DE1515314B1 - Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung mit Ringentladung - Google Patents

Description

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mäßig sind die gegeneinander beweglichen Teile von Schichtbildung dienenden einzelnen Komponenten

außen auch während des Zerstäubungsvorganges ein- gefertigt sind. Bei der Herstellung ferromagnetischer

stellbar. Auf diese Weise ist es möglich, abwechselnd Ni-Fe-Schichten sind die in der Zeichnung schraffiert

Legierungsschichten unterschiedlicher Zusammen- dargestellten Sektoren 8 und 10 z. B. aus Nickel und

setzung oder sogar reine Metallschichten herzustellen, 5 die Sektoren 9 z. B. aus Eisen gefertigt. Durch ge-

ohne die Vakuumkammer zu öffnen. ringfügiges Drehen der Scheibe 6, beispielsweise in

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dar- Pfeilrichtung A, gegen die Scheib7 kann die Sätti-

gestellt. Darin zeigt gungsmagnetostriktion der herzustellenden ferro-

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Kathode für die magnetischen Schicht genau auf Null abgeglichen

erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Dar- io werden. Auf diese Weise kann vor jeder Aufstäubung

stellung, die Legierungszusammensetzung verändert werden.

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II in Bei der Herstellung ferromagnetischer Schichten

F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der-

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht einer weiteren artigen Kathoden den Vorteil der erheblich geKathode in perspektivischer Darstellung. 15 ringeren Permeabilität der einzelnen Komponenten

Die Kathode nach den F i g. 1 und 2 besteht bei- gegenüber einem aus den Legierungskomponenten

spielsweise aus einer Kupferscheibe 1, die gegebenen- bereits gefertigten Kathodenblech der gleichen Größe,

falls wassergekühlt sein kann. Auf diese Scheibe wird Hierdurch wird insbesondere die ansonsten am Auf-

das zu zerstäubende Material gleichmäßig verteilt auf- fänger auftretende und sich störend bemerkbar

geschraubt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ao machende Verzerrung des magnetischen Feldes der

werden Eisenscheiben 3 durch Eisenschrauben 5 mit Kathodenzerstäubungsvorrichtung genügend klein ge-

einem Grundblech 2 aus Nickel verbunden. Als dritte halten.

Komponente sind zusätzlich auf diese Eisenscheiben Wählt man die Anordnung der Kathode nach Kupferscheiben 4 geringeren Durchmessers aufge- F i g. 3 so, daß die einzelnen Sektoren- bzw. plättsetzt. Da die Zusammensetzung der herzustellenden 25 chenförmig ausgebildeten Komponenten 6, 7 gegen-Schicht fast immer in Gewichtsprozenten angegeben einander elektrisch isoliert sind und daß die einzelnen ist, müssen bei der Berechnung der Flächenaufteilung Komponenten unabhängig voneinander auf unterder Kathode außer den für die verschiedenen Metalle schiedliches Potential schaltbar sind, so kann man unterschiedlichen Abstäubfaktoren auch die spezi- durch zeitlich entsprechend begrenztes Schalten der fischen Gewichte der Metalle berücksichtigt werden. 30 einen oder anderen Komponente 6 bzw. 7 als Anode Die Kathode nach F i g. 1 und 2 ermöglicht eine gute stapeiförmig übereinanderliegende Schichten unter-Durchmischung der einzelnen abgestäubten Korn- schiedlicher Zusammensetzung herstellen. Diese Anponenten auf ihrem Weg von der Kathode zum Auf- Ordnung kann beispielsweise für die Herstellung von fänger und — bei Kühlung der Grundplatte — eine mehreren stapeiförmig übereinanderliegenden ferroausgezeichnete Kühlung der aufgeschraubten Korn- 35 magnetischen Ni-Fe-Schichten dienen, die durch ponenten. elektrisch leitende unmagnetische Schichten, z. B.

Die in F i g. 3 gezeigte Kathode besteht aus zwei Kupferschichten, voneinander getrennt sind. Die Aufrelativ zueinander drehbar angeordneten, Sektoren- bringung dieser unterschiedlich zusammengesetzten oder plättchenförmig ausgebildeten Komponen- Schichten auf die Trägerunterlage kann hierbei ohne ten 6,7, deren Sektoren 8 bis 10 jeweils aus den zur 40 Ausschalten des Plasmas erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 angebracht sind, eine gleichmäßige Legierung der Patentansprüche: verschiedenen Metalle auf dem Widerstandsträger zu erzeugen.

1. Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung mit Durch die deutsche Patentschrift 542 404 ist es Ringentladung in einem Plasmaraum, der inner- 5 bekannt, mehrere aus je einem einzelnen Metall behalb eines Rezipienten durch ein hochfrequentes, stehende Kathoden voneinander isoliert in einem den Rezipienten axial durchdringendes elektro- Zerstäubungsgefäß anzuordnen und entsprechend magnetisches Feld erzeugt ist, wobei Kathode, dem Kathodenfall der verwendeten Metalle jeder Anode und Auffänger als den Plasmaraum um- Kathode die zur Zerstäubung geeignete Spannung hüllende Elektroden ausgebildet sind, dadurch io und den hierzu geeigneten Strom getrennt zugekennzeichnet, daß zum Herstellen von zuführen. Durch Abschirmvorrichtungen zwischen Legierungsschichten die Kathode als kreis- den Kathoden soll bei jener bekannten Anordnung scheibenförmiges Grundblech (2) ausgebildet ist, eine gegenseitige Verunreinigung der Platten durch auf dessen zum Auffänger gerichteter Seite Rückdiffusion des zerstäubten Materials vermieden Stücke (3, 4, 5) aus mit dem Material des Grund- 15 werden. Um trotzdem eine Legierungsbildung zu erblechs die Legierungsschichten bildendem Ma- reichen, muß das zu beschichtende Substrat relativ terial wenigstens angenähert gleichmäßig verteilt zu den Kathoden gedreht werden.

angeordnet sind. Kathoden aus verschiedenem Material werden —

2. Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung mit abgewandelt für die Bestäubung ebener Substrate — Ringentladung in einem Plasmaraum, der inner- 20 auch bei der Vorrichtung nach der deutschen Aushalb eines Rezipienten durch ein hochfrequentes, legeschrift 1 116 015 angewendet. Auch hier muß das den Rezipienten axial durchdringendes elektro- Substrat unter den Kathoden gedreht werden,
magnetisches Feld erzeugt ist, wobei Kathode, Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zuAnode und Auffänger als den Plasmaraum um- gründe, die reproduzierbare Herstellung möglichst hüllende Elektroden ausgebildet sind, dadurch 25 homogener Legierungsschichten einstellbarer Zugekennzeichnet, daß die Kathode aus wenigstens sammensetzung mit einer Kathodenzerstäubungszwei relativ zueinander um eine gemeinsame Dreh- vorrichtung der eingangs genannten Art zu ermögachse drehbar angeordneten, Sektoren- oder platt- liehen, wobei eine möglichst einfache Kathodenchenförmig ausgebildeten Komponenten (6,7) des konstruktion benutzt werden soll,
schichtbildenden Materials (8, 9,10) besteht, wo- 30 Diese Aufgabe wird erstens dadurch gelöst, daß bei die eine Komponente oder die einen Korn- zum Herstellen von Legierungsschichten die Kathode ponenten (7) jeweils wenigstens Teile der dar- als kreisscheibenförmiges Grundblech ausgebildet unterliegenden Komponenten (6) blendenförmig ist, auf dessen zum Auffänger gerichteter Seite bedecken, derart, daß die zum Auffänger ge- Stücke aus mit dem Material des Grundblechs die richteten Oberflächen der Komponenten wahl- 35 Legierungsschichten bildendem Material wenigstens weise und in Abhängigkeit von den Aufstäube- angenähert gleichmäßig verteilt angeordnet sind,
raten der einzelnen Komponenten entsprechend Die Stücke können mit dem Grundblech verlötet, der gewünschten Zusammensetzung der Schicht verschweißt, vernietet oder verschraubt sein,
änderbar sind. Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht darin,

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 40 daß die Kathode aus wenigstens zwei relativ zukennzeichnet, daß die gegeneinander beweglichen einander um eine gemeinsame Drehachse drehbar Teile (6, 7) voneinander elektrisch isoliert und angeordneten, Sektoren- oder plättchenförmig ausgeunabhängig voneinander elektrisch schaltbar sind. bildeten Komponenten des schichtbildenden Ma-

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, terials besteht, wobei die eine Komponente oder die dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander 45 einen Komponenten jeweils wenigstens Teile der darbeweglichen Teile (6,7) von außen während des unterliegenden Komponenten blendenförmig be-Zerstäubungsvorganges einstellbar sind. decken, derart, daß die zum Auffänger gerichteten

Oberflächen der Komponenten wahlweise und in Ab-

hängigkeit von den Aufstäuberaten der einzelnen

50 Komponenten entsprechend der gewünschten Zusammensetzung der Schicht änderbar sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wie nachstehend gezeigt wird, führt die Erfindung

Kathodenzerstäubung mit Ringentladung in einem zu einer erheblich vereinfachten Herstellung leitender Plasmaraum, der innerhalb eines Rezipienten durch Schichten aus Legierungen mehrerer Stoffe mit unterein hochfrequentes, den Rezipienten axial durch- 35 schiedlichem Dampfdruck. Die Erfindung bietet dardringendes elektromagnetisches Feld erzeugt ist, wo- über hinaus auch den Vorteil, die Zusammensetzung bei Kathode, Anode und Auffänger als den Plasma- der Schicht gegebenenfalls auch während ihrer Herraum umhüllende Elektroden ausgebildet sind. Eine stellung zu ändern.

solche Vorrichtung ist Gegenstand des älteren deut- Es hat sich gezeigt, daß die bei den bekannten

sehen Patents 1 515 311. 60 Kathodenzerstäubungsanlagen mit anomaler Ent-

Aus der deutschen Patentschrift 465 699 ist eine ladung störend hohe Rückstäuberate bei der einaus Stücken verschiedener Metalle bestehende gangs beschriebenen Kathodenzerstäubungsvorrich-Kathode bekannt, durch deren Zerstäubung eine tung mit Ringentladung so weit gesenkt werden dünne, als Widerstand dienende Schicht auf einem kann, daß sie nicht mehr in Erscheinung tritt,
nichtleitenden Träger erzeugt wird und bei der auf 65 Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung nach einer aus einem bestimmten Metall, z. B. Nickel, be- der Erfindung sind die gegeneinander beweglichen stehenden flächenförmigen Kathode Scheiben od. dgl. Teile der Kathode voneinander elektrisch isoliert und eines anderen Metalls, z. B. Wismuts, mit dem Ziel unabhängig voneinander elektrisch schaltbar. Zweck-