CH691643A5

CH691643A5 - Magnetronzerstäubungsquelle und deren Verwendung.

Info

Publication number: CH691643A5
Application number: CH02820/95A
Authority: CH
Inventors: Pius Gruenenfelder; Hans Hirscher; Walter Haag; Walter Albertin
Original assignee: Unaxis Balzers Ag
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 2001-08-31
Also published as: NL1018547C2; DE19639240A1; NL1004217C2; NL1004217A1; DE19639240C2; NL1018547A1; US6540883B1; US5997697A; JPH09111450A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetronzerstäubungsquelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und sowie deren Verwendung nach Anspruch 17.

Bezüglich Magnetronzerstäubungsquellen generell wird verwiesen auf:
- die DE-OS 2 431 832
- die EP-A 0 330 445
- die EP-A 0 311 697
- die US-P 5 164 06
- die DE-PS 4 018 914.

Aus der EP-A 94 105 388.6 derselben Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung, ist eine Magnetronzerstäubungsquelle bekannt geworden mit einer fokussierenden Targetkörperanordnung, welche eine wesentliche Verbesserung des Verhältnisses zwischen abgestäubter Materialmenge und der am Werkstück als Schicht abgelegten Materialmenge bewirkt. Dies führte zu einer wesentlichen Erhöhung der Wirtschaftlichkeit. Bei der vorliegenden bekannten Anordnung wird dies im Wesentlichen dadurch erreicht, dass die Zerstäubungsfläche des Targetkörpers den Prozessraum im Wesentlichen definiert, womit neben dem eigentlichen Werkstück nur noch wenig Flächen dem Materialdampf ausgesetzt sind, welche den Materialübertragungsfaktor vom Target zum Werkstück ungünstig beeinflussen können.

Dieser Vorteil wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass dem Target eine spezielle konische beziehungsweise hohlspiegelförmige Form gegeben wird, welche auf die Werkstückfläche ausgerichtet ist. Die Anordnung weist den Nachteil auf, dass Targets mit der vorerwähnten Form nicht für alle Zerstäubungsmaterialien gut herstellbar sind und andererseits die für die Magnetronentladung notwendigen speziellen Magnetfelder zur Erreichung spezieller Prozesseigenschaften nicht ohne weiteres mit dem notwendigen Freiheitsgrad realisiert werden. Beispielsweise würde die fokussierende Form des Targets auch einen erheblichen Aufwand bedingen bei der Herstellung von Edelmetalltargets. Die spezielle Formgebung kann ausserdem mit Problemen verbunden sein, wenn für die Edelmetalltargets aus Prozessgründen beispielsweise spezielle Legierungen oder auch Kornstrukturen notwendig sind.

Ein weiterer Punkt ist, wie erwähnt, beispielsweise die Optimierung der Magnetfeldkonfiguration, sei es wegen der Zerstäubungscharakteristik wie auch wegen den prozessbedingten energetischen Verhältnissen, die auf Grund der Empfindlichkeit von gewissen Substraten gefordert sind.

Weiterhin ist es im Stand der Technik bekannt, mehrere ringförmige Zerstäubungszonen wie beispielsweise zwei Zonen zu schaffen, um das Erfordernis einer guten Schichtdickenverteilung am flächenförmigen Substrat zu erfüllen. Die EP 0 095 211 zeigt beispielsweise eine solche Anordnung, bei welcher über einem planaren Target auf dessen Oberfläche mithilfe der Magnetronmagnetfelder zwei konzentrische Plasmaringe erzeugt werden. Hierbei wird in üblicher Weise optimiert auf möglichst gute Targetausnutzung und eine gute Verteilung. Dies ergibt sich durch breite aneinander liegende Erosionsgräben und relativ grossen Target-Substratabstand.

Der grosse Targetabstand ist hier auch notwendig, um die emittierten Ladungsträger wie Elektronen durch die vorgeschlagenen Hilfsmittel, wie Reflektoren, zu hindern, auf das Substrat zu gelangen und dieses zu schädigen beziehungsweise aufzuheizen. Wegen des grossen Targetsubstratabstandes und der für die Ablenkung notwendigen Einbauten ist die Materialausbeute beziehungsweise der Materialübertragungsfaktor nicht günstig.

Bei optischen Speicherplatten gibt es bestimmte Anwendungen, wo das Bedürfnis besteht, Edelmetallschichten mit einer bestimmten hohen Qualität ohne Beschädigung der Spei cherplatten wirtschaftlich abzuscheiden. Insbesondere bei wiederbeschreibbaren Compactdisks, bekannt unter dem Namen CD-R, werden dünne Goldschichten mit ganz bestimmten Eigenschaften verlangt. Ähnliche Schichten werden ausserdem bei Digital Videodisks, bekannt als DVD, oder bei Foto-CDs verlangt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Abscheidung auf Speicherplatten, welche nach dem Prinzip der Material-Phasenänderung, auch "Phase Change" Technik genannt, bekannt ist. Das Edelmetalltarget soll einfach herstellbar und einfach rezyklierbar sein und bestimmte metallurgische Anforderungen erfüllen können.

Wegen den teuren Materialien ist ausserdem ein äusserst hoher Übertragungsfaktor beziehungsweise Nutzungsgrad des abgestäubten Materiales notwendig. Des Weiteren ist neben einer sehr hohen geforderten Reflektivität der Beschichtung auch dafür zu sorgen, dass die empfindlichen organischen Schichten auf dem Werkstück, auf welche die Edelmetallschicht, vorzugsweise eine Goldschicht, abgeschieden werden muss, nicht durch Strahlung oder Teilchenbeschuss während dem Prozess beschädigt wird. Die Funktionsweise und die Anforderungen an solche Beschichtungen sind beispielsweise beschrieben in Magnetic- und Optical Media Seminar, 3. bis 4. November 1994, Atlanta, und insbesondere im entsprechenden Seminarvortrag The CDR: yesterday, today and tomorrow von Tad Ishiguro.

Die in den zuletzt erwähnten Schriften beschriebenen Zerstäubungsquellen weisen den Nachteil auf, dass diese die vorerwähnten Anforderungen insgesamt nicht erfüllen können. Insbesondere ist es nicht möglich, eine Magnetronentladung mit den entsprechenden Magnetfeldern so zu konfigurieren, dass die auftretenden Schäden an der organischen Dye-Schicht des Werkstückes minimiert werden können, ohne den Nachteil einzugehen, gleichzeitig die hohe Übertragungsrate bei einfachem wirtschaftlichem Targetaufbau reduzieren zu müssen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beheben, insbesondere eine Zerstäubungsquelle zu schaffen, die Edelmetallschichten, wie vorzugsweise Goldschichten, auf empfindliche optische Speicherplatten abscheiden kann unter Vermeidung einer Schädigung der organischen Unterlage, und dies bei hoher Wirtschaftlichkeit.

Dies wird ausgehend von einer Magnetronzerstäubungsquelle eingangs genannter Art durch deren Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht. Dadurch, dass erfindungsgemäss die Zerstäubungsgeometrie mit dem Prozessraum im Wesentlichen bei sehr kurzem Target-Substratabstand definiert wird und bei festgelegter zweifacher konzentrischer und schmaler Plasmaentladung mit entsprechend definiertem, konzentriertem Plasmaeinschluss, wird eine entsprechende Verminderung von Substratschäden bei hoher Wirtschaftlichkeit erreicht.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Magnetronzerstäubungsquelle sind in den Ansprüchen 2 bis 17 spezifiziert.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemässen Magnetronzerstäubungsquelle;
Fig. 2 eine weitere vereinfachte Querschnittsdarstellung einer heute bevorzugten erfindungsgemässen Magnetronzerstäubungsquelle;
Fig. 3a eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse der Targetanordnung gegenüber dem Werkstück;
Fig. 3b eine weitere Darstellung wie in Fig. 3a mit unterschiedlichen und geneigt angeordneten Targetringen;
Fig. 3c eine weitere Darstellung wie in Fig. 3a und 3b mit Targetringen, die gegenüber dem Werkstück unterschiedlich beabstandet sind;
Fig. 4 eine vergrösserte schematische Darstellung im Querschnitt eines Targets beziehungsweise eines Targetringes mit Erosionsbereichen sowie Darstellung der Lage von magnetischen Feldkomponenten.

Anhand der folgenden Beschreibung werden neben den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 1 und Fig. 2 auch deren Varianten bezüglich Aufbau der erfindungsgemässen Quelle erläutert.

Fig. 1 zeigt beispielsweise und schematisch im Querschnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Magnetronzerstäubungsquellen-Anordnung. Mit der dargestellten Quellenanordnung ist es möglich, Edelmetallschichten, vorzugsweise Goldschichten, ohne unzulässige Beschädigung der empfindlichen Werkstücke über dessen Nutzbereich mit einer Schichtdickenverteilung von besser als 5% wirtschaftlich abzuscheiden. Wie erwähnt handelt es sich bei den zu beschichtenden Werkstücken um optische Speicherplatten der eingangs genannten Art, welche besonders empfindlich sind auf Schädigung durch Strahlung oder Partikelbeschuss und besonders hohe Anforderungen an die Qualität der Beschichtung stellen.

Die Magnetronzerstäubungs-Anordnung besteht beim vorliegenden Beispiel aus einer Magnetronzerstäubungsquelle 1, bei welcher gegenüber dem flachen scheibenförmigen Zerstäubungstarget 3, welches aus Edelmetall oder deren Legierungen besteht, in einem Abstand d eine scheibenförmige Speicherplatte 9 angeordnet ist. Die Speicherplatte 9 ist mit der zu beschichtenden Seite gegen das zu zerstäubende Target 3, vorzugsweise bestehend aus Gold, ausgerichtet. Die Rückseite des Werkstückes 9 ist gegen die Vakuumkammer 2 ausgerichtet, in welcher beispielsweise neben Mitteln zur Vakuumerzeugung auch Mittel zur Be- und Entladung des Werkstückes vorgesehen sind. Das Werkstück 9 wird an der Magnetronzerstäubungsquelle 1 im Zentrum beispielsweise mit einer zentral angeordneten Innenmaske 10 maskiert. Das Werkstück 9 wird am Aussenrand mit der Aussenmaske 11 maskiert.

Die Aussenmaske 11 umschliesst das scheibenförmige Werkstück beziehungsweise den sich ausbildenden torusförmigen Prozessraum 12. Die Masken 10 oder 11 können selbstverständlich auch mehrteilig ausgebildet sein und übernehmen auch in bekannter Art Elektrodenfunktion für die Plasmaentladung. Auf der Rückseite des Targets 3 befindet sich ein Magnetsystemraum 13, welcher die magnetischen Mittel enthält, für die Erzeugung der erforderlichen Magnetfelder, um an der Targetoberfläche für die Magnetronringentladungen generieren zu können. Die Magnetsysteme werden mit Vorteil stationär ausgebildet, um aufwändige Konstruktionen zu vermeiden. Ausserdem werden bevorzugterweise Permanentmagnete eingesetzt. Die Magnetronzerstäubungsanordnung 1 ist beispielsweise direkt in einer \ffnung der Vakuumkammerwand 14 dichtend angeflanscht.

Die Quelle könnte aber auch in bekannter Weise in einer Vakuumkammer 2 eingebaut betrieben werden. Da die Werkstücke scheibenförmig sind, ist die ganze Quelle rotationssymmetrisch, um eine Quellenachse 17 aufgebaut.

Der Einsatz der teuren Edelmetallmaterialien macht es notwendig, dass Lösungen gefunden werden, die es erlauben, Materialverluste möglichst gering zu halten. Erfindungsgemäss wird nun der Abstand d zwischen der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7, beziehungsweise der Targetoberfläche, möglichst klein gewählt. Dies ist aber insofern problematisch, als dass übliche Plasmaausdehnungen das Werkstück 9 einerseits schädigen könnten und andererseits die Verteilungsanforderungen von < 5% erreicht werden müssen. Er findungsgemäss wird vorgeschlagen, dass bei entsprechend kleinem Abstand d zwei Plasmaentladungsringe erzeugt werden, die eine relativ geringe Ausdehnung aufweisen und welche bewirken, dass zwei schmale konzentrisch angeordnete Zerstäubungsquellenflächen beziehungsweise Ringzonen entstehen.

Die Plasmaringe bewirken durch Ionenbeschuss des zu zerstäubenden Targets, dass dieses entsprechend erodiert wird und dort die entsprechenden Zerstäubungsquellenflächen 6, 7 gebildet werden. Die ringförmige innere Zerstäubungsquellenfläche 6 liegt relativ nahe im Zentrumsbereich 17, wohingegen weiter beabstandet die äussere ringförmige Zerstäubungsfläche 7 ähnlich beziehungsweise etwas weiter von der Quellenachse beabstandet ist als der Aussenrand des Werkstückes 9. Zwischen den Zerstäubungsquellenflächen 6, 7 soll erfindungsgemäss eine Zone geschaffen werden, die vorzugsweise und im Wesentlichen nicht zerstäubt. Diese Zone soll vorzugsweise mindestens so breit sein wie die kleinere Breite einer der ringförmigen Zerstäubungsquellenflächen 6, 7.

Die Plasmaentladungen werden in üblicher Weise mit einem Arbeitsgas, wie beispielsweise Argon, im Druckbereich von 1 . 10<-><1> mbar bis 1 . 10<-><3> mbar und vorzugsweise im Bereich 1 . 10<-><1> mbar bis 1 . 10<-><2> mbar betrieben. Selbstverständlich können wenn notwendig auch Reaktivgase verwendet werden.

Bei bekannten Anordnungen ist es nicht üblich, so kurze Abstände zu verwenden, wegen den Problemen mit der hohen Werkstückbelastung, und ausserdem ist es nicht üblich, zwei schmale ringförmige konzentrische Erosionsspuren zu erzeugen, die relativ weit voneinander beabstandet sind, weil dadurch der Nutzungsgrad des Targets selbst schlecht ist. Bei der vorliegenden erfindungsgemässen Anwendung geht es aber ausschliesslich darum, einerseits die Materialübertragungsverluste vom Target auf das Substrat zu minimieren und andererseits eine Lösung überhaupt zu finden, die Schicht mit den geforderten Eigenschaften abscheiden zu können. Wenn die Ausnutzung des Targets selbst nicht sehr hoch ist, ist dies in diesem Fall ohne grosse Bedeutung, weil dieses Material einfach rezykliert werden kann.

Nicht ohne weiteres rezykliert werden kann aber dasjenige Material, das an Maskenteilen oder an anderen Einbauten verloren geht.

Erfindungsgemäss wird das Problem dadurch gelöst, dass der Abstand d zwischen Targetoberfläche und Substrat optimal gewählt wird und einerseits die Lage und die Breite der beiden Zerstäubungsquellenflächen richtig gewählt werden. Für den Abstand d wird ein Bereich von 15 mm bis 30 mm vorgeschlagen, wobei der Abstand vorzugsweise im Bereich von 20 mm bis 25 mm liegen sollte. Die innere Zerstäubungsquellenfläche 6 beziehungsweise Ringzone weist einen mittleren Radius R1E von der Quellenachse 17 auf, wobei der äussere Ring einen mittleren Radius R2E aufweist. Diese Radien der Zerstäubungsquellenflächen sollen erfindungsgemäss der Bedingung genügen 0,8 </= (R2E - R1E) / d </= 3,0, aber vorzugsweise 1,0 </= (R2E - R1E) / d </= 2,2, um die gestellten Anforderungen erfüllen zu können.

Für die erfindungsgemässe Positionierung der Ringquellen sind im Wesentlichen auch die charakteristischen Magnetfeldbedingungen für die Magnetronelektronenfallen verantwortlich. Jede Elektronenfalle muss an der Zerstäubungsquellenoberfläche beziehungsweise der Targetoberfläche 6, 7 eine maximale zur Oberflächenhauptrichtung parallele radiale Komponente aufweisen, welche sowohl im Absolutbetrag, wie auch in der Position gegenüber der Quellenachse 17 definiert ist. Die Lagebedingung für diese maximale Magnetfeldkomponente entspricht im Wesentlichen den vorerwähnten Bedingungen für die Zerstäubungsquellenfläche. Die exakte Zentralposition der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7 definiert durch den Schnittpunkt der Ringzonenmittelachse 21 mit der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7, weicht allerdings von der Lage der Maximalposition des parallelen Feldvektors 22 geringfügig ab.

Der Maximalwert des Feldvektors 22 ist gegenüber dem Zentrum der äusseren Zerstäubungsquellenfläche 7 geringfügig um ca. 3 mm bis 5 mm nach aussen verschoben und liegt auf dem Ring mit Radius R2F, wohingegen der maximale parallele Feldvektor 22 der inneren Zerstäubungsquellenzone gegenüber dem Zentrum der inneren Zerstäubungsquellenfläche ebenso geringfügig in Richtung zur Quellenachse 17 geringfügig verschoben ist, vorzugsweise um zirca 3 mm bis 5 mm, welcher auf dem Ring mit Radius R1F liegt.

Für Werkstückscheibendurchmesser D1 von beispielsweise 120 mm oder auch 130 mm, welche vorzugsweise bei optischen Speicherplatten eingesetzt werden, ist der innere Radius R1 vorzugsweise 20 mm bis 30 mm gross und weiter vorzugsweise 24 mm bis 28 mm gross. Für den Radius R2 ist vorzugsweise ein Bereich von 55 mm bis 65 mm zu wählen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Aussendurchmesser D3 des Targets 3, 5 mit der bis nach aussen reichenden äusseren Zerstäubungsquellenfläche 7 etwas grösser gewählt wird als der Durchmesser D1 des Werkstückes 9 beziehungsweise der Werkstückhalterung 11. Der Durchmesser D1 soll höchstens 20% kleiner sein als der Durchmesser D3, vorzugsweise aber höchstens 10% kleiner.

Um günstige Ausbreitungsbedingungen für das Plasma und das abgestäubte Material zu erreichen, wird vorzugsweise der Durchmesser D2 des Plasmaentladungsraumes beziehungsweise des Torusraumes 12 grösser gewählt als der Aussendurchmesser D3 des Targets 3, 5, wobei dieser Durchmesser vorzugsweise mindestens 50% grösser als der Abstand d gewählt wird.

Die Magnetfeldanordnung 13 für die Magnetronelektronenfallen ist so zu dimensionieren, dass die entsprechend geforderten schmalen Erosionszonen 8 beziehungsweise Zerstäubungsquellenflächen 6, 7 entstehen. Hierbei tritt an jeder Ringzone 6, 7 auf der Zerstäubungsquellenoberfläche 6, 7 beziehungsweise der Targetoberfläche der Target 3, 4, 5 im Zentrum der zugeordneten Ringzone im Wesentlichen auf R1 beziehungsweise R2 liegend, eine gegenüber der Targetneuoberfläche parallele Magnetfeldstärkekomponente 22 auf, die dort im Schnittpunkt mit der Oberfläche und deren Ringzonenachse 21a beziehungsweise auf den Radien R1F und R2F einen maximalen Wert erreicht. Dieser Wert soll vorzugsweise mindestens 200 Gauss betragen, weiter vorzugsweise aber mindestens 350 Gauss. Die innere Ringzone R1F soll hierbei aber vorzugsweise mindestens einen Wert von 400 Gauss aufweisen.

Die Ausbreitung und die Art der Plasmaentladung wird weiterhin definiert durch den Verlauf der ein- und austretenden Feldlinien der Magnetronelektronenfalle über der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7. In einem Abstand von 10 mm von der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7 entlang der Achse 21a soll die parallele Komponente 23 der Magnetfeldstärke vorzugsweise auf einen Wert von höchstens 60% der Maximumkomponente 22 auf der Zerstäubungsquellenfläche betragen. Weiter vorzugsweise aber höchstens 55% dieser Komponente 22. Diese zweite Komponente 23 soll vorzugsweise aber an der Ringzone mit kleinerem Radius R1F grösser sein als an derjenigen mit grösserem Radius R2F.

Die Ringzonenbreite der Zerstäubungsquellenflächen, aus der 70% des momentan an der zugeordneten Ringzone zerstäubten Materiales stammt, soll höchstens 16 mm breit sein, vorzugsweise aber höchstens 12 mm und weiter vorzugsweise weniger als 10 mm breit.

Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Anordnung. Eine Unterteilung des Targets 3 in zwei Ringtargets 4, 5, welche im Wesentlichen nur gerade die Erosionsprofile aufnehmen, bringt weitere Vorteile in Bezug auf die wirtschaftliche Handhabung der teuren Edelmetallmaterialien und zusätzlich Vorteile in Bezug auf bessere Kühlmöglichkeiten und bessere Steuerung des Erosionsprofiles durch bessere Möglichkeit der Konfigurierung der Magnetfeldgeneratoren und der Elektrodenanordnung. Eine gute Targetkühlung bewirkt eine bessere Beherrschung der Kristallstruktur des Edelmetalles, insbesondere des diesbezüglich heiklen Goldes.

Die zusätzlichen Möglichkeiten, zwischen den Targetringen 4, 5 zusätzliche Einbauten mit Elektroden 16 oder magnetischen Materialien vornehmen zu können, erlauben eine zusätzliche Optimierung des Erosionsprofiles 8, womit die Targetausnutzung zusätzlich erhöht werden kann, beziehungsweise das Emissionsprofil des abgestäubten Materials positiv beeinflusst werden kann, um die Wirtschaftlichkeit der Anordnung weiterhin zu erhöhen. Zwischen dem inneren Ringtarget 4 mit der inneren Zerstäubungsquellenfläche beziehungsweise Ringzone 6 und dem äusseren Ringtarget 5 mit der äusseren Zerstäubungsquellenfläche beziehungsweise Ringzone 7 wird vorzugsweise eine Elektrode 16 isoliert über einen Isolator 15 angeordnet. Die Elektrode 16 kann wahlweise auf ein gewünschtes elektrisches Potenzial gelegt werden oder mit Schwebepotenzial betrieben werden.

Hiermit kann einerseits vermieden werden, dass im Zwischenbereich der beiden Targetringe Material abgestäubt wird und andererseits bei Anlegen von Zusatzpotenzialen die Entladungsverhältnisse bezüglich Ladungsträgerbeschuss des Werkstückes beeinflusst werden. Selbstverständlich ist bei allen Targetanordnungen in üblicher Weise dafür zu sorgen, dass im Randbereich der Targets kein unerwünschtes Material abgestäubt wird, wie dies in bekannter Weise durch Einhalten von Dunkelraumabständen zu den Gegenelektroden 10, 11 erreicht wird.

In Fig. 3 werden schematisch Varianten gezeigt, wie die Zerstäubungsquellenflächen 6, 7 beziehungsweise die Targets 3, 4, 5 gegenüber dem scheibenförmigen Werkstück 9 angeordnet werden können. Auf der rechten Seite der Quellenachse 17 in Fig. 3a ist dargestellt, wie ein Flachtarget mit Abstand d gegenüber dem Werkstück 9 angeordnet werden kann, wobei die innere Zerstäubungsquellenfläche 6 einen mittleren Radius R1 aufweist und die äussere Zerstäubungsquellenfläche 7 einen mittleren Radius R2. Die zu erwartenden Erosionsprofile 8 sind gestrichelt dargestellt. Auf der linken Seite der Quellenachse 17 wird das ursprüngliche Flachtarget 3 unterteilt in zwei Ringtargets 4, 5, die konzentrisch zueinander in einer Ebene liegen. Diese Anordnung ist eine bevorzugte Ausführungsform, da sie besonders günstig und wirtschaftlich betreibbar ist.

Selbstverständlich können, wie dies in Fig. 3b auf der rechten Quellenachsenseite dargestellt ist, die Targets 18 bereits vorprofiliert werden, zum Beispiel erhaben oder vertieft, um bestimmte Emissionseigenschaften oder auch vorteilhafte Eigenschaften bezüglich Targetausnutzung zu erreichen. In Fig. 3b ist ausserdem gezeigt, dass die ringförmigen Targets mit ihren Zerstäubungsquellenflächen gegenüber der Quellenachse beziehungsweise dem Werkstück 9 auch eine bestimmte Neigung 19 aufweisen können. Hiermit besteht eine weitere Möglichkeit der Einflussnahme auf die Emissionscharakteristik des zerstäubten Materiales und somit auf die Beeinflussung der Schichtverteilung am Werkstück 9. Eine Neigung kann sowohl am Innenring wie auch am Aussenring eingestellt werden, sowohl nach innen wie auch nach aussen.

In Fig. 3c ist ausserdem schematisch dargestellt, wie der innere Ring oder der äussere Ring gegenüber dem Werkstück 9 unterschiedliche Abstände d1 beziehungsweise d2 einnehmen kann. Hierbei sollen aber die Bereiche von d1 und d2 im vorerwähnten Bereich von d liegen.

Fig. 4 zeigt im Querschnitt schematisch eine Zerstäubungsquellenfläche 6, 7 beziehungsweise einen Erosionsgraben 8, der sich im Target 3, 4, 5 ausbilden kann. Der Erosionsgraben 8 weist in der Regel bei Magnetronentladungsanordnungen ein Erosionsmaximum 20 im Zentrum der Zerstäubungsquellenfläche auf. In diesem Fall liegt dieses Maximum auf den Ringzonen R1 und R2. Die Ringzonenachse 21 geht durch das Erosionsmaximum 20 und schneidet die Zerstäubungs quellenfläche 6, 7 rechtwinklig. Die Zerstäubungsquellenfläche 6, 7, welche diejenige Fläche ist, die durch den Ionenbeschuss abgestäubt wird, weist von Rand zu Rand die Breite Z auf. Gegen das Zentrum hin wird am meisten Material zerstäubt, wobei die Breite Z1 diejenige Fläche aufspannt, aus welcher 70% des Materiales aus dem Erosionsgraben stammt.

Die Ringzonenachse 21 fällt in der Regel wie erwähnt nicht genau mit der Achse zusammen, welche beim Schnittpunkt mit der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7 den Ort der Maximalen zur Zerstäubungsquellenfläche parallelen Magnetfeldkomponente 22 bestimmt. Diese Achse ist in der Figur mit 21a bezeichnet. Die zweite parallel zur Zerstäubungsquellenfläche definierte Feldkomponente 23 ist mit einem Abstand 24 von der Zerstäubungsquellenfläche von 10 mm spezifiziert. Die bereits angegebenen Werte der maximalen Magnetfeldkomponenten an den beiden beabstandeten Punkten zeigen, dass das Magnetfeld der typischen Magnetronelektronenfalle gegenüber den bekannten Anordnungen auf engem Raum eine starke Inhomogenität aufweist und somit einen nach aussen ungewöhnlich stark abnehmenden Feldgradienten aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel, welches nach der vorliegenden Erfindung realisiert worden ist, wird nachfolgend beschrieben:
- Werkstückaussendurchmesser 120 mm
- Abstand d 26 mm
- Torusraumdurchmesser D2 140 mm
- Targetaussenranddurchmesser D3 (Flachtarget) 130 mm
- Radius R1 26 mm
- Radius R2 63 mm
- Breite der inneren Zerstäubungsquellenfläche Z1 10 mm
- Breite der äusseren Zerstäubungsquellenfläche Z1 7 mm
- Targetmaterial Gold
- Arbeitsgas Argon
- Arbeitsdruck im Entladungsraum 5 x 10<-><2> mbar
- Parallele Maximummagnetfeldkomponente 22 auf der äusseren Zerstäubungsquellenfläche 350 Gauss
im Abstand 10 mm 150 Gauss
- Parallele maximale Magnetfeldkomponente der inneren Zerstäubungsquellenfläche 470 Gauss
im Abstand von 10 mm 250 Gauss
- Zerstäubungsleistung 3 kW
- Entladungsspannung 500-700 Volt DC
- Zerstäubungsrate 50 nms
- Schichtdickenverteilung

von Radius 20 bis Radius 60 des Werkstückes besser 5%
- Materialübertragungsfaktor besser als 30%-40%

Die erzielten Ergebnisse waren äusserst positiv ohne Beschädigung der empfindlichen Dye-Schicht der optischen Platte, und dies bei aussergewöhnlich hohem Übertragungsfaktor. Übliche Übertragungsfaktoren bei statischen Beschichtungssystemen bei den geforderten hohen Verteilungsanforderungen liegen im Bereich von weniger als 30%, typischerweise im Bereich von 15%-20%; vor allem bei solch kleinen Werkstückdurchmessern. Die erfindungsgemässe Anordnung kann selbstverständlich auch erfolgreich verwendet werden bei kleineren oder grösseren Werkstückdurchmessern als im vorgegebenen Beispiel angegeben, beispielsweise wie bei Durchmessern von 50 mm bis 70 mm.

Claims

1. Magnetronzerstäubungsanordnung mit - einer rotationssymmetrischen Magnetron-Zerstäubungsquelle (1), - einer Halterung (10, 11) für die Aufnahme eines kreisscheibenförmigen Werkstückes (9), koaxial zur Symmetrieachse (17) der Quelle (1) und diesbezüglich beabstandet, wobei die Zerstäubungsquelle (1) mindestens zwei ringförmige Magnetron-Elektronenfallen aufweist, deren jede ein Maximum der Magnetfeldstärke-Komponente (22) in radialer Richtung entlang der Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) definiert, und zwar in je einer Ringzone (6, 7) auf einem kleineren Radius R1F und einem grösseren Radius R2F, von welchen Ringzonen (6, 7) die der Quelle zugewandte Ebene eines Werkstückes (9) in der Halterung (10, 11) je einen entsprechenden Abstand d1 und d2 aufweist und d alle möglichen Werte von d1 und d2 einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass gilt:

0,8 </= (R2F - R1F) / d </= 3,0

2. Magnetronzerstäubungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 1,0 </= (R2F - R1F) / d </= 2,2.

3. Magnetronzerstäubungsanordnung mit - einer rotationssymmetrischen Magnetron-Zerstäubungsquelle (1), - einer Halterung (10, 11) für die Aufnahme eines kreisscheibenförmigen Werkstückes (9), koaxial zur Symmetrieachse (17) der Quelle (1) und diesbezüglich beabstandet, wobei die Zerstäubungsquelle (1) mindestens zwei ringförmige Erosionsgraben (8) bildet, deren jeder ein Erosionsmaximum (20) entlang der Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) definiert, und zwar in je einer Ringzone (6, 7) entlang der Zerstäubungsquellenoberfläche (6, 7) auf einem kleineren Radius R1E und einem grösseren Radius R2E, von welchen Ringzonen (6, 7) die der Quelle zugewandte Ebene eines Werkstückes (9) in der Halterung (10, 11)

je einen Abstand d1 und d2 aufweist und d alle möglichen Werte von d1 und d2 einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 0,8 </= (R2E - R1E) / d </= 3, 0

4. Magnetronzerstäubungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 1,0 </= (R2E - R1E) / d </= 2,2.

5. Magnetronzerstäubungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3 und/oder 2 und 4.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Maximumkomponente (22) in einem achsparallelen Abstand (24) von der Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) von 10 mm höchstens 60%, vorzugsweise höchstens 55%, dieser Komponente auf der Zerstäubungsquellenoberfläche (6, 7) beträgt und vorzugsweise an der Ringzone mit kleinerem Radius (R1F) grösser ist als an derjenigen mit grösserem (R2F).

7.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximum-Magnetfeldstärke-Komponente (22) an der Zerstäubungsquellenoberfläche (6, 7) mindestens 200 Gauss beträgt, vorzugsweise 350 Gauss, dabei besonders vorzugsweise an der inneren Ringzone (R1F) mindestens 400 Gauss beträgt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringzonenbreite (Z1), aus der 70% des momentan an der zugeordneten Ringzone (6, 7, Z) zerstäubten Materials stammt, höchstens 16 mm beträgt, vorzugsweise höchstens 12 mm und gar vorzugsweise weniger als 10 mm beträgt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzonen (Z) im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.

10.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ringzonen (Z) je an einem getrennten konzentrischen Targetmaterialring (4, 5) befinden.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Breite der Ringtargets (4, 5) im Wesentlichen der Ringzonenbreite (Z) nach Anspruch 6 entspricht.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: R1F APPROX R1E = R1 R2F APPROX R2E = R2 und 20 </= R1 </= 30 mm vorzugsweise 24 </= R1 </= 28 mm und/oder 55 </= R2 </= 65 mm.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 15 </= d </= 30 mm vorzugsweise 20 </= d </= 25 mm.

14.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (10, 11) für eine Werkstückscheibe (9) ausgebildet ist, deren Durchmesser D1 höchstens 20% kleiner ist als der Aussendurchmesser D3 der Zerstäubungsquellenfläche (7), vorzugsweise höchstens 10% kleiner ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) durch mindestens ein Edelmetall, vorzugsweise ein Goldtarget, gebildet ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche zwischen den Ringzonen als nichtzerstäubende Elektrode (16) ausgebildet ist und vorzugsweise elektrisch auf vorgegebenem Potenzial, insbesondere vorzugsweise auf Schwebepotenzial betrieben wird.

17.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Halterung angeordnetes Werkstück (9) und die Zerstäubungsquellenoberfläche die obere bzw. untere Wandung eines torusförmigen Prozessraumes (12) bilden.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser D2 des Torusraumes (12) grösser ist als der Aussendurchmesser D3 der Zerstäubungsquellenfläche 7, vorzugsweise mindestens um 50% grösser als d.

19. Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1-18 zum Beschichten von optischen Speicherplatten.

20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Speicherplatte eine DVD oder eine Photo CD ist, vorzugsweise eine CD-R oder eine Phase-Change-Platte.