DE102014112671A1 - Magnetron arrangement, processing arrangement and method for reactive sputtering - Google Patents

Magnetron arrangement, processing arrangement and method for reactive sputtering Download PDF

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Magnetronanordnung (100) Folgendes aufweisen: eine Magnetronkathode (102k) mit einem zu zerstäubenden Material; eine Magnetanordnung (102m), welche derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet ist, dass über dem zu zerstäubenden Material ein Plasmabildungsbereich (106) bereitgestellt ist, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche (106g) und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende Umkehrbereiche (106k) aufweist; eine Gaszuführungsanordnung (108) mit mindestens einem ersten Gaseinlass (108a) und mit mindestens einem zweiten Gaseinlass (108b), wobei die Gaszuführungsanordnung (108) eingerichtet ist, die beiden längserstreckten Bereiche (106g) des Plasmabildungsbereichs mittels des mindestens einen ersten Gaseinlasses (108a) mit einem Reaktivgas (110a) zu versorgen, und die beiden Umkehrbereiche (106k) des Plasmabildungsbereichs mittels des mindestens einen zweiten Gaseinlasses (108b) mit einem Inertgas (110b) derart zu spülen, dass in den beiden Umkehrbereichen (106k) des Plasmabildungsbereichs im Wesentlichen nur das Inertgas (110b) vorhanden ist.According to various embodiments, a magnetron assembly (100) may include: a magnetron cathode (102k) having a material to be sputtered; a magnet assembly (102m) disposed relative to the magnetron cathode such that a plasma forming region (106) is provided over the material to be sputtered, wherein the plasma forming region comprises two elongated regions (106g) and two reverse regions (106k) annularly connecting the longitudinal regions ; a gas supply arrangement (108) having at least a first gas inlet (108a) and at least one second gas inlet (108b), wherein the gas supply arrangement (108) is arranged, the two longitudinally extending regions (106g) of the plasma formation region by means of the at least one first gas inlet (108a) to supply with a reactive gas (110a), and the two Umkehrbereiche (106k) of the plasma formation region by means of the at least one second gas inlet (108b) with an inert gas (110b) to flush such that in the two areas of reversal (106k) of the plasma formation substantially only the inert gas (110b) is present.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetronanordnung, eine Prozessieranordnung und ein Verfahren zum reaktiven Sputtern.The invention relates to a magnetron arrangement, a processing arrangement and a method for reactive sputtering.

Im Allgemeinen können verschiedene Beschichtungsverfahren dazu genutzt werden, Schichten oder Beschichtungen auf ein Substrat oder auf einen anderen Träger aufzubringen. Zum Herstellen dünner Schichten können beispielsweise chemische Gasphasenabscheidungsprozesse oder physikalische Gasphasenabscheidungsprozesse genutzt werden, wie beispielsweise die Kathodenzerstäubung (das so genannte Sputtern oder die so genannte Sputter-Deposition). Modifikationen der Kathodenzerstäubung sind beispielsweise das reaktive Sputtern und das reaktive Magnetronsputtern. Beim reaktiven Sputtern wird zum einen ein Arbeitsgas (z.B. Argon) verwendet, um die Kathode (das Targetmaterial) zu zerstäuben, wobei das Arbeitsgas nicht chemisch in die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht eingebaut wird, und zum anderen wird mindestens ein reaktives Gas zugesetzt, so dass das zerstäubte Targetmaterial mit dem Reaktivgas chemisch reagiert und sich die Reaktionsprodukte auf dem Substrat abscheiden oder auf dem Substrat bilden.In general, various coating methods can be used to apply layers or coatings to a substrate or other substrate. For example, chemical vapor deposition processes or physical vapor deposition processes, such as sputtering or so-called sputter deposition, can be used to produce thin layers. Modifications of cathode sputtering include, for example, reactive sputtering and reactive magnetron sputtering. In reactive sputtering, on the one hand, a working gas (eg, argon) is used to atomize the cathode (the target material), the working gas is not chemically incorporated into the layer deposited on the substrate, and on the other hand, at least one reactive gas is added the sputtered target material chemically reacts with the reactive gas and the reaction products deposit on the substrate or form on the substrate.

Beim reaktiven Sputtern kann das Beschichten eines Substrats mit einer Schicht, welche die entsprechenden Schichteigenschaften aufweist, dadurch erfolgen, dass die Sputteranordnung in einen Betriebspunkt oder Betriebszustand gebracht und/oder in einem Betriebspunkt gehalten wird. Der Betriebspunkt kann die notwendigen Betriebsparameter der Sputteranordnung festlegen (z.B. eine Substrat-Transportgeschwindigkeit, eine Target-Rotationsgeschwindigkeit, Generatorgrößen, einen Gasdruck, Materialien, usw.), so dass eine entsprechende Schicht mit den jeweils gewünschten oder benötigten Eigenschaften oder den Eigenschaften nach einer Vorgabe (z.B. spez. elektrischer Widerstand der Schicht, chemische Zusammensetzung der Schicht, Schichtdickenverteilung der Schicht auf der Oberfläche des Substrats, optische Eigenschaften der Schicht, usw.) hergestellt werden kann. Dabei können Abweichungen des Sputter-Prozesses von einem Betriebspunkt global für den gesamten Sputterprozess (z.B. mittels einer Leistungsregelung) und/oder lokal in einem Bereich der Sputter-Prozesskammer ausgeglichen werden, z.B. mittels eines geregelten Zuführens eines Prozessgases (Arbeitsgases oder Reaktivgases) mittels einer Prozessgaszuführung oder mittels einer Gaszufuhrregelung in den betreffenden Bereich der Sputter-Prozesskammer.In reactive sputtering, coating a substrate with a layer having the appropriate layer properties may be accomplished by placing the sputter assembly in an operating point or operating condition and / or at an operating point. The operating point can specify the necessary operating parameters of the sputtering arrangement (eg a substrate transport speed, a target rotational speed, generator sizes, a gas pressure, materials, etc.), so that a corresponding layer with the respective desired or required properties or the properties according to a specification (Eg specific electrical resistance of the layer, chemical composition of the layer, layer thickness distribution of the layer on the surface of the substrate, optical properties of the layer, etc.) can be produced. In doing so, deviations of the sputtering process from one operating point globally for the entire sputtering process (e.g., by means of power control) and / or locally in a region of the sputtering process chamber may be compensated, e.g. by means of a controlled supply of a process gas (working gas or reactive gas) by means of a process gas supply or by means of a gas supply control in the relevant area of the sputtering process chamber.

Ferner kann die Sputter-Anordnung mindestens einen Generator zum Bereitstellen der elektrischen Spannung an einer Magnetronkathode und des entsprechenden elektrischen Stroms zwischen der Magnetronkathode und mindestens einer Anode aufweisen. Der elektrische Strom, welcher bei einer jeweils angelegten Spannung zwischen der Magnetronkathode und der Anode fließt, kann von den Gasen (z.B. der Zusammensetzung und/oder dem Druck des Prozessgases) in der Sputter-Prozesskammer abhängig sein. Somit ergeben sich für den Generator sowie für das Zuführen des Prozessgases verschiedene Betriebsarten bzw. Steuermöglichkeiten und/oder Regelungsmöglichkeiten, um einen Betriebspunkt einzustellen.Furthermore, the sputtering arrangement can have at least one generator for providing the electrical voltage to a magnetron cathode and the corresponding electrical current between the magnetron cathode and at least one anode. The electric current that flows at a voltage applied between the magnetron cathode and the anode may be dependent on the gases (e.g., the composition and / or pressure of the process gas) in the sputtering process chamber. Thus, for the generator as well as for the supply of the process gas different modes or control options and / or control options arise to set an operating point.

Bei einem längserstreckten Magnetron, z.B. bei einem Planarmagnetron oder Doppel-Planarmagnetron oder bei einem Rohrmagnetron oder Doppel-Rohrmagnetron, kann das Prozessgas (das Arbeitsgas und/oder das Reaktivgas) mittels einer entlang der Längserstreckung segmentierten Gaszuführung (einem segmentierten Gaskanal) geregelt dem Magnetron zugeführt werden, wobei der Arbeitspunkt des Magnetrons lokal mittels des zugeführten Gases beeinflusst (eingestellt oder geregelt) werden kann. Anschaulich kann es zum Abscheiden einer homogenen Schicht mittels reaktiven Sputterns notwendig sein, einzelne Abschnitte der Magnetronkathode des Magnetrons mit unterschiedlichen Gasen (z.B. mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung und/oder unterschiedlichem Druck bzw. unterschiedlichem Gasfluss) zu versorgen. Mit anderen Worten kann das Prozessgas derart in einen Prozessierraum zwischen einer Magnetronkathode und einem zu beschichtenden Substrat eingebracht werden, dass die räumliche Dichteverteilung (bzw. die räumliche Verteilung) des Prozessgases oder der Bestandteile des Prozessgases eine homogene Schichtabscheidung (z.B. über die gesamte Substratbreite oder über die gesamte Substratfläche) auf dem zu beschichtenden Substrat ermöglichen.For an elongate magnetron, e.g. in the case of a planar magnetron or double planar magnetron or in a tubular magnetron or double tubular magnetron, the process gas (the working gas and / or the reactive gas) can be supplied to the magnetron by means of a gas supply segmented along the longitudinal extent (a segmented gas channel), the operating point of the Magnetrons locally by means of the supplied gas can be influenced (adjusted or regulated). Clearly, to deposit a homogeneous layer by means of reactive sputtering, it may be necessary to supply individual sections of the magnetron's magnetron cathode with different gases (e.g., different gas composition and / or pressure or gas flow). In other words, the process gas can be introduced into a processing space between a magnetron cathode and a substrate to be coated in such a way that the spatial density distribution (or the spatial distribution) of the process gas or components of the process gas is homogeneous (eg over the entire width of the substrate or above the entire substrate surface) on the substrate to be coated.

Beim Sputtern kann sich das zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat bereitgestellte schichtbildende Material (z.B. das zerstäubte Targetmaterial und/oder das daraus beim reaktiven Sputtern gebildeten Reaktionsprodukt) an der Magnetronkathode selbst abscheiden (redeponieren), wobei der Bereich der Kathode, in dem das Zerstäuben erfolgt (Zerstäubungsbereich), von dem redeponierten Material kontinuierlich gereinigt wird. Außerhalb des Zerstäubungsbereichs kann das auf der Magnetronkathode redeponierte Material allerdings eine Schicht bilden (in einem so genannten Redepositionsbereich der Kathode), welche das Sputtern beeinträchtigen kann. Wenn das redeponierte Reaktionsprodukt elektrisch isolierend ist, kann sich beispielsweise eine isolierende Schicht auf der Magnetronkathode bilden, was den Ladungsausgleich zwischen der Magnetronkathode und dem Plasma behindern und somit Spannungsüberschläge (so genannte Arcs, oder so genanntes Arcing) an der Magnetronkathode anregen kann. Solche Spannungsüberschläge können die Magnetronkathode beschädigen, z.B. teilweise aufschmelzen, oder Materialpartikel oder Materialcluster von der Magnetronkathode lösen. Werden Materialpartikel aus der Magnetronkathode aufgrund des Arcing gelöst, können diese sich beispielsweise auf einem zu beschichtenden Substrat anlagern und die auf dem Substrat aufwachsende (kondensierende) Schicht verunreinigen oder von dem Substrat reflektiert werden und sich an der Magnetronkathode anlagern. Mit anderen Worten kann das Redeponieren von Reaktionsprodukten beim reaktiven Sputtern zu Partikelverunreinigungen auf dem Substrat führen.During sputtering, the layer-forming material (eg the sputtered target material and / or the reaction product formed therefrom during reactive sputtering) deposited on a substrate can self-deposit (redeposition) on the magnetron cathode, the area of the cathode in which the sputtering takes place (sputtering), is cleaned from the redeponierten material continuously. Outside the sputtering region, however, the material redeponed on the magnetron cathode can form a layer (in a so-called redeposition region of the cathode), which can impair sputtering. If the redeposited reaction product is electrically insulating, for example, an insulating layer can form on the magnetron cathode, which can hinder the charge balance between the magnetron cathode and the plasma and thus can excite voltage flashovers (so-called arcs, or so-called arcing) on the magnetron cathode. Such flashovers can damage the magnetron cathode, eg partially melt it, or detach material particles or material clusters from the magnetron cathode. If material particles are released from the magnetron cathode due to the arcing, these can be deposited, for example, on a substrate to be coated and contaminate the (condensing) layer growing on the substrate or be reflected by the substrate and accumulate on the magnetron cathode. In other words, the sputtering of reaction products during reactive sputtering can lead to particle contamination on the substrate.

Ein Magnetron kann beispielsweise mindestens eine Magnetronkathode (ein Target) aufweisen mit einem zu zerstäubenden Material (Targetmaterial). Dabei kann die Magnetronkathode aus dem Targetmaterial bestehen und selbst zerstäubt werden oder die Magnetronkathode kann das Targetmaterial aufweisen, z.B. kann das Targetmaterial auf einer Oberfläche der Magnetronkathode freiliegen. Ferner kann ein Magnetron eine Magnetanordnung (ein Magnetsystem) aufweisen, welche derart eingerichtet sein kann und derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet sein kann, dass über dem Targetmaterial ein Plasmabildungsbereich bereitgestellt wird (z.B. ein ringförmig geschlossener Plasmabildungsbereich, d.h. ein so genannter Race-Track), wobei der Plasmabildungsbereich zwei (nebeneinander verlaufende) längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende Umkehrbereiche aufweisen kann.A magnetron may, for example, have at least one magnetron cathode (a target) with a material to be sputtered (target material). The magnetron cathode may consist of the target material and be self-atomized or the magnetron cathode may comprise the target material, e.g. For example, the target material may be exposed on a surface of the magnetron cathode. Furthermore, a magnetron may have a magnet arrangement (a magnet system), which may be set up in such a way and arranged relative to the magnetron cathode that a plasma formation area is provided above the target material (eg an annularly closed plasma formation area, ie a so-called race track). wherein the plasma forming region may have two longitudinally extending portions (side by side) and two reverse portions annularly connecting the longitudinally extending portions.

Die Magnetronkathode und der Plasmabildungsbereich (bzw. die längserstreckten Bereiche des Plasmabildungsbereichs) können sich im Wesentlichen in die gleiche Richtung erstrecken. Dabei können die Umkehrbereiche Randbereiche des Plasmabildungsbereichs oder Randbereiche der Magnetronkathode definieren, wobei in den Randbereichen im Wesentlichen kein Material von der Magnetronkathode zerstäubt wird und wobei somit eine Redeposition von Reaktionsprodukten in den Randbereichen erfolgen kann.The magnetron cathode and the plasma formation region (or the longitudinal regions of the plasma formation region) may extend in substantially the same direction. In this case, the reversal regions can define edge regions of the plasma formation region or edge regions of the magnetron cathode, wherein substantially no material is atomized by the magnetron cathode in the edge regions and thus redeposition of reaction products in the edge regions can take place.

Eine Unterversorgung der Randbereiche der Magnetronkathode mit Reaktivgas kann sich herkömmlicherweise als unzureichend erweisen, da immer noch ausreichend Reaktivgas (z.B. aufgrund von Druckgradienten oder aufgrund von Diffusion) in die Randbereiche gelangen kann. Beispielsweise kann sich das den längserstreckten Bereichen des Race-Tracks zugeführte Reaktivgas in die Randbereiche ausbreiten und somit zum Redeponieren der dort gebildeten Reaktionsmaterialien auf der Magnetronkathode führen.Conventionally, undersupplying the peripheral regions of the magnetron cathode with reactive gas may prove inadequate because sufficient reactive gas (e.g., due to pressure gradients or due to diffusion) may still reach the edge regions. For example, the reactive gas supplied to the longitudinally extended regions of the race track can propagate into the edge regions and thus lead to the redeposition of the reaction materials formed thereon on the magnetron cathode.

Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, eine Gaszuführungsanordnung bereitzustellen, welche das Zuführen von Gas derart steuert oder regelt, dass die Randbereiche der Magnetronkathode bzw. die beiden Umkehrbereiche des Race-Tracks im Wesentlichen nur mit Inertgas bespült werden. Damit kann erreicht werden, dass die Randbereiche möglichst frei von Reaktivgas verbleiben, so dass dort zerstäubtes Material nur unwesentlich mit dem Reaktivgas chemisch reagieren kann. Dabei kann die Plasmaerzeugung in den beiden Umkehrbereichen aufrecht erhalten werden (z.B. kann das Inertgas als Arbeitsgas fungieren oder das Arbeitsgas sein), so dass anschaulich das Plasma im Race-Track brennen kann. Dies ermöglicht es, den Redepositionsbereich (z.B. den Randbereich der Magnetronkathode) frei von redeponierten isolierenden Schichten zu halten und somit eine Partikelverschmutzung beim Sputtern oder ein Beschädigen der Magnetronkathode aufgrund von Spannungsüberschlägen (Arcs) zu reduzieren.One aspect of various embodiments can be seen illustratively in providing a gas delivery assembly that controls or controls the supply of gas such that the edge regions of the magnetron cathode or the two reverse regions of the race track are substantially flushed with inert gas only. It can thereby be achieved that the edge regions remain as free as possible of reactive gas, so that atomized material can react only insignificantly with the reactive gas there. In this case, the plasma generation in the two reverse regions can be maintained (for example, the inert gas can act as a working gas or be the working gas) so that the plasma in the race track can clearly burn. This makes it possible to keep the redeposition region (e.g., the peripheral region of the magnetron cathode) free of redeposited insulating layers and thus to reduce particle contamination during sputtering or damage to the magnetron cathode due to arcing.

Herkömmlicherweise kann ein Beschädigen der Magnetronkathode aufgrund von Spannungsüberschlägen verringert werden, indem die Spannungsversorgung, welche die Magnetronkathode mit elektrischer Energie versorgt, kurzzeitig unterbrochen wird, wenn ein Spannungsüberschlag detektiert wird, so dass ein von dem Spannungsüberschlag erzeugter elektrischer Stromfluss begrenzt werden kann. Dabei wird beispielsweise in Kauf genommen, dass gleichzeitig das Bilden des Plasmas unterbrochen wird, wenn die Spannungsversorgung unterbrochen ist. Dies kann das Abscheiden der Schicht beeinträchtigen, da beispielsweise kurzzeitig weniger Targetmaterial zerstäubt wird.Conventionally, damage to the magnetron cathode due to voltage flashovers can be reduced by briefly interrupting the voltage supply which supplies the magnetron cathode with electrical energy when a flashover is detected, so that an electrical current flow generated by the flashover can be limited. It is accepted, for example, that at the same time the formation of the plasma is interrupted when the power supply is interrupted. This can impair the deposition of the layer, since, for example, less target material is sputtered for a short time.

Verschiedene Ausführungsformen basieren anschaulich darauf, ein möglichst stabiles Prozessverhalten des reaktiven Sputterprozesses zu ermöglichen. Dadurch kann ein kontinuierliches Beschichten ermöglicht werden, beispielsweise in einer In-Line-Prozessanlage, mittels derer zu beschichtende Substrate bandartig (als so genanntes Substratband) den Beschichtungsbereich kontinuierlich passieren. In solchen Anlagen würde ein kurzes Unterbrechen des Sputterns beispielsweise einen kostenintensiven Prozessausschuss von Substrate bzw. Schichten verursachen, wenn die Spannungsversorgung unterbrochen wird. Ferner ermöglicht das stabile Prozessverhalten eine verringerte Partikelverschmutzung und eine verringerte Schwankung (Varianz) in den Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten und somit ermöglicht das stabile Prozessverhalten anschaulich eine höhere Prozessqualität.Various embodiments are illustratively based on enabling the most stable possible process behavior of the reactive sputtering process. Thereby, a continuous coating can be made possible, for example in an in-line process plant, by means of which substrates to be coated continuously (as a so-called substrate strip) continuously pass the coating area. In such systems, for example, a brief interruption of sputtering would cause a costly process scrap of substrates or layers when the power supply is interrupted. Furthermore, the stable process behavior enables reduced particle contamination and reduced variance in the properties of the deposited layers, and thus the stable process behavior clearly allows for higher process quality.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Gaszuführung für ein Magnetron bereitgestellt zum Betreiben eines reaktiven Sputterprozesses, wobei mittels der Gaszuführung ein Teil des Race-Tracks oder ein Teil der Magnetronkathode (z.B. die beiden längserstreckten Bereiche des Race-Tracks oder die mittleren Bereiche der Magnetronkathode zwischen zwei Randbereichen der Magnetronkathode) mit Reaktivgas versorgt wird, so dass dort ein Reaktivprozess ablaufen kann, und wobei mittels der Gaszuführung ein anderer Teil des Race-Tracks oder der Magnetronkathode (z.B. die beiden Umkehrbereiche des Race-Tracks oder die Randbereiche der Magnetronkathode) im Wesentlichen frei von Reaktivgas gehalten werden, so dass dort im Wesentlichen kein Reaktivprozess ablaufen kann.According to various embodiments, a gas supply for a magnetron is provided for operating a reactive sputtering process, wherein by means of the gas supply part of the race track or a part of the magnetron cathode (For example, the two elongated regions of the race track or the central regions of the magnetron cathode between two edge regions of the magnetron cathode) is supplied with reactive gas, so that there can run a reactive process, and wherein by means of the gas supply another part of the race track or magnetron cathode (Eg, the two reversal areas of the race track or the edge regions of the magnetron cathode) are kept substantially free of reactive gas, so that there can run essentially no reactive process.

Eine Magnetronanordnung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Folgendes aufweisen: eine Magnetronkathode mit einem zu zerstäubenden Material; eine Magnetanordnung, welche derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet ist, dass über dem zu zerstäubenden Material ein (z.B. ringförmig geschlossener) Plasmabildungsbereich bereitgestellt ist, wobei der Plasmabildungsbereich zwei (z.B. nebeneinander verlaufende) längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende (z.B. gekrümmt verlaufende) Umkehrbereiche aufweist; eine Gaszuführungsanordnung mit mindestens einem ersten Gaseinlass zum Versorgen der beiden längserstreckten Bereiche des Plasmabildungsbereichs mit einem ersten Gas derart, dass in den beiden längserstreckten Bereichen des Plasmabildungsbereichs im Wesentlichen nur das erste Gas vorhanden ist, und mindestens einem zweiten Gaseinlass zum Versorgen der beiden Umkehrbereiche des Plasmabildungsbereichs mit einem zweiten Gas derart, dass in den beiden Umkehrbereichen des Plasmabildungsbereichs im Wesentlichen nur das zweite Gas vorhanden ist, so dass die beiden Umkehrbereiche im Wesentlichen frei bleiben von einem Reaktionsmaterial, welches sich aus einer chemischen Reaktion des zu zerstäubenden Materials der Magnetronkathode mit dem ersten Gas ergibt; wobei das erste Gas mindestens ein Reaktivgas aufweist; und wobei das zweite Gas Inertgas aufweist.A magnetron assembly according to various embodiments may include: a magnetron cathode having a material to be sputtered; a magnet arrangement which is arranged relative to the magnetron cathode in such a way that a (eg annularly closed) plasma forming region is provided above the material to be sputtered, wherein the plasma forming region comprises two longitudinally extending regions (eg side by side) and two longitudinally extending regions (eg curved) ) Has reversal areas; a gas supply arrangement having at least one first gas inlet for supplying the two longitudinally extending regions of the plasma formation region with a first gas such that essentially only the first gas is present in the two longitudinal regions of the plasma formation region, and at least one second gas inlet for supplying the two regions of reversal of the plasma formation region with a second gas such that substantially only the second gas is present in the two reversal regions of the plasma formation region, so that the two reversal regions remain substantially free of a reaction material resulting from a chemical reaction of the material to be sputtered of the magnetron cathode with the first Gas results; wherein the first gas has at least one reactive gas; and wherein the second gas comprises inert gas.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Magnetronanordnung Folgendes aufweisen: eine Magnetronkathode mit einem zu zerstäubenden Material; eine Magnetanordnung, welche derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet ist, dass über dem zu zerstäubenden Material ein Plasmabildungsbereich bereitgestellt ist, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende Umkehrbereiche aufweist; eine Gaszuführungsanordnung mit mindestens einem ersten Gaseinlass zum Versorgen der beiden längserstreckten Bereiche des Plasmabildungsbereichs mit einem Reaktivgas, und mit mindestens einem zweiten Gaseinlass zum Spülen der beiden Umkehrbereiche des Plasmabildungsbereichs mit einem Inertgas derart, dass in den beiden Umkehrbereichen des Plasmabildungsbereichs im Wesentlichen nur das Inertgas vorhanden ist.According to various embodiments, a magnetron assembly may comprise: a magnetron cathode having a material to be sputtered; a magnet assembly disposed relative to the magnetron cathode such that a plasma forming region is provided over the material to be sputtered, the plasma forming region having two longitudinal regions and two reverse regions annularly connecting the longitudinal regions; a gas supply arrangement having at least one first gas inlet for supplying the two elongate regions of the plasma formation region with a reactive gas, and at least one second gas inlet for purging the two reversal regions of the plasma formation region with an inert gas such that essentially only the inert gas is present in the two reversal regions of the plasma formation region is.

Dabei kann das Einlassen des Reaktivgases und des Inertgases mittels der Gaszuführungsanordnung derart erfolgen, dass Redepositionsbereiche an den beiden Umkehrbereichen des Plasmabildungsbereichs (des Race-Tracks) im Wesentlichen frei bleiben von einem Reaktionsmaterial, welches sich aus einer chemischen Reaktion des zu zerstäubenden Materials der Magnetronkathode mit dem ersten Gas ergibt.In this case, the admission of the reactive gas and the inert gas by means of the gas supply arrangement can be such that Redepositionsbereiche at the two reversal regions of the plasma formation region (the race track) remain substantially free of a reaction material, which from a chemical reaction of the material to be sputtered with the magnetron cathode gives the first gas.

Zum Sputtern kann das Bilden des Plasmas mittels eines Magnetfeldes unterstützt werden, welches die Ionisationsrate des plasmabildenden Gases (z.B. des Arbeitsgases) beeinflussen kann. Das Magnetfeld kann mittels einer Magnetanordnung (mittels eines Magnetsystems) erzeugt werden, wobei mittels des Magnetfeldes ein ringförmiger Plasmabildungsbereich (Plasmakanal), d.h. ein so genannter Race-Track, ausgebildet werden kann, in dem sich das Plasma bilden kann. Zum Sputtern kann das Targetmaterial zwischen dem ringförmigen Plasmabildungsbereich und dem Magnetsystem angeordnet sein oder werden, so dass das Targetmaterial von dem Magnetfeld durchdrungen werden kann und der ringförmige Plasmabildungsbereich auf und/oder über dem Targetmaterial, bzw. auf und/oder über einer zu zerstäubenden Oberfläche der Magnetronkathode verlaufen kann.For sputtering, the formation of the plasma may be assisted by means of a magnetic field which may influence the ionization rate of the plasma-forming gas (e.g., the working gas). The magnetic field can be generated by means of a magnet arrangement (by means of a magnet system), whereby by means of the magnetic field an annular plasma formation area (plasma channel), i. a so-called race track, can be formed in which the plasma can form. For sputtering, the target material may be disposed between the annular plasma forming region and the magnet system so that the target material can be penetrated by the magnetic field and the annular plasma forming region on and / or over the target material, or on and / or over a surface to be sputtered the magnetron cathode can run.

Die Form (anschaulich der geometrische Verlauf) des ringförmigen Plasmabildungsbereichs kann von der Geometrie der Magnetanordnung definiert sein. Ist die Magnetanordnung beispielsweise längserstreckt, kann auch der Plasmabildungsbereich längserstreckt sein und beispielsweise oval oder in Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken bereitgestellt sein. Die längserstreckte Magnetanordnung kann beispielsweise drei Magnetreihen aufweisen, von denen eine innen liegende Magnetreihe zwischen zwei außen liegenden Magnetreihen angeordnet ist, wobei die drei Magnetreihen die längserstreckten Plasmabildungsbereiche erzeugen.The shape (illustratively the geometric shape) of the annular plasma formation region may be defined by the geometry of the magnet assembly. If, for example, the magnet arrangement is elongate, the plasma formation region can also be elongate and be provided, for example, oval or in the form of a rectangle with rounded corners. The longitudinally extending magnet arrangement can, for example, have three rows of magnets, of which an internal row of magnets is arranged between two outer rows of magnets, the three rows of magnets generating the elongate plasma formation areas.

Die zwei außen liegenden Magnetreihen können an ihren gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils miteinander verbunden sein und dort zwei gekrümmte Plasmabildungsbereiche (Umkehrbereiche) erzeugen, welche die längserstreckten Plasmabildungsbereiche miteinander zu einem ringförmigen (und geschlossenen) Plasmabildungsbereich verbinden.The two outer rows of magnets may each be connected to each other at their opposite end portions and there generate two curved plasma forming regions (reversal regions) which connect the elongated plasma forming regions with each other to an annular (and closed) plasma forming region.

Eine Magnetronanordnung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Folgendes aufweisen: eine Magnetronkathode mit einer zu zerstäubenden Oberfläche; eine Magnetanordnung, welche derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet ist, dass über der zu zerstäubenden Oberfläche ein ringförmiger Plasmabildungsbereich bereitgestellt ist, wobei der ringförmige Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche (Randbereiche des Plasmabildungsbereichs) aufweist; eine Gaszuführungsanordnung mit mindestens einem ersten Gaseinlass zum Versorgen der beiden längserstreckten Bereiche des ringförmigen Plasmabildungsbereichs mit einem ersten Gas und mit mindestens einem zweiten Gaseinlass zum Versorgen der beiden Umkehrbereiche des ringförmigen Plasmabildungsbereichs mit einem zweiten Gas; wobei die Gaszuführungsanordnung eingerichtet ist, den ersten Gaseinlass derart zu steuern oder zu regeln, dass das erste Gas mindestens ein Reaktivgas aufweist; und wobei die Gaszuführungsanordnung eingerichtet ist, den zweiten Gaseinlass derart zu steuern oder zu regeln, dass das zweite Gas mehr als 50 at% Inertgas aufweist.A magnetron assembly according to various embodiments may include: a magnetron cathode having a surface to be sputtered; a magnet arrangement arranged in such a way relative to the magnetron cathode in that an annular plasma-forming region is provided over the surface to be sputtered, the annular plasma-forming region having two longitudinal regions and two reverse regions (peripheral regions of the plasma-forming region) connecting the longitudinal regions; a gas delivery assembly having at least a first gas inlet for supplying the two elongate regions of the annular plasma formation region with a first gas and at least one second gas inlet for supplying the two regions of reversal of the annular plasma formation region with a second gas; wherein the gas supply arrangement is arranged to control the first gas inlet such that the first gas has at least one reactive gas; and wherein the gas supply arrangement is arranged to control the second gas inlet such that the second gas has more than 50 at% inert gas.

Anschaulich kann das Inertgas ein Gas aufweisen, welches reaktionsträge ist, mit anderen Worten welches sich nur an wenigen chemischen Reaktionen beteiligt. Ein Inertgas kann beispielsweise von dem verwendeten Targetmaterial definiert sein oder werden. Beispielsweise kann ein Inertgas ein Gas oder ein Gasgemisch aufweisen, welches mit der Magnetronkathode (Kathode), bzw. mit dem Targetmaterial, nicht zu einem Feststoff reagiert (welcher sich beispielsweise auf der Magnetronkathode abscheiden könnte oder welcher auf der Magnetronkathode verbleiben könnte). Mit anderen Worten kann ein Inertgas auch ein Gas oder ein Gasgemisch aufweisen, dessen Reaktionsprodukt mit dem Targetmaterial flüchtig ist, z.B. gasförmig ist, oder einen hohen Dampfdruck aufweist, so dass das Reaktionsprodukt (Reaktionsmaterial) des Targetmaterials mit dem Inertgas keine Schicht auf dem Target bilden kann, oder zumindest keine Schicht, welche das Reaktionsprodukt des Targetmaterials mit dem Inertgas beinhaltet.Clearly, the inert gas may have a gas which is inert, in other words which participates only in a few chemical reactions. For example, an inert gas may be defined by the target material used. For example, an inert gas may have a gas or a gas mixture which does not react with the magnetron cathode (cathode) or with the target material to form a solid (which could deposit on the magnetron cathode, for example, or which could remain on the magnetron cathode). In other words, an inert gas may also comprise a gas or gas mixture whose reaction product is volatile with the target material, e.g. is gaseous or has a high vapor pressure, so that the reaction product (reaction material) of the target material with the inert gas can not form a layer on the target, or at least no layer containing the reaction product of the target material with the inert gas.

Das Inertgas kann beispielsweise ein Edelgas (z.B. Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon) oder mehrere Edelgase aufweisen. Das Inertgas kann beispielsweise als Arbeitsgas verwendet werden, wobei aus dem Arbeitsgas das Plasma gebildet werden kann, welches im Wesentlichen das Zerstäuben der Magnetronkathode, bzw. des Targetmaterials, verursacht.The inert gas may include, for example, a noble gas (e.g., helium, neon, argon, krypton, xenon, radon) or multiple noble gases. The inert gas can be used for example as a working gas, wherein the plasma can be formed from the working gas, which essentially causes the sputtering of the magnetron cathode, or of the target material.

Das Reaktivgas kann ein Gas aufweisen, welches mit dem Targetmaterial (und/oder mit dem zerstäubten Targetmaterial) reagiert und/oder mittels einer chemischen Reaktion in die abgeschiedene Schicht eingebaut werden kann, z.B. Sauerstoff, Stickstoff, Stickoxide, Kohlenstoffoxide und/oder Ozon). Wird beispielsweise ein Targetmaterial verwendet, welches ein Nitrid bilden kann, oder soll ein Nitrid des Targetmaterials abgeschieden werden, kann das Reaktivgas Stickstoff aufweisen. Das Reaktivgas kann beispielsweise ein Gasgemisch aus mehreren Gasen aufweisen, welche mit dem Targetmaterial und/oder der abgeschiedenen Schicht reagieren, z.B. Sauerstoff und Stickstoff, z.B. wenn ein Oxinitrid (z.B. AlOxNy) abgeschieden werden soll.The reactive gas may include a gas which reacts with the target material (and / or with the sputtered target material) and / or may be incorporated into the deposited layer by a chemical reaction, eg oxygen, nitrogen, nitrogen oxides, carbon oxides and / or ozone). For example, if a target material capable of forming a nitride is used, or if a nitride of the target material is to be deposited, the reactive gas may have nitrogen. The reactive gas may, for example, comprise a gas mixture of a plurality of gases which react with the target material and / or the deposited layer, for example oxygen and nitrogen, for example when an oxynitride (eg AlO x N y ) is to be deposited.

Beispielsweise kann ein Metall oder Halbmetall mittels des Arbeitsgases gesputtert werden und mittels eines zugeführten Reaktivgases kann eine Metallverbindung oder Halbmetallverbindung auf ein Substrat abgeschieden werden, z.B. ein Metalloxid oder Halbmetalloxid mit Sauerstoff als Reaktivgas, ein Metallnitrid oder Halbmetallnitrid mit Stickstoff als Reaktivgas, ein Metalloxinitrid oder Halbmetalloxinitrid mit Sauerstoff und Stickstoff als Reaktivgas oder eine andere Metallverbindung oder Halbmetallverbindung mit einem anderen Reaktivgas (z.B. ein Metallcarbid oder Halbmetallcarbid mit einem kohlenstoffhaltigen Reaktivgas).For example, a metal or semimetal may be sputtered by means of the working gas, and by means of a supplied reactive gas, a metal compound or semimetal compound may be deposited on a substrate, e.g. a metal oxide or semimetal oxide with oxygen as the reactive gas, a metal nitride or semimetal nitride with nitrogen as a reactive gas, a metal oxynitride or semimetal oxynitride with oxygen and nitrogen as the reactive gas, or another metal compound or semimetal compound with another reactive gas (e.g., a metal carbide or semimetal carbide with a carbon-containing reactive gas).

Das Reaktivgas und das Arbeitsgas können gemeinsam oder getrennt als Prozessgas zugeführt werden, beispielsweise mittels einer Gaszuführungsanordnung, z.B. mittels der ersten Gaszuführungsanordnung. Das Inertgas (bzw. das Arbeitsgas) kann beispielsweise mittels einer zweiten Gaszuführungsanordnung separat in die Umkehrbereiche eingeleitet werden.The reactive gas and the working gas may be supplied together or separately as a process gas, for example by means of a gas supply arrangement, e.g. by means of the first gas supply arrangement. The inert gas (or the working gas) can be introduced separately, for example, by means of a second gas supply arrangement in the reverse areas.

Eine Gaszuführungsanordnung kann anschaulich eingerichtet sein, dem Plasmabildungsbereich ein Gas, z.B. ein Inertgas und/oder ein Reaktivgas zuführen zu können. Dazu kann die Gaszuführungsanordnung einen Gaseinlass aufweisen, welcher derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Gas mittels der Gaszuführung in den Plasmabildungsbereich gebracht werden kann. Ferner kann die Gaszuführungsanordnung eine Gaszuführung, beispielsweise einen Gaskanal oder mehrere Gaskanäle, aufweisen zum Bereitstellen mindestens eines Gaseinlasses.A gas supply assembly may be illustratively arranged to provide the plasma forming region with a gas, e.g. to be able to supply an inert gas and / or a reactive gas. For this purpose, the gas supply arrangement can have a gas inlet, which is arranged and aligned relative to the magnetron cathode in such a way that the gas can be brought into the plasma formation area by means of the gas supply. Furthermore, the gas supply arrangement may comprise a gas supply, for example a gas duct or a plurality of gas ducts, for providing at least one gas inlet.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetronkathode als Rohrkathode (rohrförmige Kathode) ausgebildet sein, und wobei die Magnetanordnung innerhalb der Rohrkathode angeordnet ist. Anschaulich kann die Rohrkathode Teil eines Rohrmagnetrons oder eines Doppel-Rohrmagnetrons sein. Die Rohrkathode kann beispielsweise einen rohrförmigen Träger aufweisen, auf dem (z.B. sprödes und/oder zerbrechliches) Targetmaterial befestigt sein kann oder die Rohrkathode kann ein rohrförmig eingerichtetes Targetmaterial aufweisen (z.B. ein Rohr aus Targetmaterial).According to various embodiments, the magnetron cathode may be formed as a tube cathode (tubular cathode), and wherein the magnet arrangement is arranged within the tube cathode. Illustratively, the tube cathode can be part of a tube magnetron or a double tube magnetron. For example, the tube cathode may comprise a tubular support on which (e.g., brittle and / or fragile) target material may be affixed, or the tube cathode may comprise a tube-shaped target material (e.g., a tube of target material).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetronkathode als Planarkathode ausgebildet sein (z.B. mit plattenförmigen Targets), wobei die Magnetanordnung auf der dem ringförmigen Plasmabildungsbereich gegenüberliegenden Seite der Planarkathode angeordnet ist. Anschaulich kann die Planarkathode Teil eines Planarmagnetrons und/oder Teil eines Doppel-Planarmagnetrons sein. Die Planarkathode kann beispielsweise einen plattenförmigen Träger aufweisen auf dem (z.B. sprödes und/oder zerbrechliches) Targetmaterial befestigt sein kann oder die Planarkathode kann ein plattenförmig eingerichtetes Targetmaterial aufweisen (z.B. eine Platte aus Targetmaterial).According to various embodiments, the magnetron cathode may be formed as a planar cathode (eg with plate-shaped targets), wherein the magnet arrangement is arranged on the side of the planar cathode opposite the annular plasma-forming region. Clearly, the planar cathode can be part of a planar magnetron and / or part of a double planar magnetron. The planar cathode can, for example, have a plate-shaped support on which (for example, brittle and / or fragile) target material can be fastened or the planar cathode can have a plate-shaped target material (for example a plate of target material).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Magnetronanordnung zwei Magnetronkathoden aufweisen, welche gemeinsam als Doppel-Rohrkathode oder Doppel-Planarkathode eingerichtet sein können.According to various embodiments, a magnetron arrangement may comprise two magnetron cathodes, which may be jointly configured as a double-tube cathode or a double-planar cathode.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Sputtern ein elektrisches Feld zwischen einer Magnetronkathode (z.B. einer planaren Magnetronkathode eines Planarmagnetrons oder einer rohrförmigen Magnetronkathode eines Rohrmagnetrons) und einer der Magnetronkathode zugeordneten Anode bereitgestellt sein. Anschaulich kann eine Magnetronkathode als Elektrode wirken. Dazu kann die Magnetronkathode mit elektrischer Energie (mit anderen Worten mit elektrischem Strom und elektrischer Spannung) versorgt werden, so dass zwischen der Magnetronkathode und der Anode ein Stromfluss ausgebildet werden kann.According to various embodiments, an electric field may be provided for sputtering between a magnetron cathode (e.g., a planar magnetron cathode of a planar magnetron or a tubular magnetron cathode of a tubular magnetron) and an anode associated with the magnetron cathode. Illustratively, a magnetron cathode can act as an electrode. For this purpose, the magnetron cathode can be supplied with electrical energy (in other words with electrical current and electrical voltage), so that a current flow can be formed between the magnetron cathode and the anode.

Weist das das zweite Gas mehr als 50 at% Inertgas auf, kann anschaulich erreicht werden, dass die Umkehrbereiche derart mit Inertgas gespült werden, dass in den Umkehrbereichen so wenig Reaktionsmaterial entsteht, dass ein Redeposition sich nicht störend auf den reaktiven Sputterprozess auswirken kann, z.B. kann ein Arcing verhindert oder verringert sein oder werden. Ferner kann der Anteil des Inertgases in dem zweiten Gas zum Spülen der beiden Umkehrbereiche des Race-Tracks beispielsweise an das verwendete Targetmaterial angepasst sein oder werden. Anschaulich kann der Anteil des Inertgases in dem zweiten Gas, welcher benötigt wird, damit Spannungsüberschläge vermieden werden können, umso größer sein, desto größer die Reaktivität des Targetmaterials ist. Beispielsweise kann es ein Targetmaterial erfordern, dass das zweite Gas mehr als 60 at% Inertgas, mehr als 70 at% Inertgas, mehr als 80 at% Inertgas, mehr als 90 at% Inertgas oder sogar im Wesentlichen reines (z.B. mehr als 99 at%) Inertgas aufweist.If the second gas has more than 50 at% inert gas, it can be clearly achieved that the reversal regions are purged with inert gas in such a way that so little reaction material is formed in the reversal regions that a redeposition can not interfere with the reactive sputtering process, e.g. An arcing can be prevented or reduced or become. Furthermore, the proportion of the inert gas in the second gas for purging the two reverse regions of the race track can be adapted to the target material used, for example. Clearly, the greater the reactivity of the target material, the greater the proportion of inert gas in the second gas needed to prevent flashovers. For example, a target material may require that the second gas be greater than 60 at% inert gas, greater than 70 at% inert gas, greater than 80 at% inert gas, greater than 90 at% inert gas, or even substantially pure (eg, greater than 99 at%). ) Has inert gas.

Bildet das Targetmaterial mit dem Reaktivgas ein Reaktionsmaterial mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit, kann schon ein geringer Anteil des in der Redepositionszone (außerhalb des Plasmabildungsbereichs) abgeschiedenen Reaktionsmaterials ausreichen, um Spannungsüberschläge auszulösen. Beispielsweise kann es ein Targetmaterial erfordern, dass das zweite Gas mehr als 80 at% Inertgas aufweist, z.B. mehr als 90 at% Inertgas und/oder dass das zweite Gas im Wesentlichen oder vollständig aus Inertgas besteht.If the target material forms a reaction material with a low electrical conductivity with the reactive gas, even a small proportion of the reaction material deposited in the redeposition zone (outside the plasma formation region) can be sufficient to trigger flashovers. For example, a target material may require the second gas to have greater than 80 at% inert gas, e.g. more than 90 at% inert gas and / or that the second gas consists essentially or completely of inert gas.

Wie vorangehend beschrieben ist, kann zum Zerstäuben des Targetmaterials in den längserstreckten Bereichen des Race-Tracks zusätzlich zu einem Arbeitsgas ein Reaktivgas zugeführt werden, welches mit zerstäubten Targetmaterial chemisch reagiert und ein Reaktionsmaterial (Reaktionsprodukt) bildet. Das Reaktionsmaterial kann sich in Richtung eines zu beschichtenden Substrats ausbreiten, so dass das Reaktionsmaterial an dem zu beschichtenden Substrat abgeschieden werden kann oder auf dem zu beschichtenden Substrat kondensieren kann.As described above, in order to atomize the target material in the elongated regions of the race track, a reactive gas may be supplied in addition to a working gas which chemically reacts with atomized target material to form a reaction material (reaction product). The reaction material may spread in the direction of a substrate to be coated so that the reaction material may be deposited on the substrate to be coated or may condense on the substrate to be coated.

Damit eine Schicht mit gewünschten oder benötigten Eigenschaften oder den Eigenschaften nach einer Vorgabe (z.B. spez. elektrischer Widerstand der Schicht, chemische Zusammensetzung der Schicht, Schichtdickenverteilung der Schicht auf der Oberfläche des Substrats, optische Eigenschaften der Schicht, usw.) hergestellt werden kann, kann es erforderlich sein, das Verhältnis von Arbeitsgas zu Reaktivgas, welche zusammen als Prozessgas dem Sputtern zugeführt werden, und/oder den Anteil des Reaktivgas in dem zweiten Gas (in dem Prozessgas zum Versorgen der längserstreckten Bereiche des Race-Tracks) zu kontrollieren und/oder zu regeln.In order that a layer with desired or required properties or properties can be produced according to a specification (eg specific electrical resistance of the layer, chemical composition of the layer, layer thickness distribution of the layer on the surface of the substrate, optical properties of the layer, etc.) it may be necessary to control and / or control the ratio of working gas to reactive gas which together are supplied to the sputtering process gas and / or the proportion of reactive gas in the second gas (in the process gas for supplying the elongated regions of the race track) to regulate.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessieranordnung Folgendes aufweisen: eine Prozesskammer mit mindestens einem Beschichtungsraum (oder Beschichtungsbereich), eine in der Prozesskammer über dem Beschichtungsraum angeordnete Magnetronanordnung zum Beschichten eines Substrats in dem Beschichtungsraum.According to various embodiments, a processing arrangement may include a process chamber having at least one coating space (or coating area), a magnetron assembly disposed in the process chamber above the coating space for coating a substrate in the coating space.

Die Magnetronanordnung kann beispielsweise derart relativ zu dem Beschichtungsraum angeordnet sein, dass sich mittels der Magnetronanordnung zerstäubtes Material oder ein aus dem zerstäubten Material gebildetes Reaktionsmaterial in den Beschichtungsraum ausbreitet. Damit kann anschaulich erreicht werden, dass ein in dem Beschichtungsraum angeordnetes Substrat mit dem zerstäubten Material und/oder dem Reaktionsmaterial beschichtet werden kann.For example, the magnetron assembly may be disposed relative to the coating space such that sputtered material or a reaction material formed from the sputtered material propagates through the magnetron assembly into the coating space. In this way, it can clearly be achieved that a substrate arranged in the coating space can be coated with the atomized material and / or the reaction material.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessieranordnung ferner eine Blendenstruktur aufweisen, welche zumindest zwischen dem Beschichtungsraum und einem der zwei Umkehrbereiche erstreckt ist. Damit kann anschaulich erreicht werden, dass von den Umkehrbereichen des Plasmabildungsbereichs in Richtung des Beschichtungsraums ausbreitendes Material (z.B. zerstäubtes Material und/oder aus dem zerstäubten Material gebildetes Reaktionsmaterial) an der Blendenstruktur abgeschieden wird.In accordance with various embodiments, a processing assembly may further include an aperture structure that extends at least between the coating space and one of the two return regions. In this way, it can be clearly achieved that material propagating from the reversal regions of the plasma formation region in the direction of the coating space (eg atomized material and / or from the atomized material formed reaction material) is deposited on the diaphragm structure.

Da die Umkehrbereiche mittels des zweiten Gases z.B. derart versorgt werden können, dass in den beiden Umkehrbereichen im Wesentlichen nur das Inertgas vorhanden ist, kann das von den Umkehrbereichen in Richtung des Beschichtungsraums ausbreitende Material beispielsweise zu wenig Reaktionsmaterial aufweisen, damit eine Schicht mit vordefinierten Eigenschaften gebildet werden kann. Anschaulich kann aufgrund des Versorgens der Umkehrbereiche mit dem zweiten Gas das von den Umkehrbereichen Plasmabildungsbereichs stammende Material eine andere chemische Zusammensetzung aufweisen als das von den längserstreckten Bereichen des Plasmabildungsbereichs stammende Material. Dies kann es beispielsweise erschweren, eine Schicht mit einer vordefinierten chemischen Zusammensetzung abzuscheiden.Since the reverse regions by means of the second gas e.g. can be supplied so that in the two reversal areas substantially only the inert gas is present, the propagating from the reversal areas in the direction of the coating chamber material, for example, have too little reaction material, so that a layer can be formed with predefined properties. Illustratively, due to the provision of the reverse regions with the second gas, the material originating from the reverse regions of the plasma formation region may have a different chemical composition than the material derived from the longitudinal regions of the plasma formation region. This may make it difficult, for example, to deposit a layer with a predefined chemical composition.

Mittels der Blendenstruktur kann der Beschichtungsraum anschaulich von dem Material abgeschirmt werden, welches aus den Umkehrbereichen stammt.By means of the diaphragm structure, the coating space can be clearly shielded from the material which originates from the reversal areas.

Die Blendenstruktur kann dazu eine oder mehrere Blenden, z.B. Bleche oder Platten, aufweisen, wobei die Blendenstruktur derart eingerichtet sein kann, dass sich das in Richtung der Blendenstruktur ausbreitende Material an der Blendenstruktur haften bleibt. Beispielsweise kann eine Oberfläche der Blendenstruktur aufgeraut sein oder werden, beispielsweise mittels Sandstrahlens. Die Blendenstruktur kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Metall aufweisen, z.B. Stahl oder Aluminium.The diaphragm structure may be one or more diaphragms, e.g. Sheets or plates, wherein the diaphragm structure may be arranged such that the propagating in the direction of the diaphragm structure material adheres to the diaphragm structure. For example, a surface of the diaphragm structure may be roughened or, for example, by means of sandblasting. The visor structure may comprise a metal, for example, according to various embodiments. Steel or aluminum.

Ferner kann die Blendenstruktur elektrisch floatend befestigt sein, d.h. von der elektrischen Masse und der Magnetronanordnung elektrisch entkoppelt (z.B. nicht mit dem Stromkreis Kathode-Anode-Stromversorgung elektrisch verbunden). Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass die Blendenstruktur den Sputterprozess möglichst wenig beeinflusst.Furthermore, the diaphragm structure may be electrically floating, i. electrically decoupled from the electrical ground and the magnetron assembly (e.g., not electrically connected to the cathode-anode power supply circuit). This can be achieved, for example, that the aperture structure affects the sputtering process as little as possible.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessieranordnung ferner eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines Substrats in einer (planaren oder gekrümmten) Transportebene in dem Beschichtungsraum aufweisen, wobei die Blendenstruktur zumindest zwischen der Transportebene und einem der zwei Umkehrbereiche erstreckt ist. Damit kann anschaulich erreicht werden, dass weitere in der Transportebene transportierte Substrate, z.B. kontinuierlich durch den Beschichtungsraum transportierte Substrate, von dem aus dem zwei Umkehrbereichen stammenden Material abgeschirmt werden können.According to various embodiments, a processing arrangement may further comprise a transport device for transporting a substrate in a (planar or curved) transport plane in the coating space, the screen structure extending at least between the transport plane and one of the two reversal areas. In this way it can be clearly understood that further substrates transported in the transport plane, e.g. continuously transported through the coating space substrates from which can be shielded from the two reversal areas derived material.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blendenstruktur zwischen der Magnetronanordnung und dem Beschichtungsraum erstreckt sein, wobei die Blendenstruktur zwischen dem Beschichtungsraum und den zwei längserstreckten Bereichen des Plasmabildungsbereichs von einer Durchgangsöffnung durchdrungen ist. Anschaulich kann die Blendenstruktur eine Blende aufweisen, welche sich zwischen der Magnetronanordnung und dem Beschichtungsraum (bzw. der Transportebene) erstreckt. Damit ein zu beschichtendes Substrat mit dem Material, welches aus den zwei längserstreckten Bereichen stammt, beschichtet werden kann, kann die Blende eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche sich Material, welches aus den zwei längserstreckten Bereichen stammt, in den Beschichtungsraum ausbreiten kann.According to various embodiments, the diaphragm structure may be extended between the magnetron assembly and the coating space, wherein the diaphragm structure is penetrated by a passage opening between the coating space and the two longitudinally extended regions of the plasma formation region. Illustratively, the diaphragm structure may have a diaphragm which extends between the magnetron arrangement and the coating space (or the transport plane). In order for a substrate to be coated to be coated with the material derived from the two longitudinally extending regions, the aperture may have a through opening through which material originating from the two elongate regions may spread into the coating space.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum reaktiven Sputtern Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Plasmas über einer zu zerstäubenden Oberfläche in einem Plasmabildungsbereich, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche aufweist; Versorgen der längserstreckten Bereiche mit einem ersten Gas, welches mindestens ein Reaktivgas aufweist; und Versorgen der zwei Umkehrbereiche mit einem zweiten Gas, welches mehr als 50 at% Inertgas aufweist.According to various embodiments, a method of reactive sputtering may include: generating a plasma over a surface to be sputtered in a plasma forming region, the plasma forming region having two elongate regions and two reverse regions connecting the elongate regions; Supplying the elongate regions with a first gas having at least one reactive gas; and supplying the two reverse regions with a second gas having greater than 50 at% inert gas.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Gas mehr als 60 at% Inertgas, mehr als 70 at% Inertgas, mehr als 80 at% Inertgas, mehr als 90 at% Inertgas, oder mehr als 99 at% Inertgas aufweisen.According to various embodiments, the second gas may have greater than 60 at% inert gas, greater than 70 at% inert gas, greater than 80 at% inert gas, greater than 90 at% inert gas, or greater than 99 at% inert gas.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum reaktiven Sputtern Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Plasmas über einer zu zerstäubenden Oberfläche in einem Plasmabildungsbereich, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche aufweist; Versorgen der längserstreckten Bereiche mit einem ersten Prozessgas, welches mindestens ein Arbeitsgas und mindestens ein Reaktivgas aufweist; und Versorgen der zwei Umkehrbereiche mit einem zweiten Prozessgas, welches mindestens ein Arbeitsgas und mindestens ein Reaktivgas aufweist, wobei das zweite Prozessgas prozentual weniger Reaktivgas aufweist als das erste Prozessgas. Beispielsweise kann das erste Prozessgas einen ersten prozentualen Anteil (z.B. Atom-Prozent oder Molekül-Prozent; at %) an Reaktivgas aufweisen und das zweite Prozessgas kann einen zweiten prozentualen Anteil (z.B. Atom-Prozent) an Reaktivgas aufweisen, wobei der erste prozentuale Anteil mehr als doppelt so groß ist wie der zweite prozentuale Anteil. According to various embodiments, a method of reactive sputtering may include: generating a plasma over a surface to be sputtered in a plasma forming region, the plasma forming region having two elongate regions and two reverse regions connecting the elongate regions; Supplying the elongate regions with a first process gas having at least one working gas and at least one reactive gas; and supplying the two reversal regions with a second process gas which has at least one working gas and at least one reactive gas, wherein the second process gas has less reactive gas than the first process gas. For example, the first process gas may have a first percentage (eg, atomic percent or molecule percent, at%) of reactive gas and the second process gas may have a second percentage (eg, atomic percent) of reactive gas, with the first percentage more than twice the size of the second percentage.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum reaktiven Sputtern Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Plasmas über einer zu zerstäubenden Oberfläche in einem Plasmabildungsbereich, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche aufweist; Versorgen der längserstreckten Bereiche mit einem ersten Prozessgas, welches mindestens ein Arbeitsgas und mindestens ein Reaktivgas aufweist; und Versorgen der zwei Umkehrbereiche mit einem zweiten Prozessgas, welches im Wesentlichen (z.B. bis auf übliche Verunreinigungen) nur ein Arbeitsgas aufweist.According to various embodiments, a method of reactive sputtering may include: generating a plasma over a surface to be sputtered in a plasma forming region, the plasma forming region having two elongate regions and two reverse regions connecting the elongate regions; Supplying the elongate regions with a first process gas having at least one working gas and at least one reactive gas; and supplying the two reverse regions with a second process gas having substantially only one working gas (e.g., except for common contaminants).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum reaktiven Sputtern Folgendes aufweisen: Erzeugen eines Plasmas über einer zu zerstäubenden Oberfläche in einem Plasmabildungsbereich, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche aufweist; Versorgen der längserstreckten Bereiche mit einem Prozessgas, wobei das Prozessgas mindestens ein Reaktivgas aufweist, so dass in den beiden längserstreckten Bereichen reaktiv (z.B. oxid-bildend und/oder nitrid-bildend) gesputtert wird; und Versorgen der Umkehrbereiche im Wesentlichen nur mit Inertgas derart, dass das Reaktivgas zum Versorgen der beiden längserstreckten Bereiche von den beiden Umkehrbereichen fern gehalten wird, so dass in den beiden Umkehrbereichen nicht reaktiv (z.B. metallisch) gesputtert wird.According to various embodiments, a method of reactive sputtering may include: generating a plasma over a surface to be sputtered in a plasma forming region, the plasma forming region having two elongate regions and two reverse regions connecting the elongate regions; Supplying the elongated regions with a process gas, wherein the process gas comprises at least one reactive gas, so that in the two longitudinally extending regions, sputtering is carried out in a reactive manner (for example, oxide-forming and / or nitride-forming); and supplying the reverse regions substantially only with inert gas so as to keep the reactive gas away from the two reverse regions to supply the two longitudinal regions such that sputtering is not reactive (e.g., metallic) in the two reverse regions.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigenShow it

1A und 1B zwei schematische Ansichten einer Magnetronanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; 1A and 1B two schematic views of a magnetron arrangement, according to various embodiments;

2A und 2B jeweils eine schematische Ansicht einer Magnetronanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; 2A and 2 B in each case a schematic view of a magnetron arrangement, according to various embodiments;

3A und 3B jeweils eine schematische Ansicht einer Magnetronanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; 3A and 3B in each case a schematic view of a magnetron arrangement, according to various embodiments;

4A bis 4C jeweils eine Magnetronkathode nach einem reaktiven Sputterprozess, welcher mittels einer herkömmlichen Magnetronanordnung durchgeführt wurde; 4A to 4C in each case a magnetron cathode after a reactive sputtering process, which was carried out by means of a conventional magnetron arrangement;

5A eine schematische Ansicht einer Prozessieranordnung mit einer Magnetronanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; 5A a schematic view of a processing arrangement with a magnetron assembly, according to various embodiments;

5B eine schematische Ansicht einer Magnetronanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; 5B a schematic view of a magnetron, according to various embodiments;

6 eine schematische Ansicht einer Prozessieranordnung mit einer Magnetronanordnung und einer Blendenstruktur, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und 6 a schematic view of a processing arrangement with a magnetron assembly and a diaphragm structure, according to various embodiments; and

7A und 7B jeweils eine schematische Ansicht einer Blendenstruktur und einer Magnetronanordnung einer Prozessieranordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 7A and 7B in each case a schematic view of a diaphragm structure and a magnetron arrangement of a processing arrangement, according to various embodiments.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.

Beim reaktiven Sputtern von elektrisch isolierenden Reaktionsmaterialien oder elektrisch schlecht leitenden Reaktionsmaterialien, z.B. von einem metallischen (oder elektrisch leitfähigen) planaren Target, kann es bei einer herkömmlichen Magnetronanordnung aufgrund des Ausbildens einer Redepositionszone in der Nähe (entlang) des Race-Tracks zu einer elektrisch isolierenden Oberflächenbelegung des Targets mit elektrisch isolierendem Material (z.B. mit Reaktionsmaterialien) kommen, wodurch Spannungsüberschläge, das so genannte Arcing, angeregt werden können. Aufgrund der Oberflächenbelegung kann es zu einer Einschnürung des Race-Tracks kommen, z.B. an der Redepositionszone. Ferner kann es zu eine Partikelbildung (oder Partikelverschmutzung) kommen.In the case of reactive sputtering of electrically insulating reaction materials or electrically poorly conductive reaction materials, for example of a metallic (or electrically conductive) planar target, in a conventional magnetron arrangement it may become electrically isolated due to the formation of a redeposition zone in the vicinity of (along) the race track Surface coverage of the target with electrically insulating material (eg with reaction materials) come, causing Voltage flashovers, called arcing, can be stimulated. Due to the surface coverage, the race track may become constricted, eg at the redeposition zone. Furthermore, particle formation (or particulate pollution) can occur.

Ferner kann zum reaktiven Sputtern ein Rohrtarget verwendet werden. Bei Verwenden eines Rohrtargets kann das Ausbilden einer Redepositionszone beiderseits der Race-Tracks verhindert werden, im Gegensatz zu dem planaren Target. Beispielsweise kann bei einem Rohrtarget eine störende Redeposition zwischen den längserstreckten Bereichen des Race-Tracks oder neben den längserstreckten Bereichen des Race-Tracks aufgrund der Rotation der Rohrkathode verhindert werden, da aufgrund der Rotation der Rohrkathode das in diesen Bereichen abgelagerte Material wieder zerstäubt wird.Furthermore, a tube target can be used for reactive sputtering. When using a tube target, forming a redeposition zone on either side of the race tracks can be prevented, as opposed to the planar target. For example, with a tube target, a disruptive redeposition between the elongated regions of the race track or adjacent to the elongated regions of the race track due to the rotation of the tube cathode can be prevented because due to the rotation of the tube cathode, the deposited material in these areas is atomized again.

Anschaulich kann beim reaktiven Sputtern die Targetoberfläche des Rohrtargets aufgrund der Rotation des Rohrtargets um die Rohr-Achse kontinuierlich vom Redeposit (dem redeponierten Material) gereinigt werden. Bei einer herkömmlichen Magnetronanordnung mit einem Rohrtarget kann sich allerdings in den Bereichen der Race-Track-Umkehr (in den Umkehrbereichen) eine Redepositionszone ausbilden (vergleiche beispielsweise 4A bis 4C).Clearly, in reactive sputtering, the target surface of the tube target can be continuously cleaned from the redeposite (the redeposited material) due to the rotation of the tube target about the tube axis. In a conventional magnetron arrangement with a tube target, however, a redeposition zone can form in the areas of the race track reversal (in the reversal areas) (compare, for example 4A to 4C ).

An den Redepositionszonen können somit elektrisch isolierende Schichten entstehen, wie vorangehend beschrieben ist, die den Race-Track stören und/oder einengen können, und beispielsweise den Elektronenringstrom entlang des Race-Tracks behindern können. An einem scharfen Übergang zwischen elektrisch isolierendem und elektrisch leitfähigem Material auf der Kathode kann es leicht zur Arc-Bildung (zum Arcing) kommen. Dabei kann es ferner zu metallischen Spratzern kommen, die beispielsweise am Substrat reflektiert werden können und das Target wieder erreichen und in sehr störendem Maße Quellen für Partikelverunreinigung des Substrates sein können.Thus, at the redeposition zones, electrically insulating layers can be formed, as described above, which can disturb and / or constrict the race track and, for example, obstruct the electron ring current along the race track. A sharp transition between electrically insulating and electrically conductive material on the cathode can easily lead to arc formation (arcing). This can also lead to metallic spatters that can be reflected, for example, on the substrate and reach the target again and can be sources of particulate contamination of the substrate to a very disturbing extent.

Ferner können die Race-Track-Umkehren eine Quelle für kleinere Arcs sein. Beispielsweise können auch im regulären Betrieb bei herkömmlichen Magnetronanordnungen an den Race-Track-Umkehren kleinere Funken auftreten, also kleinere Arcs, die das Targetmaterial zwar nicht zwangsweise zum Schmelzen bringen, jedoch Partikel emittieren können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können diese kleineren Arcevents (wie auch die größeren) vermieden werden, indem das Target an der Race-Track-Umkehr metallisch gehalten wird und somit nicht mit einer isolierenden Schicht bedeckt wird.Further, the race track reversal may be a source for smaller arcs. For example, in regular operation with conventional magnetron arrangements, smaller sparks may occur at the race track reversals, ie smaller arcs which, although they do not necessarily cause the target material to melt, can emit particles. According to various embodiments, these smaller arcevents (as well as the larger ones) can be avoided by keeping the target metallic at the race track reversal and thus not covered with an insulating layer.

Wenn bei einem Planarmagnetron oder bei einem Doppel-Planarmagnetron die linear verlaufenden Race-Track-Bereiche mit Reaktivgas versorgt werden, kann eine Redeposition in den Race-Track-Umkehren verringert werden oder in den Race-Track-Umkehren kann ein metallisches Sputtern erfolgen. An den Rändern der Magnetronkathode mit den Race-Track-Umkehren kann der Race-Track (oder der Erosionsgraben in dem Target unter dem Race-Track) breiter werden als in der Mitte (in den längserstreckten Bereichen des Race-Tracks), weil aufgrund des fehlenden Reaktivgases in den Race-Track-Umkehren die Targetoberfläche metallisch bleibt. Ein solches passives Vorgehen (z.B. Weglassen von Reaktivgas in den Randbereichen der Magnetronkathode ohne die Randbereiche mit Inertgas zu umspülen) kann bei einer planaren Magnetronanordnung das Arcing nur teilweise unterdrücken. Beispielsweise kann sich im reaktiv gesputterten Teil isolierendes Material ablagern oder Reaktivgas kann sich aus dem mit Reaktivgas versorgten Mittenbereich in die Randbereiche ausbreiten.In the case of a Planar Magnetron or a Double Planetary Magnetron, if the linear running race track areas are supplied with reactive gas, a redeposition in the race track reversal can be reduced, or in the race track reversal, metallic sputtering can occur. At the edges of the magnetron cathode with the race track reversal, the race track (or the erosion pit in the target under the race track) may become wider than in the middle (in the elongated areas of the race track) because of the lack of reactive gas in the race track reversal the target surface remains metallic. Such a passive approach (e.g., omitting reactive gas in the peripheral areas of the magnetron cathode without flushing the peripheral areas with inert gas) may only partially suppress arcing in a planar magnetron array. For example, insulating material can deposit in the reactively sputtered part or reactive gas can spread out of the center area supplied with reactive gas into the edge regions.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Magnetronanordnung und eine Prozessieranordnung bereitgestellt sowie ein Verfahren zum reaktiven Sputtern, wobei eine Redepositionszone an der Race-Track-Umkehr einer Magnetronkathode verhindert wird oder zumindest verringert wird. Beispielsweise kann ein Magnetronrohr (eine rohrförmige Magnetronkathode) aufgrund der Rotation während des reaktiven Sputterns vollständig leitfähig gehalten werden, um Arcing und damit eine Partikelbildung zu unterdrücken oder zumindest zu reduzieren.According to various embodiments, a magnetron assembly and a processing assembly are provided, as well as a method of reactive sputtering wherein a redeposition zone at the race track reversal of a magnetron cathode is prevented or at least reduced. For example, a magnetron tube (a tubular magnetron cathode) due to the rotation during the reactive sputtering can be kept completely conductive in order to suppress or at least reduce arcing and thus particle formation.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Rohrmagnetron mit einer Rohrkathode mittels mehrfach segmentierter Reaktivgaskanäle, welche an den Seiten des Rohrmagnetrons angeordnet sein können, mit Reaktivgas (z.B. Prozessgas) versorgt werden. Dabei können die Segmente, welche gegenüber den Race-Track-Umkehren liegen, d.h. welche die Race-Track-Umkehren versorgen, nicht mit Reaktivgas sondern mit Arbeitsgas betrieben (versorgt) werden. Dadurch werden die Race-Track-Umkehren mit Arbeitsgas gespült, so dass im Wesentlichen kein Reaktivgas in die Race-Track-Umkehren gelangen kann. Ferner kommt es aufgrund des fehlenden Reaktivgases in den Race-Track-Umkehren zu einem metallischen Sputtern.According to various embodiments, a tubular magnetron may be supplied with a tubular cathode by reactive gas (e.g., process gas) by means of multi-segmented reactive gas channels which may be disposed on the sides of the tubular magnetron. In this case, the segments that are opposite to the race track reversal, i. which supply the race track reversals, are not operated with reactive gas but with working gas (supplied). This flushes the race track inversion with working gas so that essentially no reactive gas can get into the race track reversal. Furthermore, due to the lack of reactive gas in the race track reversal, metallic sputtering occurs.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Targetüberstand über das Substrat (in Breitenrichtung quer zur Substrattransportrichtung) deutlich größer sein als bei einer herkömmlichen Magnetronanordnung, wobei das metallisch gesputterte Material über der Substratebene mittels eines Shields (einer Blendenstruktur) aufgefangen werden kann. Die damit breitere Prozessieranordnung kann eine bessere Prozess-Stabilität aufweisen, und somit können eventuelle Nachteile aufgrund der vergrößerten Breite ausgeglichen werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetronkathode mehr als 20 cm über das zu beschichtende Substrat überstehen (in Breitenrichtung quer zur Substrattransportrichtung).According to various embodiments, the target supernatant over the substrate (in the width direction transverse to the substrate transport direction) may be significantly larger than in a conventional magnetron arrangement, wherein the metal sputtered material above the substrate plane can be captured by means of a shield (a diaphragm structure). The wider processing arrangement can have better process stability, and thus Any disadvantages due to the increased width can be compensated. According to various embodiments, the magnetron cathode may protrude more than 20 cm beyond the substrate to be coated (in the width direction transverse to the substrate transport direction).

Im Falle eines preisgünstigen Targetmaterials, wie beispielsweise Aluminium, können die zusätzlichen Targetmaterialkosten aufgrund des größeren Targetüberstandes gegen den Gewinn an Prozess-Stabilität vernachlässigbar sein. Speziell bei partikelempfindlichen Prozessen kann ein vermindertes Arcing von Bedeutung sein. Zugleich kann die Race-Track-Umkehr als eine Partikelquelle nicht nur im Wesentlichen vom Arcing befreit werden, sondern auch noch durch Shields (z.B. angeordnet zwischen der Magnetronkathode und dem Beschichtungsbereich) abgedeckt werden. Die auf ein derartiges Shield gesputterten metallischen Schichten des Targetmaterials haften ferner deutlich besser als die elektrisch isolierenden und/oder keramisch spröden Schichten des chemisch reagierten Targetmaterials, so dass ein Abplatzen der Schichten von dem Shield auch bei Temperaturunterschieden verhindert werden kann oder zumindest verringert sein kann.In the case of a low-cost target material, such as aluminum, the additional target material costs may be negligible due to the larger target supernatant against the gain in process stability. Especially with particle-sensitive processes a reduced arcing can be of importance. At the same time, the race-track reversal as a source of particles can not only be essentially freed from arcing, but also covered by shields (e.g., located between the magnetron cathode and the coating area). The metallic layers of the target material sputtered onto such a shield furthermore adhere significantly better than the electrically insulating and / or ceramic brittle layers of the chemically reacted target material, so that the chips can be prevented from flaking off the shield even with temperature differences, or at least can be reduced.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden hierin eine Vorrichtung und ein Verfahren zum reaktiven Sputtern (zur reaktiven Sputterdeposition) von Materialien beschrieben. Dabei kann das abzuscheidende Schichtmaterial beispielsweise ein Metalloxid, ein Halbmetalloxid, ein Metallnitrid, ein Halbmetallnitrid, ein Metalloxinitrid, ein Halbmetalloxinitrid, ein Metallcarbid und/oder ein Halbmetallcarbid aufweisen, wobei das Metall (z.B. mittels des Targets bereitgestellt) beispielsweise Aluminium, Magnesium, Titan, Zinn, Zink, Indium oder Zirkon aufweisen kann und/oder wobei das Halbmetall (z.B. mittels des Targets bereitgestellt) beispielsweise Silizium, Bor oder Germanium aufweisen kann.According to various embodiments, an apparatus and method for reactive sputtering (for reactive sputter deposition) of materials are described herein. In this case, the layer material to be deposited may comprise, for example, a metal oxide, a semimetal oxide, a metal nitride, a semimetal nitride, a metal oxynitride, a semimetal oxynitride, a metal carbide and / or a semimetal carbide, wherein the metal (eg provided by the target), for example aluminum, magnesium, titanium, Tin, zinc, indium or zirconium and / or wherein the semimetal (eg provided by the target) may comprise, for example, silicon, boron or germanium.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Stöchiometrie des Reaktivprozesses am Target derart geeignet eingestellt sein oder werden, z.B. mittels einer segmentieren Gaszuführung und einer entsprechenden Regelung, dass am Substrat Schichten definierter Stöchiometrie kondensieren können.According to various embodiments, the stoichiometry of the reactive process may be or may be suitably adjusted at the target, e.g. by means of a segmented gas supply and a corresponding control that can condense layers of defined stoichiometry on the substrate.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können beim reaktiven Sputtern die Gaszuführung (z.B. die Anzahl der Gaseinlässe und die räumliche Anordnung der Gaseinlässe relativ zu der Magnetronkathode sowie die entsprechenden Gaseinlassrichtungen und die verwendeten Gase und Gasflüsse) derart bereitgestellt sein oder werden, dass eine Schicht mit den gewünschten (mit vordefinierten) Schichteigenschaften auf einem zu beschichtenden Substrat abgeschieden werden kann.According to various embodiments, in reactive sputtering, the gas supply (eg, the number of gas inlets and the spatial arrangement of the gas inlets relative to the magnetron cathode and the corresponding gas inlet directions and the gases and gas flows used) may be provided such that a layer having the desired (with predefined) layer properties can be deposited on a substrate to be coated.

Das Einlassen des Reaktivgases (oder des Prozessgases) kann beispielsweise nahe an den beiden längserstreckten Bereichen des Race-Tracks erfolgen, um die beiden längserstreckten Bereiche des Race-Tracks möglichst lokal beeinflussen zu können. Das Einlassen des Inertgases kann beispielsweise nahe an den beiden Race-Tracks-Umkehren erfolgen, um die beiden Race-Tracks-Umkehren möglichst lokal beeinflussen zu können.The admission of the reactive gas (or of the process gas) can for example take place close to the two longitudinally extended regions of the race track in order to be able to influence the two longitudinally extended regions of the race track as locally as possible. The intake of the inert gas, for example, can be done close to the two race tracks reversals in order to influence the two race track reversals as locally as possible.

Die lokale Stöchiometrie des Plasmas kann beispielsweise mittels optischer Emissions-Spektrometrie (OES) ermittelt werden, so dass beispielsweise die Reaktivgasflüsse und/oder Arbeitsgasflüsse (Inertgasflüsse) lokal angepasst werden können (z.B. basierend auf der OES geregelt werden können). Somit können beispielsweise die Prozesse am Target kontrolliert werden und somit auch die Schichtstöchiometrie und/oder die Schichteigenschaften der auf dem Substrat aufwachsenden Schicht.The local stoichiometry of the plasma can be determined, for example, by means of optical emission spectrometry (OES), so that, for example, the reactive gas flows and / or working gas flows (inert gas flows) can be adapted locally (for example, regulated based on the OES). Thus, for example, the processes at the target can be controlled and thus also the layer stoichiometry and / or the layer properties of the layer growing on the substrate.

1A veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 mit einem Magnetron 102 und einer Gaszuführungsanordnung 108 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei kann das Magnetron 102 (bzw. die Magnetronanordnung 100) mindestens eine Magnetronkathode 102k aufweisen, mit einer zu zerstäubenden Oberfläche 102o, wobei in 1A eine schematische Draufsicht auf die zu zerstäubende Oberfläche 102o der Magnetronkathode 102k dargestellt ist. Die Magnetronkathode 102k bzw. das Magnetron 102 kann längserstreckt sein, z.B. in die Richtung 101, wobei die Magnetronkathode 102k eine Länge aufweisen kann in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 5 m. Somit kann beispielsweise ein Substrat mittels des Magnetrons 102 beschichtet werden, wobei das Substrat eine Breite von weniger als der Länge der Magnetronkathode 102k aufweisen kann und senkrecht zur Richtung 101 relativ zu dem Magnetron 102 bewegt wird (z.B. kann ein zu beschichtendes Substrat während eines reaktiven Sputterprozesses mittels der Magnetronanordnung 100 beschichtet werden, während das Substrat parallel zur Richtung 103 transportiert wird). 1A illustrates a magnetron arrangement 100 with a magnetron 102 and a gas supply assembly 108 according to various embodiments. In this case, the magnetron 102 (or the magnetron arrangement 100 ) at least one magnetron cathode 102k having a surface to be atomized 102 o , where in 1A a schematic plan view of the surface to be atomized 102 o the magnetron cathode 102k is shown. The magnetron cathode 102k or the magnetron 102 can be elongated, eg in the direction 101 , wherein the magnetron cathode 102k may have a length in a range of about 1 m to about 5 m. Thus, for example, a substrate by means of the magnetron 102 coated, wherein the substrate has a width of less than the length of the magnetron cathode 102k can be and perpendicular to the direction 101 relative to the magnetron 102 is moved (for example, a substrate to be coated during a reactive sputtering process by means of the magnetron 100 be coated while the substrate is parallel to the direction 103 is transported).

1B veranschaulicht die in 1A dargestellte Magnetronanordnung 100 in einer schematischen Querschnittsansicht 101s (senkrecht zu einer von einer Richtung 101 und einer Richtung 103 aufgespannten Ebene). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetronkathode 102k als eine Planarkathode oder eine Rohrkathode eingerichtet sein, wobei die Magnetronkathode 102k ein zu zerstäubendes Material (ein Targetmaterial) aufweist oder daraus besteht. Anschaulich kann mindestens eine zu zerstäubenden Oberfläche 102o des Targetmaterials bzw. der Magnetronkathode 102k freiliegen. 1B illustrates the in 1A illustrated magnetron arrangement 100 in a schematic cross-sectional view 101s (perpendicular to one from one direction 101 and one direction 103 spanned level). According to various embodiments, the magnetron cathode 102k be arranged as a planar cathode or a tube cathode, wherein the magnetron cathode 102k comprises or consists of a material to be sputtered (a target material). Clearly, at least one surface to be atomized 102 o of the target material or the magnetron cathode 102k exposed.

Ferner kann die Magnetronanordnung 100 eine Magnetanordnung 102m aufweisen. Wie beispielsweise in 1B dargestellt ist, kann die Magnetanordnung 102m derart relativ zu der Magnetronkathode 102k angeordnet sein oder werden, dass über der zu zerstäubenden Oberfläche 102o ein Plasmabildungsbereich 106 (Race-Track) bereitgestellt ist, wobei der Plasmabildungsbereich 106 zwei längserstreckte Bereiche 106g und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende Umkehrbereiche 106k (Race-Track-Umkehren) aufweist. In den Umkehrbereichen 106k kann der Plasmabildungsbereich 106 anschaulich gekrümmt verlaufen. In den längserstreckten Bereichen 106g kann der Plasmabildungsbereich anschaulich geradlinig verlaufen. Furthermore, the magnetron arrangement 100 a magnet arrangement 102m exhibit. Such as in 1B is shown, the magnet assembly 102m such relative to the magnetron cathode 102k be arranged or be that over the surface to be atomized 102 o a plasma forming area 106 (Race track) is provided, wherein the plasma formation area 106 two elongated areas 106g and two reverse regions annularly connecting the longitudinally extending portions 106k (Race Track Inverting). In the reverse areas 106k can the plasma formation area 106 clearly curved. In the long stretched areas 106g For example, the plasma formation region can be clearly linear.

Ferner kann die Magnetronanordnung 100 eine Gaszuführungsanordnung 108 aufweisen zum Versorgen des Plasmabildungsbereichs 106 mit einem Arbeitsgas und/oder einem Reaktivgas mit einer vordefinierten Zusammensetzung und/oder einer vordefinierten räumlichen Verteilung. Anschaulich kann die Magnetronkathode 102k des Magnetrons 102 mittels einer Gaszuführungsanordnung 108 mit den zum Betrieb notwendigen Prozessgasen versorgt werden, wobei die Gaszuführung mittels der Gaszuführungsanordnung 108 derart erfolgt, dass den Umkehrbereichen 106k des Race-Tracks 106 im Wesentlichen nur Inertgas 108b zugeführt wird und dass den längserstreckten Bereichen 106g des Race-Tracks 106 ein entsprechendes Prozessgas (Arbeitsgas und/oder Reaktivgas) geregelt zugeführt wird.Furthermore, the magnetron arrangement 100 a gas supply arrangement 108 have for supplying the plasma formation region 106 with a working gas and / or a reactive gas having a predefined composition and / or a predefined spatial distribution. Illustratively, the magnetron cathode 102k the magnetron 102 by means of a gas supply arrangement 108 be supplied with the process gases necessary for the operation, wherein the gas supply by means of the gas supply arrangement 108 such that the reversal areas 106k of the race track 106 essentially only inert gas 108b is fed and that the elongated areas 106g of the race track 106 a corresponding process gas (working gas and / or reactive gas) is supplied regulated.

Die Gaszuführungsanordnung 108 kann mindestens einen ersten Gaseinlass 108a zum Versorgen der beiden längserstreckten Bereiche 106g des Plasmabildungsbereichs 106 mit einem ersten Gas 110a (z.B. mit einem Reaktivgas) oder einem ersten Gasgemisch 110a (z.B. einem Gemisch aus einem Arbeitsgas und einem Reaktivgas) aufweisen. Der erste Gaseinlass 108a kann derart eingerichtet sein (z.B. angeordnet und ausgerichtet), dass in den beiden längserstreckten Bereichen 106g des Plasmabildungsbereichs 106 im Wesentlichen nur das erste Gas 110a vorhanden ist. Dazu kann das erste Gas 110a mit einer mittleren Geschwindigkeit, oder einer mittleren Austrittsgeschwindigkeit, und mit einer Richtungskomponente in Richtung des Plasmabildungsbereichs 106 aus dem ersten Gaseinlass 108a austreten.The gas supply arrangement 108 can have at least a first gas inlet 108a for supplying the two longitudinal areas 106g of the plasma formation region 106 with a first gas 110a (eg with a reactive gas) or a first gas mixture 110a (Eg a mixture of a working gas and a reactive gas). The first gas inlet 108a may be arranged (eg arranged and aligned) that in the two longitudinally extended areas 106g of the plasma formation region 106 essentially only the first gas 110a is available. This can be the first gas 110a at a mean velocity, or average exit velocity, and with a directional component toward the plasma formation region 106 from the first gas inlet 108a escape.

Ferner kann die Gaszuführungsanordnung 108 mindestens einen zweiten Gaseinlass 108b zum Versorgen der beiden Umkehrbereiche 106k des Plasmabildungsbereichs 106 mit einem zweiten Gas 110b (z.B. mit einem Reaktivgas) oder einem zweiten Gasgemisch 110b (z.B. einem Gasgemisch mit einem Großteil an Arbeitsgas, z.B. mehr als 50 Atomprozent Inertgas) aufweisen. Der zweite Gaseinlass 108b kann derart eingerichtet sein (z.B. angeordnet und ausgerichtet), dass in den beiden Umkehrbereichen 106k im Wesentlichen nur das zweite Gas 110b vorhanden ist. Dazu kann das zweite Gas 110a mit einer mittleren Geschwindigkeit, oder einer mittleren Austrittsgeschwindigkeit, und mit einer Richtungskomponente in Richtung des Plasmabildungsbereichs 106 aus dem zweiten Gaseinlass 108b austreten.Furthermore, the gas supply arrangement 108 at least one second gas inlet 108b for supplying the two reversal areas 106k of the plasma formation region 106 with a second gas 110b (For example, with a reactive gas) or a second gas mixture 110b (Eg, a gas mixture with a large proportion of working gas, eg more than 50 atomic percent inert gas). The second gas inlet 108b may be arranged (eg arranged and aligned) such that in the two reversal areas 106k essentially only the second gas 110b is available. This can be the second gas 110a at a mean velocity, or average exit velocity, and with a directional component toward the plasma formation region 106 from the second gas inlet 108b escape.

Der erste Gaseinlass 108a und/oder der zweite Gaseinlass 108b können/kann beispielsweise von einer Öffnung oder mehreren Öffnungen in einem Gaskanal gebildet sein. Beispielsweise können/kann der erste Gaseinlass 108a und/oder der zweite Gaseinlass 108b einen Gasverteiler und/oder eine Düse aufweisen, welche die Richtung definiert, mit welcher das jeweiligen Gas 110a, 110b durch den entsprechend zugehörigen Gaseinlass 108a, 108b hindurch in Richtung des Plasmabildungsbereichs 106 strömt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können/kann der erste Gaseinlass 108a und/oder der zweite Gaseinlass 108b derart eingerichtet sein, dass ein vordefiniertes Strömungsfeld erzeugt wird, mit der das jeweilige Gas 110a, 110b in Richtung des Plasmabildungsbereichs 106 strömt.The first gas inlet 108a and / or the second gas inlet 108b may / may for example be formed by one or more openings in a gas channel. For example, the first gas inlet may / may 108a and / or the second gas inlet 108b a gas distributor and / or a nozzle, which defines the direction with which the respective gas 110a . 110b through the corresponding gas inlet 108a . 108b through in the direction of the plasma formation region 106 flows. According to various embodiments, the first gas inlet may 108a and / or the second gas inlet 108b be set up so that a predefined flow field is generated with the respective gas 110a . 110b in the direction of the plasma formation region 106 flows.

Beispielsweise können der erste Gaseinlass 108a und der zweite Gaseinlass 108b derart eingerichtet sein oder werden, dass ein Durchmischen des eingeleiteten ersten Gases 110a mit dem eingeleiteten zweiten Gas 110b so gering wie möglich sein kann. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass in den beiden Umkehrbereichen 106k im Wesentlichen nur das zweite Gas 110b vorhanden ist, z.B. im Wesentlichen nur Inertgas.For example, the first gas inlet 108a and the second gas inlet 108b be set up such or be that a mixing of the introduced first gas 110a with the introduced second gas 110b as low as possible. This can be achieved, for example, that in the two reversal areas 106k essentially only the second gas 110b is present, eg essentially only inert gas.

Mit anderen Worten kann mittels der Gaszuführungsanordnung 108 ein Gas bzw. ein Gasgemisch derart in den Plasmabildungsbereich 106 eingebracht werden, dass beispielsweise die Umkehrbereiche 106k mit Inertgas gespült werden. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass das Reaktivgas mittels des Inertgases, welches den längserstreckten Bereichen zugeführt wird, aus den Umkehrbereichen 106k verdrängt werden kann, so dass anschaulich möglichst wenig Reaktivgas in die Umkehrbereiche 106k gelangen kann. Je weniger Reaktivgas in die Umkehrbereiche 106k gelangt, desto weniger Reaktionsmaterial kann in den Umkehrbereichen 106k aus dem zerstäubten Targetmaterial gebildet werden, und desto geringer ist eine Redeposition 111 in den Randbereichen 102r der Magnetronkathode 102k.In other words, by means of the gas supply arrangement 108 a gas or a gas mixture in the plasma forming region 106 be introduced, for example, the reversal areas 106k be flushed with inert gas. This can be achieved, for example, that the reactive gas by means of the inert gas, which is supplied to the elongated areas, from the reversal areas 106k can be displaced so that graphically as little reactive gas in the reverse areas 106k can get. The less reactive gas in the reverse areas 106k The lower the reaction material can be in the reverse regions 106k are formed from the sputtered target material, and the less a redeposition 111 in the border areas 102r the magnetron cathode 102k ,

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein erster Gasfluss des ersten Gases 110a und ein zweiter Gasfluss des zweiten Gases 110b derart mittels der Gaszuführungsanordnung 108 bereitgestellt sein oder werden, dass sich im Bereich des Race-Tracks 106 im Wesentlichen kein Druckgradient ausbildet, so dass Reaktivgas, welches mittels des Gaseinlasses 108a in Richtung der längserstreckten Race-Track-Bereiche 106g eingeleitet wird, nicht in die Umkehrbereiche 106k des Race-Tracks 106 fließt.According to various embodiments, a first gas flow of the first gas 110a and a second gas flow of the second gas 110b such by means of the gas supply arrangement 108 Be provided or be in the area of Race tracks 106 essentially no pressure gradient is formed, so that reactive gas, which by means of the gas inlet 108a in the direction of the elongated race track areas 106g is initiated, not in the reverse areas 106k of the race track 106 flows.

Beim Sputtern, d.h. während des Sputterprozesses, kann in den Umkehrbereichen 106k zerstäubtes Material in den Randbereich 102r der Magnetronkathode 102k gelangen und sich in dem Randbereich 102r an der Magnetronkathode 102k anlagern (Redeposition 111). Je mehr Reaktivgas in den Umkehrbereich 106k gelangt, desto mehr elektrisch isolierendes (chemisch reagiertes) Materials kann sich in dem Randbereich 102r der Magnetronkathode 102k anlagern. Daher kann es zum Verhindern von Spannungsentladungen (Arcing) erforderlich oder hilfreich sein, dass möglichst wenig Reaktivgas in den Umkehrbereich 106k gelangt.During sputtering, ie during the sputtering process, can be in the reverse areas 106k sputtered material in the border area 102r the magnetron cathode 102k get in and out in the border area 102r at the magnetron cathode 102k attach (redeposition 111 ). The more reactive gas in the reverse area 106k The more electrically insulating (chemically reacted) material can be in the edge region 102r the magnetron cathode 102k attach. Therefore, to prevent voltage discharges (arcing), it may be necessary or helpful to have as little reactive gas in the reverse region as possible 106k arrives.

2A und 2B veranschaulichen eine Magnetronanordnung 100 mit einem Planarmagnetron 102, d.h. eine Magnetronanordnung 100 mit einer planaren (ebenflächigen) Magnetronkathode 102k, in einer schematischen Querschnittsansicht. 2A and 2 B illustrate a magnetron arrangement 100 with a planar magnetron 102 ie a magnetron arrangement 100 with a planar (planar) magnetron cathode 102k in a schematic cross-sectional view.

Zum Erzeugen eines Magnetfeldes kann die Magnetronanordnung 102m zwei äußere Magnetreihen 202a und eine zwischen den äußeren Magnetreihen 202a angeordnete innere Magnetreihe 202i aufweisen. Die äußeren Magnetreihen 202a können eine Magnetisierung mit einer Richtungskomponente in Richtung zur Magnetronkathode 102k aufweisen, wobei die innere Magnetreihe 202i eine Magnetisierung mit einer Richtungskomponente in Richtung weg von der Magnetronkathode 102k aufweisen kann.To generate a magnetic field, the magnetron can 102m two outer rows of magnets 202a and one between the outer rows of magnets 202a arranged inner magnet series 202i exhibit. The outer rows of magnets 202a may magnetize with a directional component toward the magnetron cathode 102k have, wherein the inner magnet series 202i a magnetization with a direction component in the direction away from the magnetron cathode 102k can have.

Der magnetische Fluss des die Magnetronkathode 102k durchdringenden Magnetfeldes kann aus einer der äußeren Magnetreihen 202a austreten, die Magnetronkathode 102k durchdringen, und in die innere Magnetreihe 202i eintreten. Ferner kann das die Magnetronkathode 102k durchdringende Magnetfeld den Plasmabereich 106 durchdringen, wobei in dem Plasmabereich 106 das Bilden eines Plasmas mittels des Magnetfeldes unterstützt werden kann.The magnetic flux of the magnetron cathode 102k penetrating magnetic field can from one of the outer rows of magnets 202a emerge, the magnetron cathode 102k penetrate, and into the inner magnet series 202i enter. Furthermore, this can be the magnetron cathode 102k penetrating magnetic field the plasma area 106 penetrate, being in the plasma region 106 the formation of a plasma can be assisted by means of the magnetic field.

Die Magnetanordnung 102m kann eine Rückschlussplatte 202r aufweisen, auf welcher die Magnetreihen 202i, 202a befestigt sein können. Die Rückschlussplatte 202r kann ein ferromagnetisches Material aufweisen. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass das von dem Magnetreihen 202i, 202a erzeugte Magnetfeld eine Kraft zwischen den Magneten der Magnetreihen 202i, 202a und der Rückschlussplatte 202r vermittelt, so dass die Magneten der Magnetreihen 202i, 202a mit der Kraft gegen die Rückschlussplatte 202r pressen und so anschaulich befestigt sind (mit anderen Worten haften).The magnet arrangement 102m can be a return plate 202r on which the magnet rows 202i . 202a can be attached. The return plate 202r may comprise a ferromagnetic material. This can be achieved, for example, that of the magnet series 202i . 202a Magnetic field generated a force between the magnets of the magnet series 202i . 202a and the return plate 202r mediates, so that the magnets of the magnet series 202i . 202a with the force against the return plate 202r press and are so vividly attached (in other words adhere).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetanordnung 102m die Form und/oder die Lage des Race-Tracks 106 über der zu zerstäubenden Oberfläche 102o des Targets bzw. der Magnetronkathode 102k definieren.According to various embodiments, the magnet assembly 102m the shape and / or location of the race track 106 over the surface to be atomized 102 o of the target or the magnetron cathode 102k define.

Wie in den 2A und 2B veranschaulicht ist, kann beispielsweise das erste Gas 110a (ein Prozessgas 110a aus Arbeitsgas und/oder Reaktivgas) in einem Winkel zur zu zerstäubenden Oberfläche 102o dem Race-Track 106g zugeführt werden oder parallel zur zu zerstäubenden Oberfläche 102o dem Race-Track 106g zugeführt werden. Anschaulich kann die Gaszuführungsanordnung 108 seitlich (z.B. einseitig oder beidseitig) neben dem Race-Track 106g, neben der Magnetronkathode 102k bzw. neben dem Magnetron 102 angeordnet sein. Ferner kann sich die Gaszuführungsanordnung 108 als Gaskanal (beispielsweise als segmentierter Gaskanal) mit mehreren Gaseinlässen 108a, 108b parallel zur Längserstreckung des Race-Tracks 106g, der Magnetronkathode 102k bzw. des Magnetrons 102 erstrecken.As in the 2A and 2 B For example, the first gas may be illustrated 110a (a process gas 110a from working gas and / or reactive gas) at an angle to the surface to be atomized 102 o the race track 106g be fed or parallel to the surface to be atomized 102 o the race track 106g be supplied. Illustratively, the gas supply arrangement 108 laterally (eg one-sided or two-sided) next to the race track 106g , next to the magnetron cathode 102k or next to the magnetron 102 be arranged. Furthermore, the gas supply arrangement 108 as a gas channel (for example as a segmented gas channel) with several gas inlets 108a . 108b parallel to the length of the race track 106g , the magnetron cathode 102k or the magnetron 102 extend.

3A und 3B veranschaulichen eine Magnetronanordnung 100 mit einem Rohrmagnetron 102, d.h. eine Magnetronanordnung 100 mit einer rohrförmigen Magnetronkathode 102k, in einer schematischen Querschnittsansicht. 3A and 3B illustrate a magnetron arrangement 100 with a tube magnetron 102 ie a magnetron arrangement 100 with a tubular magnetron cathode 102k in a schematic cross-sectional view.

Die Rohrkathode 102 eines Rohrmagnetrons 102 kann drehbar gelagert sein, z.B. drehbar in eine Umlaufrichtung 301. Dazu kann die Magnetronanordnung 100 beispielsweise mindestens einen Endblock (z.B. einen Endblock oder zwei Endblöcke) aufweisen, mittels dessen die Rohrkathode 102 drehbar gelagert ist. Ferner kann der mindestens eine Endblock eingerichtet sein, die Rohrkathode 102 zu versorgen, z.B. mit Kühlwasser und/oder elektrischer Energie, und anzutreiben, z.B. mittels einer Kupplung zu einem Motor.The tube cathode 102 a tubular magnetron 102 can be rotatably mounted, for example, rotatable in a direction of rotation 301 , This can be done with the magnetron arrangement 100 For example, have at least one end block (eg, an end block or two end blocks), by means of which the tube cathode 102 is rotatably mounted. Furthermore, the at least one end block can be set up, the tube cathode 102 to supply, for example with cooling water and / or electrical energy, and to drive, for example by means of a coupling to a motor.

Zum Erzeugen eines Magnetfeldes kann die Magnetronanordnung 102m zwei äußere Magnetreihen 202a und eine zwischen den äußeren Magnetreihen 202a angeordnete innere Magnetreihe 202i aufweisen. Die äußeren Magnetreihen 202a können eine Magnetisierung mit einer Richtungskomponente in eine Richtung weg von der Rotationsachse der Magnetronkathode 102k aufweisen, wobei die innere Magnetreihe 202i eine Magnetisierung mit einer Richtungskomponente in Richtung der Rotationsachse der Magnetronkathode 102k aufweisen kann.To generate a magnetic field, the magnetron can 102m two outer rows of magnets 202a and one between the outer rows of magnets 202a arranged inner magnet series 202i exhibit. The outer rows of magnets 202a can magnetize with a directional component in a direction away from the axis of rotation of the magnetron cathode 102k have, wherein the inner magnet series 202i a magnetization with a direction component in the direction of the axis of rotation of the magnetron cathode 102k can have.

Der magnetische Fluss des die Magnetronkathode 102k durchdringenden Magnetfeldes kann aus einer der äußeren Magnetreihen 202a austreten, den Mantel der Magnetronkathode 102k durchdringen, und in die innere Magnetreihe 202i eintreten. Ferner kann das die Magnetronkathode 102k durchdringende Magnetfeld den Plasmabereich 106 durchdringen, wobei in dem Plasmabereich 106 das Bilden eines Plasmas mittels des Magnetfeldes unterstützt werden kann.The magnetic flux of the magnetron cathode 102k penetrating magnetic field can from one of the outer rows of magnets 202a emerge, the mantle of the magnetron cathode 102k penetrate, and into the inner magnet series 202i enter. Furthermore, this can be the magnetron cathode 102k penetrating magnetic field the plasma area 106 penetrate, being in the plasma region 106 the formation of a plasma can be assisted by means of the magnetic field.

Die Magnetanordnung 102m kann eine Rückschlussplatte 202r aufweisen, auf welcher die Magnetreihen 202i, 202a befestigt sein können. Die Rückschlussplatte 202r kann ein ferromagnetisches Material aufweisen. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass das von dem Magnetreihen 202i, 202a erzeugte Magnetfeld eine Kraft zwischen den Magneten der Magnetreihen 202i, 202a und der Rückschlussplatte 202r vermittelt, so dass die Magneten der Magnetreihen 202i, 202a mit der Kraft gegen die Rückschlussplatte 202r pressen und so anschaulich befestigt sind (mit anderen Worten haften).The magnet arrangement 102m can be a return plate 202r on which the magnet rows 202i . 202a can be attached. The return plate 202r may comprise a ferromagnetic material. This can be achieved, for example, that of the magnet series 202i . 202a Magnetic field generated a force between the magnets of the magnet series 202i . 202a and the return plate 202r mediates, so that the magnets of the magnet series 202i . 202a with the force against the return plate 202r press and are so vividly attached (in other words adhere).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetanordnung 102m die Form und/oder die Lage des Race-Tracks 106 über der zu zerstäubenden Oberfläche 102o (über der Außenmantelfläche der Rohrkathode oder des Rohrtargets) des Targets bzw. der Magnetronkathode 102k definieren.According to various embodiments, the magnet assembly 102m the shape and / or location of the race track 106 over the surface to be atomized 102 o (Over the outer circumferential surface of the tube cathode or the tube target) of the target or the magnetron cathode 102k define.

Wie in den 3A und 3B veranschaulicht ist, kann beispielsweise das erste Gas 110a (ein Reaktivgas 110a oder ein Prozessgas 110a aus Arbeitsgas und Reaktivgas) mittels der Gaszuführungsanordnung 108 dem Race-Track 106g zugeführt werden. Anschaulich kann die Gaszuführungsanordnung 108 seitlich (z.B. einseitig oder beidseitig) neben dem Race-Track 106g, neben der Magnetronkathode 102k bzw. neben dem Magnetron 102 angeordnet sein. Ferner kann sich die Gaszuführungsanordnung 108 als Gaskanal (beispielsweise als segmentierter Gaskanal) mit mehreren Gaseinlässen 108a, 108b parallel zur Längserstreckung des Race-Tracks 106g, der Magnetronkathode 102k bzw. des Magnetrons 102 erstrecken.As in the 3A and 3B For example, the first gas may be illustrated 110a (a reactive gas 110a or a process gas 110a from working gas and reactive gas) by means of the gas supply arrangement 108 the race track 106g be supplied. Illustratively, the gas supply arrangement 108 laterally (eg one-sided or two-sided) next to the race track 106g , next to the magnetron cathode 102k or next to the magnetron 102 be arranged. Furthermore, the gas supply arrangement 108 as a gas channel (for example as a segmented gas channel) with several gas inlets 108a . 108b parallel to the length of the race track 106g , the magnetron cathode 102k or the magnetron 102 extend.

4A, 4B und 4C veranschaulichen jeweils eine Rohrkathode 102 bzw. ein Rohrtarget 102 in einer perspektivischen Ansicht, wobei die Rohrkathode 102 bzw. das Rohrtarget 102 nach einem in herkömmlicher Weise (z.B. ohne Inertgasspülung der Umkehrbereiche) durchgeführten reaktiven Sputterprozess gezeigt ist. In den Figuren sind jeweils die Redepositionszone 401 und der Zerstäubungsbereich 402 der Rohrkathode 102 bzw. des Rohrtargets 102 abgebildet. 4A . 4B and 4C each illustrate a tube cathode 102 or a pipe target 102 in a perspective view, wherein the tube cathode 102 or the pipe target 102 according to a reactive sputtering process carried out in a conventional manner (eg without inert gas purging of the reverse regions). In the figures, the redeposition zones are respectively 401 and the sputtering area 402 the tube cathode 102 or the pipe target 102 displayed.

Beispielsweise veranschaulicht 4A die Rohrkathode 102 bzw. das Rohrtarget 102 im Bereich (z.B. unterhalb) der Race-Track-Umkehr 106k nach einem herkömmlich durchgeführten reaktiven AlOxNy-Sputtern. Neben dem gesputterten Bereich 402 (z.B. an den axialen Endabschnitten der Rohrkathode) sind in der Redepositionszone 401 (in dem ungesputterten Bereich 401) angelagertes elektrisch isolierendes Material und ferner Arc-Spuren erkennbar.For example, illustrated 4A the tube cathode 102 or the pipe target 102 in the range (eg below) of the race track reversal 106k according to a conventionally performed reactive AlO x N y sputtering. Next to the sputtered area 402 (eg at the axial end portions of the tube cathode) are in the redeposition zone 401 (in the unsputed area 401 ) attached electrically insulating material and further arc traces recognizable.

In 4A ist am Beispiel eines Aluminium-Rohres 102k, welches über die gesamte Länge in einer O2/N2-haltigen Atmosphäre gesputtert wurde, der scharfe Übergang zwischen metallischem Rohr 402 und mit Redeposit bedecktem Rohr 401 veranschaulicht. Ferner ist beispielhaft ein deutliches Arcevent 406 erkennbar, welches zu Oberflächenveränderungen des Rohres 102k in der Redepositionszone 401 geführt hat.In 4A is the example of an aluminum tube 102k , which was sputtered over the entire length in an O 2 / N 2 -containing atmosphere, the sharp transition between metallic tube 402 and redeposit covered pipe 401 illustrated. Furthermore, by way of example, a clear Arcevent 406 recognizable, resulting in surface changes of the pipe 102k in the redeposition zone 401 has led.

Ferner zeigt 4B am Beispiel eines Aluminium-Rohres 102k, welches über die gesamte Länge in einer O2/N2-haltigen Atmosphäre (d.h. mit einem Reaktivgasgemisch) gesputtert wurde, eine Materialaufschmelzung 406 in Folge eines Arcs kurz hinter dem Beginn der Redepositionszone 401.Further shows 4B the example of an aluminum tube 102k which was sputtered over the entire length in an O 2 / N 2 -containing atmosphere (ie, with a reactive gas mixture), a material reflow 406 as a result of an arc shortly after the beginning of the redeposition zone 401 ,

Ferner zeigt 4C am Beispiel eines Aluminium-Rohres 102k, welches über die gesamte Länge in einer O2/N2-haltigen Atmosphäre (d.h. mit einem Reaktivgasgemisch) gesputtert wurde, Spratzer 404 (Partikel oder Ablagerungen) auf dem Rohrtarget 102k nach einem Arcevent. Beispielsweise kann Material in Richtung des Substrats emittiert werden und dann vom Substrat zurück reflektiert werden und auf das Rohrtarget 102k gelangen.Further shows 4C the example of an aluminum tube 102k which was sputtered over the entire length in an O 2 / N 2 -containing atmosphere (ie with a reactive gas mixture), Spratzer 404 (Particles or deposits) on the tube target 102k after an Arcevent. For example, material may be emitted towards the substrate and then reflected back from the substrate and onto the tube target 102k reach.

Im Folgenden werden verschiedene Modifikationen und Konfigurationen der Magnetronanordnung 100 und Details zu der Gasführung beschrieben, wobei sich die vorangehend beschriebenen grundlegenden Merkmale und Funktionsweisen analog einbeziehen lassen. Ferner können die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Funktionsweisen analog auf die in den 1A bis 4C beschriebene Magnetronanordnung 100 übertragen werden oder mit der in den 1A bis 4C beschriebenen Magnetronanordnung 100 kombiniert werden. Jede der vorangehend beschriebenen Magnetronanordnungen 100 kann beispielsweise Teil einer Prozessieranordnung 500 sein, wobei mittels der Prozessieranordnung 500 zumindest die Vakuumumgebung zum Durchführen eines Sputterprozesses mittels der Magnetronanordnung 100 bereitgestellt wird, vgl. beispielsweise 2A und 2B.The following are various modifications and configurations of the magnetron assembly 100 and details of the gas guide, with the above-described basic features and functions can be included analogously. Furthermore, the features and functions described below can analogously to those in the 1A to 4C described magnetron arrangement 100 be transferred or with the in the 1A to 4C described magnetron arrangement 100 be combined. Each of the above-described magnetron arrangements 100 may for example be part of a processing arrangement 500 be, wherein by means of the processing arrangement 500 at least the vacuum environment for performing a sputtering process by means of the magnetron assembly 100 is provided, cf. for example 2A and 2 B ,

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessieranordnung 500 eine Vakuumprozessierkammer 502 aufweisen, wobei mittels der Vakuumprozessierkammer 502 ein Beschichtungsbereich 501b innerhalb der Vakuumprozessierkammer 502 bereitgestellt wird. Dabei kann mindestens eine Magnetronanordnung 100 (z.B. eine Magnetronanordnung 100 mit einem Rohrmagnetron 102 oder eine Magnetronanordnung 100 mit einem Planarmagnetron 102) mit der Vakuumprozessierkammer 502 gekoppelt sein zum Beschichten eines Substrats 520 innerhalb des Beschichtungsbereichs 501b der Vakuumprozessierkammer 502.According to various embodiments, the processing arrangement 500 a vacuum processing chamber 502 wherein, by means of the vacuum processing chamber 502 a coating area 501b within the vacuum processing chamber 502 provided. In this case, at least one magnetron arrangement 100 (Eg a magnetron arrangement 100 with a tube magnetron 102 or a magnetron arrangement 100 with a planar magnetron 102 ) with the vacuum processing chamber 502 coupled to coat a substrate 520 within the coating area 501b the vacuum processing chamber 502 ,

Wie in 5A in einer schematischen Querschnittsansicht veranschaulicht ist, kann eine Prozessieranordnung 500 Folgendes aufweisen: eine Vakuumprozessierkammer 502 (eine Sputter-Prozesskammer), eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines Substrats 520 in einer Transportebene 501e in der Vakuumprozessierkammer 502; eine Magnetronkathode 102 oder eine Magnetronanordnung 100 zum Beschichten eines in der Transportebene 501e transportierten Substrats 520.As in 5A is illustrated in a schematic cross-sectional view, a processing arrangement 500 Comprising: a vacuum processing chamber 502 (a sputtering process chamber), a transporting device for transporting a substrate 520 in a transport plane 501e in the vacuum processing chamber 502 ; a magnetron cathode 102 or a magnetron arrangement 100 for coating one in the transport plane 501e transported substrate 520 ,

Ferner kann die Prozessieranordnung 500, analog zum vorangehend Beschriebenen, eine Gaszuführungsanordnung 108 mit mindestens einem ersten Gaseinlass 108a aufweisen zum Bereitstellen eines ersten Gases 110a (z.B. eines Reaktivgases) in einen Plasmabereich 501p (Reaktionsbereich 501p) zwischen der Magnetronkathode 102 und der Transportebene 501e. Dabei kann die Gaszuführungsanordnung 108 eingerichtet sein oder werden, den mindestens einen ersten Gaseinlass 108a derart zu steuern oder zu regeln, dass das Reaktivgas 110a in den Plasmabereich 501p eingebracht wird. Ferner kann die Gaszuführungsanordnung 108, analog zum vorangehend Beschriebenen, mindestens einen zweiten Gaseinlass 108b aufweisen zum Bereitstellen eines Inertgases in den Umkehrbereichen 106k des Race-Tracks 106. Dabei kann die Gaszuführungsanordnung 108 eingerichtet sein oder werden, den mindestens einen zweiten Gaseinlass 108b derart zu steuern oder zu regeln, dass das Inertgas 110b die Umkehrbereiche 106k spült.Furthermore, the processing arrangement 500 A gas supply arrangement analogous to that described above 108 with at least a first gas inlet 108a comprise for providing a first gas 110a (For example, a reactive gas) in a plasma region 501P (Reaction region 501P ) between the magnetron cathode 102 and the transport level 501e , In this case, the gas supply arrangement 108 be set up or be, the at least one first gas inlet 108a to control or regulate so that the reactive gas 110a in the plasma area 501P is introduced. Furthermore, the gas supply arrangement 108 , analogous to the previously described, at least one second gas inlet 108b for providing an inert gas in the reverse regions 106k of the race track 106 , In this case, the gas supply arrangement 108 be set up or be the at least one second gas inlet 108b to control or regulate such that the inert gas 110b the reversal areas 106k flushes.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessieranordnung 500 eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Substrats 520 in der Transportebene 501e in dem Beschichtungsraum 501b oder in dem Beschichtungsbereich 501b aufweisen.According to various embodiments, the processing arrangement 500 a transport device for transporting the substrate 520 in the transport plane 501e in the coating room 501b or in the coating area 501b exhibit.

Ferner kann die Vakuumprozessierkammer 502 einen Eingang (eine erste Schleuse) und einen Ausgang (eine zweite Schleuse) derart aufweisen, dass das Substrat 520 in die Vakuumprozessierkammer 502 hinein und aus der Vakuumprozessierkammer 502 heraus transportiert werden kann oder dass das Substrat 520 durch die Vakuumprozessierkammer 502 hindurch transportiert werden kann.Furthermore, the vacuum processing chamber 502 an inlet (a first lock) and an outlet (a second lock) such that the substrate 520 in the vacuum processing chamber 502 into and out of the vacuum processing chamber 502 can be transported out or that the substrate 520 through the vacuum processing chamber 502 can be transported through.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumpumpenanordnung (nicht dargestellt) mit der Vakuumprozessierkammer 502 derart gekoppelt sein, dass die Vakuumprozessierkammer 502 mittels der Vakuumpumpenanordnung evakuiert werden kann. Somit kann beispielsweise in der Vakuumprozessierkammer 502 ein Prozessdruck von weniger als 0,1 mbar oder weniger als 0,01 mbar bereitgestellt sein oder werden, so dass die Magnetronanordnung 100 betrieben werden kann.According to various embodiments, a vacuum pump assembly (not shown) may be provided with the vacuum processing chamber 502 be coupled such that the vacuum processing chamber 502 can be evacuated by the vacuum pump assembly. Thus, for example, in the vacuum processing chamber 502 be provided a process pressure of less than 0.1 mbar or less than 0.01 mbar, so that the magnetron arrangement 100 can be operated.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels der Prozessieranordnung 500 ein geregelter reaktiver Sputterprozess durchgeführt werden, wobei die Prozessieranordnung 500 dazu mindestens eine Regelung aufweisen kann. Die Prozessieranordnung 500 kann eine Sputter-Prozesskammer 502 mit mindestens einer Magnetronkathode 102k (einem Target 102k) aufweisen, wobei die Sputter-Prozesskammer 502 und die Magnetronkathode 102k derart eingerichtet sein können, dass innerhalb der Sputter-Prozesskammer 502 ein Plasma bereitgestellt werden kann, z.B. zum Beschichten eines Substrats 520 innerhalb der Sputter-Prozesskammer 502. Dabei kann die Magnetronkathode 102k mit einem Generator und einer Anode (welche beispielsweise ein positives elektrisches Potential bezüglich der Magnetronkathode 102k aufweist) gekoppelt sein (z.B. elektrisch leitfähig verbunden sein). Mittels des Generators kann an der Magnetronkathode 102k bzw. zwischen der Magnetronkathode 102k und der Anode ein elektrisches Feld zum Erzeugen des Plasmas bereitgestellt sein oder werden, z.B. gemäß einer Spannung U als eine Generatorgröße. Ferner kann die Prozessieranordnung 500 mindestens eine Magnetanordnung 102m (ein Magnetsystem 102m) zum Magnetronsputtern aufweisen (nicht in 5A dargestellt, vgl. beispielsweise 2A und 3A). Ferner kann die Prozessieranordnung 500 eine Vakuumpumpenanordnung aufweisen (nicht dargestellt), so dass innerhalb der Sputter-Prozesskammer 502 ein Vakuum (z.B. ein Hochvakuum) bereitgestellt werden kann. Ferner kann die Sputter-Prozesskammer 502 auch mehrere Targets 102k (mehrere Magnetronkathoden 102k) aufweisen, welche entsprechend eingerichtet und geregelt sein können, wie hierin beispielsweise für ein Target 102k (bzw. für eine Magnetronkathode 102k) beschrieben ist.According to various embodiments, by means of the processing arrangement 500 a controlled reactive sputtering process is performed, the processing arrangement 500 to have at least one rule. The processing arrangement 500 can be a sputtering process chamber 502 with at least one magnetron cathode 102k (a target 102k ), wherein the sputtering process chamber 502 and the magnetron cathode 102k may be configured such that within the sputtering process chamber 502 a plasma can be provided, eg for coating a substrate 520 within the sputtering process chamber 502 , In this case, the magnetron cathode 102k with a generator and an anode (which, for example, a positive electrical potential with respect to the magnetron cathode 102k ) may be coupled (eg be electrically conductively connected). By means of the generator can be connected to the magnetron cathode 102k or between the magnetron cathode 102k and an electric field for generating the plasma may be provided to the anode, eg according to a voltage U as a generator size. Furthermore, the processing arrangement 500 at least one magnet arrangement 102m (a magnet system 102m ) for magnetron sputtering (not in 5A shown, cf. for example 2A and 3A ). Furthermore, the processing arrangement 500 a vacuum pump arrangement (not shown), so that within the sputtering process chamber 502 a vacuum (eg a high vacuum) can be provided. Furthermore, the sputtering process chamber 502 also several targets 102k (several magnetron cathodes 102k ), which may be appropriately set up and regulated, as herein for a target, for example 102k (or for a magnetron cathode 102k ) is described.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessieranordnung 500 (eine Sputter-Anordnung), wie hierin beschrieben ist, eine Vakuumkammer oder mehrere Vakuumkammern aufweisen, wobei mindestens eine der Vakuumkammern eine Sputter-Prozesskammer 502 sein kann. Beispielsweise kann die Prozessieranordnung 500 als eine so genannte Batch-Beschichtungsanlage eingerichtet sein, in welcher Substrate nacheinander schubweise beschichtet werden können. Ferner kann die Prozessieranordnung 500 als eine so genannte In-Line-Beschichtungsanlage eingerichtet sein, wobei ein Substrat (z.B. plattenförmige Substrate oder eine Vielzahl von plattenförmigen Substraten mittels Substrat-Carriern als so genanntes Endlossubstrat) auf einem Transportsystem durch mehrere Vakuumkammern (oder Kompartments) hindurch geführt werden kann. Dabei kann das Substrat mittels mindestens einer Schleusenkammer in die Prozessieranordnung 500 eingebracht und/oder aus der Prozessieranordnung 500 heraus gebracht werden. Ferner kann die Prozessieranordnung 500 als eine so genannte Luft-zu-Luft (Air-to-Air) Beschichtungsanlage eingerichtet sein oder als eine Bandbeschichtungsanlage, wobei das Substrat 120 beispielsweise von Rolle-zu-Rolle durch die mindestens eine Sputter-Prozesskammer 502 hindurch transportiert werden kann.According to various embodiments, a processing arrangement 500 (a sputtering arrangement) as described herein, having one or more vacuum chambers, at least one of the vacuum chambers having a sputtering process chamber 502 can be. For example, the processing arrangement 500 be configured as a so-called batch coating machine, in which substrates can be successively coated batch by batch. Furthermore, the processing arrangement 500 be configured as a so-called in-line coating system, wherein a substrate (eg plate-shaped substrates or a plurality of plate-shaped substrates by means of substrate carriers as a so-called endless substrate) can be passed through a plurality of vacuum chambers (or compartments) on a transport system. In this case, the substrate by means of at least a lock chamber in the processing arrangement 500 introduced and / or from the processing arrangement 500 be brought out. Furthermore, the processing arrangement 500 be configured as a so-called air-to-air coating system or as a belt coater, wherein the substrate 120 for example, roll-to-roll through the at least one sputtering process chamber 502 can be transported through.

Eine Prozessieranordnung 500 zum Durchführen eines Kathodenzerstäubungsprozesses (Sputterprozesses) kann beispielsweise mindestens eine Sputter-Prozesskammer 502 und mindestens ein Magnetron 102 mit mindestens einer Magnetronkathode 102k aufweisen, wobei während des Sputterprozesses Material (Targetmaterial) von der Magnetronkathode 102k zerstäubt wird und wobei sich das zerstäubte Material 512 in eine Richtung von dem Magnetron 102 weg ausbreitet. Der Bereich an der Magnetronkathode 102k, in dem sich das zerstäubte Material ausbreitet, kann als Prozessierbereich oder Prozessierraum bezeichnet werden, wobei sich das zerstäubte Material 512 von dem Plasmabereich 501p zu dem Beschichtungsbereich 501b ausbreitet. Dabei kann das in den längserstreckten Bereichen des Race-Tracks 106 zerstäubte Material 512 in dem Plasmabereich 501p oder auf dem Weg zum zu beschichtenden Substrat in dem Beschichtungsbereich 501b mit dem mittels des ersten Gaseinlasses 108a eingeleiteten Reaktivgas 110a chemisch reagieren.A processing arrangement 500 For performing a cathode sputtering process (sputtering process), for example, at least one sputtering process chamber 502 and at least one magnetron 102 with at least one magnetron cathode 102k have, during the sputtering process material (target material) from the magnetron cathode 102k is atomized and where the atomized material 512 in one direction from the magnetron 102 spreads away. The area on the magnetron cathode 102k , in which the atomized material spreads, may be referred to as a processing area or processing room, wherein the atomized material 512 from the plasma area 501P to the coating area 501b spreads. This can be done in the extended sections of the race track 106 atomized material 512 in the plasma area 501P or on the way to the substrate to be coated in the coating area 501b with the means of the first gas inlet 108a initiated reactive gas 110a react chemically.

Während eines Kathodenzerstäubungsprozesses kann in dem Plasmabereich 501p ein Plasma bereitgestellt sein oder werden, z.B. indem mittels der Magnetronkathode 102k ein elektrisches Feld bereitgestellt wird, wobei sich das bereitgestellte elektrische Feld zumindest teilweise in den Prozessierbereich hinein erstreckt. Mittels des Plasmas kann die Magnetronkathode 102k zerstäubt werden (z.B. aufgrund des Ionenbeschusses der Magnetronkathode 102k mit den im Plasma gebildeten Ionen). Zum Erzeugen des Plasmas kann mindestens ein Arbeitsgas (z.B. Argon oder ein anderes Edelgas oder ein als Arbeitsgas geeignetes Gas) in der Sputter-Prozesskammer 502 bereitgestellt werden. Ferner kann zum reaktiven Sputtern mindestens ein Reaktivgas 110a in der Sputter-Prozesskammer 502 bereitgestellt werden. Die zum Sputtern verwendeten Prozessgase (ein Arbeitsgas oder mehrere Arbeitsgase und ein Reaktivgas oder mehrere Reaktivgase) können jeweils mittels einer Gaszuführung 108a, 108b oder mittels weiterer Gaszuführungen in die Sputter-Prozesskammer 502 eingebracht werden, wobei das Einbringen geregelt erfolgen kann.During a sputtering process, in the plasma region 501P be provided a plasma, for example by means of the magnetron cathode 102k an electric field is provided, wherein the provided electric field extends at least partially into the processing area. By means of the plasma, the magnetron cathode 102k be atomized (eg due to the ion bombardment of the magnetron cathode 102k with the ions formed in the plasma). For generating the plasma, at least one working gas (eg argon or another noble gas or a gas suitable as working gas) may be present in the sputtering process chamber 502 to be provided. Furthermore, at least one reactive gas can be used for reactive sputtering 110a in the sputtering process chamber 502 to be provided. The process gases used for sputtering (one working gas or more working gases and one reactive gas or more reactive gases) can each by means of a gas supply 108a . 108b or by means of further gas feeds into the sputtering process chamber 502 can be introduced, the introduction can be done regulated.

Mittels Anpassens des Magnetsystems kann eine vordefinierte Form und/oder Größe des Race-Tracks 106 und somit des erzeugten Plasmas eingestellt werden, und/oder die Geometrie des in dem Race-Track 106 erzeugten Plasmas beeinflusst werden. Beispielsweise können die Magnete der Magnetanordnung derart relativ zueinander angeordnet sein oder werden, dass ein länglicher (sich längs erstreckender) Race-Track 106 entsteht. Ein derartiger sich längs erstreckender Race-Track 106 kann beispielsweise eine Länge in einem Bereich von ungefähr mehreren Zentimetern bis ungefähr mehreren Metern aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 4 m.By adjusting the magnet system can be a predefined shape and / or size of the race track 106 and thus the plasma generated, and / or the geometry of the race track 106 generated plasma are influenced. For example, the magnets of the magnet assembly may be or may be arranged relative to one another such that an elongated (longitudinally extending) race track 106 arises. Such a longitudinally extending race track 106 For example, it may have a length in a range of about several centimeters to about several meters, for example, in a range of about 1 meter to about 4 meters.

Im Allgemeinen kann die Prozessieranordnung 500 oder eine ähnliche Prozessieranordnung 500 in einer Vielzahl von verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, z.B. im so genannten DC-Modus (Gleichspannungs-Sputtern), im AC-Modus (Wechselspannungs-Sputtern, wie beispielsweise MF-Sputtern oder HF-Sputtern), im gepulsten Modus (Hochenergie-Impuls-Magnetronsputtern), mit unipolar oder bipolar gepulster Entladung, sowohl mit einer Elektrode als auch mit mehreren Elektroden (Kathoden und/oder Anoden).In general, the processing arrangement 500 or a similar processing arrangement 500 be operated in a variety of different operating modes, for example in the so-called DC mode (DC sputtering), in AC mode (AC sputtering, such as MF sputtering or RF sputtering), in pulsed mode (high-energy pulse). Magnetron sputtering), with unipolar or bipolar pulsed discharge, both with one electrode and with multiple electrodes (cathodes and / or anodes).

Wie ferner in 5B in einer schematischen Ansicht dargestellt ist, kann das erste Gas 110a mittels mehrerer erster Gaseinlässe, z.B. mittels eines segmentierten Gaskanals 108 oder mittels mehrerer segmentierter Gaskanäle 108, in die Sputter-Prozesskammer 502 eingeleitet werden zum Versorgen des Magnetrons 102 mit einem Reaktivgas, einem Reaktivgasgemisch oder einem Prozessgas aufweisend mindestens ein Arbeitsgas und mindestens ein Reaktivgas.As further in 5B is shown in a schematic view, the first gas 110a by means of a plurality of first gas inlets, for example by means of a segmented gas channel 108 or by means of several segmented gas channels 108 into the sputtering process chamber 502 be initiated to supply the magnetron 102 with a reactive gas, a reactive gas mixture or a process gas having at least one working gas and at least one reactive gas.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Gas 110a (z.B. das Arbeitsgas und/oder das Reaktivgas) derart dem Prozessierbereich zwischen dem Magnetron 102 und dem Beschichtungsbereich 501b zugeführt werden, dass eine vordefinierte räumliche Dichteverteilung des ersten Gases 110a oder der Bestandteile des ersten Gases 110a erzeugt wird. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, die Verteilung, das Strömungsfeld, das Konzentrationsfeld, und/oder die chemische Zusammensetzung des ersten Gases 110a im Prozessierbereich (z.B. im Plasmabereich 501p) zu kontrollieren und an die entsprechenden Bedingungen anzupassen, so dass eine auf dem Substrat 520 abgeschiedene Schicht ein möglichst gleichmäßiges Schichteigenschaftsprofil aufweist.According to various embodiments, the first gas 110a (Eg, the working gas and / or the reactive gas) such as the processing area between the magnetron 102 and the coating area 501b be supplied, that a predefined spatial density distribution of the first gas 110a or the constituents of the first gas 110a is produced. One possibility is, for example, the distribution, the flow field, the concentration field, and / or the chemical composition of the first gas 110a in the processing area (eg in the plasma area 501P ) and adapt to the appropriate conditions, leaving one on the substrate 520 deposited layer has a uniform as possible layer property profile.

Beispielsweise können entlang des längserstreckte Bereichs 106g des Race-Tracks eine oder mehrere Gaszuführungen 108 (oder Gasführungen) angeordnet sein oder werden, mittels derer eine Verteilung des ersten Gases 110a in dem Prozessierbereich verändert bzw. angepasst werden kann. Ferner kann die chemische Zusammensetzung des ersten Gases 110a, welches jeweils mit einer entsprechenden Gaszuführung geregelt eingeleitet werden kann, beispielsweise mittels eines Massenflussreglers, mittels eines Stellventils oder mittels mehrerer Stellventile (oder Ähnlichem) angepasst oder verändert werden. Mit anderen Worten kann beim Einleiten des ersten Gases 110a in den Prozessierbereich der Fluss des ersten Gases 110a oder jeweils der Fluss der einzelnen Bestandteile des ersten Gases 110a verändert bzw. angepasst werden. Dabei kann die Gaszuführung der einzelnen Gase (Bestandteile) des ersten Gasgemischs 110a durch die Gaszuführungen 108 hindurch getrennt voneinander erfolgen.For example, along the elongated area 106g of the race track one or more gas supplies 108 (or gas ducts) can be arranged or, by means of which a distribution of the first gas 110a can be changed or adapted in the processing area. Furthermore, the chemical composition of the first gas 110a , each with a can be initiated regulated corresponding gas supply, for example by means of a mass flow controller, by means of a control valve or by means of several control valves (or the like) adapted or changed. In other words, when introducing the first gas 110a in the processing area the flow of the first gas 110a or in each case the flow of the individual components of the first gas 110a be changed or adapted. In this case, the gas supply of the individual gases (constituents) of the first gas mixture 110a through the gas supplies 108 through separated from each other.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Plasmaeigenschaften (z.B. die chemische Zusammensetzung des Plasmas, die Plasmadichte, die Temperatur des Plasmas oder Ähnliches) im gesamten Plasmabereich 501p oder jeweils in verschiedenen Bereichen des Plasmabereiches 501p ermittelt oder analysiert werden, wobei dies bei der Steuerung oder Regelung der Gaszuführungen berücksichtigt werden kann.According to various embodiments, the plasma properties (eg, the chemical composition of the plasma, the plasma density, the temperature of the plasma, or the like) may vary throughout the plasma region 501P or each in different areas of the plasma area 501P be determined or analyzed, and this can be taken into account in the control or regulation of gas supplies.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Plasmaeigenschaften beispielsweise mittels Spektroskopie (z.B. optischer Emissionsspektroskopie (OES)) ermittelt werden, z.B. basierend auf einer Analyse von Emissionslinien und/oder Absorptionslinien des Plasmas. Dazu können beispielsweise ein oder mehrere optische Sensoren (z.B. Spektrometer, z.B. aufweisend einen Kollimator oder ein optisches Element, beispielsweise eine Linse oder ein Spiegel) verwendet werden. Der optische Sensor oder die mehreren optischen Sensoren können beispielsweise relativ zu dem Plasmabereich 501p derart angeordnet und/oder ausgerichtet sein oder werden, dass basierend auf einer Emission des Plasmas beispielsweise Plasmaeigenschaften in einem Bereich des Plasmas oder in verschiedenen Bereichen des Plasmas ermittelt werden können und somit bei der Steuerung oder Regelung der Gaszuführungen berücksichtigt werden können. Anschaulich gesehen kann die Analyse der Emission Rückschlüsse auf die Plasmaeigenschaften in einem lokalen Bereich ermöglichen.According to various embodiments, plasma properties can be determined, for example, by means of spectroscopy (eg optical emission spectroscopy (OES)), for example based on an analysis of emission lines and / or absorption lines of the plasma. For example, one or more optical sensors (eg spectrometers, eg comprising a collimator or an optical element, for example a lens or a mirror) can be used for this purpose. For example, the optical sensor or the plurality of optical sensors may be relative to the plasma region 501P be arranged and / or aligned such that based on an emission of the plasma, for example, plasma properties in a region of the plasma or in different areas of the plasma can be determined and thus be taken into account in the control or regulation of gas supply. Illustratively, the analysis of the emission can provide conclusions about the plasma properties in a local area.

Ferner können mittels einer Druck-Messanordnung oder mittels einer Partialdruckmessanordnung die Partialdrücke der mehreren Reaktivgase (oder auch des Arbeitsgases) in der Sputter-Prozesskammer 502 ermittelt werden, so dass die Partialdrücke und/oder das Partialdruckverhältnis der mehreren Reaktivgase in der Regelung verwendet werden können. Ferner können ermittelte Spektren oder Messwerte (z.B. Partialdruckmesswerte) verschiedener Gase auch in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden, z.B. um systematische Messfehler auszugleichen.Furthermore, by means of a pressure-measuring arrangement or by means of a partial pressure measuring arrangement, the partial pressures of the plurality of reactive gases (or of the working gas) in the sputtering process chamber 502 be determined so that the partial pressures and / or the partial pressure ratio of the multiple reactive gases can be used in the scheme. Furthermore, determined spectra or measured values (eg partial pressure measured values) of different gases can also be set in relation to one another, for example in order to compensate for systematic measurement errors.

Ferner können sich während eines reaktiven Sputter-Prozesses zumindest Bestandteile eines zugeführten Reaktivgases 110a oder das zugeführte Reaktivgas 110a in mindestens einem Bereich des Targets (z.B. auf der Targetoberfläche) anlagern. Dadurch kann die Targetoberfläche beispielsweise verändert (z.B. oxidiert) werden, wobei diese veränderten Bereiche teilweise in dem Zerstäubungsprozess wieder zerstäubt werden können. Die Zerstäubungsrate der veränderten Bereiche kann beispielsweise abhängig von den Plasmaeigenschaften und/oder den Materialeigenschaften des Materials in dem veränderten Bereich sein. In den Bereichen des Targets, in denen kein oder nicht genügend Material zerstäubt wird, kann sich elektrisch isolierendes Material dauerhaft anlagern.Furthermore, during a reactive sputtering process at least components of a supplied reactive gas 110a or the supplied reactive gas 110a attach in at least one area of the target (eg on the target surface). As a result, the target surface can, for example, be changed (for example oxidized), wherein these changed regions can be partially atomized again in the sputtering process. The sputtering rate of the altered regions may, for example, be dependent on the plasma properties and / or the material properties of the material in the changed region. In the areas of the target in which no or not enough material is atomized, electrically insulating material can accumulate permanently.

Das Bilden der veränderten Bereiche kann beispielsweise vom Partialdruck des Reaktivgases abhängig sein, wobei der Partialdruck des Reaktivgases beispielsweise mittels des Zuflusses an Reaktivgas geregelt oder eingestellt werden kann. Aufgrund einer chemischen Reaktion des Reaktivgases mit dem Targetmaterial (mit der Magnetronkathode 102k) kann der Sputterprozess in dem so genannten oxidischen Modus und in dem so genannten metallischen Modus betrieben werden. Das Belegen der Magnetronkathode 102k mit einem oxidischen Material (oder allgemein mit elektrisch isolierendem Material) kann dabei von dem Partialdruck des Reaktivgases abhängig sein.The formation of the modified regions can be dependent, for example, on the partial pressure of the reactive gas, wherein the partial pressure of the reactive gas can be regulated or adjusted, for example, by means of the inflow of reactive gas. Due to a chemical reaction of the reactive gas with the target material (with the magnetron cathode 102k ), the sputtering process can be operated in the so-called oxidic mode and in the so-called metallic mode. The covering of the magnetron cathode 102k with an oxidic material (or generally with electrically insulating material) may be dependent on the partial pressure of the reactive gas.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können es die Anforderungen an die Schichteigenschaften der abzuscheidenden Schicht bzw. die Anforderungen an die Beschichtungsraten (Abscheiderate) erfordern, dass der Sputterprozess im Übergangsbereich zwischen dem metallischen Modus und dem oxidischen Modus betrieben wird (oder in einem anderen Übergangsbereich zwischen dem metallischen Modus und dem isolierenden Modus), so dass dieser a priori instabile Betriebszustand mittels einer Regelung stabilisiert werden sollte. Dabei kann man zwischen Kurzzeitstabilität (das Verhindern eines kurzzeitigen Wegkippens des Arbeitspunktes aufgrund des a priori instabilen Übergangsbereichs) und Langzeitstabilität (dem Ausgleichen einer langsamen Drift des Arbeitspunktes, z.B. wenn das Target abbrennt) unterscheiden, sowie beispielsweise zwischen dem Ausregeln lokaler Einflüsse. Diese Stabilität des Betriebs kann für eine Produktion notwendig sein. Für die Querverteilungsregelung (Prozessgasverteilung quer zur Substrattransportrichtung) kann ein Abgleich von Emissionslinienintensitäten des Plasmas entlang der Längserstreckung des Targets erfolgen.According to various embodiments, the requirements for the layer properties of the layer to be deposited or the requirements on the coating rates (deposition rate) may require that the sputtering process be operated in the transition region between the metallic mode and the oxide mode (or in another transition region between the metallic mode and the insulating mode), so that this a priori unstable operating state should be stabilized by means of regulation. One can distinguish between short-term stability (preventing short-term tilting of the operating point due to the a priori unstable transition region) and long-term stability (compensating for slow drift of the operating point, e.g., when the target is burning), as well as, for example, balancing local influences. This stability of operation may be necessary for production. For the transverse distribution control (process gas distribution transversely to the substrate transport direction), an alignment of emission line intensities of the plasma along the longitudinal extent of the target can take place.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessieranordnung 500 derart eingerichtet sein, dass sich der erste Gaseinlass 108a und der zweite Gaseinlass 108b im Wesentlichen parallel zu der Magnetronkathode 102k erstrecken, so dass das die Umkehrbereiche 106k des Race-Tracks mit Inertgas 110b gespült werden und dass zwischen den Umkehrbereichen 106k des Race-Tracks mittels des ersten Gases ein reaktiver Sputterprozess erfolgen kann. Dabei können die Gaseinlässe 108a, 108b segmentiert sein, beispielsweise in bis zu fünf Segmente oder in mehr als fünf Segmente, beispielsweise in Abhängigkeit davon, mit welcher Genauigkeit die Verteilung des Prozessgases in dem Plasmabereich 501p eingestellt werden soll. Ferner kann der erste Gaseinlass 108a und/oder der zweite Gaseinlass 108b (die Gaszuführung) auch gewinkelt oder gebogen eingerichtet sein, so dass das Reaktivgas 110a und/oder das Inertgas 110b aus unterschiedlichen Richtungen bereitgestellt werden kann.According to various embodiments, the processing arrangement 500 be set up so that the first gas inlet 108a and the second gas inlet 108b substantially parallel to the magnetron cathode 102k extend, so that's the reversal areas 106k of the race track with inert gas 110b be flushed and that between the reversal areas 106k of the race track can be done by means of the first gas, a reactive sputtering process. The gas inlets can 108a . 108b be segmented, for example, in up to five segments or in more than five segments, for example, depending on how accurate the distribution of the process gas in the plasma region 501P should be set. Furthermore, the first gas inlet 108a and / or the second gas inlet 108b (the gas supply) can also be arranged angled or bent, so that the reactive gas 110a and / or the inert gas 110b can be provided from different directions.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Gaseinlass 108a mehrere Zuführungen oder mehrere separate Gaskanäle 108 oder einen segmentierten Gaskanal 108 oder mehrere segmentierte Gaskanäle 108 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Gaseinlass 108b mehrere Zuführungen aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können beispielsweise mehrere erste Segmente 108a eines segmentierten Gaskanals 108 zum Einleiten des ersten Gases 110a genutzt werden und jeweils die an den Endabschnitten des segmentierten Gaskanals 108 bereitgestellten zweiten Segmente 108b zum Einleiten des zweiten Gases 110b.According to various embodiments, the first gas inlet 108a multiple feeds or multiple separate gas channels 108 or a segmented gas channel 108 or multiple segmented gas channels 108 exhibit. According to various embodiments, the second gas inlet 108b have multiple feeds. According to various embodiments, for example, a plurality of first segments 108a a segmented gas channel 108 for introducing the first gas 110a be used and in each case at the end portions of the segmented gas channel 108 provided second segments 108b for introducing the second gas 110b ,

Dabei können die Gaskanäle 108 beidseitig der Magnetronkathode 102k angeordnet sein. Dabei können die mehreren segmentierten Gaskanäle 108 im Wesentlichen parallel neben der Magnetronkathode 102k angeordnet sein. Somit kann beispielsweise die Magnetronkathode 102k optimal mit Prozessgas 110a versorgt werden, bzw. die Verteilung des Prozessgases 110a in der Sputter-Prozesskammer 502 kann optimal eingestellt werden, und ferner können die Randbereiche der Magnetronkathode 102k bzw. die Race-Track-Umkehren 106k mit Inertgas 110b gespült werden.This can be the gas channels 108 on both sides of the magnetron cathode 102k be arranged. In this case, the multiple segmented gas channels 108 essentially parallel to the magnetron cathode 102k be arranged. Thus, for example, the magnetron cathode 102k optimal with process gas 110a be supplied, or the distribution of the process gas 110a in the sputtering process chamber 502 can be optimally adjusted, and further, the edge regions of the magnetron cathode 102k or the race track reversal 106k with inert gas 110b be rinsed.

Die segmentierten Gaskanäle 108 können im Wesentlichen parallel (mit einer maximalen Abweichung von ±10° oder ±5° von einer parallelen Ausrichtung) zur Längserstreckung der Magnetronkathode 102k angeordnet sein. Dabei können die Magnetronkathode 102k sowie die Gaskanäle 108 eine Länge in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 5 m aufweisen.The segmented gas channels 108 may be substantially parallel (with a maximum deviation of ± 10 ° or ± 5 ° from a parallel orientation) to the longitudinal extent of the magnetron cathode 102k be arranged. In this case, the magnetron cathode 102k as well as the gas channels 108 have a length in a range of about 1 m to about 5 m.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Fluss (eine strömende Gasmenge (Teilchenzahl bzw. Gasmasse) pro Zeiteinheit) des Reaktivgases 110a durch den ersten Gaseinlass 108a hindurch in einem Bereich von ungefähr einem Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) bis ungefähr einigen hundert Standardkubikzentimetern pro Minute liegen, oder beispielsweise in einem Bereich von weniger als ungefähr 1 sccm oder mehr als ungefähr 1000 sccm. Ferner kann der Fluss des Inertgases 110b durch den zweiten Gaseinlass 108b hindurch in einem Bereich von ungefähr einem Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) bis ungefähr einigen hundert Standardkubikzentimetern pro Minute liegen, oder beispielsweise in einem Bereich von weniger als ungefähr 1 sccm oder mehr als ungefähr 1000 sccm.According to various embodiments, the flow (a flowing gas quantity (number of particles or gas mass) per unit time) of the reactive gas 110a through the first gas inlet 108a throughout a range from about one standard cubic centimeter per minute (sccm) to about a few hundred standard cubic centimeters per minute, or, for example, in a range of less than about 1 sccm or greater than about 1000 sccm. Furthermore, the flow of inert gas 110b through the second gas inlet 108b throughout a range from about one standard cubic centimeter per minute (sccm) to about a few hundred standard cubic centimeters per minute, or, for example, in a range of less than about 1 sccm or greater than about 1000 sccm.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können lokal unterschiedliche Plasmabedingungen und damit ein lokal unterschiedlicher Reaktivgasverbrauch bei der Regelung des reaktiven Sputterprozesses berücksichtigt werden und der nötige Partialdruck von mehr als einem verwendeten Reaktivgas kann lokal eingestellt oder angepasst werden. Um den Reaktivgaspartialdruck lokal fein genug (gemäß einer benötigten räumlichen Auflösung) einstellen zu können, kann ein unterteilter (segmentierter) Gaskanal verwendet werden, wie hierin beschrieben ist. Dabei können auch mehrere Reaktivgaskanäle beidseits des einen oder jeweils beidseits der mehreren Targets angeordnet sein, um den mit unterschiedlicher Stöchiometrie brennenden längserstreckten Race-Track-Bereichen 106g Rechnung zu tragen und diese Stöchiometrieunterschiede auszugleichen. Als Arbeitsgas kann beispielsweise Argon verwendet werden, oder auch (beispielsweise zusätzlich) ein anderes Inertgas wie Krypton oder Helium oder eine Mischung aus Inertgasen. Die Kontrolle des Einstellens der Reaktivgasflüsse 110a kann örtlich aufgelöst erfolgen unter Verwendung optischer Emissionsspektroskopie (OES). Aus verschiedenen (Emissions-)Linien des Plasmas des schichtbildenden Materials sowie des Prozessgases (z.B. können Linien von Elementen aller Gase berücksichtigt oder verwendet werden) können beispielsweise Regelkennzahlen abgeleitet werden, die zum Stellen der Reaktivgas- und Arbeitsgasflüsse verwendet werden können.According to various embodiments, locally different plasma conditions and thus a locally different reactive gas consumption can be taken into account in the regulation of the reactive sputtering process and the required partial pressure of more than one reactive gas used can be set or adjusted locally. In order to be able to adjust the reactive gas partial pressure locally fine enough (according to a required spatial resolution), a segmented gas channel may be used, as described herein. In this case, a plurality of reactive gas channels may also be arranged on both sides of the one or on both sides of the plurality of targets, around the elongated race track areas burning with different stoichiometry 106g Take into account these differences in stoichiometry. For example, argon can be used as the working gas or else (for example additionally) another inert gas such as krypton or helium or a mixture of inert gases. The control of adjusting the reactive gas flows 110a can be localized using optical emission spectroscopy (OES). From various (emission) lines of the plasma of the layer-forming material and the process gas (eg lines of elements of all gases can be considered or used), for example, control parameters can be derived, which can be used to set the reactive gas and working gas flows.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels einer weiteren Gaszuführung zusätzliches Arbeitsgas bereitgestellt werden.According to various embodiments, additional working gas can be provided by means of a further gas supply.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Magnetronanordnung 100 oder die Prozessieranordnung 200 derart eingerichtet sein, dass in den Umkehrbereichen 106k des Race-Tracks 106 metallisch oder halbmetallisch gesputtert wird, und dann in dem längserstreckten Bereich 106g des Race-Tracks 106 reaktiv gesputtert wird. Falls auf dem zu beschichtenden Substrat 520 ausschließlich die Reaktionsprodukte des reaktiv gesputterten Targetmaterials kondensieren sollen, können die Umkehrbereiche 106k des Race-Tracks 106 mittels einer Blendenstruktur entsprechend abgeschirmt werden, wie nachfolgend beschrieben ist.According to various embodiments, the magnetron arrangement 100 or the processing arrangement 200 be set up so that in the reverse areas 106k of the race track 106 sputtered metallic or semi-metallic, and then in the elongated area 106g of the race track 106 sputtered reactively. If on the substrate to be coated 520 Only the reaction products of the reactive sputtered target material should condense, the reverse regions 106k of the race track 106 be shielded by a diaphragm structure, as described below.

In 6 ist eine Prozessieranordnung 200, analog zum vorangehend Beschriebenen, in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt. Dabei kann die Prozessieranordnung 200, zusätzlich zu der Magnetronanordnung 100 zum Beschichten des Substrats 520, welches mittels einer Transportvorrichtung 610 in einer Transportebene 501e transportiert wird, eine Blendenstruktur 620 (ein so genanntes Shield 620) aufweisen.In 6 is a processing arrangement 200 , Analogously to the above described, shown in a schematic cross-sectional view. In this case, the processing arrangement 200 in addition to the magnetron arrangement 100 for coating the substrate 520 , which by means of a transport device 610 in a transport plane 501e is transported, a diaphragm structure 620 (a so-called shield 620 ) exhibit.

Die Blendenstruktur 620 kann sich beispielsweise zwischen dem Magnetron 102 und der Transportebene 501e erstrecken. Ferner kann sich die Blendenstruktur 620 beispielsweise zwischen der Magnetronkathode 102k des Magnetrons 102 und der Transportebene 501e erstrecken. Ferner kann sich die Blendenstruktur 620 beispielsweise zwischen dem Race-Track bzw. der Magnetanordnung 102m und der Transportebene 501e erstrecken. Mittels der Blendenstruktur 620 können die Race-Track-Umkehren 106k des Magnetrons 102 derart abgeschirmt sein oder werden, dass diese nicht zum Beschichten des Substrats 520 in der Transportebene 501e beitragen. Dazu kann die Länge der Magnetronkathode 102k (in Richtung 101) beispielsweise größer sein als die Breite (in Richtung 101) des zu beschichtenden Substrats 520, so dass die axialen Endabschnitte (die Race-Track-Umkehren 106k) der Magnetronkathode 102k nicht zum Beschichten des Substrats 520 verwendet werden können.The aperture structure 620 can, for example, between the magnetron 102 and the transport level 501e extend. Furthermore, the diaphragm structure 620 for example, between the magnetron cathode 102k the magnetron 102 and the transport level 501e extend. Furthermore, the diaphragm structure 620 for example, between the race track or the magnet arrangement 102m and the transport level 501e extend. By means of the diaphragm structure 620 can reverse the race track 106k the magnetron 102 be shielded or that they are not used to coat the substrate 520 in the transport plane 501e contribute. This can be the length of the magnetron cathode 102k (in the direction 101 ) be greater than the width (in the direction 101 ) of the substrate to be coated 520 so that the axial end sections (the race track reversal 106k ) of the magnetron cathode 102k not for coating the substrate 520 can be used.

Ferner kann die von der Blendenstruktur 620 bereitgestellte Blendenöffnung 620o auf die Breite des zu beschichtenden Substrats 520 angepasst sein. Anschaulich kann die Blendenstruktur 620 derart eingerichtet und derart angeordnet sein, dass sich zerstäubtes Material von den beiden längserstreckten Bereichen 106g des Race-Tracks 106 (des Plasmabildungsbereichs) in Richtung des zu beschichtenden Substrats 520 ausbreiten kann und dass ein Ausbreiten von zerstäubtem Material aus den beiden Umkehrbereichen 106k des Race-Tracks 106 (des Plasmabildungsbereichs) in Richtung des zu beschichtenden Substrats 520 mittels der Blendenstruktur 620 verhindert wird.Furthermore, that of the aperture structure 620 provided aperture 620o on the width of the substrate to be coated 520 be adjusted. Clearly, the aperture structure 620 be arranged and arranged such that atomized material from the two longitudinally extended areas 106g of the race track 106 (the plasma formation area) toward the substrate to be coated 520 can spread and that spreading of sputtered material from the two reversal areas 106k of the race track 106 (the plasma formation area) toward the substrate to be coated 520 by means of the diaphragm structure 620 is prevented.

Ferner kann die von der Blendenstruktur 620 bereitgestellte Blendenöffnung 620o auf die Breite des zu beschichtenden Substrats 520 angepasst sein, wie beispielsweise in 7A und 7B in einer Draufsicht auf den Race-Track 106 des Magnetrons 102 und auf die Blendenstruktur 620 veranschaulicht ist. Ferner kann die Blendenöffnung 620o eine Breite aufweisen, welche kleiner ist als die Länge der Magnetronkathode 102k oder als die Länge des Race-Tracks 106 (in Richtung 101). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blendenstruktur 620 ein Blech mit mindestens einer Blendenöffnung 620o aufweisen oder mehrere Bleche, welche gemeinsam die Blendenöffnung 620o bilden. Somit kann sich das in den längserstreckten Bereichen 106g des Plasmabildungsbereichs 106 zerstäubte Material durch die Blendenöffnung 620o hindurch in Richtung des zu beschichtenden Substrats 520 ausbreiten.Furthermore, that of the aperture structure 620 provided aperture 620o on the width of the substrate to be coated 520 be adapted, such as in 7A and 7B in a top view of the race track 106 the magnetron 102 and on the aperture structure 620 is illustrated. Furthermore, the aperture can 620o have a width which is smaller than the length of the magnetron cathode 102k or as the length of the race track 106 (in the direction 101 ). According to various embodiments, the diaphragm structure 620 a sheet with at least one aperture 620o have or more sheets, which together the aperture 620o form. Thus, this can happen in the longitudinally extended areas 106g of the plasma formation region 106 atomized material through the aperture 620o through in the direction of the substrate to be coated 520 spread.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blendenstruktur 620 in senkrechter Projektion auf die Magnetronkathode 102k die Randbereiche der Magnetronkathode 102k und/oder die mit Inertgas bespülten Race-Track-Umkehren 106k abdecken. Der Überstand (in Richtung 101) der Blendenstruktur 620 über den Race-Track 106 der Magnetronkathode 102k kann beispielsweise mehr als 10 cm betragen, z.B. mehr als 20 cm. Dabei kann anschaulich der Verlust an Beschichtungsbreite in der Transportebene (oder in dem Beschichtungsraum 501b) aufgrund der verbesserten Prozesskontrolle (z.B. aufgrund des Vermeidens von Partikelkontaminationen auf dem Substrat) kompensiert sein.According to various embodiments, the diaphragm structure 620 in perpendicular projection onto the magnetron cathode 102k the edge regions of the magnetron cathode 102k and / or the inert gas-puffed race-track reversals 106k cover. The supernatant (in the direction 101 ) of the diaphragm structure 620 about the race track 106 the magnetron cathode 102k may for example be more than 10 cm, for example more than 20 cm. In this case, the loss of coating width in the transport plane (or in the coating space 501b ) due to the improved process control (eg due to the avoidance of particle contamination on the substrate).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Magnetronanordnung 100 Folgendes aufweisen: eine Magnetronkathode 102k mit einem zu zerstäubenden Material; eine Magnetanordnung 102m, welche derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet ist, dass über dem zu zerstäubenden Material ein Plasmabildungsbereich 106 bereitgestellt ist, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche 106g und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende Umkehrbereiche 106k aufweist; eine Gaszuführungsanordnung 108 mit mindestens einem ersten Gaseinlass 108a und mit mindestens einem zweiten Gaseinlass 108b, wobei die Gaszuführungsanordnung 108 eingerichtet ist, die beiden längserstreckten Bereiche 106g des Plasmabildungsbereichs mittels des mindestens einen ersten Gaseinlasses 108a mit einem Reaktivgas 110a zu versorgen, und die beiden Umkehrbereiche 106k des Plasmabildungsbereichs mittels des mindestens einen zweiten Gaseinlasses 108b mit einem Inertgas 110b derart zu spülen, dass in den beiden Umkehrbereichen 106k des Plasmabildungsbereichs im Wesentlichen nur das Inertgas 110b vorhanden ist.According to various embodiments, a magnetron arrangement 100 Comprising: a magnetron cathode 102k with a material to be atomized; a magnet arrangement 102m which is arranged relative to the magnetron cathode such that above the material to be sputtered, a plasma forming region 106 is provided, wherein the plasma formation region has two longitudinal areas 106g and two reverse regions annularly connecting the longitudinally extending portions 106k having; a gas supply arrangement 108 with at least a first gas inlet 108a and at least one second gas inlet 108b , wherein the gas supply arrangement 108 is set up, the two elongated areas 106g the plasma formation region by means of the at least one first gas inlet 108a with a reactive gas 110a to provide, and the two reversal areas 106k the plasma formation region by means of the at least one second gas inlet 108b with an inert gas 110b to flush so that in the two reverse areas 106k of the plasma formation region essentially only the inert gas 110b is available.

Claims (14)

Magnetronanordnung (100), aufweisend: • eine Magnetronkathode (102k) mit einem zu zerstäubenden Material; • eine Magnetanordnung (102m), welche derart relativ zu der Magnetronkathode angeordnet ist, dass über dem zu zerstäubenden Material ein Plasmabildungsbereich (106) bereitgestellt ist, wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche (106g) und zwei die längserstreckten Bereiche ringförmig verbindende Umkehrbereiche (106k) aufweist; • eine Gaszuführungsanordnung (108) mit mindestens einem ersten Gaseinlass (108a) und mit mindestens einem zweiten Gaseinlass (108b), • wobei die Gaszuführungsanordnung (108) eingerichtet ist, die beiden längserstreckten Bereiche (106g) des Plasmabildungsbereichs mittels des mindestens einen ersten Gaseinlasses (108a) mit einem Reaktivgas (110a) zu versorgen, und die beiden Umkehrbereiche (106k) des Plasmabildungsbereichs mittels des mindestens einen zweiten Gaseinlasses (108b) mit einem Inertgas (110b) derart zu spülen, dass in den beiden Umkehrbereichen (106k) des Plasmabildungsbereichs im Wesentlichen nur das Inertgas (110b) vorhanden ist.Magnetron arrangement ( 100 ), comprising: a magnetron cathode ( 102k ) with a material to be atomized; A magnet arrangement ( 102m ) which is arranged relative to the magnetron cathode in such a way that above the material to be sputtered a plasma formation region ( 106 ), wherein the plasma formation region comprises two longitudinal regions ( 106g ) and two of the elongated areas annularly connecting reverse regions ( 106k ) having; A gas supply arrangement ( 108 ) with at least one first gas inlet ( 108a ) and at least one second gas inlet ( 108b ), Wherein the gas supply arrangement ( 108 ), the two longitudinal areas ( 106g ) of the plasma formation region by means of the at least one first gas inlet ( 108a ) with a reactive gas ( 110a ), and the two reverse areas ( 106k ) of the plasma formation region by means of the at least one second gas inlet ( 108b ) with an inert gas ( 110b ) in such a way that in the two reverse regions ( 106k ) of the plasma formation region essentially only the inert gas ( 110b ) is available. Magnetronanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Magnetronkathode als Rohrkathode ausgebildet ist, und wobei die Magnetanordnung (102m) innerhalb der Rohrkathode angeordnet ist.Magnetron arrangement according to claim 1, wherein the magnetron cathode is formed as a tubular cathode, and wherein the magnet arrangement ( 102m ) is disposed within the tube cathode. Magnetronanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Magnetronkathode als Planarkathode ausgebildet ist, und wobei die Magnetanordnung (102m) auf der dem Plasmabildungsbereich (106) gegenüberliegenden Seite der Planarkathode angeordnet ist.Magnetron arrangement according to claim 1, wherein the magnetron cathode is formed as a planar cathode, and wherein the magnet arrangement ( 102m ) on the plasma forming area ( 106 ) opposite side of the planar cathode is arranged. Magnetronanordnung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: eine weitere Magnetronkathode (102k), wobei die Magnetronkathode und die weitere Magnetronkathode gemeinsam als Doppel-Rohrkathode oder Doppel-Planarkathode eingerichtet sind.A magnetron assembly according to claim 1, further comprising: a further magnetron cathode ( 102k ), wherein the magnetron cathode and the further magnetron cathode are arranged together as a double-tube cathode or double planar cathode. Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gaszuführungsanordnung (108) derart eingerichtet ist, dass in den beiden Umkehrbereichen (106k) des Plasmabildungsbereichs mehr als 90 at% Inertgas (110b) vorhanden sind.Magnetron arrangement according to one of claims 1 to 4, wherein the gas supply arrangement ( 108 ) is set up such that in the two reverse regions ( 106k ) of the plasma formation region more than 90 at% inert gas ( 110b ) available. Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gaszuführungsanordnung (108) ferner mindestens einen weiteren Gaseinlass aufweist zum Versorgen zumindest der beiden längserstreckten Bereiche (106g) des Plasmabildungsbereichs (106) mit einem Arbeitsgas.Magnetron arrangement according to one of claims 1 to 5, wherein the gas supply arrangement ( 108 ) further comprises at least one further gas inlet for supplying at least the two longitudinally extending regions ( 106g ) of the plasma formation region ( 106 ) with a working gas. Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das mittels des mindestens einen zweiten Gaseinlasses (108b) eingelassene Inertgas (110b) als Arbeitsgas in den beiden Umkehrbereichen (106k) des Plasmabildungsbereichs (106) fungiert, so dass in den beiden längserstreckten Bereichen (106g) reaktiv und in den beiden Umkehrbereichen (106k) nicht reaktiv gesputtert wird.A magnetron assembly according to any one of claims 1 to 6, wherein said means for exposing said at least one second gas inlet ( 108b ) embedded inert gas ( 110b ) as working gas in the two reverse regions ( 106k ) of the plasma formation region ( 106 ), so that in the two longitudinal areas ( 106g ) reactive and in the two reverse regions ( 106k ) is sputtered non-reactive. Prozessieranordnung (200), aufweisend: • eine Prozesskammer (502) mit mindestens einem Beschichtungsraum (501b) innerhalb der Prozesskammer; und • eine Magnetronanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Beschichten eines Substrats (520) in dem Beschichtungsraum. Processing arrangement ( 200 ), comprising: a process chamber ( 502 ) with at least one coating space ( 501b ) within the process chamber; and a magnetron arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 7 for coating a substrate ( 520 ) in the coating room. Prozessieranordnung gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend: eine Blendenstruktur (620), welche derart eingerichtet und derart angeordnet ist, dass sich zerstäubtes Material von den beiden längserstreckten Bereichen (106g) des Plasmabildungsbereichs (106) in Richtung des zu beschichtenden Substrats (520) ausbreiten kann und dass ein Ausbreiten von zerstäubtem Material aus den beiden Umkehrbereichen (106k) des Plasmabildungsbereichs (106) in Richtung des zu beschichtenden Substrats (520) mittels der Blendenstruktur (620) verhindert wird.The processing assembly of claim 8, further comprising: an aperture structure ( 620 ), which is arranged and arranged such that atomized material from the two longitudinally extending areas ( 106g ) of the plasma formation region ( 106 ) in the direction of the substrate to be coated ( 520 ) and that spreading of atomized material from the two reverse regions ( 106k ) of the plasma formation region ( 106 ) in the direction of the substrate to be coated ( 520 ) by means of the diaphragm structure ( 620 ) is prevented. Prozessieranordnung gemäß Anspruch 8 oder 9, ferner aufweisend: eine Transportvorrichtung (610) zum Transportieren des zu beschichtenden Substrats (520) in einer Transportebene (501e) in dem Beschichtungsraum, wobei die Blendenstruktur (620) zwischen der Transportebene (501e) und den beiden Umkehrbereichen (106k) des Plasmabildungsbereichs (106) erstreckt ist.A processing arrangement according to claim 8 or 9, further comprising: a transport device ( 610 ) for transporting the substrate to be coated ( 520 ) in a transport plane ( 501e ) in the coating space, wherein the diaphragm structure ( 620 ) between the transport plane ( 501e ) and the two reverse regions ( 106k ) of the plasma formation region ( 106 ) is extended. Prozessieranordnung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Blendenstruktur (620) eine Durchgangs-Öffnung (620o) bildet, durch welche sich das in den längserstreckten Bereichen (106g) des Plasmabildungsbereichs (106) zerstäubte Material hindurch in Richtung des zu beschichtenden Substrats (520) ausbreiten (512) kann.Processing arrangement according to claim 9 or 10, wherein the diaphragm structure ( 620 ) a passage opening ( 620o ), through which the in the longitudinally extending areas ( 106g ) of the plasma formation region ( 106 ) atomized material in the direction of the substrate to be coated ( 520 ) ( 512 ) can. Verfahren zum reaktiven Sputtern, das Verfahren aufweisend: • Erzeugen eines Plasmas über einer zu zerstäubenden Oberfläche (102o) in einem Plasmabildungsbereich (106), wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche (106g) und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche (106k) aufweist; • Versorgen der längserstreckten Bereiche (106g) mit einem ersten Gas (110a), welches mindestens ein Reaktivgas aufweist; und • Versorgen der zwei Umkehrbereiche (106k) mit einem zweiten Gas (110b), welches mehr als 50 at% Inertgas aufweist.A method of reactive sputtering, the method comprising: • generating a plasma over a surface to be sputtered ( 102 o ) in a plasma forming area ( 106 ), wherein the plasma formation region comprises two longitudinal regions ( 106g ) and two reversal regions connecting the longitudinal regions ( 106k ) having; • supplying the elongated areas ( 106g ) with a first gas ( 110a ) which has at least one reactive gas; and • supplying the two reverse regions ( 106k ) with a second gas ( 110b ), which has more than 50 at% inert gas. Verfahren gemäß Anspruch 12, • wobei das zweite Gas (110b) mehr als 90 at% Inertgas aufweist.Method according to claim 12, wherein the second gas ( 110b ) has more than 90 at% inert gas. Verfahren zum reaktiven Sputtern, das Verfahren aufweisend: • Erzeugen eines Plasmas über einer zu zerstäubenden Oberfläche (102o) in einem Plasmabildungsbereich (106), wobei der Plasmabildungsbereich zwei längserstreckte Bereiche (106g) und zwei die längserstreckten Bereiche verbindende Umkehrbereiche (106k) aufweist; • Versorgen der längserstreckten Bereiche (106g) mit einem Prozessgas (110a), wobei das Prozessgas (110a) mindestens ein Reaktivgas aufweist, so dass in den beiden längserstreckten Bereichen (106g) reaktiv gesputtert wird; und • Versorgen der Umkehrbereiche (106k) im Wesentlichen nur mit Inertgas (110b) derart, dass das Reaktivgas zum Versorgen der beiden längserstreckten Bereiche (106g) von den beiden Umkehrbereichen (160k) fern gehalten wird, so dass in den beiden Umkehrbereichen (106k) nicht reaktiv gesputtert wird.A method of reactive sputtering, the method comprising: • generating a plasma over a surface to be sputtered ( 102 o ) in a plasma forming area ( 106 ), wherein the plasma formation region comprises two longitudinal regions ( 106g ) and two the Inverted regions connecting longitudinal regions ( 106k ) having; • supplying the elongated areas ( 106g ) with a process gas ( 110a ), the process gas ( 110a ) has at least one reactive gas, so that in the two longitudinally extending regions ( 106g ) is sputtered reactive; and • supplying the reversal areas ( 106k ) essentially only with inert gas ( 110b ) such that the reactive gas is used to supply the two longitudinally extending regions ( 106g ) of the two reverse regions ( 160k ) is kept away, so that in the two reverse regions ( 106k ) is sputtered non-reactive.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012003828A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Method for depositing layer stack of transparent metal oxides in vacuum chamber, involves depositing isolating metal oxide layer and conductive metal oxide layer with transportation of substrate through coating portion of target
DE102013108994A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Method for setting process gas flow to elongated magnetron, involves determining plasma stoichiometry in each plasma zone segment for each partial process gas flow, and setting flow of process gas portion per sub-process gas flow

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012003828A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Method for depositing layer stack of transparent metal oxides in vacuum chamber, involves depositing isolating metal oxide layer and conductive metal oxide layer with transportation of substrate through coating portion of target
DE102013108994A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Method for setting process gas flow to elongated magnetron, involves determining plasma stoichiometry in each plasma zone segment for each partial process gas flow, and setting flow of process gas portion per sub-process gas flow

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015117845A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-20 Von Ardenne Gmbh Method and arrangement for coating a substrate

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