DE102016116568A1 - Sputtervorrichtung und -verfahren - Google Patents

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    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
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    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3447Collimators, shutters, apertures

Abstract

Der Erfindung, die eine Sputtervorrichtung betrifft, die in einem Vakuumraum gegenüber eines Gegensputterbereichs angeordnet ist, mit einem Magnetron, bestehend aus einem Target und einem Magnetsystem, dessen Magnetfeld das Target durchdringt und im Betrieb der Sputtervorrichtung eine Plasmazone über einer dem Magnetsystem abgewandten Targetoberfläche des Targets erzeugt, und mit einer das Plasma gegenüber dem Gegensputterbereich abschirmende Blende, die eine die Plasmazone seitlich begrenzende Wirkungskante aufweist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Methode zur Verbesserung des Ausnutzungsgrades von Targetmaterial zu realisieren. Dies wird dadurch gelöst, dass die Wirkungskante der eingangs beschriebenen Blende in der Sputtervorrichtung in dem Raum zwischen Gegensputterbereich und Targetoberfläche beweglich ist. Die Erfindung betrifft auch ein Sputterverfahren und eine Verwendung der Blende.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sputtervorrichtung, die in einem Vakuumraum gegenüber eines Gegensputterbereichs angeordnet ist, mit einem Magnetron, aufweisend ein Target und ein Magnetsystem, dessen Magnetfeld das Target durchdringt und im Betrieb der Sputtervorrichtung eine Plasmazone über einer dem Magnetsystem abgewandten Targetoberfläche des Targets erzeugt, und mit einer das Plasma gegenüber dem Gegensputterbereich abschirmenden Blende, die eine die Plasmazone seitlich begrenzende Wirkungskante aufweist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Sputterverfahren, bei dem im Vakuum zwischen der Targetoberfläche eines Targets und einem Gegensputterbereich ein Plasma erzeugt wird, das mit einer das Plasma gegenüber dem Gegensputterbereich abschirmenden Blende, die eine die Plasmazone seitlich begrenzende Wirkungskante aufweist begrenzt wird.
  • Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer an sich bekannten Blende in einer Sputtervorrichtung, die in einem Vakuumraum gegenüber eines Gegensputterbereichs angeordnet ist. Dabei ist die Sputtervorrichtung mit einem Magnetron, aufweisend ein Target und ein Magnetsystem, dessen Magnetfeld das Target durchdringt und im Betrieb der Sputtervorrichtung eine Plasmazone über einer dem Magnetsystem abgewandten Targetoberfläche des Targets erzeugt, versehen. Die Blende schirmt das Plasma gegenüber dem Gegensputterbereich ab und weist eine die Plasmazone seitlich begrenzende Wirkungskante auf.
  • Eine vakuumgestützte elektrische Entladung mit Magnetfeldunterstützung, das sogenannte Magnetronsputtern, hier kurz als Sputtern bezeichnet, wird zur Beschichtung von starren oder flexiblen Substraten (Glas, Folie, Metallband, Wafer etc.) mittels Zerstäubung eines Targetmaterials eingesetzt. Dabei kann das Targetmaterial sowohl in planarer als auch zylindrischer Form vorliegen, wobei Planarmagnetrons beziehungsweise Rohrmagnetrons zum Einsatz kommen.
  • Beim Magnetronsputtern wird im Prozessgas zwischen dem zu beschichtenden Substrat und dem Magnetron ein Plasma gezündet, dessen positive Ladungsträger durch den Sputtereffekt die oberen Schichten einer Targetoberfläche abtragen werden. Zur Unterstützung der Plasmabildung ist auf der dem Plasma abgewandten Seite des Targets ein Magnetsystem mit nebeneinander liegenden Magneten örtlich wechselnder Polung angeordnet. Bekanntermaßen besteht ein solches, zum Magnetronsputtern eingesetztes Magnetsystem aus einem zentralen Magnetpol den ein zweiter, entgegengesetzter Magnetpol ringförmig umgibt. Aufgrund des sich dadurch als ringförmig geschlossene Bahn ausbildenden, tunnelförmigen Magnetfeldes wird das Plasma im Wesentlichen auf diesen Bereich begrenzt. In der ringförmigen oder geschlossenen Plasmazone wird das Targetmaterial in besonderem Maße abgetragen. Bei einem Planarmagnetron bildet sich in diesem Bereich ein ringförmig geschlossener Sputtergraben aus.
  • Dieser wird auch als Racetrack bezeichnet. Der örtliche Verlauf der magnetisch geführten, in sich geschlossenen Plasmazone korreliert also mit der Form des Sputtergrabens, weshalb dieser auch oft, wie auch hier, sowohl für Planarmagnetrons als auch für Rohrmagnetrons ebenfalls als Racetrack bezeichnet wird. Da sich der Sputtergraben in die Tiefe des Targetmaterials eingräbt, bestimmt dieser die Standzeit des Targets. Je breiter der Graben gestaltet werden kann, desto günstiger wirkt sich dies auf die Standzeit aus.
  • Der Einsatz eines Rohrmagnetrons ist insbesondere darauf gerichtet, den Sputtergraben in dem Targetmaterial zu vermeiden. Hier kann sich zwar kein Sputtergraben ausbilden, da sich das Targetmaterial stets relativ zu der ringförmig geschlossenen Plasmazone bewegt, jedoch bestimmen verstärkte Erosionen an den Umlenkbereichen der Plasmazone die Standzeit des Target, da dieses gerade in den Endbereichen der Längserstreckung des Targetrohres, wo die Umlenkbereiche liegen, verstärkt abgetragen wird. Eine Verringerung des Einflusses des Plasmas der Umlenkbereiche führt auch hier zu einer günstigen Beeinflussung der Standzeit.
  • Es ist bekannt, die Standzeit des Targetmaterials zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Beschichtungsprozesses durch eine Optimierung der statischen Form des Magnetfeldes oder durch Einführung dynamischer Methoden (Bewegung des Magnetsystems oder Teile davon bezüglich des Targetmaterials) oder durch eine dem Sputtergrad angepasste Formgebung des Targetmaterials (sogenannte „dog-bone“-Targets) zu verbessern.
  • Bekannt ist, die Veränderungen am Magnetfeld durch geeignete Anordnung von Magneten (z. B. US 5 262 028 A , US 8 016 982 B2 ), vorteilhafte Ausrichtung der magnetischen Orientierung oder durch die Beeinflussung des Magnetfeldes durch ferromagnetische Komponenten (Shunts, u.a. US 4 964 968 A , JP 2005-008918 A ) zur erreichen.
  • Bekannt sind ferner dynamische Methoden welche die Bewegung von Teilen des Magnetsystems (z. B. US 5 399 253 A ) oder des Magnetsystem im Ganzen lateral und/oder vertikal zur Targetoberfläche beinhalten.
  • Damit verbunden sind im Allgemeinen hohe Entwicklungsaufwände und komplizierte Aufbauten des Magnetsystems bzw. zusätzliche mechanische Vorrichtungen zur Bewegung desselben, die zu hohen Kosten derartiger Beschichtungsquellen führen. Im Fall optimierter Magnetfelder kann der Grad der Targetausnutzung zusätzlich von den Prozessbedingungen (z. B. elektrische Leistung) abhängig sein.
  • Es ist weiterhin bekannt, die Plasmazone durch Blenden zu begrenzen. So sind in der DE 10 2009 017888 A1 Konturblenden zur Begrenzung der Plasmazone vorgesehen, die dort als Anoden ausgebildet sind. Die DE 10 2012 110 927 A1 gibt ebenfalls Möglichkeiten der Plasmazonenbegrenzung über Dunkelfeldabschirmungen oder Blenden an.
  • Eine andere Lösung einer abschirmenden Blende beschreibt die DE 102 39 014 A1 . Hierbei ist in einer Vakuumkammer mit zwei alternativ wirkenden Magnetrons vorgesehen, das jeweils inaktive Magnetron vor einer Beschichtung durch das andere aktive Magnetron zu schützen. Hierfür ist eine bewegliche Blende vorgesehen, die schützend vor die Oberfläche des jeweils inaktiven Targets geschoben werden kann. Eine Formung der Plasmazone ist allerdings nicht vorgesehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere Methode zur Verbesserung des Ausnutzungsgrades von Targetmaterial zu realisieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die nachfolgend beschriebene Erfindung gelöst. Im Unterschied zum oben dargestellten Stand der Technik ist die erfindungsgemäße Lösung nicht auf die Beeinflussung der Entladungszone mit Hilfe des Magnetfeldes sondern auf die Beeinflussung der Entladungszone direkt gerichtet.
  • Diese Aufgabe wird anordnungsseitig dadurch gelöst, dass die Wirkungskante der eingangs beschriebenen Blende in der Sputtervorrichtung in dem Raum zwischen Gegensputterbereich und Targetoberfläche beweglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Feststellung der Erfinder zugrunde, dass die Form des Erosionsgrabens im Targetmaterial und damit die Form des Racetrack nicht allein von der Gestaltung des Magnetfeldes abhängt. Einen entscheidenden Einfluss auf die Lage und/oder die Ausdehnung der Plasmazone, dh. die Breite der Plasmazone oder, anders ausgedrückt, die Breite des Rings der Plasmazone, haben in der Nähe befindliche Blenden oder Metallflächen. Dabei ist es in erster Linie unerheblich, ob diese Metallflächen als Anode wirken oder nicht. Aus dieser Feststellung wurde abgeleitet, dass mit Hilfe von Blenden die Ausdehnung und/oder die Lage der Plasmazone und damit die Lokalisation der Erosion verändert werden kann. Durch das erfindungsgemäße Merkmal, dass die Wirkungskante, d.h. die Kante der Blende, die dem Plasma zugewandt ist, beweglich ist, kann damit eine Änderung der Lage der Plasmazone so erfolgen, dass der Ausnutzungsgrad des Targetmaterials erhöht wird.
  • Insbesondere bei Planarmagnetrons werden Blenden in Längserstreckung angeordnet, deren Wirkungskante die Breite oder die seitliche Lage der als Racetrack bezeichneten Plasmazone beeinflusst. Durch die Beweglichkeit der Wirkungskante kann damit während der Lebensdauer die Form und Lage der Plasmazone ständig oder in Zeitabständen verändert werden. Damit wird erreicht, dass der Erosionsgraben breiter wird und sich damit die Targetstandzeit erhöht.
  • Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei einem Rohrmagnetron, d.h. einem Magnetron mit rotierendem Target, können Blenden die eine bewegliche Wirkungskante aufweisen, an den Stirnseiten oder den jeweiligen Enden der Längserstreckung des Magnetrons vorgesehen werden. Damit kann die Lage der Umkehrbereiche beeinflusst werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Targetausnutzung insbesondere durch die Stärke des Erorsionsverhaltens in den Umkehrbereichen bestimmt wird. Die Wirksamkeit ist vergleichbar zu der mit lateral beweglichen Magnetsystemen.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, die Wirkungskante im Wesentlichen orthogonal zu einer gedachten Abstandslinie, die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche und Gegensputterbereich verläuft, beweglich ist. Damit wird direkt eine laterale Beeinflussung der Plasmazone ermöglicht.
  • Es ist aber auch möglich, die Wirkungskante im Wesentlichenparallel zu der Abstandslinie beweglich zu gestalten. Damit kann der Abstand zu der Targetoberfläche verändert werden. Es hat sich gezeigt, dass auch dadurch eine laterale Beeinflussung der Plasmazone möglich wird.
  • Da mit beiden Bewegungsrichtungen eine Beeinflussung der Plasmazone erreicht wird, können diese auch überlagert werden. Somit ist auch sowohl eine kreisförmige oder eine bogenförmige (Schwenk-)Bewegung möglich.
  • Für das Merkmal, die Wirkungskante beweglich zu gestalten, bestehen verschiedene Möglichkeiten. So kann beispielsweise nur der Bereich der Wirkungskante, losgelöst von der Blende, beweglich gestaltet sein. Hierzu ist ein lamellenartiger Aufbau möglich. Auch kann die Blende derart segmentartig aufgebaut sein, dass sie in der Art einer Irisblende die Wirkungskante beweglich gestaltet. Eine andere Möglichkeit besteht insbesondere bei einer schwenkenden Bewegung der Wirkungskante darin, die Blende biegsam zu gestalten. Durch eine Verbiegung der Blende kann dann beispielsweise eine Schwenkbewegung realisiert werden.
  • Eine Möglichkeit besteht darin, die Wirkungskante beweglich zu gestalten, indem die gesamte Blende beweglich ausgebildet ist.
  • Für die Bewegung der Wirkungskante kann ein Bewegungsmechanismus eingesetzt werden. Eine vergleichsweise einfache manuelle Bewegung kann an der Vakuumanlage unter Vakuum erfolgen, wenn Aktuatoren über Vakuumdurchführungen von außen bedienbar gestaltet sind. Es sind aber auch andere Bewegungsmechanismen auf mechanischer, elektrischer, elektromagnetischer, magnetischer o.ä. Grundlage einsetzbar.
  • Es ist nicht unbedingt ein Bewegungsmechanismus erforderlich. Möglicherweise ist es nämlich nicht erforderlich, die Bewegung in sehr kurzen Intervallen oder Frequenzen zu bewirken, etwa im Minuten- oder Stundenzyklus. Es können auch ausreichenderweise Tages- oder Wochenzyklen gewählt werden. Werden die Bewegungsintervalle in einer Größe gestaltet, die normalen Wartungsintervallen entsprechen, sofern diese kleiner sind als die Targetwechselintervalle, wenn der Vakuumraum ohnehin belüftet werden muss, dann kann eine rein manuelle Bewegung in Form einer gezielten Verstellung ausreichend sein.
  • Insbesondere dann, wenn eine Beeinflussung des elektrischen Feldes zu einer Veränderung der Lage und Ausdehnung der Plasmazone führt, kann es vorteilhaft sein, dass die Blende aus elektrisch leitfähiges Material aufweist oder daraus gebildet ist. Dadurch wird es möglich, eine zusätzliche Beeinflussung zu erreichen, indem die Blende auf floatendem Potential liegt oder mit einem Potential beaufschlagt wird.
  • Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Blende ein metallisches Material aufweist oder daraus gebildet ist.
  • Es hat sich aber auch gezeigt, dass eine erfindungsgemäße Beeinflussung der Plasmazone möglich wird, wenn die Blende elektrisch nicht leitfähiges Material aufweist oder daraus gebildet ist.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Blende magnetisches Material aufweist oder daraus gebildet ist. Dieses Material kann dann sowohl elektrisch nicht leitfähig sein, z.B. mit magnetischem Pulver angereichertes nicht leitfähiges Material oder elektrisch leitfähig.
  • Die verfahrensseitige Lösung der Aufgabenstellung besteht darin, dass die Wirkungskante während der Lebensdauer des Targets bewegt wird. Diese Bewegung kann in zeitlichen Abständen oder ständig erfolgen, wobei sich die Zeitabstände oder die Frequenz nach der Geschwindigkeit der Erosion an den kritischen Stellen, also in den Sputtergräben oder in den Umkehrbereichen, richten.
  • Es ist möglich, dass die Wirkungskante im Wesentlichen orthogonal zu einer gedachten Abstandslinie, die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche und Gegensputterbereich verläuft, bewegt wird.
  • Eine Ergänzung oder eine Alternative dazu kann darin bestehen, die Wirkungskante im Wesentlichen parallel zu einer gedachten Abstandslinie, die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche und Gegensputterbereich verläuft, bewegt wird.
  • Die Aufgabenstellung wird auch durch die Verwendung einer an sich bekannten Blende gelöst. Derartige Blenden, wie sie auch eingangs bei der Schilderung des Standes der Technik beschrieben wurden, sind in Sputtervorrichtungen vorgesehen. Diese Sputtervorrichtungen sind in einem Vakuumraum gegenüber eines Gegensputterbereichs angeordnet, und mit einem Magnetron, bestehend aus einem Target und einem Magnetsystem, dessen Magnetfeld das Target durchdringt und im Betrieb der Sputtervorrichtung eine Plasmazone über einer dem Magnetsystem abgewandten Targetoberfläche des Targets erzeugt, versehen. Dabei schirmt die Blende das Plasma gegenüber dem Gegensputterbereich ab und weist eine die Plasmazone seitlich begrenzende Wirkungskante auf. Diese Blende wirkt bei einem Einwirken des durch die Plasmazone imitierten Dampfstromes auf die Gegensputterebene. Dabei ist die Wirkungskante dadurch definiert, dass sie bei bestehender Einwirkung des Dampfstromes auf die Gegensputterebene das Plasma formt.
  • Die Blende begrenzt den Dampfstrom vom Target zum Substrat, d.h. zur Gegensputterebene. Diese Begrenzung dient einerseits zur Verbesserung der Schichtgleichmäßigkeit quer zur Transportrichtung bei einem bewegten Substrat oder auch der gezielten Anpassung oder Verringerung der Beschichtungsrate für bestimmte Anwendungen, beispielsweise bei parallelen Prozessen zur Abscheidung unterschiedlicher Materialien nacheinander bei einer gemeinsamen Transportgeschwindigkeit des Substrates.
  • Erfindungsgemäß wird nun eine solche bekannte Blende, zur Beeinflussung der Ausbildung der Plasmazone durch Bewegung der Wirkungskante während der Lebensdauer des Targets verwendet. Eine derartige Verwendung ist bei den bekannten Blenden nicht vorgesehen.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die Plasmazone zumindest zum überwiegenden Teil in einer oder mehreren Richtungen orthogonal zu einer Abstandslinie, die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche und Gegensputterbereich verläuft verändert wird.
  • Die Blende kann auch verwendet werden, um die Plasmazone in ihrer Breite zu verändern oder um die Plasmazone im Wesentlichen orthogonal zu einer Abstandslinie, die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche und Gegensputterbereich verläuft, zu verschieben.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
  • 1 eine schematische Darstellung einer Sputteranordnung mit einem Planarmagnetron mit Blenden,
  • 2 eine schematische Darstellung der Sputteranordnung mit einem Planarmagnetron mit einem verkürzten Blendenabstand,
  • 3 eine schematische Darstellung der Sputteranordnung mit einem Planarmagnetron mit einer synchronen Verschiebung der Blenden,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Sputteranordnung mit einem Rohrmagnetron und stirnseitiger Blende im ausgefahrenen Zustand,
  • 5 eine schematische Darstellung einer Sputteranordnung mit einem Rohrmagentron und stirnseitiger Blende im eingefahrenen Zustand,
  • 6 eine schematische Darstellung einer Sputteranordnung mit einem Planarmagneton mit einer senkrecht beweglichen Blende mit weitem Abstand zum Target,
  • 7 eine schematische Darstellung einer Sputteranordnung mit einem Planarmagneton mit einer senkrecht beweglichen Blende mit nahem Abstand zum Target und
  • 8 ein Diagramm eines Sputtergraben für die Stellungen nach 6 und 7.
  • 1 zeigt eine Sputtervorrichtung 1, die in einem Vakuumraum 2 gegenüber eines Gegensputterbereichs 3 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gegensputterbereich 3 als Gegensputterebene dargestellt. In dem Gegensputterbereich 3 befinden sich die zu beschichtenden nicht näher dargestellten Substrate. Sind die Substrate eben, kann von einer Gegensputterebene gesprochen werden. Da es aber auch möglich ist, dass die Substrate andere Formen aufweisen, ist es allgemeingültiger, von einem Gegensputterbereich zu sprechen.
  • Die Sputtervorrichtung 1 ist mit einem Magnetron 4 versehen. Ein solches Magnetron 4 besteht aus einem Target 5 und einem Magnetsystem 6, dessen Magnetfeld 7 das Target 5 durchdringt. Im Betrieb der Sputtervorrichtung 1 wird eine Plasmazone 8 über einer dem Magnetsystem 6 abgewandten Targetoberfläche 9 des Targets 5 erzeugt. Da das Plasma 8 über das Magnetsystem 6 als geschlossene Plasmazone in Form eines ringförmig geschlossenen Racetrack erzeugt wird, sind im Querschnitt der Plasmazonenteil 10 und der Plasmazonenteil 11 erkennbar. Weiterhin weist die Sputtereinrichtung 1 noch eine das Plasma 8 gegenüber dem Gegensputterbereich 3 abschirmende Blende 12 und 13 auf, die eine die Plasmazone 8 seitlich entprechend begrenzende Wirkungskante 14 und 15 aufweist.
  • Wie in 2 und in 3 dargestellt, ist sind die Blenden 12 und 13 orthogonal zu einer Abstandslinie 14 beweglich ausgebildet, was durch die Pfeile und die gestrichelten Positionen der Blenden 12 und 13 aus 1 vor der Bewegung dargestellt ist.
  • Die in 2 dargestellte Bewegung der Blenden aufeinander zu bewirkt eine Verkürzung des Abstandes der Wirkungskanten 14 und 15 zueinander, wodurch sich die Plasmazonenteile 10 und 11 verkleinern.
  • Mit einem alternierenden Wechsel zwischen den Blendenpositionen gemäß 1 und 2 wird eine Verbreiterung des Erosionsgrabens im Target 5 bewirkt und damit die Standzeit erhöht.
  • Ein ähnliches Verwischen der Erosion wird mit der Bewegung gemäß 3 erreicht. Hier werden beiden Blenden 12 und 13 in gleiche Richtung verschoben. Wie ersichtlich, wird damit die Lageänderung und eine Vergrößerung des Plasmazonenteils 11 sowie eine Verkleinerung des Plasmazonenteils 10 bewirkt. Der Mittelpunt der Plasmazone 8 wird verschoben. Eine Verschiebung der Blenden 12 und 13 in die andere Richtung bewirkt einen gegensätzlichen Effekt. Eine alternierende Veränderung beider Positionen der Blenden 12 und 13 und damit der Wirkungskanten 14 und 15 führt zu einer Erhöhung der Standzeit.
  • In 4 und 5 ist eine Seite eines Rohrmagnetron 17 mit einer stirnseitigen Blende 18 dargestellt. Die andere Seite kann entsprechend gleich aufgebaut sein. Die Plasmazone 8 wird in Längserstreckung 19 des Rohrmagnetron 17 erzeugt, weshalb die beiden Plasmazonenteile 10 und 11 nicht sichtbar in der schematischen Darstellung hintereinander liegen. Dadurch, dass die Blende 13 beweglich gestaltet ist, wie dies in 5 sichtbar wird, ist auch die entsprechende Wirkungskante 20 bewegbar. Dadurch kann die Lage der Umkehrbereiche des Racetracks oder der Plasmazone 8 beeinflusst werden. Dies bewirkt, dass das starke Erosionsverhalten in den Umkehrbereichen 21 auf größere Bereiche des Rohrmagnetron 17 verteilt wird und sich damit die Targetstandzeit erheblich erhöht. Es wird eine Wirksamkeit vergleichbar zu der mit lateral beweglichem Magnetsystem nach dem Stand der Technik erreicht.
  • Die Darstellungen nach 6 und 7 zeigen eine Sputtereinrichtung 1 mit dem Target 5, dem Magnetsystem 6, einer Dunkelfeldabschirmung 22, und einer als L-Shield 23 bezeichneten Blende und den Gegensputterbereich 3. Das L-Shield 23 ist hier als Anode geschaltet. Die Verteilung 24 repräsentiert die Argon-Ionendichteverteilung. In 7 wird die Ausbildung des Plasmas 8 durch den geringen Abstand zwischen L-Shield 23 und Target 5 an der linken Seite begrenzt.
  • In 6 ist der Abstand zwischen Target 5 und L-Shield 23 größer. Im Gegensatz zu 7 kann sich hier das Plasma 8 in einem größeren Gebiet ausbreiten, was somit auch zu einer besseren Targetausnutzung führt.
  • Das Diagramm nach 8 zeigt die Ausbildung des initialen Sputtergrabens für zwei berechnete Varianten gemäß den Blendenstellungen in 6 und 7. Für die Blendenstellung gemäß 6 zeigt die durchgehende Kurve eine Verbreiterung und eine leichte Verschiebung der Mittelpunktslage gegenüber der gestrichelten Kurve, die der Blendenstellung gemäß 7. entspricht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sputtereinrichtung
    2
    Vakuumraum
    3
    Gegensputterbereich
    4
    Magnetron
    5
    Target
    6
    Magnetsystem
    7
    Magnetfeld
    8
    Plasmazone, Plasma
    9
    Targetoberfläche
    10
    Plasmazonenteil
    11
    Plasmazonenteil
    12
    Blende
    13
    Blende
    14
    Wirkungskante
    15
    Wirkungskante
    16
    Abstandslinie
    17
    Rohrmagnetron
    18
    stirnseitige Blende
    19
    Längserstreckung
    20
    Wirkungskante der stirnseitigen Blende
    21
    Umkehrbereich
    22
    Dunkelfeldabschirmung
    23
    L-Shield
    24
    Verteilung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5262028 A [0009]
    • US 8016982 B2 [0009]
    • US 4964968 A [0009]
    • JP 2005-008918 A [0009]
    • US 5399253 A [0010]
    • DE 102009017888 A1 [0012]
    • DE 102012110927 A1 [0012]
    • DE 10239014 A1 [0013]

Claims (15)

  1. Sputtervorrichtung, die in einem Vakuumraum (2) gegenüber eines Gegensputterbereichs (3) angeordnet ist, mit einem Magnetron (4), aufweisend aus einem Target (5) und einem Magnetsystem (6), dessen Magnetfeld (7) das Target (5) durchdringt und im Betrieb der Sputtervorrichtung (1) eine Plasmazone (8) über einer dem Magnetsystem (6) abgewandten Targetoberfläche (9) des Targets (5) erzeugt, und mit einer das Plasma (8) gegenüber dem Gegensputterbereich (3) abschirmenden Blende (12, 13, 18, 23), die eine die Plasmazone (8) seitlich begrenzende Wirkungskante (14, 15, 20) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungskante (14, 15, 20) in dem Raum zwischen Gegensputterbereich (3) und Targetoberfläche (9) beweglich ist.
  2. Sputtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungskante (14, 15, 20) im Wesentlichen orthogonal zu einer Abstandslinie (16), die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche (9) und Gegensputterbereich (3) verläuft, beweglich ist.
  3. Sputtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungskante (14, 15, 20) im Wesentlichen parallel zu einer Abstandslinie (16), die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche (9) und Gegensputterbereich (3) verläuft, beweglich ist.
  4. Sputtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (12, 13, 18, 23) beweglich ausgebildet ist.
  5. Sputtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (12, 13, 20) elektrisch leitfähiges Material aufweist oder daraus gebildet ist..
  6. Sputtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (12, 13, 20) ein metallisches Material aufweist oder daraus gebildet ist..
  7. Sputtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (12, 13, 20) elektrisch nicht leitfähiges Material aufweist oder daraus gebildet ist..
  8. Sputtervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (12, 13, 20) magnetisches Material aufweist oder daraus gebildet ist..
  9. Sputterverfahren, bei dem im Vakuum zwischen der Targetoberfläche (9) eines Targets (5) und einem Gegensputterbereich (3) ein Plasma (8) erzeugt wird, das mit einer das Plasma (8) gegenüber dem Gegensputterbereich (3) abschirmende Blende (12, 13, 18, 23), die eine die Plasmazone (8) seitlich begrenzende Wirkungskante (14, 15, 20) aufweist, begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungskante (14, 15, 20) während der Lebensdauer des Targets (5) bewegt wird.
  10. Sputterverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungskante (14, 15, 20) im Wesentlichen orthogonal zu einer Abstandslinie (16), die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche (9) und Gegensputterbereich (3) verläuft, bewegt wird.
  11. Sputterverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungskante (14, 15, 20) im Wesentlichen parallel zu einer Abstandslinie (16), die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche (9) und Gegensputterbereich (3) verläuft, bewegt wird.
  12. Verwendung einer Blende (12, 13, 18, 23) in einer Sputtervorrichtung (1), die in einem Vakuumraum (2) gegenüber eines Gegensputterbereichs (3) angeordnet ist, mit einem Magnetron (4), aufweisend ein Target (5) und ein Magnetsystem (6), dessen Magnetfeld (7) das Target (5) durchdringt und im Betrieb der Sputtervorrichtung (1) eine Plasmazone (8) über einer dem Magnetsystem (6) abgewandten Targetoberfläche (9) des Targets (5) erzeugt, wobei die Blende (12, 13, 18, 23) das Plasma (8) gegenüber dem Gegensputterbereich (3) abschirmt und die eine die Plasmazone (8) seitlich begrenzende Wirkungskante (14, 15, 20) aufweist, zur Beeinflussung der Ausbildung der Plasmazone (8) durch Bewegung der Wirkungskante (14, 15, 20) während der Lebensdauer des Targets (5).
  13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmazone (8) zumindest zum überwiegenden Teil in einer oder mehreren Richtungen orthogonal zu einer Abstandslinie (16), die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche (9) und Gegensputterbereich (3) verläuft, verändert wird.
  14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmazone (8) in ihrer Breite verändert wird.
  15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmazone (8) im Wesentlichen orthogonal zu einer Abstandslinie (16), die entlang des geringsten Abstandes zwischen Targetoberfläche (9) und Gegensputterbereich (3) verläuft, verschoben wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022033757A1 (de) 2020-08-13 2022-02-17 Singulus Technologies Ag Spaltblende
DE102021100126A1 (de) 2021-01-07 2022-07-07 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Beschichtungsanordnung und Verfahren

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4964968A (en) 1988-04-30 1990-10-23 Mitsubishi Kasei Corp. Magnetron sputtering apparatus
US5262028A (en) 1992-06-01 1993-11-16 Sierra Applied Sciences, Inc. Planar magnetron sputtering magnet assembly
US5399253A (en) 1992-12-23 1995-03-21 Balzers Aktiengesellschaft Plasma generating device
DE10239014A1 (de) 2002-08-20 2004-03-04 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Vakuumbeschichtungsanlage mit zwei Magnetrons
JP2005008918A (ja) 2003-06-17 2005-01-13 Nitto Denko Corp マグネトロンスパッタ装置用カソード
DE102009017888A1 (de) 2009-03-20 2010-09-23 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Plasmadichteverteilung in einem Vakuumprozess
US8016982B2 (en) 2007-11-30 2011-09-13 Panasonic Corporation Sputtering apparatus and sputtering method
DE102012110927A1 (de) 2012-11-14 2014-05-15 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Vakuumbehandlung von Substraten

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4964968A (en) 1988-04-30 1990-10-23 Mitsubishi Kasei Corp. Magnetron sputtering apparatus
US5262028A (en) 1992-06-01 1993-11-16 Sierra Applied Sciences, Inc. Planar magnetron sputtering magnet assembly
US5399253A (en) 1992-12-23 1995-03-21 Balzers Aktiengesellschaft Plasma generating device
DE10239014A1 (de) 2002-08-20 2004-03-04 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Vakuumbeschichtungsanlage mit zwei Magnetrons
JP2005008918A (ja) 2003-06-17 2005-01-13 Nitto Denko Corp マグネトロンスパッタ装置用カソード
US8016982B2 (en) 2007-11-30 2011-09-13 Panasonic Corporation Sputtering apparatus and sputtering method
DE102009017888A1 (de) 2009-03-20 2010-09-23 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Plasmadichteverteilung in einem Vakuumprozess
DE102012110927A1 (de) 2012-11-14 2014-05-15 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Vakuumbehandlung von Substraten

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022033757A1 (de) 2020-08-13 2022-02-17 Singulus Technologies Ag Spaltblende
DE102020004935A1 (de) 2020-08-13 2022-02-17 Singulus Technologies Aktiengesellschaft Spaltblende
DE102020004935B4 (de) 2020-08-13 2022-08-25 Singulus Technologies Aktiengesellschaft Spaltblende
DE102021100126A1 (de) 2021-01-07 2022-07-07 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Beschichtungsanordnung und Verfahren

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