dique la nécessité de reconstituer la réserve de matériau cible. Dans la chambre à vide intérieure 1, est de préférence prévu un écran protecteur mis à la masse 43, relié à l'écran the need to reconstitute the reserve of target material. In the inner vacuum chamber 1 is preferably provided a grounded protective shield 43 connected to the screen
2 comme représenté sur la figure 2 L'écran 43 est de préfé- 2 as shown in FIG. 2 The screen 43 is preferably
rence en acier inoxydable ou aluminium et on peut l'utiliser in stainless steel or aluminum and can be used
comme suit pour contribuer au maintien d'une pression diffé- as follows to help maintain a different pressure.
rentielle souhaitée entre la chambre extérieure 26 et la chambre intérieure 1 On obtient de préférence la pression desired between the outer chamber 26 and the inner chamber 1.
différentielle en envoyant dans la chambre à vide int 6 rieu- differential by sending in the vacuum chamber int 6 rieu-
re 1, à l'aide de la source 23 reliée à travers une valve d'admission 25 à l'intérieur de la chambre intérieure 1, de l'argon sous une pression déterminée considérablement supérieure à celle de la chambre environnante 26, elle-même maintenue par la pompe à vide 5 et une valve de r 6 glage 24 qui lui est reliée Par exemple, on peut établir dans la chambre 26 une pression de 13 à 665 x 10 Pa et dans la chambre 1 une pression de 1,35 à 40 Pa En conséquence, l'écran 43 protège les divers éléments 11, 12, 33, 34, 35, etc, disposés dans la chambre à vide intérieure 1 mais non 1, with the source 23 connected through an inlet valve 25 inside the inner chamber 1, argon under a determined pressure considerably higher than that of the surrounding chamber 26, Even maintained by the vacuum pump 5 and a control valve 24 which is connected to it for example, it can be established in the chamber 26 a pressure of 13 to 665 x 10 Pa and in the chamber 1 a pressure of 1.35 at 40 Pa As a result, the screen 43 protects the various elements 11, 12, 33, 34, 35, etc., arranged in the inner vacuum chamber 1 but not
directement dans la zone de plasma actif 44, contre un dé- directly in the active plasma zone 44, against a
pôt non souhaité de matériau cible pulvérisé. undesired deposit of pulverized target material.
A l'intérieur de l'écran 43 sont disposéçsl'anode 8, la partie du ruban mobile formant cathode/cible 10 située à un instant donné dans la zone de plasma actif 44 et la structure de soutien et de refroidissement 15 qui comporte les aimants 30 et soutient ladite partie du ruban 10 Comme Inside the screen 43 are arranged the anode 8, the portion of the cathode / target mobile ribbon 10 located at a given instant in the active plasma zone 44 and the support and cooling structure 15 which includes the magnets 30 and supports said portion of the ribbon 10 As
précédemment mentionné, il est nécessaire d'isoler électri- previously mentioned, it is necessary to isolate
quement des écrans à la masse, par des techniques bien connues, tous les éléments disposés dans l'enveloppe 21 On peut par exemple monter les divers éléments à isoler des As is well known in the art, all the elements arranged in the envelope 21 can be mounted, for example, by means of well-known techniques.
écrans mis à la masse sur des supports d'isolement, en maté- screens grounded on isolation media, in
riau non conducteur tel que céramique appropriée. non-conductive material such as suitable ceramic.
Par conséquent, il est nécessaire entre autres d'iso- Therefore, it is necessary, among other things,
ler suffisamment de l'écran 43, de manière bien connue, le enough of the screen 43, in a well-known manner, the
ruban 10 qui est au potentiel électrique élevé de la catho- ribbon 10 which is at the high electric potential of the catholic
de, en particulier au niveau des ouvertures 46, 50 ménagées dans l'écran 43 pour le passage du ruban 10 Eventuellement, on peut prévoir une seconde source d'argon supplémentaire 6, comportant un conduit 7 qui mène directement à l'intérieur de la zone enfermée par l'écran 43, comme représenté sur la of, in particular at the openings 46, 50 formed in the screen 43 for the passage of the tape 10 Optionally, there may be a second source of additional argon 6, having a conduit 7 which leads directly to the interior of the area enclosed by the screen 43, as shown in FIG.
figure 2.figure 2.
En variante, au lieu d'utiliser des bobines débitrice/ enrouleuse 11, 12 à inversion de marche et d'inverser le As a variant, instead of using reversing feed / winding reels 11, 12 and inverting the
mouvement du ruban à chaque détection de l'extrémité du ru- movement of the tape at each detection of the end of the
ban par le dispositif 42, il est possible de prévoir le ru- ban by the device 42, it is possible to foresee the
ban 10 sous forme de bande sans fin qui peut être transpor- ban 10 as an endless band that can be transported
tée dans un sens choisi pendant un temps déterminé ou jus- in a chosen direction for a fixed period of time or until
qu'à détection par le dispositif de mesure 41 d'une épais- than detection by the measuring device 41 of a thick
seur 100 de valeur minimale.100 minimum value.
On se réfère maintenant à la figure 4, qui illustre une Reference is now made to Figure 4, which illustrates a
variante de configuration de la structure de soutien refroi- alternative configuration of the cooling support structure
die 15 selon les figures 2 et 3 Sur la figure 4, le plasma die 15 according to FIGS. 2 and 3 In FIG. 4, the plasma
actif 44 est entouré par un aimant permanent ou un électro- active 44 is surrounded by a permanent magnet or an electro-
aimant 51 de forme fondamentalement en U dont les pôles op- magnet 51 of substantially U-shaped whose poles op-
posés sud 52 et nord 53 sont disposés de part et d'autre du plasma 44 et de la largeur du ruban 10 Les pôles 52, 53 engendrent un champ magnétique de direction indiquée par la placed south 52 and north 53 are arranged on either side of the plasma 44 and the width of the ribbon 10 The poles 52, 53 generate a magnetic field direction indicated by the
flèche 102, dans l'ensemble parallèle au plan du ruban for- arrow 102, in the assembly parallel to the plane of the ribbon
mant cathode/cible 10 et donc perpendiculaire à la direction mant cathode / target 10 and therefore perpendicular to the direction
du champs électrique 101 établi entre l'anode 8 et la catho- of the electric field 101 established between the anode 8 and the cathode
de 10 L'aimant 51 est fixé à une structure de support 54, The magnet 51 is attached to a support structure 54,
conductrice de l'électricité et non magnétique, de préféren- electrically conductive and non-magnetic, preferably
ce en acier inoxydable ou aluminium, laquelle sert aussi d'écran protecteur La surface supérieure plane 55 de la partie moyenne de la structure 54 soutient le ruban mobile 10. this stainless steel or aluminum, which also serves as a protective screen The flat upper surface 55 of the middle part of the structure 54 supports the moving ribbon 10.
Des tubes 56 de canalisation d'un liquide de refroidis- Tubes 56 for channeling a coolant
sement approprié, tel qu'eau, sont disposés immédiatement appropriately, such as water, are immediately
au-dessous de la surface supérieure 55 au voisinage immé- below the upper surface 55 in the immediate vicinity
diat du ruban 10, pour que le refroidissement de ce dernier diat ribbon 10, so that the cooling of the latter
ait le maximum d'efficacité' Un écran 57 entoure la structu- the most effective 'A screen 57 surrounds the structure
re de support 54, l'aimant 51, l'anode 8 et une partie de la support 54, the magnet 51, the anode 8 and a part of the
cathode/cible mobile 10 L'écran 57 de la figure 4 corres- cathode / moving target 10 The screen 57 of FIG.
pond fondamentalement à l'écran intérieur 43 de la figure 2 " et sert à protéger contre la pulvérisation lès éléments situés à l'extérieur de cet écran (non représentés sur la figure 4), ainsi qu'à maintenir le vide différentiel tel que fundamentally to the inner screen 43 of Figure 2 "and serves to protect against spraying the elements located outside this screen (not shown in Figure 4), and to maintain the differential vacuum as
précédemment décrit à propos de la figure 2. previously described with reference to FIG.
Bien entendu, les configurations de structure de support Of course, the support structure configurations
respectivement représentées sur les figures 3 et 4 ne repré- respectively shown in Figures 3 and 4 does not represent
sentent que deux des nombreux agencements susceptibles d'être feel that two of the many layouts likely to be
prévus conformément aux enseignements de la présente inven- in accordance with the lessons of this invention.
tion.tion.
On va maintenant décrire un procédé préféré de pulvéri- We will now describe a preferred method of spraying
sation cathodique à grande vitesse selon la présente inven- high-speed cathodic method according to the present invention.
tion en se référant à la réalisation des figures 1 et 2. tion with reference to the embodiment of FIGS. 1 and 2.
Avant d'amorcer la pulvérisation cathodique, on met la pompe Before starting the sputtering, the pump is
à vide 5 en marche pour établir dans la chambre dû une basse- empty 5 running to establish in the room due a low-
pression, par exemple de l'ordre de 1,3 x 10 Pa ou moins. pressure, for example of the order of 1.3 x 10 Pa or less.
On admet ensuite de l'argon provenant de la source 23 dans Argon from source 23 is then admitted into
la chambre intérieure 1 pour établir dans celle-ci une pres- the inner chamber 1 to establish in it a pres-
sion plus élevée que celle précitée établie dans la chambre 26 et par exemple de l'ordre de 3 Pa ou plus Éventuellement, un supplément d'argon peut être introduit dans l'espace 44, à partir de la source 6 Il va de soi que les valeurs de pression sus-indiquées peuvent varier selon la nature de higher than the aforementioned established in the chamber 26 and for example of the order of 3 Pa or more Optionally, an argon supplement can be introduced into the space 44, from the source 6 It goes without saying that the above-mentioned pressure values may vary depending on the nature of the
l'application On met en marche l'un ou plusieurs des dis- the application One starts up one or more of the dis-
positifs de refroidissement extérieurs et le liquide de refroidissement, ramené à la basse température souhaitée, external cooling coils and the coolant, brought back to the desired low temperature,
est refoulé à travers certains ou la totalité des tubes re- is forced through some or all of the tubes
présentés en 19, 20 et 36 à 39 sur la figure 2. presented in 19, 20 and 36-39 in Figure 2.
On met aussi en marche le moteur 14, ce qui amène le ruban 10 à sedéplacer en continu entre les bobines Il et 12 suivant un trajet déterminé, qui comporte les galets 33, The motor 14 is also started, which causes the ribbon 10 to move continuously between the coils 11 and 12 along a determined path, which comprises the rollers 33,
et 59, 34, la plaque refroidie 17 et les plateaux de re- and 59, 34, the cooled plate 17 and the platens
froidissement 35 Si les galets 33, 34 sont des galets en- If the rollers 33, 34 are rollers
traîneurs, un moteur correspondant (non représenté) est tractors, a corresponding engine (not shown) is
aussi excité.also excited.
* On choisit la vitesse du ruban 10 de manière à satis-* The speed of the ribbon 10 is chosen so as to satisfy
faire aux exigences de refroidissement découlant de la natu- to the cooling requirements arising from natural
re de la matière cible choisie pour former le ruban cathode et à obtenir la densité de courant particulière qu'exige re of the target material chosen to form the cathode ribbon and to obtain the specific current density required
la vitesse de pulvérisation cathodique choisie. the sputtering rate chosen.
On estime possible d'obtenir des densités de courant d'environ 80 watts à 800 watts ou plus par centimètre carré It is estimated that current densities of about 80 watts to 800 watts or more per square centimeter
de cathode/cible au moyen du canon de pulvérisation cathodi- cathode / target using the cathodic sputtering gun
que à grande vitesse selon la présente invention A titre comparatif, dans les appareils existants, la densité de that at high speed according to the present invention For comparison, in existing devices, the density of
courant est limitée à environ 40 W/cm On estime que le ru- current is limited to approximately 40 W / cm It is estimated that the
ban mobile 10 doit se mouvoir à une vitesse de 127 mm/mn et mobile ban 10 must move at a speed of 127 mm / min and
plus pour subir le refroidissement nécessaire, selon la na- more to undergo the necessary cooling, according to the
ture particulière, la grandeur, la densité de courant et autres caractéristiques du ruban et aussi selon l'appareil particularity, size, current density and other characteristics of the ribbon and also
de pulvérisation cathodique et l'application envisagée. sputtering and the intended application.
Une fois établies dans la chambre à vide les conditions nécessaires a une application de pulvérisation cathodique donnée, entre autres pressions différentielles, conditions Once established in the vacuum chamber the conditions necessary for a given sputtering application, among other differential pressures, conditions
de refroidissement et toutes autres conditions de pulvérisa- cooling and all other conditions of spraying
tion cathodique bien connues nécessaires, on met en action la source d'alimentation 31 (représentée sur la figure 2) the well-known cathodic connection required, the power source 31 (shown in FIG.
pour qu'elle fournisse à la cathode 10 et à l'anode ô l'éner- to supply the cathode 10 and the anode 6 with energy
gie en C C ou H Fe souhaitée, ce qui fait apparaître une décharge luminescente entre ces électrodes De l'exposé qui précède, il d 6 coule que, dans l'appareil de pulvérisation In this connection, it is apparent that in the spraying apparatus, there is a glow discharge between these electrodes.
cathodique selon l'invention, une décharge luminescente ap- according to the invention, a glow discharge
parait dans l'espace 44 entre l'anode 8 et la partie de la cathode/cible mobile 10 qui, à tout moment donné, est sup- portée par la plaque 17 et ainsi située dans le plasma actif 44 Attendu que la cathode/cible 10 se meut en continu travers le plasma actif 44, la réserve de mat 6 riau cible appears in the space 44 between the anode 8 and the part of the cathode / moving target 10 which, at any given moment, is supported by the plate 17 and thus located in the active plasma 44 Whereas the cathode / target 10 moves continuously through the active plasma 44, the reserve mat 6 target riau
présente dans la zone de plasma est reconstituée en continu. present in the plasma zone is continuously reconstituted.
De la description ci-dessus, il s'ensuit que l'on peut obte- From the above description, it follows that we can obtain
nir une intensité requise de refroidissement du matériau cible en choisissant la vitesse du ruban/cible ainsi que d'autres paramètres adéquats en fonction de la densit 6 de a target cooling rate of the target material by selecting the target ribbon / target speed and other appropriate parameters according to the density 6 of the target material.
courant souhaitée et du matériau choisi pour former la cible. desired current and the material chosen to form the target.
On peut par exemple alimenter la cathode en tension continue de -500 V à 4 k V et l'anode en tension continue For example, it is possible to supply the cathode with a DC voltage of -500 V at 4 kV and the anode with DC voltage.
de + 500 V à + 4 k IV par l'intermédiaire de câbles isolés res- from + 500 V to + 4 k IV by means of isolated insulated cables
pectifs 32, 32 a qu'on voit mieux sur la figure 3 Le subs- 32, 32 a which is best seen in Figure 3.
trat 27 peut être maintenu au potentiel zéro in variante, selon l'application, on peut maintenir le substrat 27 au Trat 27 can be maintained at zero potential in a variant, depending on the application, the substrate 27 can be maintained at
potentiel d'anode et supprimer en conséquence l'anode 8. anode potential and suppress the anode 8 accordingly.
Dans ce dernier cas, la tension électrique et le plasma ac- In the latter case, the electrical voltage and the plasma
tif apparaissent et sont maintenus tous deux entre la par- tif appear and are both maintained between the
tie de la cathode 10 supportée par la structure 15 et le substrat 27 Dans la réalisation préférée selon la figure 2, le câble 32 est relié au bâti refroidi conducteur 15 et, ainsi, au ruban mobile 10 à travers la plaque conductrice 17 du bâti 15, conmmne précédemment décrit Lorsqu'on utilise par exemple une bande en plastique mobile en continu, telle que bande en " 1 iylar"' comme substrat 27, on peut appliquer à In the preferred embodiment according to FIG. 2, the cable 32 is connected to the cooled conductive frame 15 and thus to the moving ribbon 10 through the conductive plate 17 of the frame 15. As previously described, for example, using a continuously moving plastic strip, such as "iylar" tape as a substrate 27, it is possible to apply
la cathode une tension continue sous -2 000 volts et à l'a- the cathode a DC voltage under -2,000 volts and to the
node une tension continue sous + 2 000 volts quand le ruban cathode/cible de la figure 2 est en matériau magnétique node a DC voltage under + 2000 volts when the cathode / target ribbon of Figure 2 is made of magnetic material
métallique comme indiqué plus haut, on estime qu'on peut ob- as indicated above, it is estimated that it is possible to
tenir une vitesse de dépôt de matériau de l'ordre de hold a material deposition speed of the order of
2 x 10 angstrbms par minute au moyen du canon de pulvérisa- 2 x 10 angstroms per minute using the spray gun
tion cathodique selon l'invention Cette dernière vitesse est deux fois supérieure à celle que permettent les appareils de pulvérisation cathodique connus servant à la fabrication According to the invention, this latter speed is twice as high as that afforded by known sputtering apparatus used in manufacturing
de bandes magnétiques.magnetic tapes.
Ainsi, du fait que la présente invention permet d'amé- Thus, because the present invention makes it possible to
liorer sensiblement le refroidissement de la cathode/cible par rapport aux appareils antérieurs connus, elle permet significantly improve the cooling of the cathode / target compared to prior known devices, it allows
d'accroître en conséquence la densité de courant de la ca- to increase accordingly the current density of the
thode/cible ce qui, à son tour, augmente la vitesse de pul- thode / target which, in turn, increases the speed of pul-
vérisation cathodique En outre, la quantité de matériau déposée et donc la durée de fonctionnement obtenue avec une cible donnée sont notablement augmentées par rapport aux In addition, the amount of deposited material and thus the operating time obtained with a given target are significantly increased compared to
cibles fixes, attendu que le refroidissement et donc la lon- fixed targets, since the cooling and therefore the
gévité de la cible sont augmentés. gevity of the target are increased.
La figure 5 représente un ensemble de canon de pulvéri- FIG. 5 shows a spray gun assembly
sation cathodique 22 selon une variante de l'invention Pour lj faciliter le rapprochement entre les diverses réalisations According to a variant of the invention, the cathode 22 is adapted to facilitate the connection between the various embodiments.
préférées décrites dans le présent mémoire, les éléments in- described in this specification, the elements
changés portent sur les figures annexées les mêmes référen- have been changed to the attached figures with the same references
ces numériques et l'on s'abstiendra de les décrire à nouveau. these digital ones and we will refrain from describing them again.
Dans la présente réalisation, il est prévu une cathode/cible In the present embodiment, there is provided a cathode / target
mobile sous la forme d'un tambour creux 60, aussi dit surfa- movable in the form of a hollow drum 60, also called surface
ce de tambour 60, tournant en continu, qui remplace le ru- drum 60, continuously rotating, which replaces the
ban 10 selon la figure 2 La variante selon la figure 5 est particulièrement indiquée, à titre non limitatif, pour les 10 according to FIG. 2 The variant according to FIG. 5 is particularly indicated, in a nonlimiting manner, for
applications o la cible est en matériau fragile non flexi- applications where the target is made of non-flexible fragile
ble, ou en un matériau par ailleurs susceptible d'un endom- or otherwise likely to be endangered
magement mécanique par fragilité, cassure par fatigue, etc. lorsqu'on l'utilise sous forme de ruban souple Des exemples mechanical damage by fragility, fatigue fracture, etc. when used as a flexible ribbon Examples
de tels matériaux sont le tungstène, le ferrite et des maté- such materials are tungsten, ferrite and
riaux fragiles et durs analogues.similar fragile and hard
Par exemple, on peut fabriquer le tambour 60 en coulant For example, the drum 60 can be made by casting
sous vide du tungstène ou du cobalt pour obtenir une struc- vacuum tungsten or cobalt to obtain a structure
ture homogène sous la forme d'un tambour creux relativement homogeneous form in the form of a relatively hollow drum
mince d'épaisseur 100 désirée, par des techniques bien con- Thin thickness 100 desired, by techniques well con-
nues du technicien Le tambour 60 est supporté par une struc- The drum 60 is supported by a
ture de soutien refroidie el, semblable à la structure 15 précédemment décrite à propos des figures 2 et 3 Toutefois, la plaque supérieure 62 de la structure 61 a une courbure In the case of the cooled support structure, similar to the structure previously described with reference to FIGS. 2 and 3, however, the upper plate 62 of the structure 61 has a curvature
correspondant à celle de la surface de tambour buo Ce der- corresponding to that of the buo drum surface
i 6 nier aspect assure un meilleur contact avec la surface de tambour mobile 60 et, ainsi, un meilleur refroidissement de celle-ci La structure de soutien refroidie 61 supporte à coulissement la surface de tambour rotative 60 Les tubes de refroidissement i 8, les aimants 30, l'anode 8 et l'écran 43 ont sur la figure 5 une disposition analogue à celle décrite à propos de la précédente réalisation d'ensemble de canon de pulvérisation cathodique 22 selon la figure 2 Le The present invention provides a better contact with the movable drum surface 60 and thus a better cooling thereof. The cooled support structure 61 slidably supports the rotating drum surface 60 The cooling tubes 8, the magnets 30, the anode 8 and the screen 43 have in FIG. 5 an arrangement similar to that described with respect to the previous embodiment of the sputtering gun assembly 22 according to FIG.
tambour 60 est de préférence entraîné par des galets en- drum 60 is preferably driven by rollers
traîneurs 63, 64 qui flanquent extérieurement l'écran pro- 63, 64 which externally flank the screen pro-
tecteur 43 On peut aussi prévoir éventuellement des galets presseurs 65, 66, représentés en traits interrompus sur la Alternatively, pressure rollers 65, 66, shown in broken lines on the
figure 5, pour éviter un patinage entre les galets entraî- Figure 5, to prevent slippage between the rollers
neurs 63, 64 et la surface de tambour 60 Les galets en- 63, 64 and the drum surface 60
traîneurs 63, 64 peuvent être entraînés par un moteur con- 63, 64 may be driven by a motor con-
venable (non représenté), assurant ainsi la rotation du tambour 60 dans un sens choisi indiqué par la flèche 69, ou venable (not shown), thereby ensuring the rotation of the drum 60 in a chosen direction indicated by the arrow 69, or
à l'opposé.at the opposite.
Au voisinage de la surface de tambour rotatif 60 sont In the vicinity of the rotating drum surface 60 are
disposés des plateaux de refroidissement fixes 67, 68 qui- arranged fixed cooling trays 67, 68 which
peuvent être du type rayonnant comme les plateaux 35 de la figure 2 Les plateaux 67, 68 sont cintrés pour épouser la may be of the radiating type as the trays 35 of Figure 2 The trays 67, 68 are bent to match the
surface de tambour 60 afin de la refroidir plus efficacement. drum surface 60 to cool it more efficiently.
Il va sans dire que le tambour 60 peut avoir une longueur et un diamètre quelconques convenables, par exemple l'une et l'autre de l'ordre de la dizaine de centimètres, selon la grandeur du substrat et d'autres paramètres appropriés liés It goes without saying that the drum 60 can have any length and diameter suitable, for example both of the order of ten centimeters, depending on the size of the substrate and other appropriate parameters related
à telle ou telle application de pulvérisation cathodique. to a particular application of sputtering.
Les figures 6 A et 6 B sont des vues simplifiées, de des- Figures 6A and 6B are simplified views, of
sus et en coupe droite respectivement, d'une autre réalisa- above and in straight section respectively, of another
tion de l'invention Plus particulièrement, l'ensemble de Invention of the invention More particularly, the set of
canon de pulvérisation cathodique 22 de cette dernière réa- cathode sputtering gun 22 of the latter
lisation comporte une cathode/cible mobile sous la forme It has a cathode / moving target in the form
d'un disque 70 tournant en continu, d'une épaisseur 100 dé- a disc 70 rotating continuously, a thickness 100 de-
terminée et de préférence entièrement en le matériau cible choisi Le disque 70 tourne par exemple sous l'effet d'un arbre 77 accouplé à un moteur convenable 78 d'une manière connue pour l'entraînement d'une table tournante Des plateaux de refroidissement 71, 72 peuvent être disposés de part et d'autre du disque 70, près d'une partie choisie de celui-ci Une autre partie, contiguë, du disque mobile 70 completed and preferably entirely in the selected target material The disc 70 rotates for example under the effect of a shaft 77 coupled to a suitable motor 78 in a known manner for driving a turntable Cooling trays 71 , 72 may be arranged on either side of the disk 70, near a selected portion thereof. Another contiguous portion of the mobile disk 70
est située à proximité d'une anode 74, à une distance dé- is located near an anode 74 at a distance of
terminée de celle-ci Cette dernière partie du disque 70 est supportée à coulissement par une structure de soutien The latter part of the disk 70 is slidably supported by a support structure
refroidie 73 en contact avec ell L'anode 74, de préféren- cooled 73 in contact with the anode 74, preferably
ce de forme circulaire, est semblable à l'anode 8 selon la figure 5 précédemment décrite, tandis que la structure de this circular shape, is similar to the anode 8 according to Figure 5 previously described, while the structure of
soutien 73 est semblable à la structure 61 précédemment dé- support 73 is similar to structure 61 previously described
crite selon la figure 5, sauf qu'elle comporte une plaque written according to Figure 5, except that it includes a plate
supérieure plane 79 L'anode 74 peut être à section circu- The flat anode 74 may be of circular section
laire ou rectangulaire La structure 73-peut contenir des Rectangular or rectangular Structure 73-may contain
aimants (non représentés) qui engendrent un champ magnéti- magnets (not shown) which generate a magnetic field
que 102 pour renforcer le plasma actif 44, comme précédem- than 102 to strengthen the active plasma 44, as previously
ment décrit à propos de la figure 2 ou 5 De l'énergie en described in Figure 2 or 5 Energy in
C.C ou H F adéquate est appliquée au disque cathode rota- C.C or HF is applied to the rotating cathode disk.
tif 70 et à l'anode 74 à partir d'une source d'énergie (non représentée) correspondant à la source d'énergie 31 de la figure 2 pour établir un champ électrique 101 comme décrit plus haut Les plateaux de refroidissement 71, 72 et la partie voisine du disque mobile 70 qu'ils refroidissent sont 70 and at the anode 74 from a power source (not shown) corresponding to the power source 31 of Figure 2 to establish an electric field 101 as described above The cooling plates 71, 72 and the neighboring part of the mobile disk 70 that they cool are
entourés par un écran protecteur à la masse 76 Tout l'en- surrounded by a protective screen to the mass 76
semble représenté sur les figures 6 A et 6 B est disposé dans appears to be shown in Figures 6A and 6B is arranged in
une chambre à vide, telle que la chambre 26 de la figure 1. a vacuum chamber, such as the chamber 26 of Figure 1.
D'autres éléments, nécessaires à l'établissement de condi- Other elements necessary for the establishment of conditions
tions assurant lune décharge luminescente dans la zone 44 située entre l'anode 74 et la cathode 70 de la réalisation providing a glow discharge in the zone 44 between the anode 74 and the cathode 70 of the embodiment
selon les figures 6 A, 6 B, sont semblables à ceux précédem- 6 A, 6 B, are similar to those previously
ment décrits à propos des figures 1, 2 et 5. described in Figures 1, 2 and 5.
Selon le procédé de pulvérisation cathodique illustré According to the illustrated sputtering process
par les figures 6 A et 6 83, le moteur 78 fait tourner le dis- 6A and 6B3, the motor 78 rotates the disc
que formant cathode/cible 70 suivant la flèche 75 à la vi- that forming cathode / target 70 along arrow 75 to vi-
tesse déterminée voulue pour qu'il soit refroidi cdans la determined speed to cool in the
mesure nécessaire par la structure de refroidisselment asso- required by the cooling structure associated with
ciée 73 et aussi, si besoin est, par les plateaux de refroi- 73 and also, if necessary, by the cooling trays
dissement 71, 72 Ainsi qu'il découle de la description qui 71, 72 As it follows from the description which
précède, dans la réalisation des figures 6 A, 6 B, une partie i 8 du disque rotatif formant cathode/cible 70 est située dans precedes, in the embodiment of FIGS. 6A, 6B, a portion i 8 of the rotating cathode / target disk 70 is located in
la zone de plasma 44 à tout moment au cours du fonctionne- the plasma zone 44 at any time during the operation
ment, tandis qu'une autre partie, contiguë, peut être refroi- while another, contiguous, part may be cooled
die extérieurement à la zone de plasma Ainsi on obtient un refroidissement extrêmement efficace du disque rotatif grâ- This results in extremely efficient cooling of the rotating disk thanks to
ce au mode de réalisation préféré décrit ci-dessus de l'in- this in the preferred embodiment described above of the invention.
vention On peut choisir la vitesse de rotation ainsi que le diamètre et l'épaisseur du disque en fonction de la densité de courant, de la vitesse de pulvérisation, de la longévité de cible souhaitées et d'autres considérations du même ordre The rotational speed as well as the diameter and thickness of the disk can be selected according to the desired current density, spray rate, target life and other similar considerations.
et qui dépendent, bien entendu, du refroidissement nécessai- and which depend, of course, on the necessary cooling
re La vitesse superficielle estimée du disque 70 est, dans The estimated superficial velocity of the disk 70 is, in
la plupart des applications, supérieure à 127 mm/mn. most applications, greater than 127 mm / min.
La réalisation des figures 6 A, 6 B est particulièrement The embodiment of FIGS. 6A, 6B is particularly
indiquée, à titre non limitatif, pour association à un maté- indicated, in a non-restrictive way, for association with a
riau cible ne pouvant résister à des contraintes de flambage et flexion, tels que subis par le ruban formant cible/cathode de la figure 2 Le disque 70 peut être réalisé, par exemple, en tungstène uu cobalt par coulée sous vide, d'une manière The disc 70 can be made of, for example, cobalt tungsten and cobalt by vacuum casting, in a manner
bien connue du technicien.well known technician.
A titre d'exemple, le disque 70 peut avoir un diamètre de l'ordre de la dizaine de centimètres ou plus et tourner a une vitesse d'environ 1 à 300 tr/mn, avec application au For example, the disk 70 may have a diameter of about ten centimeters or more and rotate at a speed of about 1 to 300 rpm, with application to
disque d'une tension de 500 V à 4 k V et obtention d'une vi- disk with a voltage of 500 V at 4 kV and obtaining a
tesse de dépôt dépassant 2 x 10 A par minute. deposition rate exceeding 2 x 10 A per minute.
Ainsi que le conçoit le technicien, dans les diverses As conceived by the technician, in the various
réalisations de l'invention décrites ci-dessus, on peut mu- embodiments of the invention described above, it is possible to
nir les anodes, substrats et/ou écrans de structures refroi- the anodes, substrates and / or screens of cold structures
dies, par des moyens bien connus du technicien. dies, by means well known to the technician.
Bien que, telles que décrites à titre d'exemples, les diverses réalisations selon les figures 2 à 6 B utilisent des Although, as described by way of example, the various embodiments according to FIGS. 2 to 6 B use
techniques de pulvérisation cathodique avec renforcement ma- cathodic sputtering techniques with
gnétique, d'un type bien connu dans la technique, il va sans dire que ces réalisations de l'invention, ainsi que d'autres, peuvent être aussi utilisées dans d'autres types d'appareils Of genetics, of a type well known in the art, it goes without saying that these embodiments of the invention, as well as others, can be used also in other types of apparatus.
de pulvérisation cathodique Par exemple, au lieu des struc- For example, instead of structural
tures magnétiques des figures 3 et 4, on peut mettre en oeu- magnetic structures of Figures 3 and 4, it is possible to
vre, pour renforcer la pulvérisation cathodique, une anode additionnelle en combinaison avec un filament chaud, d'une manière bien connue d'après les appareils de pulvérisation To enhance the sputtering, an additional anode in combination with a hot filament is added in a manner well known from the spraying apparatus.
cathodique triodes existants.cathode triodes existing.
-Il découle de la description donnée ci-dessus à propos -It follows from the description given above about
des figures 1 et 2 que, lorsque le matériau du tambour 60 selon la figure 5 ou du disque 70 selon les figures 6 A, 6 B est magnétique, il est souhaitable que ces cibles aient une épaisseur faible, par exemple de l'ordre de 0,025 à 1,3 mm, 1 and 2 that, when the material of the drum 60 according to FIG. 5 or the disc 70 according to FIGS. 6A, 6B is magnetic, it is desirable for these targets to have a small thickness, for example of the order of 0.025 to 1.3 mm,
pour que l'on obtienne une sursaturation désirable. to obtain a desirable supersaturation.
Une autre réalisation encore d'ensemble de canon de Another achievement yet of gun set of
pulvérisation cathodique 22 selon l'invention est représen- sputtering 22 according to the invention is
tée sur la figure 7 et par les figures 8 A et 8 B, dont cha- Figure 7 and Figures 8A and 8B, each of which
cune représente une configuration possible en coupe droite this represents a possible configuration in straight section
suivant la ligne 8 A-8 A qui correspond au plan 80 de la figu- along line 8 A-8 A which corresponds to plane 80 of the
re 7 L'ensemble de canon de pulvérisation cathodique 22 selon la figure 7 comporte une anode 81 et une cathode/cible mobile 82 sous forme de barreau disposé de façon que son axe longitudinal 83 soit sensiblement perpendiculaire au plan The cathode sputtering gun assembly 22 according to FIG. 7 comprises an anode 81 and a rod-shaped cathode / moving target 82 arranged so that its longitudinal axis 83 is substantially perpendicular to the plane.
bissecteur 80 de l'anode 81 La cathode 82 est de préféren- The bisector 80 of the anode 81 The cathode 82 is preferably
ce en un matériau magnétique formant un électro-aimant grâce à un enroulement 99 représenté sur la figure 7 Le pôle supérieur, de préférence pôle sud, 84 de la cathode 82 est disposé de façon que sa tranche 105 soit située tout près et à une distance déterminée de l'anode 81, tandis que it is made of a magnetic material forming an electromagnet by virtue of a winding 99 shown in FIG. 7. The upper pole, preferably the south pole, 84 of the cathode 82 is arranged so that its wafer 105 is located nearby and at a distance determined from the anode 81, while
le pôle nord 95 est formé par l'extrémité opposée, inférieu- the North Pole 95 is formed by the opposite end, inferior
re, du barreau 82.re, of the bar 82.
Dans la réalisation selon la figure 7, le pôle sud 84 fait partie du circuit magnétique servant à renforcer la In the embodiment according to FIG. 7, the south pole 84 is part of the magnetic circuit serving to reinforce the
pulvérisation cathodique Une autre partie du circuit magné- sputtering Another part of the magnetic circuit
tique est formée par un aimant 86, tel que représenté sur la figure 8 A En variante, il peut s'agir d'une série d'aimants en U 86 a tels que représentés sur la figure 8 B L'aimant en U 86 ou les aimants en U 86 a entourent l'anode 81 et le pôle 84 de la cathode 82 L'aimant 86 ou les aimants 86 a sont aimantés de façon que le ou chaque pôle sud 89 soit situé du côté de l'anode 81 voisin du pôle sud 84 de la cathode mobile 82 et que le ou chaque pôle nord 90 soit situé du This variant is formed by a magnet 86, as shown in FIG. 8A. In a variant, it may be a series of U-shaped magnets 86a as shown in FIG. 8B. The U-shaped magnet 86 or the U-magnets 86a surround the anode 81 and the pole 84 of the cathode 82 The magnet 86 or the magnets 86a are magnetized so that the or each south pole 89 is located on the side of the anode 81 near the south pole 84 of the mobile cathode 82 and that the or each north pole 90 is located from
côté opposé de l'anode 81.opposite side of the anode 81.
La cathode 82 peut être en un matériau cible magnéti- The cathode 82 may be made of a magnetic target material
que ou en des alliages magnétiques convenables, comportant par exemple du cobalt, du fer, du nickel, du chrome, etc En variante, la cathode 82 peut être en un matériau cible non magnétique, par exemple cuivre, aluminium, etc ou en des alliages non magnétiques convenables Toutefois, dans ce dernier cas, il est nécessaire de prévoir des aimants 86 or in suitable magnetic alloys, for example comprising cobalt, iron, nickel, chromium, etc. Alternatively, the cathode 82 may be of a non-magnetic target material, for example copper, aluminum, etc. or alloys However, in the latter case, it is necessary to provide magnets 86
tels que l'on obtienne un champ magnétique encore plus in- such as to obtain an even more
tense, comportant un flux magnétique 96 d'intensité souhai- tense, having a magnetic flux 96 of desired intensity
tée suivant la direction 106 sensiblement parallèle à l'axe along direction 106 substantially parallel to the axis
83, comme précédemment décrit Le barreau 82 peut par exem- 83, as previously described. The bar 82 can, for example,
ple avoir un diamètre choisi entre 3,2 mm et une dizaine de have a diameter chosen between 3.2 mm and ten
centimètres et une longueur de l'ordre d'une dizaine de cen- centimeters and a length of the order of ten cen-
timètres Un écran 87, par exemple en acier inoxydable ou timers A screen 87, for example stainless steel or
aluminium, est disposé dans l'espace séparant les électro- aluminum, is arranged in the space between the electro-
des 81, 82 d'une part et l'aimant 86 ou les aimants 86 a 81, 82 on the one hand and the magnet 86 or the magnets 86 a
d'autre part, pour éviter un dépôt sur l'aimant ou les ai- on the other hand, to avoid a deposit on the magnet or
mants L'écran 87 est de préférence mis à la masse et il The screen 87 is preferably grounded and
peut être éventuellement refroidi. can be optionally cooled.
Le circuit magnétique selon la figure 7 est prévu de façon que le trajet de flux 96 soit sensiblement parallèle à l'axe 83, en vue de l'obtention d'une intensité de champ magnétique maximale dans la zone de plasma 44 suivant la The magnetic circuit according to FIG. 7 is provided so that the flux path 96 is substantially parallel to the axis 83, in order to obtain a maximum magnetic field intensity in the plasma zone 44 following the
direction dela flèche 106.direction of arrow 106.
Un mécanisme d'avance de barreau 91 assure l'avance du barreau 82 dans le sens de la flèche 92 Il peut comporter A bar advance mechanism 91 advances the bar 82 in the direction of the arrow 92.
par exemple un mécanisme à crémaillère et pignon, ou un dis- for example a rack and pinion mechanism, or a disc
positif approprié à vis ou autre bien connu Il peut être commandé manuellement ou, en variante, par un moteur adéquat 92 auquel sont reliés des dispositifs de commande appropriés non représentés Le barreau 82 est de préférence supporté à positive positive screw or other well known It can be controlled manually or, alternatively, by a suitable motor 92 which are connected to appropriate control devices not shown The bar 82 is preferably supported at
coulissement par un manchon isolant 93, par exemple en maté- sliding by an insulating sleeve 93, for example in
riau résistant à la chaleur tel que matériau céramique ap- heat-resistant material such as ceramic material
proprié Le manchon 93 peut aussi être éventuellement réali- The sleeve 93 may also possibly be made
sé sous forme de dispositif de refroidissement et, dans ce cas, on peut y faire circuler un liquide de refroidissement in the form of a cooling device and, in this case, it can circulate a coolant therein
adéquat (non représenté) comme décrit à propos des précé- adequate (not shown) as described in the preceding
dentes réalisations.achievements.
Une source d'énergie 31 peut être reliée à l'extrémité A power source 31 can be connected to the end
du barreau 82 par un câble blindé de transmission d'éner- of the bar 82 by a shielded energy transmission cable.
gie 32, de manière analogue à celle précédemment décrite. 32, in a similar manner to that previously described.
On s'abstiendra de décrire ici, pour éviter des répétitions, d'autres éléments de la figure 7 qui sont semblables à ceux We will refrain from describing here, to avoid repetition, other elements of Figure 7 that are similar to those
des réalisations préférées précédemment décrites. preferred embodiments previously described.
On va maintenant décrire le procédé de pulvérisation cathodique conforme à la réalisation selon les figures 8, 8 A et 8 B Une fois établies les conditions nécessaires à la pulvérisation cathodique dans la chambre sous vide 26 de la figure 1, on fait apparaître une décharge luminescente, aussi dite plasma actif, dans la zone 44 séparant l'anode 81 et la tranche 105 du tronçon supérieur 84 du barreau formant cathode/cible 82 A mesure de l'érosion graduelle subie par The cathode sputtering method according to the embodiment according to FIGS. 8, 8 A and 8 B will now be described. Once the conditions necessary for sputtering in the vacuum chamber 26 of FIG. 1 have been established, a glow discharge is produced. , also known as active plasma, in the zone 44 between the anode 81 and the wafer 105 of the upper section 84 of the cathode / target bar 82 As the gradual erosion undergone by
la face 105 de la cathode 82 du fait du progrès de la pul- the face 105 of the cathode 82 due to the progress of the pulp
vérisation cathodique, le mécanisme 91 fait avancer la ca- cathodic verification, the mechanism 91 advances the
thode 82 dans le plasma actif 44 suivant la flèche 92. thode 82 in active plasma 44 according to arrow 92.
La réalisation selon les figures 7, 8 A, 8 B permet d'ob- The embodiment according to FIGS. 7, 8 A, 8 B makes it possible
tenir dans la zone de plasma actif 44 un champ magnétique à haute intensité, par exemple de l'ordre de 2 000 gauss et plus Il y a un net avantage à ce que seule la région de tranche de la cathode 82 soit érodée dans le plasma 44 à tout moment tandis qu'une autre partie, contiguë, est située hors de la zone de plasma actif Un autre avantage important réside en ce que la partie érodée précitée de la cathode 82 keep in the active plasma zone 44 a high intensity magnetic field, for example of the order of 2000 gauss and more. There is a clear advantage that only the slice region of the cathode 82 is eroded in the plasma. 44 at any time while another contiguous portion is located outside the active plasma area. Another important advantage is that the aforementioned eroded portion of the cathode 82
est remplacée en continu par avance du barreau 82 vers l'in- is replaced continuously in advance from the bar 82 towards the
térieur du plasma La réalisation selon les figures 7, 8 A, 8 B est particulièrement indiquée pour des matériaux cibles susceptibles de subir des dommages mécaniques, par exemple The embodiment according to FIGS. 7, 8 A, 8 B is particularly suitable for target materials susceptible to mechanical damage, for example
par fragilité, rupture par fatigue, etc lorsqu'ils subis- fragility, fatigue rupture, etc. when they suffer
sent des flexions, flambages, etc, ce qui se produit lors- bending, flaming, etc., which occurs when
que la cathode est réalisée, par exemple, sous forme de that the cathode is made, for example, in the form of
ruban comme précédemment décrit à propos de la figure 2. ribbon as previously described with reference to FIG.
Dans la réalisation des figures 7, 8 A et 8 B, l'appareil In the embodiment of FIGS. 7, 8 A and 8 B, the apparatus
et le procédé sont semblables à ceux des réalisations précé- and the process are similar to those of the previous embodiments.
demment décrites en ce qu'on utilise une cathode/cible 82 described in that using a cathode / target 82
mobile par rapport au plasma actif 44, ce qui assure le rem- mobile compared to the active plasma 44, which ensures the replacement
placement en continu du matériau cible consommé Toutefois, continuous placement of the consumed target material However,
la dernière réalisation diffère de celles précédemment dé- the last achievement differs from those previously de-
crites en ce que la cathode 82, lorsqu'elle est en matériau magnétique, n'est pas sursaturée par le champ magnétique et written in that the cathode 82, when it is made of magnetic material, is not supersaturated by the magnetic field and
constitue une partie active de la structure magnétique, ser- constitutes an active part of the magnetic structure, serving
vant à renforcer la pulvérisation cathodique La partie ter- minale 84 du barreau 82, située dans le plasma actif, est à une température élevée et son refroidissement n'est pas prévu dans la réalisation préférée Le barreau 82 est de préférence refroidi dans na partie extérieure à la zone de The terminal portion 84 of the bar 82, located in the active plasma, is at an elevated temperature and its cooling is not provided in the preferred embodiment. The bar 82 is preferably cooled in an external part. at the zone of
plasma.plasma.
Une autre différence avec les réalisations précédemment décrites réside en ce que le barreau cathode 82 des figures 7, 8 A, 8 B est prévu non pas pour traverser le plasma actif 44, mais pour pénétrer dans le plasma et y subir une érosion Another difference with the previously described embodiments is that the cathode bar 82 of FIGS. 7, 8 A, 8 B is not intended to pass through the active plasma 44, but to enter the plasma and undergo erosion therein.
graduelle.gradual.
Un avantage de la figure 7 réside en ce que l'on obtient une très forte intensité de flux magnétique par unité de surface de la section droite de l'extrémité supérieure 84 du An advantage of FIG. 7 lies in the fact that a very high intensity of magnetic flux per unit area of the cross-section of the upper end 84 of the
barreau 82, ce qui fait apparaître un champ magnétique ex- bar 82, which makes appear an external magnetic field
trêmement concentré dans la zone de plasma actif 44. very concentrated in the active plasma zone 44.
De manière générale, les dispositions décrites se prê- In general, the provisions described are
tent à diverses modifications sans sortir, pour autant, du various modifications without departing, for
cadre de l'invention.framework of the invention.
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Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2125441A (en) * | 1982-07-13 | 1984-03-07 | Christopher Elphick | Tunnel magnetron for cathode sputtering |
US4444643A (en) * | 1982-09-03 | 1984-04-24 | Gartek Systems, Inc. | Planar magnetron sputtering device |
JPS60149681U (en) * | 1984-03-15 | 1985-10-04 | ダイコク電機株式会社 | Rental machine for pachinko halls |
JPH0772349B2 (en) * | 1987-05-12 | 1995-08-02 | 住友電気工業株式会社 | Method and apparatus for producing large area compound thin film |
US4885070A (en) * | 1988-02-12 | 1989-12-05 | Leybold Aktiengesellschaft | Method and apparatus for the application of materials |
CH687111A5 (en) * | 1992-05-26 | 1996-09-13 | Balzers Hochvakuum | A method for generating a low voltage discharge, vacuum treatment system here, as well as for application of the method. |
JP2001343309A (en) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Kawasaki Steel Corp | Pretreating method for metal analytical sample, and its device |
TWI266962B (en) | 2002-09-19 | 2006-11-21 | Asml Netherlands Bv | Radiation source, lithographic apparatus, and device manufacturing method |
DE102004027897A1 (en) * | 2004-06-09 | 2006-01-05 | Leybold Optics Gmbh | Apparatus and method for atomization with a movable planar target |
KR100844375B1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-07 | (주)아이씨디 | Plasma processing apparatus having radio frequency shield |
CN107636195A (en) * | 2015-06-05 | 2018-01-26 | 应用材料公司 | Sputtering sedimentation source, sputter equipment and its operating method |
DE102020100061A1 (en) | 2020-01-03 | 2021-07-08 | Schott Ag | Cooling device and cooling method for sputtering targets |
CN112626458A (en) * | 2020-12-08 | 2021-04-09 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | Magnetron sputtering device |
WO2023274558A1 (en) | 2021-07-02 | 2023-01-05 | Schott Ag | Cooling device and cooling method for sputter targets |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE705794C (en) * | 1937-04-29 | 1941-05-09 | Bernhard Berghaus | Method and device for cathode sputtering |
FR2032895A5 (en) * | 1969-03-13 | 1970-11-27 | United Aircraft Corp | |
FR2079384A1 (en) * | 1970-02-12 | 1971-11-12 | Baxter Alexander Ltd | |
GB1263830A (en) * | 1968-12-26 | 1972-02-16 | Alvin Allyn Snaper | Arc deposition process and apparatus |
DE2528108A1 (en) * | 1975-06-24 | 1976-12-30 | Siemens Ag | Sputtering with inhomogeneous magnetic field at cathode - using hot liq. cathode which can be replenished from a reservoir |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2301593C3 (en) * | 1972-11-23 | 1979-05-03 | Balzers Hochvakuum Gmbh, 6200 Wiesbaden | Changing device for targets for cathode sputtering |
DE2707144A1 (en) * | 1976-02-19 | 1977-08-25 | Sloan Technology Corp | Cathode sputtering device with magnetic equipment - which can be displaced to move the area of sputtering over an extended surface by relative movement |
DE2856930A1 (en) * | 1977-06-23 | 1981-02-12 | H Hessner | A DEVICE FOR ABSORBING URINE WITH INCONTINENT PERSONS |
US4142958A (en) * | 1978-04-13 | 1979-03-06 | Litton Systems, Inc. | Method for fabricating multi-layer optical films |
DE2832719A1 (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-07 | Basf Ag | ARRANGEMENT FOR COMPENSATING UNEQUAL WRITING AREAS IN MAGNETIC DATA STORAGE DEVICES, ESPECIALLY IN MAGNETIC DISK STORAGE |
DE2903291A1 (en) * | 1979-01-29 | 1980-08-07 | Siemens Ag | Alternating metallisation and polymer coating in capacitor mfr. - by sputtering and glow discharge polymerisation of gaseous monomer in vacuum vessel |
JPS57120668A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and apparatus for forming thin polymer film |
-
1982
- 1982-07-02 GB GB08219206A patent/GB2101638B/en not_active Expired
- 1982-07-08 IE IE1649/82A patent/IE53214B1/en unknown
- 1982-07-09 PT PT75222A patent/PT75222B/en unknown
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- 1982-07-15 IT IT48820/82A patent/IT1148359B/en active
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- 1982-07-16 DE DE19823226717 patent/DE3226717A1/en active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE705794C (en) * | 1937-04-29 | 1941-05-09 | Bernhard Berghaus | Method and device for cathode sputtering |
GB1263830A (en) * | 1968-12-26 | 1972-02-16 | Alvin Allyn Snaper | Arc deposition process and apparatus |
FR2032895A5 (en) * | 1969-03-13 | 1970-11-27 | United Aircraft Corp | |
FR2079384A1 (en) * | 1970-02-12 | 1971-11-12 | Baxter Alexander Ltd | |
DE2528108A1 (en) * | 1975-06-24 | 1976-12-30 | Siemens Ag | Sputtering with inhomogeneous magnetic field at cathode - using hot liq. cathode which can be replenished from a reservoir |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL8202878A (en) | 1983-02-16 |
KR840000665A (en) | 1984-02-25 |
KR890001032B1 (en) | 1989-04-20 |
BR8204080A (en) | 1983-07-05 |
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IE53214B1 (en) | 1988-08-31 |
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IT1148359B (en) | 1986-12-03 |
GB2101638A (en) | 1983-01-19 |
GB2101638B (en) | 1985-07-24 |
DE3226717C2 (en) | 1988-10-06 |
IE821649L (en) | 1983-01-16 |
PT75222A (en) | 1982-08-01 |
IT8248820A0 (en) | 1982-07-15 |
FR2509755B1 (en) | 1985-11-08 |
JPS5825476A (en) | 1983-02-15 |
DE3226717A1 (en) | 1983-02-03 |
MX152639A (en) | 1985-10-02 |
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