CH684950A5 - Verfahren zum Dotieren von Targetmaterial. - Google Patents

Verfahren zum Dotieren von Targetmaterial. Download PDF

Info

Publication number
CH684950A5
CH684950A5 CH339191A CH339191A CH684950A5 CH 684950 A5 CH684950 A5 CH 684950A5 CH 339191 A CH339191 A CH 339191A CH 339191 A CH339191 A CH 339191A CH 684950 A5 CH684950 A5 CH 684950A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
target
magnet unit
sputtering
base material
doping
Prior art date
Application number
CH339191A
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Dr Latz
Original Assignee
Leybold Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold Ag filed Critical Leybold Ag
Publication of CH684950A5 publication Critical patent/CH684950A5/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

1
CH 684 950 A5
2
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dotieren von Grundmaterial gemäss Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches. Die Erfindung betrifft weiterhin Kathodenvorrichtungen für das Dotieren und das Herstellen von chemischen Verbindungen und Legierungen.
Bei Zerstäubungsprozessen werden in der Praxis u.a. solche Hochleistungszerstäubungsvorrichtungen eingesetzt, bei denen durch ein Magnetfeld vor der Kathode die Kollisions- und damit lonisationswahr-scheinlichkeit der Teilchen erhöht wird.
Eine derartige Hochleistungszerstäubungsvor-richtung wird beispielsweise in der deutschen Patentschrift 2 417 288 beschrieben.
Dort wird eine Kathodenzerstäubungsvorrichtung mit hoher Zerstäubungsrate mit einer Kathode, die auf einer ihrer Oberflächen das zu zerstäubende und auf einem Substrat abzulagernde Material aufweist, mit einer derart angeordneten Magneteinrichtung, dass von der Zerstäubungsfläche ausgehende und zu ihr zurückkehrende Magnetfeldlinien einen Entladungsbereich bilden, der die Form einer in sich geschlossenen Schleife hat, und mit einer ausserhalb der Bahnen des zerstäubten und sich von der Zerstäubungsfläche zum Substrat bewegenden Materials angeordneten Anode gezeigt.
In der genannten Patentschrift wird vorgeschlagen, dass die zu zerstäubende und dem zu besprühenden Substrat zugewandte Kathodenoberfläche eben ist, dass sich das Substrat nahe dem Entladungsbereich parallel zu der ebenen Zerstäubungsfläche über diese hinwegbewegen lässt, und dass die das Magnetfeld erzeugende Magneteinrichtung auf der der ebenen Zerstäubungsfläche abgewandten Seite der Kathode angeordnet ist.
Durch die deutsche Offenlegungsschrift 3 812 379 ist eine Zerstäubungskathode nach dem Magnetron-Prinzip mit einem aus mindestens einem Teil bestehenden Target, mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetsystem, mit mehreren, ineinander-liegenden und in sich geschlossenen Magneteinheiten abwechselnd unterschiedlicher Polung, durch die mindestens zwei gleichfalls in sich geschlossene, ineinanderliegende magnetische Tunnels aus bogenförmig gekrümmten Feldlinien gebildet werden, wobei die dem Target abgekehrten Pole der Magneteinheiten über ein Magnetjoch miteinander verbunden sind und wobei die magnetische Feldstärke mindestens eines Magnetfeldes relativ zu der magnetischen Feldstärke mindestens eines weiteren Magnetfeldes über ein Verschieben eines der Jochteile zum Target über eine VerStelleinrichtung veränderbar ist, bekannt geworden.
In dieser Offenlegungsschrift wird vorgeschlagen, dass die Versteileinrichtung über einen elektrischen Schaltkreis ansteuerbar ist, der mit mindestens einem optischen Sensor zusammenwirkt, der auf mindestens einen der sich beim Beschichtungsvorgang einstellenden Plasmaringe ausgerichtet ist und auf die Helligkeit dieses Plasmarings anspricht.
Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:
Die Aufgabenstellung umfasst die Herstellung chemischer Verbindungen und Legierungen in Form von Schichten auf Substraten, sowie das Dotieren von Grundmaterial. Genereil sollen verbesserte Voraussetzungen für das kostengünstige Herstellen dieser Schichten geschaffen werden.
Es soll insbesondere ein ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Schichten mit beliebigen Dotierungen der Industrie zur Verfügung gestellt werden, und zwar sollen einerseits ein kostengünstiges Wechseln von einem Dotiermaterial zu einem anderen und andererseits ein kostengünstiges Variieren der Konzentration des jeweiligen Dotiermaterials möglich gemacht werden.
Die Dotierung selbst soll mit grosser Präzision durchgeführt werden können.
Die Erfindung macht sich weiterhin zur Aufgabe, Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass ohne grossen Zeitaufwand in einer Sputteranlage Dotiermaterial, das in Form eines Targets vorliegt, ausgewechselt werden kann.
Die gestellten Aufgaben werden erfindungsge-mäss dadurch gelöst, dass von einem mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen, Target gesputtert wird, wobei mindestens ein erstes Targetteil eine erste Materialkomponente aufweist und mindestens ein zweites Targetteil eine zweite Materialkomponente aufweist, dass während des Sputterprozesses dem ersten Targetteil ein gesondertes erstes Sputter-plasma und dem zweiten Targetteil ein gesondertes zweites Sputterplasma zugeordnet ist, dass während des Sputterprozesses die auf das Substrat aufgetragenen, gesputterten Materiaikomponenten dotiertes Grundmaterial, eine chemische Verbindung oder eine Legierung bilden.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Dotieren eines Grundmaterials mit mindestens einem Dotiermaterial unter Verwendung einer Zerstäubungskathode, die nach dem Magnetronprinzip arbeitet, vorgeschlagen, bei dem vorgesehen ist, dass von einem mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen, Target gesputtert wird, wobei mindestens ein erstes Targetteil Grundmaterial aufweist (Grundmaterialtarget) und mindestens ein zweites Targetteil Dotiermaterial aufweist (Dotiermaterialtarget), dass während des Sputterprozesses dem Grundmaterialtarget ein gesondertes erstes Sputterplasma (Grundmaterialplasma) und dem Dotiermaterialtarget ein gesondertes zweites Sputterplasma (Dotiermaterialplasma) zugeordnet ist, dass während des Sputterprozesses das auf das Substrat aufgetragene, ge-sputterte Grundmaterial durch gesputtertes Dotiermaterial dotiert wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Magnetfeld, insbesondere die Stärke des Magnetfelds, des ersten Sput-terplasmas verändert wird, um die Sputterleistung des ersten Sputterplasmas zu verändern, wodurch die Zusammensetzung der chemischen Verbindung oder Legierung variiert wird.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Magnetfeld, insbesondere die Stärke des Magnetfelds, des Dotiermaterialplasmas verändert wird, um die Sputterleistung des Dotiermaterialplasmas zu verändern, wodurch die Dotierung des Grundmaterials variiert wird.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
2
3
CH 684 950 A5
4
Dabei kann vorgesehen werden, dass das Magnetfeld, insbesondere die Stärke des Magnetfelds, des Grundmaterialplasmas verändert wird, um die Sputterleistung des Grundmaterialplasmas zu verändern, wodurch die Dotierung des Grundmaterials variiert wird.
Es hat sich als besonders kostengünstig herausgestellt dass die Veränderung des Magnetfelds, insbesondere der Stärke des Magnetfelds, durch eine veränderte Position mindestens einer Magneteinheit in Bezug auf die Targetoberfläche erfolgt.
Vorzugsweise wird dabei vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Targetoberfläche und mindestens einer Magneteinheit verändert wird.
Eine besonders vorteilhafte bauliche Verwirklichung des Erfindungsgedankens besteht darin, dass mindestens zwei Magneteinheiten vorgesehen sind, die Magnetfelder verschiedener Stärke erzeugen, dass das Target aus mindestens zwei Teilen besteht, dass je einem Targetteil ein Magnetfeld zugeordnet ist.
Eine einfache Veränderung der Magnetfelder wird dadurch erreicht, dass mindestens eine Magneteinheit in Bezug auf die Targetoberfläche veränderlich positioniert werden kann. Insbesondere soll der Abstand zwischen mindestens einer Magneteinheit und der Targetoberfläche veränderbar sein.
Eine besonders kompakte Bauweise wird dadurch erzielt, dass das Magnet-Array der Zerstäubungskathode aus einer zentralen Magneteinheit, die positionierbar ist, und aus mindestens einer, die zentrale Magneteinheit umgebende, Magneteinheit (äussere Magneteinheit), die eine feste Position hat, besteht, dass der Zentralmagneteinheit das erste Targetteil mit der ersten Materialkomponente zugeordnet ist, dass der äusseren Magneteinheit das zweite Targetteil mit der zweiten Materialkomponente zugeordnet ist.
Hierbei kann vorgesehen werden, dass das Magnet-Array der Zerstäubungskathode aus einer zentralen Magneteinheit, die positionierbar ist, und aus mindestens einer, die zentrale Magneteinheit umgebende, Magneteinheit (äussere Magneteinheit), die eine feste Position hat, besteht, dass der Zentralmagneteinheit das Dotiermaterialtarget zugeordnet ist, dass der äusseren Magneteinheit das Grundmaterialtarget zugeordnet ist.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass eine Stellvorrichtung für die bewegliche Magneteinheit vorgesehen ist, die die bewegliche Magneteinheit in bestimmten Abständen zur Oberfläche des ersten Targetteils positioniert.
Insbesondere ist eine Stellvorrichtung für die bewegliche Magneteinheit vorgesehen, die die bewegliche Magneteinheit in bestimmten Abständen zur Oberfläche des Dotiermaterialtargets positioniert.
In einer bevozugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das erste Targetteil als kreisrunde Scheibe ausgebildet ist, die durch das ringförmige zweite Targetteil umgeben ist.
Hierbei kann vorgesehen werden, dass das Dotiermaterialtarget als kreisrunde Scheibe ausgebildet ist, die durch das ringförmige Grundmaterialtarget umgeben ist.
Als Alternative kann vorgesehen werden, dass die Zerstäubungskathode als Langkathode mit einem im wesentlichen rechteckigen Magnet-Array ausgebildet ist, dass die zentrale, im wesentlichen gerade Magneteinheit des Magnet-Arrays positionierbar ist.
Um Voraussetzungen für eine schnelle Umrüstung der Sputteranlage zu schaffen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das erste Targetteil leicht lösbar, insbesondere durch eine Schraubenverbindung an der Kathodenwanne, vorzugsweise an einem Kupferbauteil, befestigt ist.
Dabei kann vorgesehen werden, dass das Dotiermaterialtarget leicht lösbar, insbesondere durch eine Schraubenverbindung an der Kathodenwanne, vorzugsweise an einem Kupferbauteil, befestigt ist.
Eine raumsparende konstruktive Lösung besteht darin, dass die positionierbare Magneteinheit durch das Joch hindurch, insbesondere durch die Jochplatte hindurch, bewegbar angeordnet ist.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Grundmaterialtarget aus In203 und das Dotiermaterialtarget aus Sn bestehen.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
Es wird ein ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Schichten, bestehend aus verschiedenen chemischen Verbindungen oder Legierungen, und von Schichten mit beliebigen Dotierungen geschaffen. In kostengünstigere Weise können das Dotiermaterial in der Sputteranlage ausgewechselt und die Konzentration des jeweiligen Dotiermaterials im Grundmaterial variiert werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung, der Aufgabenstellung und der erzielten Vorteile sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung zu entnehmen.
Diese Ausführungsbeispiele und der Stand der Technik, von dem bei den Ausführungsbeispielen ausgegangen wird, werden anhand von drei Figuren erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Sputteranlage des Standes der Technik.
Die Fig. 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung Einzelheiten zweier Ausführungsbeispiele.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung wird von einem Stand der Technik ausgegangen, wie er sich in Form der deutschen Patentschrift 2 417 288 und der deutschen Offenlegungsschrift 3 812 379 darstellt.
Die Beschreibungen und die Figuren dieser Schriften können zur Erläuterung der Ausgangsbasis für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung herangezogen werden.
In den Ausführungsbeispielen werden Sputterver-fahren und Sputteranlagen für die Dotierung von Grundmaterial beschrieben. Wie dargelegt, umfasst die Erfindung auch Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung chemischer Verbindungen und zur Herstellung von Legierungen.
In Fig. 1 werden die wesentlichen Bestandteile einer an sich bekannten Sputteranlage gezeigt. Es handelt sich hierbei um den Rezipienten, der in sei-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
5
CH 684 950 A5
6
ner Gesamtheit mit I bezeichnet ist. Im Rezipienten ist ein Abschirmkasten 2 angeordnet. Auf dem Boden des Rezipienten befindet sich das Substrat 3. Während des Sputtervorgangs wird auf dem Substrat die Schicht 4 aufgetragen. Während des Sputtervorgangs steht der Innenraum des Rezipienten, bzw. des Abschirmkastens, unter Vakuum, genauer gesagt, der Druck im Rezipienten wird auf das für den Sputterprozess notwendige niedrige Druckniveau gebracht.
Im oberen Bereich des Rezipienten befindet sich die Magnetronkathode, die in ihrer Gesamtheit mit 5 bezeichnet ist. Einzelheiten dieser Hochleistungskathode sind der eingangs erläuterten deutschen Patentschrift 2 417 288 und der deutschen Offenlegungsschrift 3 812 379 zu entnehmen.
Charakteristisch für die Hochleistungskathode sind das Magnet-Array, bestehend aus den Magneten 6, 7, 8. Das Magnet-Array ist in der Kathodenwanne 9 untergebracht.
Auf der dem Zentrum des Rezipienten zugewandten Seite der Kathodenwanne befindet sich das Target 10.
Die vorliegende Sputteranlage ist mit einer DC-Energieversorgungseinheit 11 und einer HF-Energieversorgungseinheit 12 ausgerüstet.
Mit 13 und 14 sind ein 02-Behälter, beziehungsweise ein Ar-Behälter bezeichnet. Über die Leitungen 15 und 16 gelangen O2 und Ar in den Rezipienten. Sie bilden dort das für den reaktiven Sput-tervorgang notwendige reaktive Gasgemisch bzw. die notwendige reaktive Gasatmosphäre.
Auf der Targetoberfläche 17 sind erodierte Bereiche 18, 19 zu erkennen (Erosionsgräben).
Zwischen diesen Erosionsgräben befindet sich ein mittlerer Bereich 20, der nicht oder nicht stark erodiert ist. Ebenso sind die Randbereiche 21, 22 nicht oder nicht stark erodiert.
Bei den Ausführungsbeispielen wird von einer an sich bekannten Zerstäubungskathode nach dem Magnetron-Prinzip ausgegangen, die unter anderem dadurch gekennzeichnet ist, dass sich vor der Kathode zwei konzentrische Plasmaringe bzw. Sput-terringe bilden. Siehe hierzu die oben genannte deutsche Offenlegungsschrift 3 812 379, Bezugsziffern 29 und 30 der Fig. 1.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der vorliegenden Unterlagen wird eine Kathodenanordnung gewählt, die ebenfalls mehrere Sputterringe auf der gleichen Kathode zulässt. Dies erfolgt über ein speziell gewähltes Magnetfeld. Auf der Kathode wird, und dies ist die erfinderische Leistung, die dem Gegenstand der Erfindung zugrundeliegt, jedem Sput-terring ein anderes Targetmaterial angeboten.
Da über die Stärke des Magnetfeldes eines jeden Sputterrings die Sputterleistung aufgeteilt werden kann, können unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Raten gesputtert werden, so dass beliebige Dotierungen möglich sind.
Die Stärke des Magnetfeldes eines Sputterrings kann zum Beispiel durch Anheben oder Näherrük-ken der entsprechenden Magnete zur Targetoberfläche verändert werden.
Im einzelnen wird in Fig. 2 anhand einer Doppel-ringmagnetron-Hochleistungskathode schematisch und in einer Schnittdarstellung, wobei der Schnitt durch das Zentrum des Doppelrings geführt wird, folgendes gezeigt:
In der kreisförmigen Kathodenwanne 23 ist eine Jochplatte 24 untergebracht. Auf der Jochplatte sind zwei, konzentrisch zueinander angeordnete, ringförmige Magnete befestigt. In Fig. 2 sind die Querschnitte des äusseren ringförmigen Magnets mit 25, 28 bezeichnet. Die Querschnitte des inneren ringförmigen Magneten tragen die Bezugsziffern 26, 27.
Mit 29 ist ein Magnet gezeigt, der zentral und in der Jochplatte beweglich angeordnet ist. Die Bewegungen des Magnets 29 werden durch den Doppelpfeil 30 dargestellt. Mit 31 ist ein Positionierorgan bezeichnet, mit dem der Magnet 29 in Bezug auf die Oberfläche 36 des zentralen Targets 37 positioniert wird. Das Positionierorgan wird im Bauteil 42 geführt.
Das zentrale Target ist von einem ringscheibenförmigen äusseren Target 38 umgeben.
In an sich bekannter Weise ist innerhalb der Prozesskammer der Sputteranlage der Kathode gegenüberliegend ein aufheizbarer Substratträger 43 angeordnet, auf dem sich das Substrat in Form eines Films befindet. Auf dem Substrat 39 wird eine Schicht 41 aufgetragen. Bei simultanem Sputtern des Grundmaterials und des Dotiermaterials wächst auf dem Substrat eine dotierte Schicht auf.
Wie in Fig. 2 durch die Buchstaben S und N gekennzeichnet, sind die Süd- und Nordpole der Magnete 25 bis 29 jeweils wechselnd oben bzw. unten angeordnet, so dass zwischen den Magneten Magnetfelder erzeugt werden, die wie beim Magnetron bekannt, zu konzentrierten Plasmaschläuchen führen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel entstehen zwei ringförmige Plasmaschläuche, und zwar ein zentraler Sputterplasmaschlauch, dessen Querschnitte mit 32 und 33 bezeichnet sind, und ein äusserer Sputterplasmaschlauch, dessen Querschnitte mit 34 und 35 bezeichnet sind.
Die Konzentration des Dotiermaterials in der Schicht 41 auf dem Substrat 39 kann dadurch variiert werden, dass der zentrale Magnet 29 in verschiedenen Entfernungen von der Oberfläche 36 des zentralen Targets positioniert wird.
Das zentrale Target 37 ist mittels einer Schraubenverbindung 40 leicht lösbar mit der Kathodenwanne 23 verbunden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht das Dotiermaterial, das heisst das zentrale Target 37 aus Zinn (Sn), das auf eine Kupferplatte aufgeschraubt ist. Das Grundmaterial, das heisst das ringförmige äussere Target 38 besteht aus Indiumoxid (In203).
Selbstverständlich ist es möglich, je nach den vorliegenden Wünschen des Anwenders andere Materialien einzusetzen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wurde eine an sich bekannte Langkathode gewählt, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Fig. 3 ist eine Explosionsdarstellung.
Die Kathodenwanne trägt die Bezugsziffer 47. Das Target ist in seiner Gesamtheit mit 48 bezelch-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
4
7
CH 684 950 A5
8
net. Es besteht aus einem äusseren Targetteil 49 und einem zentralen Targetteil 50, die in Fig. 3 durch unterschiedliche Schraffuren kenntlich gemacht wurden.
Die Gesamtheit des Magnet-Arrays ist mit 46 bezeichnet. Das Magnet-Array umfasst die Magneteinheiten 44 und 53. 44 ist eine stationäre und aussen angeordnete Magneteinheit. 53 ist eine stationäre und innen angeordnete Magneteinheit. Beide Magneteinheiten haben wie aus Fig. 3 zu sehen, Rechtecktorm.
Mit stationärer Anordnung ist gemeint, dass die beiden Magneteinheiten 44 und 53 in Bezug auf die Oberfläche des äusseren Targetteils 49, das aus Grundmaterial besteht, fest angeordnet sind.
Das Magnet-Array umfasst weiterhin einen zentralen Magneten 45, der gerade ausgebildet ist und der in Bezug auf die Oberfläche des zentralen Targetteils 50, das aus Dotiermaterial besteht, verschiedene Positionen, insbesondere verschiedene Abstände, einnehmen kann.
Diese Positioniermöglichkeiten für den zentralen Magnet 45 werden durch die beiden Doppelpfeile 51, 52 dargestellt.
Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 ist analog derjenigen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2: Die Konzentration des Dotiermaterials wird durch den Abstand zwischen der Oberfläche des zentralen Targetteils 50 und dem zentralen Magneten 45 bestimmt. Wird dieser Abstand verändert, ändert sich auch die Konzentration des Dotiermaterials im Grundmaterial.
Liste der Einzelteile
1 Rezipient
2 Abschirmkasten
3 Substrat
4 Schicht
5 Magnetronkathode
6 Magnet
7 Magnet
8 Magnet
9 Kathodenwanne
10 Target
11 Einheit
12 Einheit
13 02-Behälter
14 Ar-Behälter
15 Leitung
16 Leitung
17 Targetoberfläche
18 Bereich
19 Bereich
20 Bereich
21 Bereich
22 Bereich
23 Kathodenwanne
24 Jochplatte
25 Magnetquerschnitt
26 Magnetquerschnitt
27 Magnetquerschnitt
28 Magnetquerschnitt
29 Magnet
30 Doppelpfeil
31 Positionierorgan
32 Querschnitt, Plasmaschlauch
33 Querschnitt, Plasmaschlauch
34 Querschnitt, Plasmaschlauch
35 Querschnitt, Plasmaschlauch
36 Oberfläche
37 zentrales Target
38 äusseres Target
39 Substrat, Film
40 Schraubenverbindung
41 Schicht
42 Bauteil
43 Substratträger
44 Magneteinheit
45 Magneteinheit
46 Magnet-Array
47 Kathodenwanne
48 Target
49 äusseres Targetteil
50 zentrales Targetteil
51 Doppelpfeil
52 Doppelpfeil
53 Magneteinheit

Claims (21)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Dotieren von Grundmaterial mit Dotiermaterial, zur Herstellung einer chemischen Verbindung oder einer Legierung unter Verwendung einer Zerstäubungskathode, die nach dem Magne-tronprinzip arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass von einem mehrteiligen Target gesputtert wird, wobei mindestens ein erstes Targetteil eine erste Materialkomponente aufweist und mindestens ein zweites Targetteil eine zweite Materialkomponente aufweist, dass während des Sputterprozesses dem ersten Targetteil ein gesondertes erstes Sputterplasma und dem zweiten Targetteil ein gesondertes zweites Sputterplasma zugeordnet ist, dass während des Sputterprozesses die auf das Substrat aufgetragenen, gesputterten Materialkomponenten dotiertes Grundmaterial, eine chemische Verbindung oder eine Legierung bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das erste Targetteil, das Grundmaterialtarget, Grundmaterial aufweist und mindestens das zweite Targetteil, das Dotiermaterialtarget, Dotiermaterial aufweist, dass während des Sputterprozesses dem Grundmaterialtarget ein gesondertes erstes Sputterplasma, das Grundmaterialplasma, und dem Dotiermaterialtarget ein gesondertes zweites Sputterplasma, das Dotiermaterialplasma, zugeordnet ist, dass während des Sputterprozesses das auf das Substrat aufgetragene, gesputterte Grundmaterial durch gesputtertes Dotiermaterial dotiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld, insbesondere die Stärke des Magnetfelds, des ersten Sputter-plasmas verändert wird, um die Sputterleistung des ersten Sputterplasmas zu verändern, wodurch die Zusammensetzung der chemischen Verbindung oder Legierung variiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld, ins5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
g
CH 684 950 A5
10
besondere die Stärke des Magnetfelds, des Dotiermaterialplasmas verändert wird, um die Sputterlei-stung des Dotiermaterialplasmas zu verändern, wodurch die Dotierung des Grundmaterials variiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld, insbesondere die Stärke des Magnetfelds, des Grundmaterialplasmas verändert wird, um die Sput-terleistung des Grundmaterialplasmas zu verändern, wodurch die Dotierung des Grundmaterials variiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Magnetfelds, insbesondere der Stärke des Magnetfelds, durch eine veränderte Position mindestens einer Magneteinheit in Bezug auf die Targetoberfläche erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Targetoberfläche und mindestens einer Magneteinheit verändert wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Magneteinheiten vorgesehen sind, die Magnetfelder verschiedener Stärke erzeugen, dass das Target aus mindestens zwei Teilen besteht, dass je einem Targetteil ein Magnetfeld zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Magneteinheit in Bezug auf die Targetoberfläche veränderlich positioniert werden kann.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen mindestens einer Magneteinheit und der Targetoberfläche veränderbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnet-Array der Zerstäubungskathode aus einer zentralen Magneteinheit (29), die positionierbar ist, und aus mindestens einer, die zentrale Magneteinheit umgebende, Magneteinheit (äussere Magneteinheit) (25, 26, 27, 28), die eine feste Position hat, besteht, dass der Zentralmagneteinheit das erste Targetteil mit der ersten Materialkomponente (37) zugeordnet ist, dass der äusseren Magneteinheit das zweite Targetteil mit der zweiten Materialkomponente (38) zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnet-Array der Zerstäubungskathode aus einer zentralen Magneteinheit (29), die positionierbar ist, und aus mindestens einer, die zentrale Magneteinheit umgebende, Magneteinheit (äussere Magneteinheit) (25, 26, 27, 28), die eine feste Position hat, besteht, dass der Zentralmagneteinheit das Dotiermaterialtarget (37) zugeordnet ist, dass der äusseren Magneteinheit das Grundmaterialtarget (38) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellvorrichtung (31, 42) für die bewegliche Magneteinheit (29) vorgesehen ist, die die bewegliche Magneteinheit in bestimmten Abständen zur Oberfläche (36) des ersten Targetteils (37) positioniert.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellvorrichtung (31, 42) für die bewegliche Magneteinheit (29) vorgesehen ist, die die bewegliche Magneteinheit in bestimmten Abständen zur Oberfläche (36) des Dotiermaterialtargets (37) positioniert.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Targetteil (37) als kreisrunde Scheibe ausgebildet ist, die durch das ringförmige zweite Targetteil (38) umgeben ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-15, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotiermaterialtarget (37) als kreisrunde Scheibe ausgebildet ist, die durch das ringförmige Grundmaterialtarget (38) umgeben ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungskathode als Langkathode mit einem im wesentlichen rechteckigen Magnet-Array (44, 53, 45) ausgebildet ist, dass die zentrale, im wesentlichen gerade Magneteinheit (45) des Magnet-Arrays positionierbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Targetteil (37) leicht lösbar, insbesondere durch eine Schraubenverbindung (40) an der Kathodenwanne (23), vorzugsweise an einem Kupferbauteil, befestigt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-18, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotiermaterialtarget (37) leicht lösbar, insbesondere durch eine Schraubenverbindung (40) an der Kathodenwanne (23), vorzugsweise an einem Kupferbauteil, befestigt ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-19, dadurch gekennzeichnet, dass die positionierbare Magneteinheit durch das Joch hindurch, insbesondere durch die Jochplatte (24) hindurch, bewegbar angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-20, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterialtarget (38) aus In203 und das Dotiermaterialtarget (37) aus Sn bestehen.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
6
CH339191A 1991-03-09 1991-11-20 Verfahren zum Dotieren von Targetmaterial. CH684950A5 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19914107711 DE4107711C2 (de) 1991-03-09 1991-03-09 Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung dotierter Schichten oder chemischer Verbindungen oder Legierungen mittels einer Magnetronkathode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH684950A5 true CH684950A5 (de) 1995-02-15

Family

ID=6426953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH339191A CH684950A5 (de) 1991-03-09 1991-11-20 Verfahren zum Dotieren von Targetmaterial.

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPH0578837A (de)
BE (1) BE1004534A3 (de)
CH (1) CH684950A5 (de)
DE (1) DE4107711C2 (de)
FI (1) FI99029C (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813075A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates
JP5269414B2 (ja) * 2005-10-26 2013-08-21 シャープ株式会社 大気圧水素プラズマを用いた膜製造方法、精製膜製造方法及び装置
JP4750619B2 (ja) * 2006-05-09 2011-08-17 株式会社昭和真空 マグネトロンカソードとそれを搭載したスパッタ装置
JP7045177B2 (ja) * 2017-12-12 2022-03-31 株式会社アルバック スパッタ装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU491734A1 (de) * 1971-11-18 1975-11-15
US4166018A (en) * 1974-01-31 1979-08-28 Airco, Inc. Sputtering process and apparatus
DD118304A1 (de) * 1975-04-08 1976-02-20
SU620513A1 (ru) * 1976-12-30 1978-07-12 Предприятие П/Я В-2763 Катодный узел
DE3248121A1 (de) * 1982-12-24 1984-06-28 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Hochleistungs-katodenanordnung fuer die erzeugung von mehrfachschichten
US4486287A (en) * 1984-02-06 1984-12-04 Fournier Paul R Cross-field diode sputtering target assembly
EP0246765A3 (de) * 1986-05-15 1988-12-14 Varian Associates, Inc. Gerät und Verfahren zur Herstellung planarisierter Aluminiumschichten
JP2566137B2 (ja) * 1986-12-25 1996-12-25 ティーディーケイ株式会社 薄膜の製造方法
US4865710A (en) * 1988-03-31 1989-09-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Magnetron with flux switching cathode and method of operation
DE3812379A1 (de) * 1988-04-14 1989-10-26 Leybold Ag Zerstaeubungskathode nach dem magnetron-prinzip
JPH02179871A (ja) * 1988-12-28 1990-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜形成方法およびマグネトロンスパッタ装置
DE3929695C2 (de) * 1989-09-07 1996-12-19 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats

Also Published As

Publication number Publication date
FI920475A (fi) 1992-09-10
DE4107711A1 (de) 1992-09-10
JPH0578837A (ja) 1993-03-30
FI99029C (fi) 1997-09-25
DE4107711C2 (de) 1999-11-11
BE1004534A3 (fr) 1992-12-08
FI99029B (fi) 1997-06-13
FI920475A0 (fi) 1992-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3107914C2 (de)
DE3047113A1 (de) Katodenanordnung und regelverfahren fuer katodenzerstaeubungsanlagen mit einem magnetsystem zur erhoehung der zerstaeubungsrate
EP0416241B1 (de) Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats
EP1722005B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Sputterkathode mit einem Target
DE2707144A1 (de) Kathodenzerstaeubungsvorrichtung
CH649578A5 (de) Hochgeschwindigkeits-kathoden-zerstaeubungsvorrichtung.
DE4135939C2 (de)
DE3331707A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum reaktiven aufstaeuben von verbindungen von metallen und halbleitern
DE3925536A1 (de) Anordnung zur dickenmessung von duennschichten
EP0253344A2 (de) Zerstäubungskatode nach dem Magnetronprinzip
EP1186681B1 (de) Vakuumanlage mit koppelbarem Werkstückträger
DE1116015B (de) Verfahren und Vorrichtung zum kathodischen Spruehen eines Filmes auf ein Werkstueck
EP0504477B1 (de) Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats
WO2000039355A1 (de) Verfahren und einrichtung zum beschichten von substraten mittels bipolarer puls-magnetron-zerstäubung und deren anwendung
DE2208032A1 (de) Zerstäubungsvorrichtung
EP1576641A2 (de) Vacuumarcquelle mit magnetfelderzeugungseinrichtung
DE4107711C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung dotierter Schichten oder chemischer Verbindungen oder Legierungen mittels einer Magnetronkathode
DE2115590A1 (en) Cathode sputtering device - has cathode with projecting rim
DE69627249T2 (de) Hochvakuum-Sputter-Vorrichtung und zu behandelndes Substrat
DE4304581A1 (de) Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats
WO2006131128A1 (de) Sputter-magnetron
DE3442206A1 (de) Magnetronkatode zum zerstaeuben ferromagnetischer targets
DE102004027989B4 (de) Werkstückträgervorrichtung zum Halten von Werkstücken
DE4419167B4 (de) Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates
DE1817014C3 (de) Verfahren zum Spriihniederschlagen von Material von einem Target zur Bildung eines legierten Niederschlages auf einem Substrat

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased