DE19506799A1 - Sputtervorrichtung zur Herstellung dünner Schichten - Google Patents
Sputtervorrichtung zur Herstellung dünner SchichtenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sputtervorrichtung zur
Herstellung einer dünnen Schicht aus einem Targetmaterial
mittels eines Sputterprozesses auf einem Substrat in einer
evakuierbaren Abscheidekammer. Diese Kammer enthält ein auf
Kathodenpotential zu legendes Target aus dem abzustäubenden
Targetmaterial, ferner auf Anodenpotential zu legende Teile
und außerdem Mittel zur Einstellung vorbestimmter Druckver
hältnisse. Eine derartige Vorrichtung geht z. B. aus der EP
0 277 885 A hervor.
Zur Herstellung dünner Schichten auf Oberflächen wird neben
anderen physikalischen Abscheideverfahren wie z. B. dem Auf
dampfen insbesondere eine Kathodenzerstäubung (Sputtern) ein
gesetzt. Der entsprechende Prozeß findet in einer evakuier
baren Abscheidekammer mit Hilfe einer Gasentladung unter Aus
bildung eines Plasmas bei niedrigem Druck eines vorbestimmten
Prozeßgases statt. Dabei werden Teilchen aus der Oberfläche
eines auf Kathodenpotential liegenden Targets durch Aufprall
positiver Ionen aus dem Prozeßgas freigesetzt und auf nahe
liegenden Oberflächen abgeschieden. Das Target besteht aus
dem Material, das als Film oder Schicht auf einem geeigneten
Substrat abgeschieden werden soll. Bei Mehrkomponentenverbin
dungen wie im Falle supraleitender Cuprate mit hoher Sprung
temperatur (sogenannte HTSL-Materialien) bleibt im allgemei
nen die Stöchiometrie des Targetmaterials auch in der abge
schiedenen Schicht erhalten. Als Anode dient üblicherweise
die Wand der Abscheidekammer selbst. Wenn das Target aus
einem elektrisch leitenden Material besteht, kann eine DC-
Entladung vorgesehen werden; bei nicht-leitenden Targets
kommt eine RF-Entladung zur Anwendung. Zur Erhöhung der Sput
terrate und damit der Abscheiderate kann zusätzlich quer zur
Bewegungsrichtung der einzelnen Ladungsträger ein permanent es
Magnetfeld angelegt werden. Entsprechende Sputtervorrichtun
gen werden als Magnetrons bezeichnet. Wenn die zu beschich
tende Oberfläche größer als der homogene Sputterbereich des
Targets ist, kann das Substrat relativ zum Target bewegt wer
den, um so eine homogenere Schichtdickenverteilung zu erhal
ten. Besonders bei mikrostrukturierten Schichten wie z. B. im
Falle der HTSL-Materialien wird eine gute Homogenität der
Schichtdicke und der Kristallstruktur gefordert. Dabei kann
zu einer Hochtemperaturabscheidung entsprechender kristalli
ner Schichten auch eine Substratheizung vorgesehen werden
(vgl. die eingangs genannte EP-A).
Statt die Wand der evakuierbaren Abscheidekammer einer Sput
tervorrichtung auf Anodenpotential zu legen, ist es auch be
kannt, eine Hohlanode zu verwenden, welche das mit dem Tar
getmaterial zu beschichtende Substrat umschließt (vgl. DE
40 25 172 C).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sputtervor
richtung der eingangs genannten Art dahingehend auszugestal
ten, daß eine verfeinerte Steuerung des Sputterprozesses er
möglicht wird. Dies ist insbesondere für eine Abscheidung su
praleitender Hoch-Tc-Materialien oder Materialien magnetore
sistiver Dünnschichtsensoren von besonderer Bedeutung. Unter
einer geometrischen Durchlässigkeit sei dabei eine durch
elektrische oder magnetische Felder der Steuerelektrodenein
richtung nicht behinderte Durchtrittsmöglichkeit der abge
stäubten Targetteilchen durch den Bereich der Steuerelektro
deneinrichtung in Richtung auf das Substrat hin verstanden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwi
schen dem Target und dem Substrat eine auf ein vorbestimmtes,
gegenüber dem Kathodenpotential positiveren Steuerpotential
zu legende Steuerelektrodeneinrichtung angeordnet ist, welche
so gestaltet ist, daß sie zumindest für den größeren Teil der
von dem Target abgestäubten Teilchen aus dem Targetmaterial
geometrisch durchlässig ist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß in einem
DC-Sputterprozeß die aus dem Target herausgestoßenen Teilchen
beim Durchqueren eines vorhandenen Plasmas ähnlich wie die
Teilchen des Prozeßgases selbst ionisiert werden. Bei den üb
lichen Prozeßbedingungen (Gasart, Gasdruck, Entladungsstrom
usw.) bildet sich das Plasma über dem Target aus und befindet
sich somit zwischen dem Target und dem Substrat. Die Target
teilchen werden dort positiv ionisiert und gelangen durch
diffuse Bewegungen zur Substratoberfläche. Wird nun eine
Steuerelektrodeneinrichtung in den Raum zwischen Plasma und
Substrat eingebracht, welche sich z. B. auf Anodenpotential
oder zumindest einem gegenüber dem Kathodenpotential höheren,
anodennahen Potential befindet, dann kann damit die Bewegung
der gesputterten und positiv geladenen Targetteilchen beein
flußt werden. Diese Teilchen werden von dem elektrischen Feld
um die Steuerelektrodeneinrichtung herum, die eine anodenähn
liche Funktion besitzt, abgestoßen und gelangen nur noch dort
zum Substrat, wo dieses anodenähnliche Potential nicht wirk
sam ist. Wird eine Steuerelektrodeneinrichtung mit einer hin
reichend großen geometrischen Durchlässigkeit, z. B. ein Ring
oder ein Gitter mit ausreichender Maschenweite, verwendet,
dann kann bei an die Steuerelektrodeneinrichtung angelegtem
Anodenpotential die Filmabscheidung vollständig gestoppt wer
den, während die Entladung weiterbrennt. Liegt hingegen die
Steuerelektrodeneinrichtung auf Schwebepotential und ist das
Anodenpotential auf eine außerhalb des Sputterbereichs lie
gende Elektrode wie z. B. die Kammerwand geschaltet, dann kann
eine Schicht ungehindert abgeschieden werden. Die mit den er
findungsgemäßen Maßnahmen erreichten Vorteile sind also darin
zu sehen, daß die Steuerelektrodeneinrichtung eine gezielte
Beeinflussung der Abscheidung des Targetmaterials ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sputter
vorrichtung gehen aus den vom Hauptanspruch abhängigen An
sprüchen hervor.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf
die Zeichnung Bezug genommen. Dabei zeigen jeweils schema
tisch
die Fig. 1 bis 6 verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten von
Steuerelektrodeneinrichtung einer Sputtervorrich
tung mit einem Target
und
Fig. 7 eine Sputtervorrichtung mit mehreren Targets.
In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen Sputtervorrichtung wird von bekannten Sputteran
lagen zum DC-Diodensputtern ausgegangen (vgl. z. B. "Vakuum-
Technik", 24. Jahrg., Febr. 1975, H. 1, Seiten 1 bis 11). In
der Figur nicht näher ausgeführte Teile sind als gängig an zu
sehen. Selbstverständlich kann die Sputtervorrichtung nach
der Erfindung auch als RF-Sputtervorrichtung oder Magnetron
ausgeführt sein. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
enthält die allgemein mit 2 bezeichnete Sputtervorrichtung
innerhalb einer auf Erdpotential (= Anodenpotential + VB) ge
legten Abscheidekammer 3 eine Kathode 4, auf der sich, abhän
gig von Gasart, Gasdruck, Elektrodenanordnung und vorbestimm
tem Entladungsstrom Ie, nach Zünden eines Plasmas 8 eine vor
bestimmte Brennspannung einstellt. Die Kathode befindet sich
dabei auf einem gegenüber dem Anodenpotential +VB niedrigeren
Kathodenpotential -VB. Auf der dem Zentrum der Abscheidekam
mer zugewandten Seite der Kathode 4 ist ein Target 5 aus dem
abzusputternden Material angeordnet. Das Material dieses
Targets kann dabei z. B. zumindest die metallischen Komponen
ten eines Stoffsystems enthalten, aus dem ein metalloxidi
sches Material mit einer supraleitenden Hoch-Tc-Phase herzu
stellen ist. Ebenso können auch für Dünnfilme aus anderen,
beispielsweise magnetischen oder isolierenden Materialien
entsprechende Targetmaterialien vorgesehen werden. Die Ka
thode 4 mit dem Target 5 ist ferner von einem hohlzylinder
förmigen Abschirmschild 6 umgeben, um so sicherzustellen, daß
die Entladung nur zu der Targetoberfläche hin brennt.
Zur Ausbildung eines Plasmas 8 mit sogenannter kalter Entla
dung wird zunächst der Innenraum 9 der Abscheidekammer 3 mit
tels einer Pumpe 10 über ein steuerbares, ganz geöffnetes
Ventil 11 evakuiert. Dann wird über ein ebenfalls steuerbares
Ventil 12 in den Innenraum 9 ein Prozeßgas G eingeleitet, wo
bei Ventil 12 zur Drosselung der Pumpleistung und zur Ein
stellung einer vorbestimmten Durchflußrate des Prozeßgases
teilweise geschlossen wird. In diesem Fall erfolgt die Rege
lung des Prozeßgasdruckes über das Ventil 12. Zur Abscheidung
z. B. von Schichten aus einem HTSL-Material kann das Prozeßgas
G vorzugsweise aus reinem Sauerstoff bestehen. Der entspre
chende Sauerstoffdruck ist in der Figur mit p bezeichnet und
wird während des Sputterprozesses zumindest weitgehend kon
stant gehalten.
Liegt nun zwischen der Kathode 4 und dem Gehäuse der Abschei
dekammer 3 eine Brennspannung UB, so läßt sich bei einem etwa
konstanten Entladestrom Ie mittels der kalten Entladung das
Plasma 8 des Sputtergases erzeugen, dessen Ionen zur Kathode
4 hin beschleunigt werden und beim Auftreffen auf das dort
angeordnete Target 5 aus dessen Oberfläche Teilchen 7 des
Targetmaterials herauslösen. Mit diesen Teilchen soll ein
Substrat 15 beschichtet werden. Hierzu ist das Substrat 15 in
einer solchen vorbestimmten Entfernung e von dem Target 5
entfernt angeordnet, daß es außerhalb des Bereichs des an der
Kathode 4 erzeugten Plasmas 8 zu liegen kommt. Das Substrat
wird von einem Substratträger 16 gehalten, in den eine
Heizeinrichtung 17 integriert ist. Mittels dieser Heiz
einrichtung ist das Substrat 15 während des Sputterprozesses
bei einem Heizstrom Ih auf einer vorbestimmten erhöhten Tem
peratur zu halten.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, in dem Sputterprozeß den
Fluß von gesputterten und elektrisch geladenen Teilchen 7 aus
dem Targetmaterial mit Hilfe einer Steuerelektrodeneinrich
tung so zu beeinflussen, daß sich das Wachstum und die Homo
genität der auf dem Substrat 15 abgeschiedenen Schicht steu
ern und die Schichtabscheidung bei laufender Entladung stop
pen oder freischalten läßt. Hierzu wird die Steuerelektro
deneinrichtung zwischen dem Target 5 und dem Substrat 15,
vorzugsweise zwischen dem Plasma 8 und dem Substrat 15 ange
ordnet, wobei sie auf verschiedene elektrische Potentiale,
insbesondere Schwebepotential und Anodenpotential +VB oder
auf Zwischenwerte gelegt werden kann. Diese Steuerelektro
deneinrichtung soll dabei so gestaltet sein, daß sie zumin
dest für den größeren Teil (mehr als 50%) der von dem Target
5 abgestäubten Teilchen 7 aus dem Targetmaterial geometrisch
durchlässig ist. Vorzugsweise nimmt deshalb die Struktur der
Steuerelektrodeneinrichtung weniger als 20% ihrer Gesamtflä
che ein. Die Steuerelektrodeneinrichtung enthält deshalb ent
sprechend große Durchlässe, die einen ungehinderten Durch
tritt der Teilchen 7 im Falle von Schwebepotential-Verhält
nissen an der Steuerelektrodeneinrichtung gewährleisten.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Steuerelektrodeneinrichtung als eine ringförmige Elektrode 20
gestaltet, die z. B. auf das Anodenpotential +VB der Wand der
Abscheidekammer 3 zu legen ist. Der Innendurchmesser D der
Ringelektrode 20 und der Abstand a ihrer Ringebene von der
Targetebene ist dabei so zu wählen, daß der Teilchenfluß im
gewünschten Sputterbereich praktisch nicht behindert wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Sputtervorrichtung 2 kann gemäß
Fig. 2 auch derart zu einer Sputtervorrichtung 22 umgestal
tet werden, daß eine Steuerelektrodeneinrichtung 23 statt
eine einzige Ringelektrode 20 nunmehr mehrere, in parallelen
Ebenen angeordnete Ringelektroden 23a bis 23c aufweist. Die
z. B. drei Ringelektroden sind beispielsweise elektrisch zu
sammengeschaltet. Die Innendurchmesser D der einzelnen Ring
elektroden brauchen dabei nicht unbedingt gleiche Größe zu
haben. Eine derartige Ausführungsform hat zum einen den Vor
teil einer verhältnismäßig niedrigen Brennspannung und Plas
maleistung. Außerdem ergibt sich ein nach außen begrenzter
Sputterbereich. Damit wird ein im allgemeinen unvermeidlicher
Sputterbelag an den Innenwänden der Abscheidekammer 3 und
eventuell vorhandenen Beobachtungsfenstern dieser Kammer
vermindert. In diesem Fall sind die Ringelektroden gleichzei
tig die Anoden der Sputtervorrichtung mit der Steuerwirkung,
daß der Teilchenfluß seitlich nach außen begrenzt wird.
Ferner ist es auch möglich, die Ringelektrode 20 der Sputter
vorrichtung 2 gemäß Fig. 1 oder die Ringelektroden 23a bis
23c der Sputtervorrichtung 22 gemäß Fig. 2 jeweils in n ein
zelne, gegenseitig galvanisch getrennte Elektrodenteilstücke
zu unterteilen, die zumindest teilweise voneinander unabhän
gig auf ein vorbestimmtes Elektrodenpotential zu legen sind.
Eine entsprechende, in Fig. 3 allgemein mit 32 bezeichnete
Sputtervorrichtung enthält eine z. B. in vier Teilstücke 33 n
(mit 1 n 4) unterteilte, auf Potentiale Vn (mit 1 n 4)
zu legende Ringelektrode 33.
Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Sputtervorrichtung 42
ist eine Ausführungsform einer Steuerelektrodeneinrichtung
gemäß Fig. 2 zugrundegelegt. Die Steuerelektrodeneinrichtung
43 enthält drei parallele Ringelektroden 43a bis 43c, die je
weils in vier Teilstücke 43an bzw. 43bn bzw. 43cn (mit
1 n 4) unterteilt sind. Die entsprechenden Teilstücke aus
den verschiedenen Ringelektroden 43a bis 43c wie z. B. die
Teilstücke 43a₃, 43b₃ und 43c₃ sind elektrisch zusammenge
schaltet und auf das gleiche Elektrodenpotential Vn (hier V₃)
gelegt.
Die einzelnen Elektrodenteilstücke der Sputtervorrichtungen
32 und 42 können einzeln oder in Gruppen nacheinander zy
klisch aktiv geschaltet werden, währen die restlichen Teil
stücke auf Schwebepotential liegen. Die abgesputterten und
ionisierten Targetteilchen 7, die sich zu den aktiv geschal
teten Elektrodenteilstücken bewegen, werden dort verdrängt
und können nur zum Substrat 15 gelangen, wo kein Elektroden
potential wirksam ist. Damit ergibt sich eine erhöhte Ab
scheiderate in Bereichen der Substratoberfläche, die in der
Nähe der nicht aktiv geschalteten Elektrodenteilstücke lie
gen. Durch zyklisches Fortschalten des Elektrodenpotentials
zu den anderen Teilstücken kann eine größere Substratfläche
homogen beschichtet werden, ohne daß das Substrat relativ zum
Target zu bewegen ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform einer Sput
tervorrichtung 52 wird von der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh
rungsform ausgegangen. Ihre Steuerelektrodeneinrichtung 53
unterscheidet sich von der entsprechenden Steuerelektrode
nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß zusätzlich zu der Ring
elektrode 20 noch eine zentral über dem Target 5 angeordnete,
kugel- oder scheibenförmige Zusatzelektrode 53a vorgesehen
ist. Diese Zusatzelektrode ist gemäß dem gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel auf dasselbe Potential wie auch die Ringelek
trode 20 gelegt. Gegebenenfalls kann jedoch die Zusatzelek
trode 53a auch davon getrennt aktiv geschaltet werden.
Bei der Sputtervorrichtung 52 wird die Tatsache berücksich
tigt, daß bei üblichen Sputtertargets die Schichtdicke nach
außen hin abnimmt. Die zentral angeordnete Zusatzelektrode 53
bewirkt eine Verdrängung eines Teils der gesputterten Teil
chen von der Mitte nach außen. Damit erhöht sich vorteilhaft
der homogene Abscheidungsbereich auf der Substratoberfläche.
Bei den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Sputtervorrichtungen
nach der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß deren Steuer
elektrodeneinrichtungen im wesentlichen von gegebenenfalls
unterteilten Ringelektroden gebildet werden. Gemäß dem in
Fig. 6 angedeuteten Ausführungsbeispiel einer Sputtervorrich
tung 62 kann zusätzlich zu den Ausführungsformen nach den
Fig. 1 bis 5, beispielsweise in der Ausführungsform nach
Fig. 1, zu der auf Anodenpotential +VB gelegten Ringelektrode
20 ein elektrisch leitendes Gitter 63 zwischen das Plasma und
das Substrat 15 so eingebaut sein, daß seine einzeln ansteu
erbaren Gitterstäbe 63i, 63j einzeln oder in Gruppen zeitlich
nacheinander zyklisch auf ein Steuerpotential Vi bzw. Vj wie
z. B. das Anodenpotential aktiv geschaltet werden können, wäh
rend die restlichen Gitterstäbe auf Schwebepotential liegen.
Die Wände der Abschirmkammer sollten ständig auf Massepoten
tial (= Anodenpotential +VB) liegen, weil die Wirkung der
Ringelektrode überwiegt und weil sonst die Kammerwände für
einen Experimentator gefährliche Potential annehmen können.
Ahnlich wie bei den Ausführungsformen von Sputtervorrichtun
gen nach den Fig. 3 und 4 werden auch hier die abgesput
terten und ionisierten Targetteilchen 7, die sich zu den ak
tiv geschalteten Gitterstäben 63i, 63j bewegen, von dort
verdrängt und gelangen nur da zum Substrat 15, wo dieses
Sperrpotential nicht den Weg für sie versperrt. Damit ergibt
sich der Vorteil einer fein abstimmbaren Steuerung der
Schichtabscheidung, um so eine homogenere Verteilung größerer
Substratflächen zu erreichen. Außerdem kann bei einer Aktiv
schaltung aller Gitterstäbe 63i und 63j ein Teilchentransport
zum Substrat 15 ganz unterbrochen werden, ohne daß die
Entladung auszuschalten ist. Dies ist z. B. dann zweckmäßig,
wenn vor einem eigentlichen Beschichtungsvorgang die Tar
getoberfläche von Verunreinigungen wie z. B. Oxidschichten
befreit ("freigesputtert") werden soll.
Abweichend von der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform
der Sputtervorrichtung 62 ist es auch möglich, auf die
Ringelektrode 20 zu verzichten und lediglich das Gitter 63 als
Steuerelektrodeneinrichtung zu verwenden.
Ein entsprechendes Konzept ist bei der in Fig. 7 gezeigten
Ausführungsform einer Sputtervorrichtung 72 zugrundegelegt.
Mit dieser Vorrichtung sind auf einem Substrat 15 mehrere
Schichten abwechselnd aus unterschiedlichen Materialien auf
zusputtern, oder es können die Komponenten einer Schicht aus
verschiedenen Targets hergestellt werden. Die Sputtervor
richtung 72 ist deshalb als Multisputtervorrichtung gestal
tet, wobei sie eine der Anzahl der auf zusputternden Materia
lien entsprechende Anzahl m von Sputterköpfen 73 m mit auf
gleichen oder verschiedenen Kathodenpotentialien -VBm liegen
den Targets 74 m aufweist. Die entsprechenden Entladungsströme
sind mit Iem bezeichnet. Gemäß dem gewählten Ausführungsbei
spiel ist 1 m 3. Die Sputtervorrichtung 72 ermöglicht das
gleichzeitige oder das nacheinanderfolgende Absputtern der
verschiedenen Targetmaterialien, wobei das Substrat 15 nach
Art eines In-situ-Prozesses während des gesamten Beschich tungsvorganges in der Abscheidekammer 3 verbleibt, ohne daß ein Kontakt mit Umgebungsluft erforderlich würde. Da am Be ginn des Beschichtungsprozesses die Targetoberflächen erst von möglichen Reaktionsschichten wie z. B. Oxiden "freige sputtert" werden müssen, können an sich bekannte, in der Figur nicht dargestellte Abdeckplatten, sogenannte Shutter, zwischen das jeweilige Plasma und das Substrat 15 geschoben werden. Die eigentliche Schichtabscheidung beginnt dann erst nach dem Zurückziehen dieser Abdeckplatten. Um den Sputter prozeß zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß vor jedem der Targets 74a bis 74c zwischen dem jeweiligen Plasma und dem Substrat 15 als Steuerelektrodeneinrichtung ein elektrisch leitendes Steuergitter 75 m (mit 1 m 3) entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 6 angeordnet wird. Diese Gitter sind wahlweise auf verschiedene Potentiale Vm (mit 1 in 3) zwischen Anodenpotential und Schwebepoten tial (einschließlich) zu legen. Unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung der Sputterköpfe 73a bis 73c können zusätzlich noch z. B. auf Anodenpotential zu legende Ringelek troden gemäß Fig. 1 vorgesehen werden. Werden alle Gitter auf das Anodenpotential +VB der Abschirmkammer 3 geschaltet, können alle Targetoberflächen gleichzeitig freigesputtert werden, ohne daß eine Schichtabscheidung auf das Substrat er folgt. Durch Umschalten des entsprechenden Gitters können dann einzelne Targets freigeschaltet (mit dem Gitter auf Schwebepotential) oder gesperrt (mit dem Gitter auf Anoden potential) werden. Die mit der Ausführungsform der Sputter vorrichtung 72 nach Fig. 7 verbundenen Vorteile sind insbe sondere darin zu sehen, daß die Targets 74₁ bis 74₃ feiner aufeinander abgestimmt werden können und sich damit die Stöchiometrie der auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht besser steuern läßt. Bei abwechselnd unterschiedlichen Schichten können sehr dünne aufeinanderfolgende Lagen, bei spielsweise von Multilagensystemen mit erhöhtem magnetoresi stiven Effekt, hergestellt werden.
Art eines In-situ-Prozesses während des gesamten Beschich tungsvorganges in der Abscheidekammer 3 verbleibt, ohne daß ein Kontakt mit Umgebungsluft erforderlich würde. Da am Be ginn des Beschichtungsprozesses die Targetoberflächen erst von möglichen Reaktionsschichten wie z. B. Oxiden "freige sputtert" werden müssen, können an sich bekannte, in der Figur nicht dargestellte Abdeckplatten, sogenannte Shutter, zwischen das jeweilige Plasma und das Substrat 15 geschoben werden. Die eigentliche Schichtabscheidung beginnt dann erst nach dem Zurückziehen dieser Abdeckplatten. Um den Sputter prozeß zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß vor jedem der Targets 74a bis 74c zwischen dem jeweiligen Plasma und dem Substrat 15 als Steuerelektrodeneinrichtung ein elektrisch leitendes Steuergitter 75 m (mit 1 m 3) entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 6 angeordnet wird. Diese Gitter sind wahlweise auf verschiedene Potentiale Vm (mit 1 in 3) zwischen Anodenpotential und Schwebepoten tial (einschließlich) zu legen. Unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung der Sputterköpfe 73a bis 73c können zusätzlich noch z. B. auf Anodenpotential zu legende Ringelek troden gemäß Fig. 1 vorgesehen werden. Werden alle Gitter auf das Anodenpotential +VB der Abschirmkammer 3 geschaltet, können alle Targetoberflächen gleichzeitig freigesputtert werden, ohne daß eine Schichtabscheidung auf das Substrat er folgt. Durch Umschalten des entsprechenden Gitters können dann einzelne Targets freigeschaltet (mit dem Gitter auf Schwebepotential) oder gesperrt (mit dem Gitter auf Anoden potential) werden. Die mit der Ausführungsform der Sputter vorrichtung 72 nach Fig. 7 verbundenen Vorteile sind insbe sondere darin zu sehen, daß die Targets 74₁ bis 74₃ feiner aufeinander abgestimmt werden können und sich damit die Stöchiometrie der auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht besser steuern läßt. Bei abwechselnd unterschiedlichen Schichten können sehr dünne aufeinanderfolgende Lagen, bei spielsweise von Multilagensystemen mit erhöhtem magnetoresi stiven Effekt, hergestellt werden.
Claims (10)
1. Sputtervorrichtung zur Herstellung einer dünnen Schicht
aus einem Targetmaterial mittels eines Sputterprozesses auf
einem Substrat in einer evakuierbaren Abscheidekammer, die
- - ein auf Kathodenpotential zu legendes Target aus dem abzustäubenden Targetmaterial,
- - auf Anodenpotential zu legende Teile und
- - Mittel zur Einstellung vorbestimmter Druckverhältnisse enthält,
dadurch gekennzeichnet
daß zwischen dem Target (5; 74 m) und dem Substrat (15) eine
auf ein vorbestimmtes, gegenüber dem Kathodenpotential (-VB)
positiveres Steuerpotential (+VB; Vn; Vi; Vj; Vm) zu legende
Steuerelektrodeneinrichtung (20, 23, 33, 43, 53, 63, 75 m) an
geordnet ist, welche so gestaltet ist, daß sie zumindest für
den größeren Teil der von dem Target abgestäubten Teilchen
(7) aus dem Targetmaterial geometrisch durchlässig ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Steuerelektrodeneinrich
tung (20, 23, 33, 43, 53, 63, 75 m) mindestens eine Steuer
elektrode (20, 23a bis 23c, 33, 43an bis 43cn, 53a, 63, 75 m)
aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die mindestens eine Elektrode
(20, 23a bis 23c, 33, 43an bis 43cn) eine ringähnliche Ge
stalt hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Elektrode (20) mit der
ringähnlichen Gestalt eine weitere Elektrode (53a) mit kugel-
oder scheibenförmiger Gestalt konzentrisch umschließt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die mindestens eine Elektrode
(63, 75 m) eine gitterförmige Gestalt hat.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß mehrere Elek
troden (23a bis 23c; 43an bis 43cn; 20, 53a; 20, 63) auf das
mindestens eine Steuerpotential (+VB, Vn) zu legen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die minde
stens eine Elektrode (33; 43; 63) aus mehreren, gegenseitig
galvanisch getrennten Elektrodenteilstücken (33a bis 33d;
43an bis 43cn; 63i, 63j) zusammengesetzt sind, die zumindest
teilweise auf voneinander unabhängige Steuerpotentiale (Vn;
Vi, Vj) legbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß in der Ab
scheidekammer (3) mehrere Targets (74 m) angeordnet sind, de
nen jeweils eine Steuerelektrodeneinrichtung (75 m) zugeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß Mittel zum
Umschalten des mindestens einen Steuerpotentials (+VB; Vn;
Vi, Vj; Vm) an der Steuerelektrodeneinrichtung (20, 23, 33,
43, 53, 63, 75 m) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995106799 DE19506799A1 (de) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | Sputtervorrichtung zur Herstellung dünner Schichten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995106799 DE19506799A1 (de) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | Sputtervorrichtung zur Herstellung dünner Schichten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19506799A1 true DE19506799A1 (de) | 1996-08-29 |
Family
ID=7755150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995106799 Withdrawn DE19506799A1 (de) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | Sputtervorrichtung zur Herstellung dünner Schichten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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1995
- 1995-02-27 DE DE1995106799 patent/DE19506799A1/de not_active Withdrawn
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