DE1914747B2

DE1914747B2 - H.f.-kathodenzerstaeubungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1914747B2
Application number: DE19691914747
Authority: DE
Inventors: Pieter Dirk Poughkeepsie; Whitaker Howard Lewis Kingston; N.Y. Davidse (V.StA.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-03-25
Filing date: 1969-03-22
Publication date: 1973-01-18
Also published as: GB1242492A; DE1914747A1; US3627663A; FR1602787A

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung der eingangs genannten Art ohne den Aufwand von zu-

Die Erfindung betrifft eine Kathodenzerstäubungs- 50 sätzlichen Vorrichtungsteilen zu ermöglichen,
vorrichtung zum Aufstäuben nichtleitenden Mate- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

rials einer Targetschicht auf ein Substrat unter An- löst, daß Elektroden ohne zusätzliche Abschirmung wendung einer hochfrequent angeregten Gas- ihrer unbedeckten Flächenbereiche nach Art einer entladung, mit einer als Kathode wirkenden Elek- Hohlkathode angeordnet sind, in deren Bereich das trode, deren dem Substrat zugewandte Flächen- 55 mehrseitig zu beschichtende Substrat vom negativen bereiche von zumindest gleich großen Flächen- Glimmlicht der Gasentladung umgeben ist.
bereichen der Targetschieht bedeckt sind. In völlig überraschender Weise hat sich nämlich

Solche Vorrichtungen sind bereits bekannt. Bei gezeigt, daß bei Anwendung der oben beschriebenen einer hochfrequenten Glimmentladung wird die Vorrichtung eine besondere Abschirmung überhaupt Targetschieht beim Anlegen der negativen Halb- 60 überflüssig ist, sofern nur die Targetschieht zuminwellen an der Kathode unter dem Einfluß eines hin- dest vollständig die dem Substrat zugewandten Kareichend negativen Potentials einer Zerstäubungs- thodenflächen überdeckt, vorzugsweise jedoch diese wirkung ausgesetzt. Während des Anlegens positiver überragt.

Halbwelten an der Kathode gelangen Elektronen Da hierbei kein Leckstrom durch parallelliegende

auf die Targetschieht, so daß die verbliebene schäd- 65 Kapazität auftritt, ist bei der beschriebenen Anordliche Ladung positiver Ionen beseitigt wird. Auf nung auch kein besonderer Zuführungskondensator Grund der größeren Elektronenbeweglichkeit ge- erforderlich. Es hat sich schließlich gezeigt, daß bei langen mehr Elektronen als Ionen auf die Target- Anwendung der beschriebenen Kathodenzerstäu-

bungsvorrichtung homogene, defektfreie Schichten aus dielektrischem Material auf dem zu überziehenden Substrat in einwandfreier Weise zu erzielen sind. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß ein Substrat von allen Seiten mit einer dielektrischen Schicht überzogen werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Targetschicht ein von der Hohlkathode teilweise umhülltes Gasentladungsgefäß bildet, bestehend aus Zerstäubungsmaterial oder aus mit Zerstäubungsmaterial beschichtetem, elektrisch isolierendem Werkstoff, wie z. B. Glas, und daß eine ringförmig ausgebildete Anode innerhalb des Gefäßes, jedoch außerhalb des von der Hohlkathode umhüllten Teils angeordnet ist. Der Vorteil liegt hierbei darin, daß unter denkbar geringem Aufwand eine betriebssichere Kathodenzerstäubungsvorrichtung bereitgestellt ist.

Es ist auch zweckmäßig, das zuvor erwähnte Gasentladungsgefäß zur kontinuierlichen Aufstäubung eines hindurchgezogenen Substrats zur Substratzufuhr und zur Substrathalterung mit einem vakuumdichten Ein- und Auslaßstutzen neben einem Pumpenanschlußstutzen zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Vakuums auszustatten, da eine solche Anordnung zur Massenfertigung in hervorragendem Maße geeignet ist.

Die verwendete Hohlkathode kann von unterschiedlicher Ausführungsform sein. So ist es zweckmäßig, die Hohlkathode durch zwei gegenüberliegende Metallplatten zu bilden oder auch durch ein Rohr, wenn nur gewährleistet ist, daß das eingeschlossene Substrat vollständig durch das negative Glimmlicht bedeckt wird. Ragt jedoch ein Oberflächenteil des von der Hohlkathode umschlossenen Substrats in den Hittdorfschen Dunkelraum, dann ist nicht mehr ein homogener Überzug mit dielektrischem Material gewährleistet. Da die beschriebene Anordnung in besonderem Maße zur Beschichtung von drahtförmigen und bandförmigen Substraten geeignet ist, ist es ohne weiteres auch möglich, mehrere Drähte oder Bänder zugleich zur Beschichtung durch die Hohlkathode zu ziehen, wenn nur gewährleistet ist, daß das negative Glimmlicht alle Substratoberflächen bedeckt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, daß bei aufzustäubendem bandförmigem oder stangenförmigem Substrat der Querschnitt der Hohlkathode geometrisch ähnlich dem Substratquerschnitt ausgebildet ist. Der Substratquerschnitt kann dabei dreieckig, U-förmig, T-förmig und Doppel-T-förmig sein; trotzdem ist bei einer solchen Ausgestaltung eine allseitige Beschichtung mit einer homogenen dielektrischen Schicht unter geringstem Aufwand möglich.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Kathodenzerstäubungsvorrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Kathode, des Targets und des Substrates in der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt der Kathode nach Fig. 2 längs der Linie 3-3,

F i g. 4 die perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Aufstäubvorrichtung,

Fi g. 5 einen Querschnitt durch die in F i g. 4 gezeigte Struktur,

F i g. 6 die perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels von Kathode, Target und Substrat,

F i g. 7 die perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,

F i g. 8 die schematische Darstellung von Kathode, Target und einem besonders ausgebildeten Substrat,

F i g. 9 einen Graph der Funktion der angelegten Spannung und des Ionenstromes in Abhängigkeit ίο von dem Abstand zwischen den parallelen Kathodenplatten.

Fig. 1 bis 3 zeigen eine Hochfrequenzaufstäubvorrichtung, welche vom Hohlkathodeneffekt Gebrauch macht. Gemäß F i g. 1 besteht diese Vorrichtung aus einer mit Unterdruck arbeitenden Gasionisationskammer 10, welche aus einer Glocke 11 und einer Basisplatte 12 besteht. Ein Dichtungsring 14 zwischen der Glocke 11 und der Platte 12 sorgt für den Abschluß gegenüber der Atmosphäre.
Ein passendes Edelgas, wie z. B. Argon, wird in das Gefäß 10 durch die Öffnung 15 aus einer nicht dargestellten Gasquelle eingelassen. Das Gas befindet sich bei niedrigem Druck, welches innerhalb der Ionisationskammer 10 mit Hilfe einer Vakuumpumpe 16 aufrechterhalten wird, die an das Gefäß angeschlossen ist, wobei ein relativ hohes Vakuum im Innern aufrechterhalten wird.

Im Innern des Rezipienten 10 befinden sich zwei

parallele Platten 17 und 18. Die Platte 18 wird durch die Stütze 19 getragen, welche isoliert durch die Grundplatte 12 hindurchgeführt ist. Die Stütze 19 ist über eine Leitung mit dem Hochfrequenzgenerator

20 verbunden. Die Platte 17 wird durch eine Stütze

21 von oben aus gehalten, welche ebenfalls isoliert durch die Glocke 11 hindurchgeführt wird und ebenfalls mit dem HF-Generator 20 verbunden ist. Damit sind beide Platten 17 und 18 mit dem Hochfrequenzgenerator 20 verbunden, und zwar über ein gemeinsames Anpassungsglied oder getrennte Anpassungsglieder.

Bei geerdeter Basisplatte 12 wird gegenüber dieser an die Platten 17 und 18 eine hochfrequente Wechselspannung angelegt. Die Platten 17 und 18 können als Kathode aufgefaßt werden, während die Basisplatte 12 als Anode wirkt.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß die Begriffe »Kathode« und »Anode« mehr oder weniger willkürlich sind. Wie ausführlicher in dem USA.-Patent 3 369 991 beschrieben ist, wirken die Platten 17 und 18 bzw. die Basisplatte 12 nur als Kathode bzw. Anode während der negativen Halbwelle der angelegten Hochfrequenzanregungsspannung. Während der dazwischenliegenden positiven Halbwelle sind die Polaritäten der Platten 17 und 18 und der Basisplatte 12 umgekehrt. Wie in dem obengenannten Patent näher ausgeführt ist, entsteht hierbei keine umgekehrte Aufstäubwirkung in der vorliegenden Vorrichtung.

Die Platte 17 weist ein auf ihr befindliches Target 22 auf, die Platte 18 ein Target 23. Die Targets 22 und 23 bestehen aus demjenigen Material, das auf das Substrat aufgestäubt werden soll. Wie in F i g. 1 bis 3 dargestellt, besteht das Substrat aus einer Anzahl von Drähten 24.

Im allgemeinen können die Drähte 24 innerhalb des Rezipienten angebracht sein; in der vorliegenden Ausführung erstrecken sie sich jedoch durch die Wände der Glocke 11 von einer Seite zur anderen.

Jeder der Drähte 24 ist durch Luftschleusen 25 und 26 geführt. Diese Schleusen 25 und 26 sind über Ansaugöffnungen 27 mit einer starken, nicht dargestellten Vakuumquelle verbunden. Diese hält in den Luftschleusen 25 und 26 einen niedrigeren Gasdruck aufrecht, als er innerhalb der Kammer 10 herrscht.

Ein Ende der Drähte 24 ist um eine Vorratsspule 28 gewunden, von der eine in F i g. 1 dargestellt ist, während das andere Ende der Drähte um eine Aufnahmespule 29 gewunden wird, von der jedoch eine in F i g. 1 gezeigt ist. Jede der Aufnahmespulen 29 kann mit Hilfe eines Motors 30 gedreht werden. Durch die Steuerung dieses Motors kann die Durchzugsgeschwindigkeit der Drähte durch den Raum zwischen den Platten 17 und 18 eingestellt werden. Die Drähte können entweder kontinuierlich oder sprungweise bewegt werden.

F i g. 2 zeigt als Ausschnitt die beiden Platten 17 und 18 und die darauf befindlichen Targets 22 und 23, welche in ihren Abmessungen größer sind als die entsprechenden Kathodenplatten 17 und 18.

Der Abstand zwischen den beiden Platten 17 und 18 ist derart eingestellt, daß das negative Glimmlicht der Kathodenplatte 17 und dasjenige der Kathodenplatte 18 sich wenigstens berühren, wenn nicht gar überlappen. Wenn dieses eintritt, entsteht ein einziges negatives Glimmlicht zwischen den beiden Kathodenplatten 17 und 18. Bei einer solchen Glimmentladung schließt sich an die Kathodenplatten 17 und 18 jeweils ein Dunkelraum an und an diesen wiederum das negative Glimmlicht. Die normalerweise an dieses anschließende positive Säule oder das Plasma innerhalb der Glimmentladung entsteht nicht, wenn die beiden negativen Glimmlichter sich gegenseitig überlappen. Der Abstand der beiden Platten 17 und 18 muß also etwas größer sein als die doppelte Ausdehnung des Dunkelraumes von jeder Kathodenplatte.

Das Überlappen oder das Berühren der negativen Glimmlichter der beiden Platten wird als Hohlkathodeneffekt bezeichnet. Dieser nur bei Gleichspannungsglimmentladungen bekannte Effekt wird nun hier bei hochfrequenter Wechselstromanregung verwendet.

Die Drähte 24 werden derart im Raum zwischen den beiden Kathoden 17 und 18 geführt, daß sie nicht durch den Dunkelraum, sondern innerhalb des negativen Glimmlichts aufgespannt sind.

Bei einem festen Gasdruck innerhalb des Rezipienten 10 bewirkt die Bewegung der Platten 17 und 18 aufeinander zu ein Berühren oder Überlappen der beiden negativen Glimmlichter zu einem einzelnen negativen Glimmlicht. Bei Reduktion des Gasdruckes vergrößern sich die Abmessungen der beiden Dunkelräume an den Kathodenplatten 17 und 18. Auch dieses Anwachsen des Dunkelraumes bewegt die negativen Glimmlichter der beiden Kathoden aufeinander, bis eine Überlappung oder Berührung stattfindet. Man hat also zwei Parameter, den Gasdruck und den Abstand der beiden Kathoden um den gewünschten Hohlkathodeneffekt einzustellen.

Dadurch, daß die Drähte innerhalb des negativen Glimmlichts geführt werden, entsteht eine völlig gleichmäßige Bedeckung mit dem Targetmaterial. Würden die Drähte auch durch die Dunkelräume geführt werden, würden deren Feldverteilungen verändert werden und keine gleichmäßige Bedeckung des Targetmaterials auf den Substratdrähten 24 bewirkt werden. Als Targets können je nach der entsprechenden Aufgabe, welche die Beschichtung auf dem Substrat zu lösen hat, z. B. Quarz oder Borsilikatgläser Verwendung finden. Dabei spielt auch das im Rezipienten befindliche Gas eine Rolle. Wenn z. B. neben Argon auch Sauerstoff durch den Einlaßstutzen 15 in den Rezipienten 10 eingelassen wird, können auch unterschiedliche Oxyde, wie z. B. Siliziumoxyd, auf den Drähten 24 niedergeschlagen werden. In diesem Falle würden die Targets 22 und 23 aus Silizium bestehen.

Bei der Verwendung von Stickstoffgas neben Argon könnte bei Verwendung von Silizium oder Aluminium als Targetmaterial der Targets 22 und

23 Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid auf dem Substrat niedergeschlagen werden. Das Material der Targets kann aus verschiedenen Oxyden, Sulfiden oder Nitriden, wie z. B. Bornitrid, bestehen.

In einem solchen Fall würde nur das Edelgas durch den Einsatzstutzen 15 in dem Rezipienten gelassen.

Natürlich kann bei der beschriebenen Anordnung zur Kühlung eine Kühlflüssigkeit in Kontakt mit den Kathodenplatten 17 und 18 gebracht werden, um ihre Temperatur beim Betrieb nicht zu hoch werden zu lassen. Bei geringerer Leistung der Vorrichtung kann auf die Kühlung verzichtet werden.

Die Kühlflüssigkeit kann ebenso wie in dem obengenannten Patent an die Elektrodenplatten gebracht werden. Aus diesem Grunde ist die Stütze 19 hohl und besitzt eine Röhre 31, welche die Kühlflüssigkeit an die Kathode 17 bzw. 18 heranführt.

Eine Aluminiumkathode, die nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet ist mit einem Innendurchmesser von 5 cm und einer Länge von 10 cm, wurde verwendet. Ein Quarzrohr innerhalb der Aluminiumkathode besaß einen Durchmesser von etwas weniger als 5 cm und einer Länge von 8 cm, so daß das Quarzrohr fest innerhalb der Aluminiumkathode saß.

Innerhalb des Rezipienten herrschte ein Druck von 3 bis 7 millitorr. Die Hochfrequenzleistung des Hochfrequenzgenerators betrug 400 Watt und wies eine Spitze-Spitze-Spannung von 1050 Volt auf.

Das Substrat war eine Siliziumscheibe, welche innerhalb der Quarzröhre auf einem Quarztisch befestigt war. Beim Auftreten des Hohlkathodeneffekts wurde die freie Oberfläche der Siliziumscheibe mit Quarz bedeckt.

Statt der Drähte 24 können auch als Substrat Magnetbänder beschichtet werden. Bei einem Durchgang könnten beide Seiten auf einmal bedeckt werden, und zwar in der gleichen Weise, wie dies für die Drähte 24 beschrieben wurde.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird an Hand der F i g. 4 und 5 erläutert. Hier werden die Drähte

24 innerhalb eines Hohlzylindertargets 35 beschichtet, welches in einer Hohlzylinderelektrode 36 angeordnet ist, die in diesem Falle als Kathode wirkt, analog zu den Platten 17 und 18. Die Kathode 36 ist mit dem Hochfrequenzgenerator verbunden. Mit Hilfe der Stütze 38 ist die Elektrode 36 innerhalb des Rezipienten befestigt. Wie im vorigen Ausführungsbeispiel ist die Stütze 38 isoliert durch die Grundplatte 12 hindurchgeführt. Auch hier kann das niederzuschlagende Material entweder als im Rezi-

pienten vorhandenes Gas vorliegen oder als Targetmaterial. Es muß dafür gesorgt werden, daß ein genügender Gasaustausch durch das Rohr 35 entlang den Drähten 24 vorhanden ist.

Der Innendurchmesser der Kathode 36 bzw. des Targets 35 muß derart ausgewählt sein, daß im Inneren nur ein einzelnes negatives Glimmlicht entsteht. Dieses wird sich entlang der den beiden Elementen 35 und 36 gemeinsamen Achse ausbilden.

Auch hier ist es notwendig, daß die Drähte sauber durch die Hohlkathodenanordnung hindurchgeführt werden, so daß sie nur im negativen Glimmlicht bewegt werden. Die gleichmäßige Beschichtung des Substrates würde verhindert, wenn die Drähte in die Dunkelzonen hineinragen würden, da so die gleichmäßige Feldverteilung im Inneren der Hohlkathode gestört würde.

Wie schon in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 3 beschrieben, erstreckt sich das Target 35 über die Enden der Kathode 36 hinaus. Dies sorgt dafür, daß kein Leckstrom um das Target 35 herum auftritt. Oft genügt es jedoch schon, daß das Target 35 nicht kleiner als die Kathode 36 ist. Mindestens muß die Länge von Target 35 und Kathode 36 übereinstimmen.

Ähnlich wie in Fig. 1 kann die Kathode 36 auch in diesem Fall mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Bei nicht zu hoher Hochfrequenzleistung kann hiervon jedoch Abstand genommen werden.

F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kathode. Ein im wesentlichen rechteckig ausgebildetes Target 40, welches hohl ist, wirkt zusammen mit einem ähnlich ausgebildeten Substrat 41. Die Elektrode 42 weist ebenfalls eine rechteckige Form auf, ist hohl und beherbergt im Inneren das Target 40. An den beiden offenen Enden ist der Querschnitt des Targets wesentlich verringert. Dadurch wird erreicht, daß das Target 40 gleichzeitig als Vakuumkammer wirkt, so daß der Rezipient 10 überflüssig wird. Eine derartige Anordnung kann auch bei einer geometrischen Ausbildung, wie in Fig. 4 und 5, verwendet werden.

Eine Vakuumpumpe ist über einen Ansaugstutzen mit dem Inneren des Targets 40 verbunden. Zusätzlich wird das Targetinnere mit der Edelgasquelle, im vorliegenden Falle Argon, verbunden. An den beiden Enden des Targets, wo das zu beschichtende Substrat hindurchtritt, muß eine relativ gute Vakuumdichtung vorhanden sein. Andernfalls ist die Pumpleistung der Vakuumpumpe so zu bemessen, daß die einströmende Luft abgesaugt werden kann.

Die Elektrode 42, welche mit einer passenden Hochfrequenzquelle 43 verbunden ist und gleicherweise als Kathode wirkt wie die oben beschriebenen Platten 17 und 18, ist um das Target gewunden und wird dadurch gehalten. Auch hier kann ein Kühlmittel für eine niedrige Temperatur der Kathode 42 sorgen. Im allgemeinen wird jedoch die angrenzende Atmosphäre für eine genügende Kühlung sorgen.

Es ist vorteilhaft, in einer Vorrichtung gemäß F i g. 6 eine Anode 44 innerhalb des Targets 40 einzubauen. Diese Anode 44 könnte z. B. aus einem geerdeten rechteckigen Ring bestehen. Falls das Material, mit dem das Substrat zu beschichten ist, Eigenschaften besitzt, wonach die dargestellte Targetform 40 nicht hergestellt werden kann, könnte ein Glasbehälter in der dargestellten Weise geformt werden und das aufzubringende Material auf der Innenseite angebracht werden.

F i g. 7 zeigt eine andere geometrische Ausbildung der beschriebenen Vorrichtung. Hier soll ein im Querschnitt dreieckiges Substrat beschichtet werden. Das Target 46 weist wiederum eine größere Abmessung gegenüber der Kathode 47 auf. Das Substrat muß innerhalb des gemeinsamen negativen Glimmlichtes geführt werden und darf nicht in den Dunkelraum in der Nähe des Targets hineinragen. Die Kathode 47 ist mit einer passenden Hochfrequenzquelle 48 verbunden, in gleicher Weise wie die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Anordnung. Die Kathode 47 wird in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, innerhalb des Rezipienten gehalten und gestützt.

Ähnlich wie in Fig. 6 könnten auch hier die Enden des Targets nahezu geschlossen werden, so daß der zusätzliche Rezipient überflüssig wird. Auch eine geerdete Anode wie in F i g. 6 könnte hier verwendet werden.

F i g. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein besonders ausgebildetes Substrat, welches im Querschnitt die Form eines I aufweist. Im Inneren der Kathode 52 befindet sich ein Target 51, welches größer ist als die Kathode. Die Form von Target und Kathode ist derjenigen des zu beschichtenden Substrates angepaßt. Auch hier müssen der Abstand und der Gasdruck so eingerichtet werden, daß der Hohlkathodeneffekt auftritt, d. h. nur ein einziges negatives Glimmlicht innerhalb der Kathodenanordnung erscheint. Die Kathode 52 wird mit Hilfe des Hochfrequenzgenerators 53 angeregt. Dadurch, daß das Substrat nicht in den Dunkelraum der Glimmentladung zwischen den Kathodenteilen eindringt, entsteht auf dem völlig ungleichmäßig ausgebildeten Substrat eine gleichmäßige Beschichtung.

Zum Schluß soll noch eine qualitative Darstellung der Abhängigkeiten von Spannung und Strom zwischen den beiden Platten 17 und 18 in F i g. 1 bis 3 und dem Abstand dieser beiden Platten gegeben werden. In Fig. 9 sind als Ordinate Strom und Spannung und als Abszisse der Abstand d der beiden Platten aufgetragen. Wenn der Abstand zwischen den beiden Platten verringert wird, fällt plötzlich die Spannung stark ab. Der dazugehörige Abstand ist in Fig. 9 mit D bezeichnet. Gleichzeitig steigt mit kleiner werdendem Abstand d der Ionenstrom zwischen den Kathodenplatten 17 und 18 stark an. Für d<.D sprechen wir vom Hohlkathodeneffekt.

Dieses Gebiet ist in F i g. 9 schraffiert.

Obwohl die beschriebene Vorrichtung besonders vorteilhaft für das Aufstäuben dielektrischer Materialien auf ein Substrat ist, kann sie auch allgemein auf anderen Gebieten benutzt werden. Sie kann überall dort eingesetzt werden, wo niederenergetische Ionen benutzt werden, um ein Substrat, welches durch hochenergetische Ionen zerstört würde, zu schützen. Da hier relativ niederenergetische Ionen im Vergleich zum normalen Hochfrequenzaufstäuben verwendet werden, ist die Aufstäubrate etwas größer als in den bekannten Anordnungen, da die Anzahl der zur Verfügung stehenden Ionen größer ist.

Vorzugsweise wird das zu beschichtende Substrat

nicht geerdet, sondern isoliert in der Vorrichtung

angeordnet. Das bedeutet, daß die Grundplatte 12 oder die geerdete Anode 44 die einzig benötigte Anode ist.

Im praktischen Fall wird der Abstand zwischen

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den Platten 17 und 18 oder der Durchmesser der Kathode 36 so klein wie möglich gehalten bezüglich der Größe des zu beschichtenden Substrates, denn auf diese Weise kann ein größerer Bereich hinsichtlich des verwendeten Gasdruckes innerhalb des Gefäßes 10 benutzt werden.

Die hauptsächlichen Vorteile der beschriebenen Vorrichtung liegen in der Eliminierung der bisher notwendigen geerdeten Abschirmung, die zusammen

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mit der Targetelektrode notwendig war. Es tritt kein Rückstrom zwischen Anode und Kathode um das Target herum auf, obwohl kein Abblockkondensator verwendet wird. Weiterhin ist die Energie der zur Beschichtung beitragenden Ionen genügend niedrig, so daß keine Zerstörung des Substrates auftritt. Darüber hinaus wird eine völlig gleichmäßige Beschichtung von selbst relativ kompliziert ausgebildeten Substraten erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 schicht. Da sie jedoch im Dielektrikum nicht ab- p ... fließen können, lädt sich die Targetschicht negativ Patentansprüche: auf> so daß auch bgi HF-Gasentladung von einer Kathode gesprochen werden kann, wenn zusätzlich

1. Kathodenzerstäubungsvorrichtung zum Auf- 5 die Frequenz der angelegten Spannung so hoch gestäuben nichtleitenden Materials einer Target- wählt ist, daß die Anzahl der Ionen, die auf die schicht auf ein Substrat unter Anwendung einer Targetschicht während des negativen Halbwellenhochfrequent angeregten Gasentladung, mit einer zyklus aufprallen, nicht so groß wird, daß die hier als Kathode wirkenden Elektrode, deren dem aufgebrachte negative Ladung kompensiert werden Substrat zugewandte Flächenbereiche von zu- io kann. Es muß also Vorsorge dafür getroffen werden, mindest gleich großen Flächenbereichen der daß die Targetschicht während des größten Teils der Targetschicht bedeckt sind, dadurch ge- Zeit negativ geladen bleibt.

kennzeichnet, daß Elektroden (17, 18, 36) Weiterhin muß auch noch Vorsorge dafür ge-

ohne zusätzliche Abschirmung ihrer unbedeckten troffen werden, daß nur die Targetschicht von den

Flächenbereiche nach Art einer Hohlkathode 15 Ionen bombardiert wird und nicht die sie tragende

angeordnet sind, in deren Bereich das mehrseitig Metallelektrode, da sonst die auf das Substrat aufzu-

zu beschichtende Substrat (24) vom negativen tragende dielektrische Schicht durch Metallanteile

Glimmlicht der Gasentladung umgeben ist. verdorben wird. Um dies zu vermeiden, ist bekannt-

2. Kathodenzerstäubungsvorrichtung nach An- Hch um die Kathode herum eine auf Gegenspannung spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 20 liegende Abschirmung angebracht worden, die eine Targetschicht ein von der Hohlkathode (42) teil- solche Feldverteilung einstellt, daß nur die Targetweise umhülltes Gasentladungsgefäß (40) bildet, schicht von den Ionen getroffen wird. Diese Maßbestehend aus Zerstäubungsmaterial oder aus mit nähme wiederum hat zur Folge, daß der Entladungs-Zerstäubungsmaterial beschichtetem, elektrisch strecke eine Kapazität parallel geschaltet ist, die isolierendem Werkstoff, wie z. B. Glas, und daß 25 _zu einem Kompromiß zwischen der Höhe der Beeine ringförmig ausgebildete Anode (44) inner- triebsfrequenz und der Bemessung der Abschirmung halb des Gefäßes (40), jedoch außerhalb des von zwingt. Dieser Nachteil läßt sich teilweise beheben, der Hohlkathode (42) umhüllten Teils angeord- indem die Hochfrequenzspannung der Entladungsnet ist. strecke über einen Kondensator entsprechender Ab-

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, da- 30 messung zugeführt wird. Wenn mit dieser Maßnahme durch gekennzeichnet, daß das Gasentladungs- auch bessere Betriebsergebnisse erzielt werden, so gefäß (40) zur Substratzufuhr und Substrathalte- bleibt doch der relativ große Aufwand, bedingt rung je einen vakuumdichten Ein- und Auslaß- durch die erforderliche Abschirmung und darüber stutzen neben einem Pumpenanschlußstutzen be- hinaus durch den Zuführungskondensator, in vollem sitzt. 35 Umfang weiter bestehen; ganz abgesehen davon, daß

4. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, man in der Wahl der Betriebsfrequenz auch hier dadurch gekennzeichnet, daß bei aufzustäuben- nicht ganz frei sein kann.

dem bandförmigem oder stangenförmigem Sub- Es sind auch bereits Kathodenzerstäubungsvorrich-

strat (45) der Querschnitt der Hohlkathode (47) tungen bekannt, bei denen unter Anwendung einer geometrisch ähnlich dem Substratquerschnitt 40 Gleichspannung zur Glimmentladung eine Hohlausgebildet ist. kathodenvorrichtung für die Substrataufstäubung

vorgesehen ist; hierbei ist es erforderlich, die Kathode durch einen besonderen, an Gegenspannung liegenden Schirm abzuschirmen, damit eine Glimm-45 entladung, die sonst unvermeidlich ist, an unerwünschten Kathodenbereichen verhindert wird.