DE19540053A1 - Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden Schichten - Google Patents
Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden SchichtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be
schichten eines Substrats, insbesondere mit elek
trisch nichtleitenden Schichten von elektrisch
leitfähigen Targets in reaktiver (z. B. oxydieren
der) Atmosphäre, bestehend aus einer Wechselstrom
quelle, die mit Magnete einschließende Kathoden
verbunden ist, die elektrisch mit den Targets zu
sammenwirken, die zerstäubt werden und deren zer
stäubte Teilchen sich auf dem Substrat nieder
schlagen.
Es ist bereits eine Zerstäubungseinrichtung zur
Herstellung dünner Schichten bekannt (DD 2 52 205),
bestehend aus einem Magnetsystem und mindestens
zwei darüber angeordneten Elektroden aus dem zu
zerstäubenden Material, wobei diese Elektroden
elektrisch so gestaltet sind, daß sie wechselweise
Kathode und Anode einer Gasentladung sind. Die
Elektroden sind zu diesem Zwecke an eine sinus
förmige Wechselspannung von vorzugsweise 50 Hz an
geschlossen.
Diese bekannte Zerstäubungseinrichtung soll beson
ders für die Abscheidung dielektrischer Schichten
durch reaktive Zerstäubung geeignet sein. Durch
den Betrieb der Einrichtung mit etwa 50 Hz soll
vermieden werden, daß es zur Flitterbildung an der
Anode und im Falle von Metallbeschichtung zu elek
trischen Kurzschlüssen (sogenannten Arcs) kommt.
Bei einer anderen bereits bekannten Vorrichtung
zum Aufstäuben eines dünnen Films, bei der die Ge
schwindigkeit des Niederbringens von Schichten un
terschiedlicher Materialien regelbar ist
(DE 39 12 572), um so zu extrem dünnen Schichtpa
keten zu gelangen, sind mindestens zwei unter
schiedliche Arten von kathodenseitig vorgesehenen
Gegenelektroden angeordnet.
Weiterhin ist eine Anordnung zum Abscheiden einer
Metallegierung mit Hilfe von HF-Kathodenzer
stäubung bekannt (DE 35 41 621), bei der abwech
selnd zwei Targets angesteuert werden, wobei die
Targets die Metallkomponenten der abzuscheidenden
Metallegierung jedoch mit unterschiedlichen Antei
len enthalten. Die Substrate sind zu diesem Zweck
auf einem Substratträger angeordnet, der von einer
Antriebseinheit während des Zerstäubungsvorgangs
in Rotation versetzt wird.
Durch eine vorveröffentlichte Druckschrift
(DE 38 02 852) ist es außerdem bekannt, bei einer
Einrichtung für die Beschichtung eines Substrats
mit zwei Elektroden und wenigstens einem zu zer
stäubenden Material das zu beschichtende Substrat
zwischen den beiden Elektroden in einem räumlichen
Abstand anzuordnen und die Wechselstrom-Halbwellen
als niederfrequente Halbwellen mit im wesentlichen
gleichen Amplituden zu wählen.
Weiterhin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
beschrieben (DOS 41 06 770) zum reaktiven Be
schichten eines Substrats mit einem elektrisch
isolierenden Werkstoff, beispielsweise mit Silizi
umdioxid (SiO₂), bestehend aus einer Wechselstrom
quelle, die mit in einer Beschichtungskammer ange
ordneten Magnete einschließende Kathoden verbunden
ist, die mit Targets zusammenwirken, wobei zwei
erdfreie Ausgänge der Wechselstromquelle mit je
einer ein Target tragenden Kathode verbunden sind,
wobei beide Kathoden in der Beschichtungskammer
nebeneinanderliegend in einem Plasmaraum vorgese
hen sind und zum gegenüberliegenden Substrat je
weils etwa den gleichen räumlichen Abstand aufwei
sen. Der Effektivwert der Entladespannung wird da
bei von einer über eine Leitung an die Kathode an
geschlossenen Spannungseffektivwerterfassung ge
messen und als Gleichspannung einem Regler über
eine Leitung zugeführt, der über ein Regelventil
den Reaktivgasfluß vom Behälter in die Verteiler
leitung so steuert, daß die gemessene Spannung mit
einer Sollspannung übereinstimmt.
Schließlich ist eine Vorrichtung zum Beschichten
eines Substrats, insbesondere mit nichtleitenden
Schichten von elektrisch leitfähigen Targets in
reaktiver Atmosphäre bekannt (DE 42 04 999), be
stehend aus einer Stromquelle, die mit in einer
evakuierbaren Beschichtungskammer angeordneten,
Magnete einschließenden Kathoden verbunden ist,
die elektrisch mit den Targets zusammenwirken, wo
bei zwei elektrisch voneinander und von der Sput
terkammer getrennte Anoden angeordnet sind, die in
einer Ebene zwischen den Kathoden und dem Substrat
vorgesehen sind, wobei die beiden Ausgänge der Se
kundärwicklung eines mit einem Mittelfrequenzgene
rator verbundenen Transformators jeweils an eine
Kathode über Versorgungsleitungen angeschlossen
sind, wobei die erste und die zweite Versorgungs
leitung über eine Zweigleitung untereinander ver
bunden sind, in die ein Schwingkreis, vorzugsweise
eine Spule und ein Kondensator, eingeschaltet
sind, und wobei jede der beiden Versorgungsleitun
gen jeweils sowohl über ein das Gleichspannungspo
tential gegenüber Erde einstellendes erstes elek
trisches Glied mit der Beschichtungskammer als
auch über ein entsprechendes zweites elektrisches
Glied mit der jeweiligen Anode und über jeweils
eine Zweigleitung mit eingeschaltetem Kondensator
mit der Beschichtungskammer verbunden ist und wo
bei eine Drosselspule in den den Schwingkreis mit
dem zweiten Sekundäranschluß verbindenen Abschnitt
der ersten Versorgungsleitung eingeschaltet ist.
Während die bekannten Vorrichtungen sich damit be
fassen, das "Arcing", d. h. die Bildung unerwünsch
ter Lichtbögen zu verhindern und die Oberfläche
der Targets vor der Bildung isolierender Schichten
zu bewahren, soll der Gegenstand der vorliegenden
Erfindung nicht nur die Stabilität des Sputterpro
zesses erhöhen, sondern auch die Schichtdic
kengleichmäßigkeit steuerbar machen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufga
be dadurch gelöst, daß die beiden Ausgänge der
Wechselstromquelle jeweils an eine Kathode über
Versorgungsleitungen angeschlossen sind, wobei je
de der beiden Kathoden in einem eigenen Abteil ei
ner Vielzahl von benachbarten, zusammen eine Vaku
umkammer bildenden, über einen Durchgang miteinan
der verbundenen Abteilen angeordnet ist, wobei die
beiden die Kathoden aufweisenden Abteile unmittel
bar nebeneinander angeordnet oder durch ein oder
mehrere Abteile voneinander abgetrennt, vorgesehen
sind.
Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den Pa
tentansprüchen näher erläutert und gekennzeichnet.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh
rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an
liegenden Zeichnung, die das Schema einer Vorrich
tung zeigt, dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einer Vakuum-Haupt
kammer 3, die durch eine Vielzahl von einzelnen
Abteilen 4 bis 8 aufgeteilt ist, wobei alle Abtei
le über einen zumindest abschnittsweise mit Hilfe
von Rohren oder Schächten 26, 27 gebildeten Durch
gang 9 bzw. 10 untereinander in Verbindung stehen
und das erste und das letzte der Abteile 1 bzw. 8
jeweils mit einer Kathode 11, 12 ausgestattet ist,
wobei die beiden Kathoden 11, 12 über Versorgungs
leitungen 13, 14 mit der Wechselstromquelle 15,
beispielsweise einem Mittelfrequenz-Generator,
verbunden sind. Das zweite, dritte und vierte Ab
teil 5, 6 bzw. 7 ist jeweils an eine eigene Vakuum
pumpe 16, 17, 18 angeschlossen, wobei die ersten
beiden Abteile 7 und 8 untereinander über Öffnun
gen 19 bzw. 20 in den jeweiligen Trennwänden 21
bzw. 22 verbunden sind. Die Abteile 4, 6 und 8 sind
an Gaszufuhrleitungen 23, 23′ bzw. 24, 24′ bzw.
25, 25′ angeschlossen, über die Prozeßgas in die
einzelnen Abteile 4 bis 8 eingelassen werden kann.
Das Substrat 2 wird während des Beschichtungsvor
gangs entlang dem Durchgang 9, 10 bzw. durch die
Rohre oder Schächte 26, 27 transportiert und an den
beiden Kathoden 11, 12 vorbei bewegt, wobei die
einzelnen Abteilungen 4 bis 8 eine feinfühlige
Einstellung der Sputterbedingungen für die beiden
Kathoden 11, 12 gestatten.
Die Kathoden 11, 12, die beide zusammen von einem
Wechselstromgenerator gespeist werden, sind in den
Abteilen 4, 8 angeordnet, die jeweils über Öffnun
gen 19, 20 mit den benachbarten Abteilen 5, 7 ver
bunden sind, über die die Kathoden-Abteile 4, 8
evakuiert werden. Die Gas-Einlässe 23, 23′ bzw.
25, 25′ versorgen die Kathoden mit Prozeßgas, z. B.
Argon. Der Gaseinlaß 24, 24′ versorgt die Kathoden
mit Reaktivgas.
Die beschriebene Vorrichtung hat insbesondere fol
gende Vorteile:
- 1. Vereinfachung einer Zwei-Magnetron-Katho den-Vorrichtung dadurch, daß zwei Stan dard-Kathoden 11, 12 hoher Leistung in se paraten Compartments bzw. Abteilen 4, 8 verwendet werden können.
- 2. Da die Abteile voneinander getrennt sind, können die Kathoden 11, 12 in verschiedenen Sputteratmosphären betrieben werden.
- 3. Durch 2. ist es möglich, die Arbeitspunkte der beiden Kathoden 11, 12 getrennt einzu stellen, zu steuern, zu regeln.
- 4. Es ist möglich, die Kathoden 11, 12 in me tallischem Mode zu betreiben, d. h. ohne oder mit wenig Reaktivgas, wobei das Reak tivgas in ein Abteil zwischen den Kathoden eingelassen wird. In diesem Abteil kann das abgeschiedene Material mit dem Reak tivgas unter Plasmaeinwirkung reagieren.
- 5. Durch das Auseinanderrücken der Kathoden 11, 12 wird zwischen den beiden Kathoden eine Plasmazone sehr großer Ausdehnung er zeugt. Ohne daß zusätzliche Hilfsmittel benötigt werden, kann ein Plasmaband von mehreren Metern Länge mit der Breite der Kathoden erzeugt werden. In diesem Plasma band können Substrate 2 behandelt werden (Ätzen Nitrieren, Aktivieren der Oberflä che . . .).
- 6. Durch den großen Abstand zwischen den bei den Kathoden 11, 12 wird ein direkter Über schlag erschwert. Damit wird die Stabili tät des Prozesses erhöht.
- 7. Auf dem Weg zwischen den beiden Kathoden 11, 12 können Druckstufen 5, 6, 7 angeordnet sein, die es gestatten, daß die Sputter gasdrücke in den beiden Kathodenräumen 4 und 8 und auch in dem Zwischenraum 6 zwi schen den Kathoden 11, 12 jeweils unter schiedlich eingestellt werden können.
- 8. Durch die Druckstufen nach 7. ist es auch möglich, die Kathoden 11, 12 mit unter schiedlichen Gasarten oder -mischungen zu betreiben.
- 9. Die Öffnung bzw. der Schacht 26, 27 bzw. der Durchgang 9, 10 ermöglicht den Trans port des Substrats 2, wobei der Substrat transport auch durch Spaltschleusen vom Plasma getrennt vorgenommen werden kann.
- 10. Die Vorrichtung ist geeignet, um großflä chiges PECVD durchzuführen. Auch beim großflächigen Plasmabehandeln bietet diese Vorrichtung Vorteile, d. h. beim Ätzen und Entgasen von eingeschleusten Substraten. Schließlich ist das Entgasen einer Stan dard-Glasanlage auf diese Weise denkbar, indem zwischen der ersten und der letzten DC-Kathode der Gesamtanlage oder zwischen zusätzlichen Kathoden vorzugsweise mit Ti-Target während des Anpumpens ein Mit telfrequenzplasma gezündet wird.
Bezugszeichenliste
2 Substrat
3 Vakuum-Hauptkammer
4 Abteilung
5 Abteilung
6 Abteilung
7 Abteilung
8 Abteilung
9 Durchgang
10 Durchgang
11 Sputterkathode
12 Sputterkathode
13 Versorgungsleitung
14 Versorgungsleitung
15 Wechselstromquelle
16 Vakuumpumpe
17 Vakuumpumpe
18 Vakuumpumpe
19 Öffnung
20 Öffnung
21 Trennwand
22 Trennwand
23, 23′ Gaszufuhrleitung
24, 24′ Gaszufuhrleitung
25, 25′ Gaszufuhrleitung
26 Rohrschacht
27 Rohrschacht
28 Trennwand
29 Trennwand
3 Vakuum-Hauptkammer
4 Abteilung
5 Abteilung
6 Abteilung
7 Abteilung
8 Abteilung
9 Durchgang
10 Durchgang
11 Sputterkathode
12 Sputterkathode
13 Versorgungsleitung
14 Versorgungsleitung
15 Wechselstromquelle
16 Vakuumpumpe
17 Vakuumpumpe
18 Vakuumpumpe
19 Öffnung
20 Öffnung
21 Trennwand
22 Trennwand
23, 23′ Gaszufuhrleitung
24, 24′ Gaszufuhrleitung
25, 25′ Gaszufuhrleitung
26 Rohrschacht
27 Rohrschacht
28 Trennwand
29 Trennwand
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats
(2), insbesondere mit nichtleitenden Schich
ten von elektrisch leitfähigen Targets in re
aktiver (z. B. oxydierender) Atmosphäre, be
stehend aus einer Wechselstromquelle (15),
die mit zwei Magnete einschließenden Kathoden
(11, 12) verbunden ist, die elektrisch mit den
Targets zusammenwirken, die zerstäubt werden
und deren abgestäubte Teilchen sich auf dem
Substrat (2) niederschlagen, wobei der eine
Pol der Wechselstromquelle (15) an die eine
Kathode (11) und der andere Pol an die andere
Kathode (12) über Versorgungsleitungen
(13, 14) angeschlossen ist, wobei jede der
beiden Kathoden (11, 12) in einem eigenen Ab
teil (4, 8) einer Vielzahl von benachbart an
geordneten, zusammen eine Vakuumkammer (3)
bildenden, über einen Durchgang (9) miteinan
der verbundenen Abteilen (4 bis 8) vorgesehen
ist, wobei die beiden die Kathoden (11, 12)
aufweisenden Abteile (4, 8) unmittelbar neben
einander angeordnet oder durch ein oder meh
rere Abteile (5, 6, 7) voneinander abgetrennt,
vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß des erste und das letzte Abteil
(4 bzw. 8) von in einer Reihe nebeneinander
liegenden Abteilen (4 bis 8) jeweils mit ei
ner Kathode (11 bzw. 12) ausgestattet sind,
wobei in beide Abteile (4, 8) zusätzlich Gas
leitungen einmünden, über die ein Prozeßgas
in diese Abteile einleitbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Durchgang (9 bzw. 10) für
den Transport der Substrate (2) durch die Ka
thodenstationen (4 und 8) partiell über in
einer Flucht angeordnete Rohre oder Schächte
(26, 27) erfolgt, die durch einzelne Abteilun
gen voneinander abtrennende Wände (21, 28 bzw.
22, 29) dichtend hindurchgeführt sind, wobei
die Abteile (5 bzw. 7) durch die die Rohre
oder Schächte (26, 27) hindurchragen, über
Durchbrüche oder Öffnungen (19 bzw. 20) in
den Trennwänden (21 bzw. 22) mit den Abteilen
(4, 8) für die Kathoden (11, 12) korrespondie
ren.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
in die mit den Kathoden (11, 12) ausgestatte
ten Abteile (4, 8) Leitungen (23, 23′) bzw.
(25, 25′) einmünden, über die Argon in diese
Abteile (4, 8) einlaßbar ist, wobei in ein
zwischen den beiden Kathoden-Abteilen (4, 8)
angeordnetes drittes Abteil (6) weitere Lei
tungen (24, 24′) einmünden, über die ein Reak
tivgas einlaßbar ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die zwischen den beiden mit Kathoden (11, 12)
versehenen Abteilen (4, 8) angeordneten Abtei
le (5, 6, 7) jeweils mit Vakuumpumpen
(16, 17, 18) verbunden sind.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19540053A DE19540053A1 (de) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden Schichten |
EP96112420A EP0783174B1 (de) | 1995-10-27 | 1996-08-01 | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats |
ES96112420T ES2279517T3 (es) | 1995-10-27 | 1996-08-01 | Dispositivo para recubrir un sustrato. |
DE59611403T DE59611403D1 (de) | 1995-10-27 | 1996-08-01 | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats |
TW085109947A TW350967B (en) | 1995-10-27 | 1996-08-15 | Device for coating of a substrate |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19540053A DE19540053A1 (de) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden Schichten |
Publications (1)
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Family
ID=7775951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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