AT501143B1 - Sputterkathode zum einsatz im hochvakuum - Google Patents

Description

2 AT 501 143 B1

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. 5 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 PVD-Verfahren (physi-cal vapour deposition) ionenstrahlunterstützte reaktive Magnetronzerstäubung zur Erzeugung io eines intensiven Plasmas nützt.

In der EP 652 303 B1 wird ein Verdampfer beschrieben, bei dem zum Stoppen des Ver-dampfungs- und Ablagerungsprozesses Inertgas in die Verdampfereinrichtung geleitet wird. 15 Aus der US 4,612,206 ist ein Verfahren zum Kontrollieren der Dicke einer aufgebrachten Metallschicht bekannt, wobei eine Regelung des Drucks in der Abscheidekammer erfolgt.

Aus der EP 709 875 A1 und US 5 746 875 sind Vorrichtungen zum Einleiten und gleichmäßigen Verteilen des Gases bekannt. 20

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 Prozessparametem 25 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 30 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 das Vakuum verschlechtert, Plasma zündet nicht.

Insbesondere durch das Abwickeln der Substratbahn wird das Vakuum gestört. 35

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. 40

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 45 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 so 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 Spaltes produkte im Restgas aus dem - möglicherweise beschichteten - Substrat chemietauglich ausge-

Claims (6)

1. 3 AT 501 143 B1 führt 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 s 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 io korrekten Vakuumbereich zu arbeiten. Die erfindungsgemäße differentiell gepumpte Sputterkathode bzw. Niederdruck-Plasma-Vorbehandlungsstation kann in herkömmlichen Metallisierungsanlagen betrieben werden, speziell auch in solchen Vakuumanlagen, die nur mit mechanischen Pumpen ausgerüstet sind. 15 In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Darin bedeuten 1 die Sputterkathode, 2 das Gehäuse, 3 die Schlitze, und 4 die Substratbahn. 20 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 Va-25 kuumkammer 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 Ι-ΙΟ"3 mbar betrieben wird.
2. 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.
3. 3. Sputterkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das -Gehäuse zwei 35 schlitzförmige Öffnungen für Ein- und Auslauf des zu besputternden Materials besitzt.
4. 4. Sputterkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem mit einem separaten Pumpstand über einen Flansch verbunden ist.
5. 5. Sputterkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch chemietaug lich ausgeführt ist.
6. 6. Anwendung der Sputterkathode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das es sich bei dem zu besputternden bzw. vorzubehandelnden Material um bahnförmige oder 45 plattenförmige (Formatware) oder dreidimensionale Substrate handelt. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 50 55