DE102015117845A1

DE102015117845A1 - Verfahren und Anordnung zur Beschichtung eines Substrats

Info

Publication number: DE102015117845A1
Application number: DE102015117845.1A
Authority: DE
Inventors: Bernd Teichert; Volker Linss
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Die Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern von Ablagerungen auf einem Rohrtarget während der Beschichtung von Substraten in einem Prozessraum, in dem ein Substrat mit zumindest einem rotierenden Rohrmagnetron, einem Rohrtarget und einem darin angeordneten ersten Magnetsystem beschichtet wird, wobei zumindest ein Prozessgas in den Prozessraum eingelassen wird, wobei mit dem ersten Magnetsystem ein Plasma in Form eines geschlossenen Racetracks entlang der axialen Längserstreckung des Rohrmagnetrons im Prozessraum erzeugt wird und der Racetrack sich auf der Oberfläche des Rohrtargets ausbildet. Um Ablagerungen auf einem Rohrtarget zu verhindern, sind erfindungsgemäß Präventionsmittel vorgesehen, welche als Einhausung an Rohrenden oder auch im Mittelbereich des Rohrtargets ausgebildet sind. In der Einhausung kann auch ein Plasma gezündet werden, welches zum Entfernen der Ablagerungen dient und damit auch als Präventionsmittel zum Verhindern von Ablagerungen wirkt

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten in einem Vakuum innerhalb eines Prozessraumes, in dem das Substrat mit einem Rohrmagnetron, umfassend ein Rohrtarget und ein darin angeordnetes erstes Magnetsystem, unter Anlegen einer Targetspannung zwischen dem Rohrtarget und einer Gegenelektrode und unter Drehung des Rohrtargets beschichtet wird, wobei zumindest ein Prozessgas in den Prozessraum eingelassen wird. Dabei wird mit dem ersten Magnetsystem ein Plasma in Form eines geschlossenen Racetracks entlang der axialen Längserstreckung des Rohrmagnetrons im Prozessraum erzeugt und der Racetrack bildet sich auf der Oberfläche des Rohrtargets aus.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Beschichtung von Substraten in einem Prozessraum mit einem Rohrmagnetron, umfassend ein Rohrtarget und ein darin angeordnetes erstes Magnetsystem, mit einer das Rohrtarget mit einer Targetspannung zwischen dem Rohrtarget und einer Gegenelektrode beaufschlagenden Spannungsversorgung und mit einer ersten Gaseinlasseinrichtung. Dabei ist mit dem ersten Magnetsystem ein Plasma in Form eines geschlossenen Racetracks entlang der axialen Längserstreckung des Rohrmagnetrons zum Ausbilden des Racetracks auf der Oberfläche des Rohrtargets erregbar.
Beim Sputtern wird in einem Prozessraum zwischen einem einer ersten Elektrode, im Falle einer Gleichspannung einer Anode, und einer zweiten Elektrode, im Falle einer Gleichspannung einer Katode, eine Spannung angelegt unter Verwendung eines Gases ein Plasma gezündet, dessen positive Ladungsträger die Oberfläche eines Targetmaterials zerstäuben. Die abgetragenen Atome bzw. Partikel schlagen sich auf dem Substrat nieder und damit eine Schicht bilden.
Beim reaktiven Sputtern werden in der Regel ein inertes Arbeitsgas und ein oder mehrere Reaktivgase verwendet.
Gase, die zur Durchführung des gewünschten Sputterprozesses erforderlich sind, werden zusammenfassend als Prozessgas bezeichnet. Das Prozessgas kann Reaktivgas und/oder Arbeitsgas beinhalten. Unter Arbeitsgas wird ein Gas verstanden, welches keine chemischen Reaktionen mit anderen Prozess-beteiligten Materialien eingeht (z.B. Ar). Unter Reaktivgas wird ein Gas verstanden, welches unter Ablauf einer chemischen Reaktion mit anderen Prozess-beteiligten Materialien (Targetmaterial, andere gasförmige Komponenten) ein neues Material bildet.
Wenn zusätzlich zu dem elektrischen Feld zwischen der ersten und der zweiten Elektrode auch ein Magnetfeld angelegt wird, spricht man von Magnetronsputtern.
Beim Magnetronsputtern kann beispielsweise ein Magnetsystem verwendet werden, das aus einem zentralen Magnetpol, den ein zweiter entgegengesetzter Magnetpol ringförmig umgibt, besteht. Infolge der Magnetanordnung wird ein ring- und tunnelförmiges Magnetfeld entlang einer geschlossenen Bahn ausgebildet.
Aufgrund des tunnelförmigen Magnetfeldes wird das Plasma im Wesentlichen auf diesen Bereich begrenzt und infolge dessen das Targetmaterial in besonderem Maße in diesem Bereich abgetragen, so dass sich bei Targets in Planarmagnetrons in diesem Bereich ein ringförmiger Sputter- oder Erosionsgraben ausbildet, der die Form einer Rennbahn aufweist. Diese Erscheinung führt zu der Bezeichnung „Racetrack”.
Die Bildung des Erosionsgrabens bei Planarmagnetrons im Bereich des Racetracks führt dort zu einem beschleunigten Verschleiß des Targets, da dieses im Bereich des Erosionsgrabens abgesputtert ist, das Target also als verbraucht anzusehen ist, obwohl in Bereichen außerhalb des Erosionsgrabens durchaus noch ausreichend Material vorhanden ist.
Zur Lösung dieses Problems haben sich in der Vakuumbeschichtungstechnologie rotierende Magnetrons oder sogenannte Rohrmagnetrons sehr bewährt. Dabei wird ein rohrförmiges Target bzw. Rohrtarget verwendet, in dessen inneren Hohlraum ein Magnetsystem längs der axialen Richtung des Rohrtargets angeordnet ist. Bei dem Sputtervorgang wird das Rohrtarget ständig um das feststehende Magnetsystem gedreht. Damit wird erreicht, dass immer die gesamte Oberfläche des Rohrtargets vom Sputterprozess bearbeitet wird. Damit wird gewährleistet, dass das Rohrtarget gleichmäßig absputtert, wodurch eine bessere Targetausnutzung erreicht wird. Der Racetrack ist zwar immer noch vorhanden, verursacht aber keine Erosionsgräben.
Magnetrons können auch als Plasma-Quelle für einen Magnetron-PECVD-Prozess verwendet werden. Hierbei wird ein Prekursorgas im Plasma fragmentiert und führt durch chemische Reaktion, ggf. unter Beimengung anderer reaktiver Gase zum Schichtwachstum. Nachteilig hierbei ist, dass die Magnetronquelle selbst erheblich beschichtet werden kann, wodurch die Prozess-Standzeit erheblich verkürzt werden kann.
Während des Beschichtungsprozesses mittels Sputtern treten Bogenentladungen, sogenanntes „Arcing“, auf, das unter anderem durch elektrische Aufladung hochohmiger bzw. isolierender Schichten verursacht wird, welche sich auf den als Kathode geschalteten Targets in verschiedener Form ablagern, beispielsweise als Schichten, Pickel oder Nadeln. Diese Bogenentladungen sind häufig Ursache von Prozess-Instabilität und Partikelkontamination. Außerdem können die Bogenentladungen zur Beschädigung der Targets führen. Darüber hinaus kann die Ablagerung isolierender Schichten auf der Targetoberfläche zu einer Reduzierung der Beschichtungsrate, d.h. zu einem instabilen Prozess führen. Dies gilt insbesondere für reaktive Magnetronsputtern.
Moderne Plasma-Stromversorgungen mit schnellem Arc-Management erlauben es, mit einer gewissen Arc-Häufigkeit kontinuierliche Prozesse zu fahren.
Für bestimmte Prozesse können die Reaktionsprodukte des Reaktivprozesses jedoch ein Ausmaß annehmen, welches eine kontinuierliche Prozessführung nicht mehr erlaubt. Zur Beseitigung störender Ablagerungen auf der Targetoberfläche können dann beispielsweise die Ablagerungen zyklisch durch einen nicht reaktiven Prozess wieder entfernt werden, wie z.B. durch Sputtern mit Argon-Gas. Der Beschichtungsprozess und der Reinigungsprozess bzw. die Entfernung der Ablagerung werden in der Regel nicht gleichzeitig ausgeführt. Dies bedeutet, dass diese Klasse von Beschichtungsprozessen nicht kontinuierlich betrieben werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, solche Beschichtungsprozesse dennoch zu betreiben, ist gegebenenfalls die Reduzierung des Reaktivgasflusses, was technologisch allerdings eine Einschränkung darstellt, da bestimmte Arbeitspunkte nicht angefahren werden können. Außerdem ist es ggf. erforderlich, die Prozessleistung zu drosseln, da bei geringerer Leistungsdichte in der Regel die Arc-Rate herabgesetzt wird. Dies geht jedoch in der Regel mit einer unerwünschten Reduzierung der Beschichtungsrate einher.
In der Praxis wird oft beobachtet, dass neue Targets erst sehr ruhig brennen und nach gewisser Zeit aber Arcing auftritt, welches sich mit der Zeit verstärkt. Auch wenn die Ablagerungen auf den Targets bereits absputtert sind und die Targets eine metallische Oberfläche besitzen, tritt in einem sogenannten metallischen Modus immer noch Arcing auf, welches auch durch langes Sputtern im metallischen Modus nicht wieder verschwindet.
Bei Verwendung von Rohrmagnetrons stellen besonders die Rohrenden des Rohrtargets unmittelbar an den Umkehrbereichen eine Stelle erhöhter Arc-Bildung dar, da hier hochohmige Schichten aufwachsen können und dennoch der Randzone des Plasmas ausgesetzt ist. Die an Rohrenden des Rohrtargets abgelagerten Schichten führen zu elektrischen Aufladungen und schließlich zu Arc-Bildungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern von Ablagerungen auf einem Rohrtarget anzugeben, bei denen störenden Schichten, insbesondere hochohmige Schichten, nicht auf der Oberfläche des Rohrtargets abgelagert werden und damit Arcing verhindert werden können. Insbesondere sollen die Ablagerungen auf den Rohrenden des Rohrtargets effizient verhindert werden. Eine Verhinderung dieser Ablagerungen auf dem Target kann daher die Standzeit verlängern.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mittels eines Präventionsmittels, das auf einen Präventionsbereich des Rohrtargets einwirkt, ein Aufwachsen von parasitären Ablagerungen unterdrückt wird, indem der Präventionsbereich vor einer Beschichtung abgeschirmt und/oder von dem Bereich die parasitäre Beschichtung abgesputtert wird. Dabei wird die Anordnung des zumindest einen Präventionsmittels an einer Position, aus einer Anzahl von Positionen, die auf voneinander unterschiedlichen Rohrabschnitten entlang der Längsachse des Magnetronrohrs liegen, so gewählt, dass die Position einem Präventionsbereich entspricht, an dem eine im Vergleich zu anderen Bereichen des Rohrtargets erhöhte parasitäre Beschichtung auftritt. Die Präventationsbereiche können einen Teil des Rohrtargets, insbesondere höchstens den hälftigen Teil des Rohrtargets, umfassen.
Unter Prävention soll nachfolgend das Abwenden der Nachteile, die mit einem Aufwachsen ungewünschter Schichten auf der Targetoberfläche verbunden verstanden werden. Diesen Nachteile werden entweder durch ein weitgehendes Vermeiden des Aufwachsens oder durch ein Abtragen von bereits entstandenen ungewünschten Schichten vorgebeugt. Die Prävention schließt also beide Arten in ihrem Begriff ein.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass auch beide Arten der Prävention gleichzeitig angewandt werden können, entweder in verschiedenen Präventionsbereichen oder in einem Präventionsbereich im Drehsinn des Target räumlich hintereinander liegend.
Zur Beschichtung von Substraten mittels Magnetronsputtern wird ein Substrat in eine Vakuumkammer einer Beschichtungsanlage mittels einer Transporteinrichtung transportiert. Das Substrat wird an einem rotierenden Rohrmagnetron vorbei geführt, dessen Längserstreckung quer zur Transportrichtung des Substrats angeordnet ist. Das drehbare Rohrmagnetron weist ein drehbares Rohrtarget sowie ein darin stationär angeordnetes Magnetsystem auf. Dem Prozess muss als Prozessgas mindestens eine Gasart oder eine Mischung aus mehreren Gasarten zugeführt werden. Als Gase dienen Inertgase wie bspw. Argon, Reaktivgase wie bspw. Sauerstoff und ggf. auch Prekursoren für Chemische Gasphasenabscheidung (bspw. in Form flüchtiger Kohlenwasserstoffe oder metallorganischer Verbindungen). Beispielsweise beim Anlegen einer negativen Spannung als Targetspannung an das Rohrmagnetron bzw. Rohrtarget wird das Rohrtarget als Kathode geschaltet und die positive Spannung wird an eine Anode, beispielsweise die Kammerwandung und eine separate Anode gelegt. Dadurch wird ein Plasma um das Target erzeugt. Der Raum, in dem das Plasma erzeugt wird, wird als Prozessraum bezeichnet. Damit können Beschichtungsprozesse auf der Substratoberfläche stattfinden.
Die Targetspannung kann auch als pulsierende Gleichspannung, als in der Polarität alternierende Gleichspannung, oder als Wechselspannung höherer Frequenz angelegt werden.
Mittels des ersten Magnetsystems wird ein Plasma in Form eines geschlossenen Racetracks entlang der axialen Längserstreckung des Rohrmagnetrons im Prozessraum erzeugt und der Racetrack sich auf der Oberfläche des Rohrtargets ausbildet. Dabei weist der Racetrack zwei Umkehrbereiche und einen dazwischen liegenden Zwischenbereich, wobei die Umkehrbereiche jeweils an den Rohrenden des Rohrtargets angeordnet sind. Die Rohrenden werden so definiert, dass sie sich von dem physischen Ende des Targetrohres entlang der Längserstreckung bis über den Umkehrbereich des Racetracks erstrecken. Daher erfassen die Rohrenden im Sinne der Erfindung auch die Umkehrbereichen. Insbesondere in Umkehrbereichen bzw. an Rohrenden werden störende Schichten wie Oxid auf dem Rohrtarget abgelagert, welche sehr schwer zu entfernen sind.
Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, dass zunächst Präventionsbereiche definiert werden, die Bereiche der Targetoberfläche einschließen, in denen ein im Vergleich zu anderen Bereichen des Rohrtargets erhöhtes Schichtwachstum von ungewünschten Schichten auftreten. Diese Präventionsbereiche können sowohl an Positionen in Längserstreckung des Targets auftreten als auch den Umfang des Targets zumindest teilweise umschließen. Während des Einsatzes der Beschichtungsanordnung im Beschichtungsprozess sind die Präventionsbereiche im Vergleich zur Rotation des Rohrtargets statisch, so dass die Targetoberfläche sich stets durch die Präventionsbereiche bewegt. Bereiche erhöhten parasitären Schichtwachstums können beispielsweise an den Rohrenden auftreten, aber auch in dem Bereich zwischen den Rohrenden. Es ist somit zweckmäßig, Präventionsbereiche in diesen Positionen zu definieren. Bei mehreren derartigen Präventionsbereichen können auch unterschiedliche Wachstumsraten auftreten. Mittels der erfindungsgemäßen Präventionsmittel können die ungewünschten (parasitären) Schichten nun entweder an ihrem Aufwachsen gehindert werden und/oder sie sind zwar entstanden, werden jedoch durch die Präventionsmittel wieder entfernt.
Der Präventionsgrad, d.h. die Stärke der Abschirmung oder die Sputterrate, können mittels mehrerer Präventionsmittel, die an jeweils einer anderen Position angeordnet sind, über die Targetoberfläche entlang der Magnetronlängsachse variiert werden. Damit wird im wesentlichen der unterschiedlichen Wachstumsrate bei mehreren Präventionsbereichen begegnet. Es ist möglich, den Präventionsbereich innerhalb des Prozessraumes zu bilden, indem Arbeitsgas in den Präventionsbereich im Prozessraum derart geleitet wird, dass in dem Präventionsbereich ein Reaktivgas von der Targetoberfläche weggespült wird. Die zugrundeliegende Idee ist hierbei, dass am Target keine ein parasitäres Schichtwachstum bewirkende Reaktion, beispielsweise keine Oxidbelegung erfolgt, sondern, dass das Arbeitsgas, beispielsweise Argon, möglichst in den Prozessraum an die kritische Stelle im eigentlichen Prozess gelangt und dort durch Spülung das Reaktivgas, beispielsweise den Sauerstoff, fernhält, oder anders ausgedrückt, den Arbeitspunkt der Targetoberfläche etwas metallischer macht. Bezüglich der nachfolgend beschriebenen Ausführung eines Präventionsraumes sind hier Prozessraum und Präventionsraum identisch oder zumindest miteinander verbunden.
Bei dem Verfahren kann ein eine Einhausung enthaltendes Präventionsmittel verwendet werden, welche den Präventionsbereich des Targets zumindest teilweise umschließt und einen vom Prozessraum getrennten Präventionsraum bildet.
Dabei kann der jeweilige Präventionsraum im wesentlichen auf der dem Racetrack abgewandten Seite bzw. auf der dem Substrat abgewandten Seite des Rohrtargets liegen. Der Präventionsraum kann aber auch ganz oder teilweise das Rohrtarget bis auf den Bereich, in dem Plasma auf das Rohrtarget einwirkt oder bis auf den Bereich des Racetracks überdecken. Der Präventionsraum wird räumlich vom Prozessraum getrennt und eine dort stattfindende Prävention kann unabhängig von Beschichtungsprozessen erfolgen. Es ist somit möglich, den oder die Präventionsbereiche während des Beschichtungsprozesses des Substrats im Präventionsraum kontinuierlich zu reinigen oder abzuschirmen.
Bei der Präventionsart der Abschirmung des oder der Präventionsbereiche kann durch die Einhausung bzw. die Umschließung der jeweilige Präventionsbereich vor den Beschichtungsprozessen geschützt werden und damit können die Ablagerungen auf den Präventionsbereichen verhindert werden. Im einfachsten Fall wird der jeweilige Präventionsraum in Wesentlichen durch die Geometrie der Einhausung bestimmt und damit bildet die Einhausung den Präventionsraum.
In dem jeweiligen Präventionsraum kann der entsprechende Präventionsraum des Targets mit einem Reinigungsgas umspült werden, um Reaktivgaszutritt zu erschweren. Durch die Spülung erfolgt das Verdrängen des Reaktivgases, so dass keine vollreaktive Schicht an dieser Stelle wachsen kann. Auf einfache Weise können die Präventionsbereiche mit einem Edelgas wie Argon gespült werden. Durch Spülen mit Argon wird weniger schädliches Material oder werden unterstöchiometrische Schichten abgelagert, die eine hinreichende Restleitfähigkeit haben und daher weniger zum Arcen neigen. Dieser Einlass muss dann zweckmäßigerweise in Plasmanähe erfolgen. Dafür kann sich der Präventionsraum bis in die Nähe des Plasmas erstrecken.
Der Gasfluss und der Gasdruck können in dem Präventionsraum eingestellt werden, wodurch der Präventionsgrad individuell anpassbar ist.
Das Reinigungsgas kann an der Position, aus der Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons oder an mehreren dieser Positionen in den Präventionsraum geleitet wird. Wird also das Reinigungsgas an einer Position in den Präventionsraum geleitet, dann umfasst das Präventionsmittel einen Präventionsraum und einen Gasauslass. Sodann wird es gemäß der Erfindung auch möglich sein, mehrere derartige Präventionsmittel an mehreren Positionen anzuordnen. Wird das Reinigungsgas an mehreren Positionen in den Reinigungsraum eingelassen, entstehen damit mehrere Präventionsmittel mit einem gemeinsamen Präventionsraum.
Das Reinigungsgas wird in den Präventionsraum mittels einer eigenen Gaseinlasseinrichtung eingelassen. Somit können der Gasdruck sowie die Gaszusammensetzung in dem jeweiligen Präventionsraum je nach realisierter Entkopplung weitgehend unabhängig vom Prozessraum eingestellt werden. Entscheidend hierbei ist der erreichte Gastrennfaktor. Vorzugsweise soll gegenüber dem Prozessraum ein Überdruck im Präventionsraum entstehen, um das Rückströmen von Reaktivgas weiter zu reduzieren.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Prävention auch dadurch erfolgen, dass das Rohrtarget durch Plasma gereinigt wird. Dabei wirkt das Plasma ebenso als Präventionsmittel, in diesem Falle durch Beseitigung der Ablagerungen. Hierzu kann vorgesehen werden, dass in dem Präventionsbereich auf der Targetoberfläche mittels eines zweiten Magnetsystems ein Plasma erzeugt und damit eine parasitäre Ablagerung auf der Targetoberfläche abgesputtert wird.
Im Falle, dass das Rohrtarget als Kathode geschaltet wird, kann die Einhausung als Anode auf Erdpotenzial oder einem positiven Potenzial liegen. Alternativ kann eine zusätzliche Anode lokal in den Präventionsraum eingesetzt werden. Zum Verstärken des Plasmas und damit der Reinigungswirkung wird das zweite Magnetsystem verwendet, welches im Innenraum des Rohrmagnetrons im wesentlichen gegenüber dem ersten Magnetsystem angeordnet ist. Grundsätzlich gilt für jede dieser Möglichkeiten, dass die Anoden für Prozess- und Reinigungsraum elektrisch voneinander getrennt sein, während das Targetrohr als gemeinsame Kathode fungiert.
In einem einfachen Fall wird das Rohrtarget gegenüber der Anode mit einer eigenen Stromversorgung betrieben, so dass das Plasma im Präventionsraum unabhängig vom Prozessraum erzeugt werden kann. Im einfachsten Fall ist dies eine DC-Stromversorgung oder eine gepulst betriebene DC-Stromversorgung. Alternativ können der Prozessraum und der Präventionsraum über eine gemeinsame Stromversorgung betrieben werden, wobei die Anoden über ein zeitliches Multiplexregime angesteuert werden. Die Zyklusfrequenz soll hoch gewählt werden, beispielsweise im kHz-Bereich, damit die Entladung bzw. Plasma nicht komplett erlischt, sondern noch Ladungsträger zum Neuzünden vorhanden sind.
Durch die Verwendung des zweiten Magnetsystems wird es auch möglich, dass Bereiche unterschiedlichen Präventionsgrades eingestellt werden. Auch damit kann der unterschiedlichen Wachstumsrate der parasitären Schicht in verschiedenen Präventionsbereichen begegnet werden.
Es ist auch möglich, mittels mehrerer Magnetsysteme in der Art des zweiten Magnetsystems, die in dem Präventionsraum oder in mehreren einen Präventionsraum beinhaltenden Präventionsmitteln jeweils an den den Präventionsbereichen entsprechenden Positionen angeordnet sind, eine parasitäre Ablagerung in dem jeweils entsprechenden Präventionsbereich auf dem Target abzusputtern.
Damit ist der Einsatz von mehreren Präventionsmitteln möglich, die jeweils ein zweites Magnetsystem beinhalten. Dabei kann jedes dieser so ausgestalteten Präventionsmittel einen eigenen Präventionsraum aufweisen. Es besteht aber auch die grundsätzliche Möglichkeit, dass sich mehrere Präventionsmittel einen gemeinsamen Präventionsraum teilen.
Die unterschiedlichen Präventionsgrade können bei der Verwendung eines zweiten Magnetsystems dadurch variiert werden, dass die Magnetfeldstärke der Magnetsysteme entsprechend dem zu variierenden Präventionsgrad eingestellt wird.
Diese Variation kann entweder dadurch realisiert werden dass in den einzelnen Magnetsystemen Magnete mit unterschiedlichen Magnetfeldstärken eingesetzt werden und/oder dass der Abstand der Magnetsysteme zum Target eingestellt wird.
In dem Verfahren können auch zwei Präventionsmittel verwendet werden, deren Positionen jeweils im Bereich der Enden des Targetrohres gewählt werden. Da die Rohrenden mit den Umkehrpunkten des Racetrack besonders anfällig für parasitäre Beschichtungen sind, kann mit der Gestaltung des Verfahrens in dieser Art diesem Nachteil begegnet werden.
Natürlich ist es auch möglich, zusätzlich zu den Präventionsmitteln an den Rohrenden noch weitere Präventionsmittel in den übrigen Targetbereichen vorzusehen, wenn dort Präventionsbereiche der oben definierten Art festgelegt werden.
Wenn die beiden Rohrenden und der Mittelbereich des Rohrtargets jeweils in einem eigenen Präventionsraum durch Plasma gereinigt werden, so können die Rohrenden bevorzugt mit einer erhöhten Leistung gereinigt werden. Bevorzugt ist der Magnetbar des zweiten Magnetsystems länger als der Magnetbar des ersten Magnetsystems. Damit werden die Rohrenden gründlicher gereinigt und das Aufwachsen von isolierenden Schichten am Rohrenden erschwert. Es ist auch möglich, in die Umkehrbereiche eine höhere Leistung einzubringen. Dies kann beispielsweise durch eine vergrößerte tangentiale Wegstrecke des Magnetsystems oder des Plasmas in den Umkehrbereichen oder ein verstärktes Feld im Umkehrbereich realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird auch durch eine Anordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der ein ein Aufwachsen von parasitären Ablagerungen unterdrückendes Präventionsmittels auf einen dem ersten Magnetsystem abgewandten Präventionsbereich des Rohrtargets einwirkend ausgebebildet ist, derart, dass der Präventionsbereich vor einer Beschichtung abgeschirmt und/oder von dem Bereich die parasitäre Beschichtung abgesputtert wird. Das Präventionsmittel ist dabei an einer Position, aus einer Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons liegen, so angeordnet, dass die Position einem Präventionsbereich entspricht, an dem beim Betrieb der Anordnung eine im Vergleich zu anderen Bereichen des Rohrtargets erhöhte parasitäre Beschichtung auftritt.
Dabei besteht die Möglichkeit, dass mittels des zweiten Magnetsystems Bereiche unterschiedlichen Präventionsgrades eingestellt werden. Somit können auch mit einem Magnetsystem mehrere Präventionsbereiche berücksichtigt werden, wenn sie unterschiedliche Wachstumsraten der parasitären Beschichtung aufweisen. Dabei kann der Racetrack der durch das zweite Magnetsystem entsteht, an der Targetoberfläche so geführt werden, dass eine lokale Erhöhung der Plasmaintensität eintritt und damit der Präventionsgrad an verschiedenen Positionen variiert werden kann.
Somit kann an zumindest einem Präventionsbereich der eingangs erfolgten Definition eine Prävention der Nachteile einer parasitären Beschichtung begegnet werden.
Es ist aber auch möglich, mehrere Präventationsbereiche zu berücksichtigen, indem mehrere Präventionsmittel, jeweils an einer anderen der Positionen angeordnet sind.
Weiterhin kann ein Präventionsmittel eine Einhausung enthalten, die den Präventionsbereich des Targets zumindest teilweise umschließt und einen vom Prozessraum getrennten Präventionsraum bildet. Zur Aufgabe und Funktion wird auf die oben bei der verfahrennseitigen Lösung erfolgte Darlegung der Einhausung und des Präventionsraumes verwiesen.
Der Präventionsraum kann der reinen Abschirmung oder der Schichtentfernung dienen. In jedem Falle kann vorgesehen werden, den Präventionsraum zu spülen. Hierzu kann vorgesehen werden, in dem jeweiligen Präventionsraum eine zweite Gaseinlasseinrichtung zur Umspülung des Rohrtargets anzuordnen.
Es ist möglich, dass die zweite Gaseinlassrichtung an der Position, aus der Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons oder mehrere Gaseinlasseinrichtungen an mehreren dieser Positionen in dem Präventionsraum angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass ein Präventionsmittel entweder einen einzigen Gasauslass beinhaltet und sich mit anderen Präventionsmitteln einen gemeinsamen Präventionsraum teilt oder dass ein Präventionsmittel einen Gasauslass und einen Präventionsraum umfasst, wobei dann auch mehrere dieser so gestalteten Präventionsmittel angeordnet sein können.
Für eine Ausgestaltung eines Präventionsmittels als ein schichtentfernendes beinhaltet dieses ein zweites Magnetsystem und ist derart angeordnet, dass es in dem Präventionsbereich auf der Targetoberfläche ein eine parasitäre Ablagerung auf der Targetoberfläche absputterndes Plasma erzeugt.
Es ist hierbei möglich, dass mehrere Magnetsysteme in der Art des zweiten Magnetsystems in dem Präventionsraum oder in mehreren einen Präventionsraum beinhaltenden Präventionsmitteln jeweils an den den Präventionsbereichen entsprechenden Positionen angeordnet sind. Hierbei können auch unterschiedliche Wachstumsraten der störenden Beschichtung berücksichtigt werden, indem an den einzelnen Präventionsmitteln unterschiedliche Präventiongrade eingestellt werden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die einzelnen Magnetsysteme Magneten mit unterschiedlicher Magnetfeldstärke aufweisen und/oder dass der Abstand der Magnetsysteme jeweils zum Target einstellbar gestaltet ist.
Es ist möglich, dass die Positionen der Anordnung der Präventionsmittel so gewählt werden, dass je ein Präventionsmittel jeweils im Bereich eines Rohrendes des Targetrohres angeordnet ist.
Damit sind die beiden Rohrenden mit Präventionsmitteln jeweils in einem vom Prozessraum getrennten Präventionsraum angeordnet, wobei der jeweilige Präventionsraum im wesentlich an der dem ersten Magnetsystem abgewandten Seite des Rohrtargets angeordnet ist. Damit können auch Seiten des Rohrtargets bei der Anordnung in Betracht gezogen werden, die nicht direkt dem Magnetsystem gegenüberliegen. Alle Seiten, die nicht den Racetrack einschließen, können hier in Betracht gezogen werden.
Das Rohrtarget im Mittelbereich kann ebenso mit zweiten Präventionsmitteln in einem weiteren vom Prozessraum getrennten Präventionsraum angeordnet sein, welcher an der dem ersten Magnetsystem abgewandten Seite des Rohrtargets angeordnet ist. Somit wird das gesamte Rohrtarget in mehreren Reinigungsräumen gereinigt.
Beispielsweise kann der Präventionsraum durch eine Einhausung mit Wänden ausgebildet werden, die eine Art Kasten bilden. Diese Wände sollen so gestaltet werden, dass sie der Erwärmung durch das Plasma standhalten, d.h. sie müssen direkt oder indirekt gekühlt werden. Darüber hinaus sollten sie eine hohe Rauigkeit aufweisen, damit aufwachsende Schichten gut haften können.
Konstruktiv besonders einfach ist dies zu gestalten, wenn der Kasten bzw. die Einhausung geerdet ist. Dies erfordert dann eine separate Anode für den Prozessraum.
Die Einhausung kann doppelwandig ausgeführt sein, wobei die Innenwand zur Außenwand elektrisch isoliert ist. Die Innenwand kann dann auch als Anode verwendet werden.
Der Präventionsraum und der Prozessraum können durch eine Entkopplungsstrecke voreinander getrennt werden. Somit können die beiden Räume weitgehend unabhängig voneinander betrieben werden. Der Präventionsraum und der Prozessraum sind bevorzugt jeweils mit einer eignen Gaseieinlasseinrichtung, einer eignen Anode, einem eignen Magnetsystem sowie einer eignen Stromversorgung zum Erzeugen eines Plasmas versehen.
Zur Trennung des jeweiligen Präventionsraums vom Prozessraum ist bevorzugt eine Entkopplungsstrecke vorgesehen. Die Entkopplungsstrecke wird bevorzugt durch einen Strömungskanal realisiert, der die Durchmischung der Gase zwischen den Prozessräumen reduziert (Gastrennung). Darüber hinaus erfolgt eine elektrische Entkopplung durch Reduzierung der Plasmadichte innerhalb dieses Strömungskanals, welcher elektrische Ströme durch diesen Kanal hindurch weitgehend unterbindet. Der Strömungskanal kann auch gepumpt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anordnung sind auch für Doppelmagnetrons mit zwei nebeneinanderliegenden Rohrtargets anwendbar. Typischerweise wird das Doppelmagnetron mit einer MF-Stromversorgung oder einer bipolaren Stromversorgung betrieben, wobei die Rohrtargets alternierend als Kathode oder Anode fungieren.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
1 eine Seitenansicht eines Rohrmagnetrons mit Präventionsmitteln zum Verhindern von Ablagerungen auf einem Rohrtarget,
2 einen Querschnitt durch das Rohrmagnetron nach 1a mit einer zusätzlichen Realisierung eines Präventionsmittels mit einem mit dem Prozessbereich verbundenen Präventionsbereich,
3 eine Seitenansicht eines Rohrmagnetrons mit Präventionsmitteln zum Verhindern von Ablagerungen auf einem Rohrtarget mit reduzierten Einhausungen,
4 eine Schnittdarstellung eines Rohrmagnetrons im Präventionsraum und Prozessraum in einer Ausführung,
5 eine Schnittdarstellung eines Rohrmagnetrons im Präventionsraum und Prozessraum in einer anderen Ausführung,
6 eine Schnittdarstellung eines Rohrmagnetrons mit Anoden und Gaseinlasseinrichtungen,
7 eine Schnittdarstellung eines Doppelrohrmagnetrons mit zweiten Magnetsystemen,.
8 eine erste Variante der Anordnung der Präventionsmittel mit der Darstellung des Präventionsgrades über die Targetlängserstreckung,
9 eine zweite Variante der Anordnung der Präventionsmittel mit der Darstellung des Präventionsgrades über die Targetlängserstreckung,
10 eine dritte Variante der Anordnung der Präventionsmittel mit der Darstellung des Präventionsgrades über die Targetlängserstreckung und
In 1 bis 3 ist ein Rohrmagnetron 1 bzw. ein Rohrtarget 2 vereinfacht dargestellt. Das Rohrtarget 2 ist zwischen zwei Endblöcken 4 gelagert. Die beiden Rohrenden 21 des Rohrtargets 2 sind jeweils mit einer Einhausung 3 als Präventionsmittel zum Verhindern von Ablagerungen versehen. Durch die Einhausung 3 werden die Rohrenden 21 vor den Beschichtungsprozessen von Substraten 10 geschützt. Es muss in jedem Falle sichergestellt werden, dass die Stöchiometrie der abgeschiedenen Schicht auf dem Substrat 10 durch die Präventionsmittel 3 nicht nachteilig beeinflusst wird.
In 1 ist es möglich, auch den Racetrack 7 in den Umkehr- oder Endbereichen 21 als Präventionsbereich zu nutzen. Dabei wird beispielsweise der Racetrack 7 mit Arbeitsgas gespült, wodurch eine parasitäre Beschichtung a priori verringert wird. Durch Beaufschlagung der Einhausung 3 mit einem Inertgas, oder, wie in 2 dargestellt, durch eine zusätzliche Inertgaseinleitung außerhalb der Einhausung 3 werden durch die Nähe zum Racetrack 7 auch die Umkehrpunkte der Entladung mit überproportional viel Argon versorgt. Bei einer solchen Spülung wird damit die Stöchiometrie des gesputterten Materiales verändert. In diesem Falle sind fachgemäße Maßnahmen zu ergreifen, die eine Beschichtung des Substrats 10 mit diesem veränderten Material verhindern, z.B. in dem die Umkehrbereiche außerhalb des Beschichtungsbereiches des Substrats 10 liegen oder entsprechende Blenden vorgesehen werden.
Wie in 2 dargestellt und vorstehend bereits erwähnt, ist es möglich, einen Präventionsbereich auch innerhalb des Prozessraumes 6 zu bilden. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung, die im Wesentlichen der in 1 entspricht. Das heißt, Die beiden Rohrenden 21 des Rohrtargets 2 sind jeweils mit einer Einhausung 3 als Präventionsmittel zum Verhindern von Ablagerungen versehen. Durch die Einhausung 3 werden die Rohrenden 21 vor den Beschichtungsprozessen von Substraten 10 geschützt. Zusätzlich wird aber unabhängig von dem Vorhandensein und der inneren Gestaltung der Einhausungen 3 an den Rohrenden 21 Arbeitsgas, in diesem Falle Argon (Ar), in den Bereich des Racetrack 7 geleitet, der in diesem Falle auch Präventionsbereich ist. Die Einleitung des Arbeitsgases erfolgt derart, dass in dem Präventionsbereich ein Reaktivgas von der Targetoberfläche weggespült wird. Dies kann mit einer Gasführung 33 unterstützt werden Damit kann am Rohrtarget 2 keine ein parasitäres Schichtwachstum bewirkende Reaktion, beispielsweise keine Oxidbelegung im Bereich des Racetrack 7 erfolgen. In diesem Beispiel erfolgt die Einleitung des Arbeitsgases zwischen zwei Rohrtargets 2 eines Doppel-Rohrmagnetron 23. Die Lösung ist aber auch bei einem einfachen Rohrmagnetron 1 anwendbar.
In 3 wird das Plasma im Racetrack 7 des Prozessraumes 6 in den Umkehrpunkten nicht beeinträchtigt.
Es ist weiterhin möglich, den Mittelbereich 22 des Rohrtargets 2 mit einer weiteren Einhausung 30 zu umschließen. Diese weitere Einhausung 30 soll den oberen Umfang des Rohrtargets 2 nur teilweise umschließen, um die Beschichtungsprozesse im Prozessraum 6 möglichst nicht zu stören. Die Positionierung der Einhausung 3 sowie der weiteren Einhausung 30 ist in 1 gezeigt. Die Einhausung 30 im Mittelbereich 22 ist aber in 3 nicht dargestellt. Im einfachsten Fall bildet die Einhausung gleichzeitig einen sogenannten Präventionsraum 3‘ oder 30‘, in dem das Rohrtarget 2 gereinigt werden kann.
4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Rohrmagnetrons 1 mit einem Rohrtarget 2 und einem darin angeordneten ersten Magnetsystem 5. Das Rohrtarget 2 befindet sich über einem Substrat 10. Zwischen dem Substrat 10 und dem Rohrtaget 2 liegt ein sogenannter Prozessraum 6, in dem das Substrat 10 mittels Magnetronsputtern beschichtet wird. Der Prozessraum 6 ist im Wesentlichen durch die Kammergeometrie einer Prozesskammer bestimmt. Durch Einlass eines Arbeitsgases und durch Anlegen einer Targetspannung am Rohrtarget 2 wird im Prozessraum 6 ein Plasma erzeugt, das zur Zerstäubung der Targetoberfläche zur Beschichtung des Substrats 10 führt. Durch Zugabe eines Reaktivgases wie Sauerstoff führt eine reaktive Prozessführung zu einer Reaktion der Targetoberfläche mit dem Reaktivgas und damit einer Schichtbildung. Mit dem ersten Magnetsystem 5 wird das Plasma in Form eines Racetracks 7 erzeugt, der sich auf der Targetoberfläche ausbildet.
Der obere Umfang des Rohrtargets 2 befindet sich in einem vom Prozessraum 6 getrennten Präventionsraum 3‘ der Einhausung 3, wie in 3 dargestellt oder in einem Präventionsraum 30‘ der zweiten Einhausung 30, wie in 1 dargestellt. Es ist möglich, mehrere Reinigungsräume bzw. Einhausungen entlang der Längserstreckung des Rohrtargets zu gestalten. Hierbei wird zum besseren Verständnis aber nur ein Präventionsraum 3‘ dargestellt. Der Präventionsraum 3‘ befindet sich auf einem vom Racetrack 7 abweichenden Ort des Targetumfangs, beispielsweise ungefähr gegenüber dem Racetrack 7 bzw. dem ersten Magnetsystem 5. Im Innenraum des Rohrmagnetrons 1 befindet sich ein zweites Magnetsystem 8, das dem ersten Magnetsystem 5 gegenüberliegt. Der Präventionsraum 3‘ und der Prozessraum 6 werden durch eine Entkopplungsstrecke 9 bzw. einen Strömungskanal 9 entlang des Umfangs der Targetoberfläche getrennt. Die typische Spaltbreite des Strömungskanals 9 beträgt zweckmäßigerweise nur wenige Millimeter, jedoch nicht mehr als wenige Zentimeter. Der Strömungskanal 9 wird im einfachsten Fall aus Blech hergestellt.
In 5 wird der Strömungskanal 9 dargestellt, der gleichzeitig der Gastrennung beider Räume 3, 6 dient. Der Gasdruck im Prozessraum 6 wird mit Prozesspumpen 12 eingestellt. Es ist möglich, den Gasdruck im Präventionsraum 3‘ mit nicht dargestellten separaten Pumpen einzustellen. Der Strömungskanal 9 kann mit eigenen Pumpen 11 aktiv gepumpt werden. Dies kann die Gastrennung verbessern oder einen größeren Querschnitt des Strömungskanals gestatten. Der Präventionsraum 3‘ kann gegenüber dem Prozessraum 6 mit Überdruck beaufschlagt werden. Damit kann ein Reinigungsgas wie Argon durch den Strömungskanal 9 in Richtung Prozessraum 6 strömen und die Gastrennung verbessern. Die Spaltbreite ist gegenüber dem Rohrtaget 2 variabel gestaltbar.
In 6 ist ein Rohrmagnetron 1 dargestellt, das mit Anoden 13, 14 sowie Gaseinlasseinrichtungen 15, 16 versehen ist. Die Anordnung ist nur schematischer Natur und kann in der Ausführung stark variieren. Zur Beschichtung des Substrats 10 werden im Prozessraum 6 eine erste Gaseinlasseinrichtung 15 und eine erste Anode 13 verwendet. Zum Entfernen der Ablagerungen auf dem Rohrtarget 2 werden eine zweite Anode 14 und eine zweite Gaseinlasseinrichtung 16 im Präventionsraum 3‘ verwendet. Mit dem zweiten Magnetsystem 8 wird ein Plasma 17 erzeugt, das zum Abtragen der Ablagerungen auf der Targetoberfläche dient. Somit wirkt das Plasma 17 ebenso als Präventionsmittel zum Verhindern von Ablagerungen. Das Plasma im Präventionsraum 3‘ und im Prozessraum 6 werden über je eine eigene Stromversorgung 18, 19 betrieben. Es ist auch anwendbar, dass die beiden Räume über eine gemeinsame Stromversorgung betrieben werden, wobei die beiden Anoden über ein zeitliches Multiplexregime angesteuert werden.
In 7 ist ein Doppelmagnetron 1 mit zwei Rohrtargets 2 dargestellt. In jedem Innenraum des Rohrtargets 2 befindet sich ein erstes Magnetsystem 5 zur Beschichtung des Substrats 10 und ein zweites Magnetsystem 8 zur Reinigung der Rohrtargets 2. Die Rohrtargets 2 sind nebeneinander angeordnet und werden mit einer Stromversorgung 18, beispielsweise einer MF oder einer bipolaren Stromversorgung, betrieben. Die Rohrtargets 2 werden dabei alternierend als Kathode und Anode geschaltet. Die ersten Magnetsysteme 4 werden zueinander geneigt, so dass weiniger Elektronen auf dem Substrat 10 terminieren. Zum reaktiven Sputtern kann mittels der ersten Gaseinlasseinrichtung 15 ein Reaktivgas zwischen den beiden Rohrtargets 2 eingelassen werden. Die Einhausung 3 ist doppelwandig ausgeführt, wobei deren Innenwand 31 als Anode geschaltet wird. Im Präventionsraum 3‘ wird ein Plasma 17 gezündet, welches zur Reinigung der Targetoberfläche dient. In jedem Präventionsraum 3‘ befindet sich jeweils eine zweite Gaseinlasseinrichtung 16 zum Einlass eines Reinigungsgases wie Argon.
Konstruktiv besonders einfach sind in einer nicht dargestellten Ausführungsform die Rohrtargets des Doppelmagnetrons nur mit Einhausung an Rohrenden versehen, um Ablagerungen möglichst gering zu halten. Die Rohrtargets werden zusätzlich mit Argon gespült, um Reaktivgaszutritt an Rohrenden zu erschweren. Im diesen Fall werden keine zweite Magnetsysteme benötigt. Das Argon kann über eine eigene Gaseinlasseinrichtung 16 in die Einhausung eingelassen werden, wie in 4 dargestellt, oder über einen Arbeitsgaskanal zwischen zwei Rohrtargets.
Wie in 8 dargestellt, ist ein zweites Magnetsystem 8 vorgesehen, wodurch Bereiche 30, 31, 32 unterschiedlichen Präventionsgrades eingestellt werden. Dieses Magnetsystem weist Innenmagnete 8‘ auf, die im mittleren Bereich 22 in Längserstreckung des Rohrtargets 2 und im Randbereich 21 quer dazu verlaufen. Die inneren Magnete 8‘ sind von den äußeren Magneten 8‘‘ umgeben. Somit können auch mit einem Magnetsystem 8 mehrere Präventionsbereiche berücksichtigt werden, wenn sie unterschiedliche Wachstumsraten der parasitären Beschichtung aufweisen. Dabei kann der Racetrack der durch das zweite Magnetsystem 8 entsteht, an der Targetoberfläche so geführt werden, dass eine lokale Erhöhung der über den Rohrumfang integrierten Plasmaintensität eintritt und damit der Präventionsgrad an verschiedenen Positionen variiert werden kann.
Die Einstellung unterschiedlicher Präventionsgrade am zweiten Magnetsystems 8 in den Bereiche 30–32 wird derart realisiert, dass der Racetrack 7 an der Oberfläche des Rohrtargets 2 so geführt wird, dass tangentiale Anteile in der Racetrack-Richtung die über den Umfang integrierte Plasmaintensität erhöht, was in dem Diagramm der 8 dargestellt ist.
9 zeigt mehrere Präventionsmittel 3 (A–C), die jeweils mit einem Präventionsraum 3‘ (A–C) versehen sind und je ein zweites Magnetsystem 8 (A–C) aufweisen. Damit verfügt jeder der Präventionsräume 3‘ über ein eigenes Magnetsystem 8, einen eigenen Gaseinlass, eine eigene Stromversorgung und eine eigene Anode (in 9 nicht näher dargestellt). Dabei ist natürlich auch ein Multiplexbetrieb einer gemeinsamen Stromversorgung an mehreren Anoden möglich.
Der Präventionsgrad wird dann durch unterschiedliche Ströme oder Leistungen in den einzelnen Präventionsräumen 3‘ (A–C) realisiert. Diese ist dann in dem Diagramm von 9 dargestellt.
10 zeigt zwei Präventionsmittel 3, jeweils an den Rohrenden 21 des Rohrtargets 2. Die zugehörigen Präventionsgrade sind in dem Diagramm der 7 dargestellt. Hierbei wird einer parasitären Beschichtung an den Rohrenden 21 begegnet, die durch die Umkehrbereiche des Racetrack 7 entstehen.
Bezugszeichenliste

1: Rohrmagnetron
2: Rohrtarget
21: Rohrenden des Rohrtargets, Randbereich
22: Mittelbereich des Rohrtargets
23: Doppelmagnetron
3: Einhausung, Präventionsmittel
3‘: Präventionsraum
30: Einhausung, Präventionsmittel
30‘: Präventionsraum
31: Innenwand der Einhausung
32: Außenwand der Einhausung
33: Gasführung
4: Endblock
5: erstes Magnetsystem
6: Prozessraum
7: Racetrack
8: zweites Magnetsystem
9: Entkopplungsstrecke, Strömungskanal
10: Substrat
11: Pumpen
12: Prozesspumpen
13: erste Anode
14: zweite Anode
15: erste Gaseinlasseinrichtung
16: zweite Gaseinlasseinrichtung
17: Plasma, Präventionsmittel
18: Stromversorgung
19: Stromversorgung
30: Bereich mit einem eigenen Präventionsgrad
31: Bereich mit einem eigenen Präventionsgrad
32: Bereich mit einem eigenen Präventionsgrad

Claims

Verfahren zur Beschichtung von Substraten (10) in einem Vakuum innerhalb eines Prozessraumes (6), in dem das Substrat (10) mit einem Rohrmagnetron (1), umfassend ein Rohrtarget (2) und ein darin angeordnetes erstes Magnetsystem (5), unter Anlegen einer Targetspannung zwischen dem Rohrtarget (2) und einer Gegenelektrode und unter Drehung des Rohrtarget beschichtet wird, wobei zumindest ein Prozessgas in den Prozessraum (6) eingelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Präventionsmittels, das auf einen Präventionsbereich des Rohrtargets einwirkt, ein Aufwachsen von parasitären Ablagerungen unterdrückt wird, indem der Präventionsbereich vor einer Beschichtung abgeschirmt und/oder von dem Bereich die parasitäre Beschichtung abgesputtert wird und die Anordnung des zumindest einen Präventionsmittels an einer Position, aus einer Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons liegen, so gewählt wird, dass die Position einem Präventionsbereich entspricht, an dem eine im Vergleich zu anderen Bereichen des Rohrtargets erhöhte parasitäre Beschichtung auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Präventionsgrad, d.h. die Stärke der Abschirmung oder die Sputterrate, mittels mehrerer Präventionsmittel, die an jeweils einer anderen Position angeordnet sind, über die Targetoberfläche entlang der Magnetronlängsachse variiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitsgas in den Präventionsbereich im Prozessraum derart geleitet wird, dass in dem Präventionsbereich ein Reaktivgas von der Targetoberfläche weggespült wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Einhausung (3) enthaltendes Präventionsmittel verwendet wird, welche den Präventionsbereich des Targets zumindest teilweise umschließt und einen vom Prozessraum getrennten Präventionsraum (3‘) bildet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Präventionsraum (3‘) der Präventionsbereich des Targets mit einem Reinigungsgas umspült wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasfluss und der Gasdruck in dem Präventionsraum (3‘, 30‘) eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgas an der Position, aus der Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons oder an mehreren dieser Positionen in den Präventionsraum geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Präventionsbereich auf der Targetoberfläche mittels eines zweiten Magnetsystems (8) ein Plasma (17) erzeugt und damit eine parasitäre Ablagerung auf der Targetoberfläche abgesputtert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des zweiten Magnetsystems Bereiche unterschiedlichen Präventionsgrades eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mehrerer Magnetsysteme in der Art des zweiten Magnetsystems (8), die in dem Präventionsraum oder in mehreren einen Präventionsraum beinhaltenden Präventionsmitteln jeweils an den den Präventionsbereichen entsprechenden Positionen angeordnet sind, eine parasitäre Ablagerung in dem jeweils entsprechenden Präventionsbereich auf dem Target abgesputtert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldstärke der Magnetsysteme entsprechend dem zu variierenden Präventionsgrad eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den einzelnen Magnetsystemen Magnete mit unterschiedlichen Magnetfeldstärken eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Magnetsystem zum Target eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Präventionsmittel verwendet werden, deren Positionen jeweils im Bereich der Enden des Targetrohres gewählt werden.
Anordnung zur Beschichtung von Substraten (10) in einem Prozessraum (6) mit einem Rohrmagnetron (1), umfassend ein Rohrtarget (2) und ein darin angeordnetes erstes Magnetsystem (5), mit einer das Rohrtarget mit einer Targetspannung zwischen dem Rohrtarget und einer Gegenelektrode beaufschlagenden Spannungsversorgung und mit einer ersten Gaseinlasseinrichtung (15), dadurch gekennzeichnet, dass ein ein Aufwachsen von parasitären Ablagerungen unterdrückendes Präventionsmittels auf einen dem ersten Magnetsystem abgewandten Präventionsbereich des Rohrtargets einwirkend ausgebebildet ist, derart, dass der Präventionsbereich vor einer Beschichtung abgeschirmt und/oder von dem Bereich die parasitäre Beschichtung abgesputtert wird und das Präventionsmittel an einer Position, aus einer Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons liegen, so angeordnet ist, dass die Position einem Präventionsbereich entspricht, an dem beim Betrieb der Anordnung eine im Vergleich zu anderen Bereichen des Rohrtargets erhöhte parasitäre Beschichtung auftritt.
Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Präventionsmittel, jeweils an einer anderen der Positionen angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Präventionsmittel eine Einhausung enthält, die den Präventionsbereich des Targets zumindest teilweise umschließt und einen vom Prozessraum getrennten Präventionsraum bildet.
Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem jeweiligen Präventionsraum (3‘, 30‘) eine zweite Gaseinlasseinrichtung (16) zur Umspülung des Rohrtargets (2) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gaseinlassrichtung an der Position, aus der Anzahl von Positionen, die auf einer Linie parallel zur Längsachse des Rohrmagnetrons oder mehrere Gaseinlasseinrichtung an mehreren dieser Positionen in dem Präventionsraum angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Präventionsmittel ein zweites Magnetsystem (8) beinhaltet, und derart angeordnet ist, dass es in dem Präventionsbereich auf der Targetoberfläche ein eine parasitäre Ablagerung auf der Targetoberfläche absputterndes Plasma (17) erzeugt.
Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetsysteme in der Art des zweiten Magnetsystems (8) in dem Präventionsraum oder in mehreren einen Präventionsraum beinhaltenden Präventionsmitteln jeweils an den den Präventionsbereichen entsprechenden Positionen angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Magnetsysteme Magneten mit unterschiedlicher Magnetfeldstärke aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Magnetsysteme jeweils zum Target einstellbar gestaltet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Präventionsmittel jeweils im Bereich eines Rohrendes des Targetrohres angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Präventionsmittel (3, 30, 17) im Mittelbereich (22) zwischen den beiden Rohrenden (21) mit einem weiteren vom Prozessraum (6) getrennten Präventionsraum (30‘) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausung (3, 30) doppelwandig ausgeführt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Umfangs des Rohrtargets (2) eine Entkopplungsstrecke (9) zur Trennung des jeweiligen Präventionsraums (3‘, 30‘) vom Prozessraum (6) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsstrecke (9) mit Pumpen (11) verbunden ist.