DE19508405A1

DE19508405A1 - Kathodenanordnung für eine Vorrichtung zum Zerstäuben von einem Target-Paar

Info

Publication number: DE19508405A1
Application number: DE19508405A
Authority: DE
Inventors: Andreas Sauer; Manfred Schuhmacher; Hans Kunz; Joachim Dr Szczyrbowski; Dietmar Marquardt
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Oerlikon Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1996-09-12
Also published as: GB2298655B; GB9522513D0; GB2298655A; US5944967A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenanordnung für eine Vorrichtung zum Zerstäuben von einem Target- Paar, mit Magnetjochen, mit Targets mit schmalen, länglichen, plattenförmigen Konfigurationen und mit zwischen den Targets und den Magnetjochen an geordneten Permanentmagneten sowie mit Halterungen zur Befestigung der Magnetjoche an einem Wandteil der Vakuumkammer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Doppelkathode zum Sputtern von hochisolierenden Werkstoffen zu schaffen, die eine hohe Sputterrate und einen stabilen Prozeß ermög licht. Insbesondere sollen die Kühlung der Tar gets, das Auswechseln der Targets und die Magnet feldkonfiguration optimiert werden. Schließlich sollen die Targets besonders rasch und unkompli ziert auswechselbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine beide Katho den überdeckende gemeinsame Deck- oder Grundplatte mit mehreren sich längs und parallel der Grund platte erstreckenden, mit dieser verbindbaren Sei tenplatten, Mittelplatte und Stirnplatten, wobei die Grundplatte fest über elektrisch isolierende Halterungen mit einem Wandteil der Vakuumkammer verbunden ist und wobei die Grundplatte zusammen mit den Seiten- und Stirnplatten zusammen ein ein seitig offenes Behältnis bildend die Kathoden um schließt, wobei nur die zu zerstäubenden Flächen der beiden Targets auf der der Grundplatte abge kehrten Seite der Kathoden von der Vakuumkammer aus frei zugänglich sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den an liegenden Zeichnungen näher dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 den Schnitt quer durch eine Zwei-Katho denanordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt längs durch die Kathodenan ordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 die Draufsicht auf die Zwei-Kathodenan ordnung nach den Fig. 1 und 2, teil weise im Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt quer durch eine Kathode in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 den Schnitt quer durch die Kathodenan ordnung nach Fig. 1, jedoch mit von der Mittelplatte entfernten Kathoden.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Kathoden 3, 4 am oberen Wandteil 5 der Vakuumkammer 6 mit Hilfe von Schrauben 7, 8 bzw. 9, 10 befestigt, wobei die Ka thoden 3, 4 selbst jeweils entweder über Ketten glieder bildende Laschen-Paare 11, 12 mit Lager böcken 13 und Isolatoren 15, über Schrauben 17, 18 oder über mit den Lagerböcken 14 mit Schrauben 19 direkt verbundene Isolatoren 16 gekoppelt sind. Die Isolatoren 15, 16 ihrerseits sind mit Hilfe von Stehbolzen 20, 21 bzw. 24, 25 mit den Magnet jochs 22, 23 verschraubt, so daß die Kathoden 3, 4 zusammen mit den sie umschließenden Seitenplatten 26, 27, 28 den Magnetjochs 22, 23, den Kühlrohren 29, 30 bzw. 30, 31, den Permanentmagneten 33, 34 bzw. 35, 36 bzw. 53, 54 bzw. 55, 56 den Klammer leisten 37, 38 bzw. 39, 40, den Kopfplatten 41 bzw. 42, den Profilleisten 43, 44, 45 bzw. 46, 47, 48 und den Targets 49 bzw. 50 mit ihren Rücken platten 51 bzw. 52.

Die Targets 49, 50 bzw. ihr Rückenplatten 51, 52 werden mit Hilfe der Klammerleisten 37 bis 40 je weils gegen die Membrane 57, 58 gepreßt, da ihre dem Substrat zugekehrten Randteile 59 bis 62 die Rückenplatten 51, 52 umgreifen und diese jeweils fest gegen die Magnetjoche 22, 23 ziehen, wozu die den Rückenplatten abgekehrten Randteile 63 bis 66 die Kopfplatten 41, 42 übergreifen die im übrigen jeweils mit Hilfe der Schrauben 67, 68 mit den Ma gnetjochen verbunden sind.

Um die Targets 49, 50 fest mit den Magnetjochen 22, 23 zu verbinden, werden die Spannschrauben 69, 70, die die Spannbacken 71, 72 bzw. 73, 74 mitein ander verbinden, so weit angezogen, daß sich ei nerseits die Kopfplatten 41, 42 fest an die oberen Randteile 63 bis 66 anlegen und andererseits die unteren Randteile 59 bis 62 fest an die Distanz leisten 75 bis 78 anlegen und alle von den Klemm leisten 37 bis 40 umgriffenen Teile fest miteinan der verbinden. Da die Lagerböcke 13, 14 fest mit dem Magnetjochs 22, 23 mit Hilfe der Schrauben 20, 21 bzw. 24, 25 verbunden sind, werden sie vom obe ren Wandteil 5 der Vakuumkammer 6 gehalten. Gleichzeitig stützen sich auch die Deckplatte 79 auf den Isolatoren 81, 82 ab, die ihrerseits von den Schrauben 20, 21 bzw. 24, 25 gehalten sind da durch, daß zwischen dem Lagerbock 13 einerseits und dem Isolator 15 andererseits, ein Spalt 83 vorgesehen ist, können die Kathoden 3, 4 eine be stimmte Bewegung gegenüber der in Fig. 2, rechts dargestellten Aufhängung in horizontaler Ebene ausführen (da die Isolatoren 15, 16 einerseits und die Lagerböcke 13, 14 gelenkig über die Laschen 11, 12 bzw. die Schrauben 17, 18 verbunden sind somit nach Art eines Kettengliedes wirken). Die Kathoden 3, 4 sind sehr lang ausgebildet, wobei jeder der beiden Kathoden 3, 4 an mehreren jeweils über ihre Länge verteilt angeordneten Aufhängungen (das in Fig. 2 links dargestellten Typs A) und jeweils einer Aufhängung des (in Fig. 2 rechts dargestellten) Typs B am oberen Wandteil 5 befestigt sind.

Die Dunkelraumabschirmung besteht aus der über beide Kathodenrückseiten reichenden Grundplatte 79. Mittig angeordnet ist die Platte 28, die gleichzeitig für beide Kathoden 3, 4 die Seiten wandabschirmung bildet. An den äußeren Seitenflä chen der Kathoden 3, 4 sind weitere Abschirmungen 26, 27 angeordnet. Alle senkrecht zur Grundplatte 79 stehenden Abschirmplatten 26, 27, 28 schließen mit der Vorderseite der Pratzleisten bzw. Klammer leisten 37 bis 40 höhengleich ab. Die einteilige oder mehrteilige Mittelplatte 28 wird lagestabil mit Schrauben 94, 94′, . . . geklemmt und ist durch Formschluß gesichert. Die Schrauben 94, 94′, . . . sind in der Grundplatte 79 vor Beschichtung ge schützt angeordnet.

Die seitlichen Abschirmplatten 26, 27 sind durch Lösen der Befestigungsschrauben 96, 96′, . . . ab nehmbar. Der Spalt 90, 91 rings um die Kathoden 3, 4 ist z. B. für einen Sputterdruck von ca. 3×10^-3 mbar mit 3 mm ausgeführt.

Durch die kompakte Bauweise der beiden Kathoden 3, 4 wird erreicht, daß es nur eine Prozeßzone am Substrat gibt.

Überschläge zwischen den Kathoden 3, 4 werden durch die elektrisch floatende Aufhängung der rah menförmigen Dunkelraumabschirmung 26, 27, 28, 29 verhindert. Die Befestigung der Abschirmung ist lagezentriert am Kathodenkörper befestigt und ver hindert einen Kontakt zwischen der Abschirmung und den Kathoden. Die seitlichen Abschirmplatten 26, 27, 80 können mit Bohrungen 97, 97′, . . . versehen sein, die einen Targetwechsel ohne Lösen der längsseitigen Abschirmungen ermöglichen.

Die beschriebene Kathodenanordnung bewirkt ein be sonders gutes Zünden der Kathoden 3, 4.

Bezugszeichenliste

3 Kathode
4 Kathode
5 oberes Wandteil
6 Vakuumkammer
7 Schraube 8 Schraube
9 Schraube
10 Schraube
11 Lasche
12 Lasche
13 Lagerbock
14 Lagerbock
15 Isolator
16 Isolator
17 Schraube
18 Schraube
19 Schraube
20 Stehbolzen
21 Stehbolzen
22 Magnetjoch
23 Magnetjoch
24 Stehbolzen
25 Stehbolzen
26 Seitenplatte
27 Seitenplatte
28 Mittelplatte
29 Kühlrohr
30 Kühlrohr
31 Kühlrohr
32 Kühlrohr
33 Permanentmagnet
34 Permanentmagnet
35 Permanentmagnet
36 Permanentmagnet
37 Klammerleiste
38 Klammerleiste
39 Klammerleiste
40 Klammerleiste
41 Kopfplatte
42 Kopfplatte
43 Profilleiste
44 Profilleiste
45 Profilleiste
46 Profilleiste
47 Profilleiste
48 Profilleiste
49 Target
50 Target
51 Rückenplatte
52 Rückenplatte
53 Permanentmagnet
54 Permanentmagnet
55 Permanentmagnet
56 Permanentmagnet
57 Membrane
58 Membrane
59 Randteil
60 Randteil
61 Randteil
62 Randteil
63 Randteil
64 Randteil
65 Randteil
66 Randteil
67, 67′, . . . Schraube
68 Schraube
69 Spannschrauben
70, 70′, . . . Spannschrauben
71 Spannbacken
72 Spannbacken
73 Spannbacken
74 Spannbacken
75 Distanzleiste
76 Distanzleiste
77 Distanzleiste
78 Distanzleiste
79 Deckplatte, Grundplatte
80 Stirnplatte
81, 81′, . . . Isolator, Halterung
82, 82′, . . . Isolator, Halterung
83 Spalt
84 Spalt
85 Auflauframpe
86 Auflauframpe
87 Fläche, Auflauframpe
88 Fläche, Auflauframpe
89 Feder
90 Öffnung, Spalt
91 Öffnung, Spalt
92, 92′, . . . Ausnehmung
93, 93′, . . . Lappen
94, 94′, . . . Schraube
95, 95′, . . . Schraubenende
96, 96′, . . . Schraube
97, 97′, . . . Bohrung

Claims

1. Kathodenanordnung für eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines Targetpaares (49 bzw. 50), mit Magnetjochen (22, 23) mit Targets mit schmalen, länglichen, plattenförmigen Konfi gurationen (49, 50 bzw. 51, 52), mit zwischen den Targets und den Magnetjochen (22 bzw. 23) angeordneten Permanentmagneten (33, 34, 53, 54 bzw. 35, 36, 55, 56) sowie mit Halterungen (A bzw. B) zur Befestigung der Kathoden (3 bzw. 4) an einem Wandteil (5) der Vakuum kammer (6) gekennzeichnet, durch eine beide Kathoden (3 bzw. 4) überdeckende gemeinsame Deck- oder Grundplatte (79) mit mehreren sich längs und parallel der Grundplatte (79) er streckenden, mit dieser verbindbaren Seiten platten (26, 27), einer Mittelplatte (28) und mit Stirnplatten (80), wobei die Grundplatte (79) fest über elektrisch isolierende Halte rungen (A, A′) mit einem Wandteil (5) der Va kuumkammer (6) verbunden ist und wobei die Grundplatte (79) mit den Seiten- und Stirn platten zusammen ein einseitig offenes Be hältnis bildend die Kathoden (3, 4) um schließt, wobei nur die zu zerstäubenden Flä chen der beiden Targets auf der der Grund platte (79) abgekehrten Seite der Kathoden (3 bzw. 4) von der Vakuumkammer (6) aus frei zu gänglich sind.

2. Kathodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (79) im Bereich der zwei benachbarten Kathoden (3 bzw. 4) mit einer beide Kathoden voneinander abschirmenden Mittelplatte (28) bestückbar ist, deren der Mittelplatte (79) zugewandte Schmalseite mit Zapfen oder Lappen (93, 93′, . . . ) versehen ist, die in korrespondie rende in der Grundplatte (79) vorgesehenen Öffnungen oder Aussparungen (92, 92′, . . . ) eingreifen und die von den freien Enden (95, 95′, . . . ) von Schrauben (94, 94′, . . . ) arre tierbar sind, die von Gewindebohrungen in der Mittelplatte (79) gehalten sind.

3. Kathodenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplat te (79) mit ihren stirnseitigen Seitenflächen mit den Seitenplatten (26, 27) und mit den Stirnplatten (80, . . . ) mit Hilfe von Zapfen, Bolzen oder Schrauben (96, 96′, . . . ) verbunden ist, die in den Seitenflächen der Grundplatte (79) gehalten sind.

4. Kathodenanordnung nach den vorhergehenden An sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (79) Öffnungen aufweist, durch die die aus elektrisch isolierendem Werkstoff gebildeten Halterungen (81, 81′, . . . bzw. 82, 82′, . . . ) für die Magnetjoche (22, 23, . . . ) hindurchgreifen die im übrigen fest mit der Grundplatte (79) verbunden sind.