DD229160B1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING DC PLASTER DRYERING DEVICES - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OPERATING DC PLASTER DRYERING DEVICES Download PDF

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DD229160B1
DD229160B1 DD26049284A DD26049284A DD229160B1 DD 229160 B1 DD229160 B1 DD 229160B1 DD 26049284 A DD26049284 A DD 26049284A DD 26049284 A DD26049284 A DD 26049284A DD 229160 B1 DD229160 B1 DD 229160B1
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Wolfgang Michalke
Juergen Salm
Klaus Steenbeck
Erwin Steinbeiss
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Adw Ddr
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen zur Vermeidung von Funkenentladungen, bei denen eine ruhig brennende Entladung, wie das für die Herstellung qualitativ hochwertiger isolierender Dünnschichten erforderlich ist, benötigt wird.The invention relates to a circuit arrangement for operating DC plasma atomizing devices for preventing spark discharges, in which a quiet burning discharge, as required for the production of high-quality insulating thin films, is needed.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die darauf abzielen, die Entladungsbedingungen inThere are a number of measures known which aim at the discharge conditions in

Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen zu stabilisieren. Bei der Gleichstromzerstäubung von Festkörpertargets mit Plasmatronquellen treten nach bestimmten Betriebszeiten häufig Entladungsinstabilitäten in Form von Funkendurchschlägen auf, die von schwächer abgetragenen Targetteilen^ußerhalb der intensiven Erosionszone ausgehen, deren Ursachen bisher nicht vollständig geklärt sind. Besonders störend wirken sich diese Instabilitäten bei der reaktiven Elementzerstäubung zur Abscheidung hochisolierender Schichten aus,z.B. beiderdc-Zerstäubung vonSi in O2-haltiger Atmosphäre, weil die Ausbildung der Funkeninstabilitäten noch durch die allmähliche Bedeckung der schwach abgetragenen Targetteile mit isolierenden Schichten und isolierenden Staubpartikeln forciert wird. Da mit jedem Funken Targetmaterial in feinster Verteilung auf die wachsenden Schichten geschleudert wird, entstehen in den Schichten hohe Defektdichten (pinholes), die zur Unbrauchbarkeit der Schichten führen können. Mit bestimmten Vorsputterregimes, durch häufige Targetreinigung, Auflegung isolierender Targetberändungen und staubarme Rezipienten läßt sich die Häufigkeit und die zeitliche Zunahme derartiger Instabilitäten zwar reduzieren, jedoch nicht vollständig vermeiden bzw. in der Funkenstärke nicht auf ein unterkritisches Maß reduzieren. Ferner sind aus DE-AS 1.440.662 und DD 122.160 Maßnahmen schaltungstechnischer Art bekannt, die die Ausbildung von Bogenentladungen unterbinden sollen. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht zur Unterdrückung von Entladungen geeignet, die unterhalb der Schwelle für Bogenentladungen liegen, aber im Ergebnis zu einem unerwünschten Einfluß auf die Qualität der hergestellten Schichten bzw. des beschichteten Bauelementes (Strahlenschäden) führen.To stabilize DC plasma atomizing devices. In the DC sputtering of solid state targets with Plasmatronquellen occur after certain operating times often discharge instabilities in the form of spark-through, emanating from weaker ablated target parts outside the E intens erosion zone whose causes are not yet fully understood. Particularly disturbing affect these instabilities in the reactive element atomization for the deposition of highly insulating layers, z. Both dc sputtering of Si in O2-containing atmosphere, because the formation of the sparks instabilities is still forced by the gradual coverage of the weakly abraded target parts with insulating layers and insulating dust particles. Since target material in the finest distribution is thrown onto the growing layers with each spark, high defect densities (pinholes) develop in the layers, which can lead to the unusability of the layers. With certain sputtering regimens, frequent target cleaning, application of insulating target boundaries, and low-dust recipients, the frequency and temporal increase of such instabilities can be reduced, but not completely avoided, or reduced to a subcritical level in the spark level. Furthermore, from DE-AS 1,440,662 and DD 122,160 measures of a circuit type are known to prevent the formation of arc discharges. However, these measures are not suitable for suppressing discharges that are below the threshold for arc discharges, but as a result lead to an undesirable effect on the quality of the layers produced or the coated component (radiation damage).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, defektreduzierte Dünnschichten mittels Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen herzustellen.It is the object of the invention to produce low-defect thin films by means of direct current plasma sputtering devices.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vermittels einer Schaltungsanordnung stabile Entladungsbedingungen beim Gleichstromplasmatronzerstäuben zu erreichen und eine derartiges ermöglichende Schaltungsanordnung anzugeben, die die Ausbildung von Funkenentladungen bei der Herstellung isolierender Schichten verringert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Verwendung von Gleichstromgeneratoren, die über eine Induktivität und Kapazität mit dem Plasmatron gekoppelt sind, die aus der Streukapazität des Plasmatrons und seiner Zuleitungen zusammengesetzte Scheinkapazitäi auf einen Wert kleiner 10 nF begrenzt ist und die Induktivität größer 5 H ist. Diese erfindungsgemäße Maßnahme führt in überraschender Weise zu einer erheblichen Verringerung der Funkenausbildung bei der Plasmatronentladung, was einer Reduzierung der im Falle der SiO2-Beschichtung entstehenden Defektdichte ohne Verwendung erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung um mindestens den Faktor 10 entspricht. Die erfindungsgemäß eingesetzte Schaltungsanordnung kann dabei sowohl durch die Ausgangsstufe des Gleichstromgenerators bzw. durch eine separate Ankopplung repräsentiert werden.The invention has for its object to achieve by means of a circuit arrangement stable discharge conditions in Gleichstromplasmatronzerstäuben and to provide such enabling circuitry that reduces the formation of spark discharges in the production of insulating layers. According to the invention, the object is achieved in that using DC generators, which are coupled via an inductance and capacitance with the plasmatron, which is composed of the stray capacitance of the plasmatron and its leads Scheinkompazitäi limited to a value less than 10 nF and the inductance greater than 5 H. is. This measure according to the invention surprisingly leads to a considerable reduction in spark formation in the case of the plasmatron discharge, which corresponds to a reduction of the defect density arising in the case of the SiO 2 coating by at least a factor of 10 without using a circuit arrangement according to the invention. The circuit arrangement used according to the invention can be represented both by the output stage of the DC generator or by a separate coupling.

Ausführungsbeispielembodiment

Zur näheren Illustration der Erfindung soll folgendes Ausführungsbeispiel dienen. Die beiliegende Figur zeigt eine nach der Erfindung ausgeführte Schaltungsanordnung. Unter Verwendung einer üblichen Vakuumbeschichtungsapparatur, ausgerüstet mit einem 1-kW-Plasmatron, soll ein 3"-SiIiziumtarget in Ar/O2-Gemisch bei einem Druck von 0,5Pa zwecks Herstellung von SiO2-Schichten zerstäubt werden. Zwischen einem üblichen Gleichstromgenerator 1 mit regelbarer Ausgangsleistung und dem Plasmatron 4 befindet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Induktivität 2 von 15H und einer Kapazität 3 von 1 nF entsprechend beiliegender Figur angeordnet. Der dabei parallel zur Induktivität 2 geschaltete Regelwiderstand (1-1 OkQ) dient dem Feinabgleich. Der Ohmsche Widerstand der Induktivität 2 wird durch Rv repräsentiert. Die parallel zur Induktivität geschaltete Diode ist zum Schutz gegenüber Spannungsspitzen vorgesehen.For a more detailed illustration of the invention, the following embodiment is intended to serve. The accompanying figure shows a designed according to the invention circuitry. Using a conventional vacuum coating apparatus equipped with a 1 kW plasmatron, a 3 "silicon target is sputtered into Ar / O 2 mixture at a pressure of 0.5 Pa for the production of SiO 2 layers between a conventional variable-speed DC generator 1 Output power and the plasmatron 4 is the circuit arrangement according to the invention with an inductance 2 of 15H and a capacitance 3 of 1 nF arranged as shown in the figure The parallel connected to the inductance 2 variable resistor (1-1 OkQ) is used for fine adjustment Inductance 2 is represented by Rv The diode connected in parallel with the inductance is designed to protect against voltage peaks.

Claims (1)

Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen zur Vermeidung von Funkenentladungen bei der Herstellung isolierender Schichten unter Verwendung von Gleichstromgeneratoren, die über eine Induktivität und Kapazität mit dem Plasmatron gekoppelt sind, gekennzeichnet dadurch, daß die aus der Streu kapazität des Plasmatrons und seiner Zuleitungen zusammengesetzte Scheinkapazität auf einen Wert kleiner 1OnF begrenzt ist und die Induktivität größer 5Hist.Circuit arrangement for operating Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen to avoid spark discharges in the production of insulating layers using DC generators, which are coupled via an inductance and capacitance with the Plasmatron, characterized in that the capacity of the scattering capacity of the Plasmatrons and its supply lines combined apparent capacity to a value smaller 1OnF is limited and the inductance is greater than 5H. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen zur Vermeidung von Funkenentladungen, bei denen eine ruhig brennende Entladung, wie das für die Herstellung qualitativ hochwertiger isolierender Dünnschichten erforderlich ist, benötigt wird.The invention relates to a circuit arrangement for operating DC plasma atomizing devices for preventing spark discharges, in which a quiet burning discharge, as required for the production of high-quality insulating thin films, is needed. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Es sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die darauf abzielen, die Entladungsbedingungen in Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen zu stabilisieren. Bei der Gleichstromzerstäubung von Festkörpertargets mit Piasmatronquellen treten nach bestimmten Betriebszeiten häufig Entladungsinstabilitäten in Form von Funkendurchschlägen auf, die von schwächer abgetragenen Targetteilen außerhalb der intensiven Erosionszone ausgehen, deren Ursachen bisher nicht vollständig geklärt sind. Besonders störend wirken sich diese Instabilitäten bei der reaktiven Elementzerstäubung zur Abscheidung hochisolierender Schichten aus,z. B. bei der dc-Zerstäubung von Si in O2-haltiger Atmosphäre, weil die Ausbildung der Funkeninstabilitäten noch durch die allmähliche Bedeckung der schwach abgetragenen Targetteile mit isolierenden Schichten und isolierenden Staubpartikeln forciert wird. Da mit jedem Funken Targetmaterial in feinster Verteilung auf die wachsenden Schichten geschleudert wird, entstehen in den Schichten hohe Defektdichten (pinholes), die zur Unbrauchbarkeit der Schichten führen können. Mit bestimmten Vorsputterregimes, durch häufige Targetreinigung, Auflegung isolierender Targetberandungen und staubarme Rezipienten läßt sich die Häufigkeit und die zeitliche Zunahme derartiger Instabilitäten zwar reduzieren, jedoch nicht vollständig vermeiden bzw. in der Funkenstärke nicht auf ein unterkritisches Maß reduzieren. Ferner sind aus DE-AS 1.440.662 und DD 122.160 Maßnahmen schaltungstechnischer Art bekannt, die die Ausbildung von Bogenentladungen unterbinden sollen. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht zur Unterdrückung von Entladungen geeignet, die unterhalb der Schwelle für Bogenentladungen liegen, aber im Ergebnis zu einem unerwünschten Einfluß auf die Qualität der hergestellten Schichten bzw. des beschichteten Bauelementes (Strahlenschäden) führen.A number of measures are known which aim to stabilize the discharge conditions in DC plasma atomizing devices. In the DC sputtering of solid state targets with Piasmatronquellen occur after certain operating times often discharge instabilities in the form of sparking, emanating from weaker ablated target parts outside of the intense erosion zone, whose causes are not fully understood. Particularly disturbing affect these instabilities in the reactive element atomization for the deposition of highly insulating layers, z. As in the dc sputtering of Si in O 2 -containing atmosphere, because the formation of the spark instabilities is still forced by the gradual coverage of the weakly abraded target parts with insulating layers and insulating dust particles. Since target material in the finest distribution is thrown onto the growing layers with each spark, high defect densities (pinholes) develop in the layers, which can lead to the unusability of the layers. With certain sputtering regimens, frequent target cleaning, application of insulating target boundaries and low-dust recipients, the frequency and temporal increase of such instabilities can be reduced, but not completely avoided or reduced to a subcritical level in the spark level. Furthermore, from DE-AS 1,440,662 and DD 122,160 measures of a circuit type are known to prevent the formation of arc discharges. However, these measures are not suitable for suppressing discharges that are below the threshold for arc discharges, but as a result lead to an undesirable influence on the quality of the layers produced or of the coated component (radiation damage). Ziel der ErfindungObject of the invention Es ist das Ziel der Erfindung, defektreduzierte Dünnschichten mittels Gleichstromplasmatronzerstäubungsvorrichtungen herzustellen.It is the object of the invention to produce low-defect thin films by means of direct current plasma sputtering devices. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vermittels einer Schaltungsanordnung stabile Entladungsbedingungen beim Gleichstromplasmatronzerstäuben zu erreichen und eine derartiges ermöglichende Schaltungsanordnung anzugeben, die die Ausbildung von Funkenentladungen bei der Herstellung isolierender Schichten verringert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Verwendung von Gleichstromgeneratoren, die über eine Induktivität und Kapazität mit dem Plasmatron gekoppelt sind, die aus der Streukapazität des Plasmatrons und seiner Zuleitungen zusammengesetzte Scheinkapazität auf einen Wert kleiner 1OnF begrenzt ist und die Induktivität größer 5 H ist. Diese erfindungsgemäße Maßnahme führt in überraschender Weise zu einer erheblichen Verringerung der Funkenausbildung bei der Plasmatronentladung, was einer Reduzierung der im Falle der SiOj-Beschichtung entstehenden Defektdichte ohne Verwendung erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung um mindestens den Faktor 10 entspricht. Die erfindungsgemäß eingesetzte Schaltungsanordnung kann dabei sowohl durch die Ausgangsstufe des Gleichstromgenerators bzw. durch eine separate Ankopplung repräsentiert werden.The invention has for its object to achieve by means of a circuit arrangement stable discharge conditions in Gleichstromplasmatronzerstäuben and to provide such enabling circuitry that reduces the formation of spark discharges in the production of insulating layers. According to the invention, the object is achieved in that using DC generators, which are coupled via an inductance and capacitance with the plasmatron, composed of the stray capacitance of the plasmatron and its leads apparent capacitance is limited to a value less than 1OnF and the inductance is greater than 5 H. , This measure according to the invention surprisingly leads to a considerable reduction of the spark formation in the case of the plasmatron discharge, which corresponds to a reduction of the defect density arising in the case of the SiO 2 coating by at least a factor of 10 without using a circuit arrangement according to the invention. The circuit arrangement used according to the invention can be represented both by the output stage of the DC generator or by a separate coupling. Ausführungsbeispielembodiment Zur näheren Illustration der Erfindung soll folgendes Ausführungsbeispiel dienen. Die beiliegende Figur zeigt eine nach der Erfindung ausgeführte Schaltungsanordnung. Unter Verwendung einer üblichen Vakuumbeschichtungsapparatur, ausgerüstet mit einem 1-kW-Plasmatron, soll ein 3"-SiIiziumtarget in Ar/O2-Gemisch bei einem Druck von 0,5Pa zwecks Herstellung von SiO2-Sch ich te η zerstäubt werden. Zwischen einem üblichen Gleichstromgenerator 1 mit regelbarer Ausgangsleistung und dem Plasmatron 4 befindet sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Induktivität 2 von 15H und einer Kapazität 3 von 1 nF entsprechend beiliegender Figur angeordnet. Der dabei parallel zur Induktivität 2 geschaltete Regelwiderstand (1-1 dient dem Feinabgleich. Der Ohmsche Widerstand der Induktivität 2 wird durch R„ repräsentiert. Die parallel zur Induktivität geschaltete Diode ist zum Schutz gegenüber Spannungsspitzen vorgesehen.For a more detailed illustration of the invention, the following embodiment is intended to serve. The accompanying figure shows a designed according to the invention circuitry. Using a conventional vacuum coating apparatus equipped with a 1 kW plasmatron, a 3 "silicon target is to be sputtered in Ar / O 2 mixture at a pressure of 0.5 Pa for the production of SiO 2 chips η The circuit arrangement according to the invention is arranged with an inductance 2 of 15H and a capacitance 3 of 1 nF according to the enclosed figure in the usual DC generator 1 with controllable output power and the plasmatron 4. The regulating resistor (1-1) connected in parallel to the inductance 2 serves for the fine adjustment Ohmic resistance of the inductance 2 is represented by R "The diode connected in parallel to the inductance is provided for protection against voltage spikes.
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JP3631246B2 (en) * 1992-09-30 2005-03-23 アドバンスド エナージィ インダストリーズ，インコーポレイテッド Formally precise thin film coating system
US5718813A (en) * 1992-12-30 1998-02-17 Advanced Energy Industries, Inc. Enhanced reactive DC sputtering system
US6217717B1 (en) 1992-12-30 2001-04-17 Advanced Energy Industries, Inc. Periodically clearing thin film plasma processing system
WO1996031899A1 (en) 1995-04-07 1996-10-10 Advanced Energy Industries, Inc. Adjustable energy quantum thin film plasma processing system
US5682067A (en) * 1996-06-21 1997-10-28 Sierra Applied Sciences, Inc. Circuit for reversing polarity on electrodes
US5882492A (en) * 1996-06-21 1999-03-16 Sierra Applied Sciences, Inc. A.C. plasma processing system
US5910886A (en) * 1997-11-07 1999-06-08 Sierra Applied Sciences, Inc. Phase-shift power supply
US6011704A (en) * 1997-11-07 2000-01-04 Sierra Applied Sciences, Inc. Auto-ranging power supply

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