AT501143A1

AT501143A1 - Sputterkathode zum einsatz im hochvakuum

Info

Publication number: AT501143A1
Application number: AT8392004A
Authority: AT
Inventors: Franz Schweiger; Martin Bergsmann; Friedrich Kastner
Original assignee: Hueck Folien Gmbh
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2006-06-15
Also published as: AT501143B1

Description

Sputterkathode zum Einsatz im Hochvakuum
Die Erfindung betrifft eine differenziell gepumpte Sputterkathode zum Einsatz im Feinvakuum.
Unter "Sputtern" versteht man das Zerstäuben eines Materials im Vakuum zum Beschichten von Substraten. Sputter-Kathoden werden als
Beschichtungseinheit in Vakuumanlagen eingesetzt., Dabei werden sie insbesondere für die Herstellung und Abscheidung von Metallschichten auf einem Substrat eingesetzt.
Aus der EP 647 962 A2 ist eine Sputter-Kathode bekannt, die in einem PVDVerfahren (physical vapour deposition) ionenstrahlunterstützte reaktive Magnetronzerstäubung zur Erzeugung eines intensiven Plasmas nützt.
Weiters sind patentierte Sputterkathoden zum Beschichten von CD<'>s und
DVD's mit Reflexionsschichten höchster Gleichmässigkeit bekannt.
Die Eigenschaften der hergestellten Filme hängen in hohem Masse von den Prozessparametern ab.

Insbesondere Variationen der Plasmaparameter, Gasdruck, Gaszusammensetzung, Plasmastrom und -Spannung, Substrattemperatur sowie Abstand zwischen Substrat und Quelle und der Einsatz von Gleich- oder Wechselstrom beeinflussen die Qualität der hergestellten Filme.
Im Allgemeinen werden Sputterkathoden, die beispielsweise zur Verdampfung von Metallen zur Herstellung dünner metallischer Filme auf Substraten eingesetzt werden, unter Vakuum - Bedingungen (beispielsweise etwa =10<">' mbar) betrieben. Insbesondere beim Einsatz in Bahnbedampfungsanlagen wird durch die Gaszufuhr wird Vakuum verschlechtert, Plasma zündet nicht.

Insbesondere durch das Abwickeln der Substratbahn wird das Vakuum gestört.
Aufgabe der Erfindung war es, eine Sputterkathode bereitzustellen, die in einer Vakuumkammer bei einem Druck von grösser als 10<"3>mbar eingesetzt werden kann und die bisherigen Nachteile insbesondere beim Einsatz in Bahnbedampfungsanlagen durch Störungen des Vakuums vermeidet.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Sputterkathode als Beschichtungseinheit für die Herstellung von dünnen metallischen Schichten nach dem PVD-Verfahren in einem Gehäuse im Vakuum mit einer differentiellen Pumpstufe, wobei nur über Schlitze eine vakuumtechnische Verbindung zwischen der Vakuumkammer und dem Kathodengehäuse bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schlitze gerade so gross sind,

dass der Druck im Kathodengehäuse um mindestens eine Zehnerpotenz geringer ist als in der Vakuum-Kammer.
Die Sputterkathode wird dabei in ein Gehäuse gesetzt, das zwei schlitzförmige Öffnungen für Ein- und Auslauf des zu besputternden bzw. vorzubehandelnden Materials besitzt. Bei diesem Material kann es sich um bahnförmige wie auch plattenförmige (Formatware) oder dreidimensionale Substrate handeln.
Bis auf die Schlitze ist das Gehäuse vakuumdicht ausgeführt. Das Gehäuse wird über einen Flansch mit einem separaten Pumpstand evakuiert. Dieser kann aufgrund der möglichen Spaltprodukte im Restgas aus dem möglicherweise beschichteten - Substrat chemietauglich ausgeführt sein.

Zwischen Vakuumkammer und dem beschriebenen Kathodengehäuse besteht nur über die beiden Schlitze eine vakuumtechnische Verbindung.
Aufgrund der nur statistischen Wahrscheinlichkeit für einen Austausch von Restgasmolekülen zwischen den beiden Bereichen wird mit einem derartigen Aufbau eine Druckdifferenz zwischen Vakuumkammer und Kathodengehäuse aufrecht erhalten, wobei der Druck im Kathodengehäuse um mindestens eine Zehnerpotenz geringer ist als in der Kammer.
Mit dem beschriebenen Aufbau (differentielle Pumpstufe) ist es möglich, im für Plasmaprozesse korrekten Vakuumbereich zu arbeiten.
Die erfindungsgemässe differentiell gepumpte Sputterkathode bzw.

NiederdruckPlasma- Vorbehandlungsstation kann in herkömmlichen Metallisierungsanlagen betrieben werden, speziell auch in solchen Vakuumanlagen, die nur mit mechanischen Pumpen ausgerüstet sind.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung dargestellt. Darin bedeuten 1 die Sputterkathode, 2 das Gehäuse, 3 die Schlitze, und 4 die Substratbahn.

Claims

Patentansprüche

1. Sputterkathode als Beschichtungseinheit für die Herstellung von dünnen metallischen Schichten nach dem PVD-Verfahren in einem

Gehäuse im Vakuum mit einer differentiellen Pumpstufe, wobei nur über Schlitze eine vakuumtechnische Verbindung zwischen der Vakuumkammer und dem Kathodengehäuse bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schlitze gerade so gross sind, dass der Druck im Kathodengehäuse um mindestens eine

Zehnerpotenz geringer ist als in der Vakuum-Kammer und die Sputterkathode bei einem Druck von grösser als 1*10<"3>mbar betrieben wird.

Zehnerpotenz geringer ist als in der Vakuum-Kammer.

2. Sputterkathode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das

Gehäuse bis auf die Schlitze vakuumdicht ausgeführt ist und nur über die beiden Schlitze eine vakuumtechnische Verbindung zwischen der Vakuumkammer und dem Kathodengehäuse besteht.

2. Sputterkathode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sputterkathode in einer Vakuumkammer bei einem Druck von grösser als 1<>10<"3>mbar betrieben wird.

3. Sputterkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das

Gehäuse zwei schlitzförmige Öffnungen für Ein- und Auslauf des zu besputtemden Materials besitzt.

3. Sputterkathode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse bis auf die Schlitze vakuumdicht ausgeführt ist und nur über die beiden Schlitze eine vakuumtechnische Verbindung zwischen der Vakuumkammer und dem Kathodengehäuse besteht.

4. Sputterkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem mit einem separaten Pumpstand über einen

Flansch verbunden ist.

4. Sputterkathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zwei schlitzförmige Öffnungen für Ein- und Auslauf des zu besputtemden Materials besitzt.

5. Sputterkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch chemietauglich ausgeführt ist.

5. Sputterkathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem mit einem separaten Pumpstand über einen Flansch verbunden ist.

6. Sputterkathode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der

Flansch chemietauglich ausgeführt ist. Anwendung der Sputterkathode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das es sich bei dem zu besputtemden bzw. vorzubehandelnden Material um bahnförmige oder plattenförmige (Formatware) oder dreidimensionale Substrate handelt.

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Patentansprüche

6. Anwendung der Sputterkathode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das es sich bei dem zu besputtemden bzw.

NACHQEBBC4HT vorzubehandelnden Material um bahnförmige oder plattenförmige (Formatware) oder dreidimensionale Substrate handelt.