DE19639240A1

DE19639240A1 - Magnetronzerstäubungsquelle und deren Verwendung

Info

Publication number: DE19639240A1
Application number: DE19639240A
Authority: DE
Inventors: Pius Gruenenfelder; Hans Hirscher; Walter Haag; Walter Albertin
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: NL1018547A1; US6540883B1; NL1004217C2; NL1004217A1; DE19639240C2; US5997697A; NL1018547C2; JPH09111450A; CH691643A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetronzerstäu bungsquelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und sowie deren Verwendung nach Anspruch 17.

Bezüglich Magnetronzerstäubungsquellen generell wird ver wiesen auf:

- die DE-OS 24 31 832
- die EP-A 0 330 445
- die EP-A 0 311 697
- die US-P 5 164 063
- die DE-PS 40 18 914.

Aus der EP-A 94105388.6 derselben Anmelderin wie die vor liegende Anmeldung, ist eine Magnetronzerstäubungsquelle bekannt geworden mit einer fokussierenden Targetkörperan ordnung, welche eine wesentliche Verbesserung des Verhält nisses zwischen abgestäubter Materialmenge und der am Werkstück als Schicht abgelegten Materialmenge bewirkt. Dies führte zu einer wesentlichen Erhöhung der Wirtschaft lichkeit. Bei der vorliegenden bekannten Anordnung wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Zerstäu bungsfläche des Targetkörpers den Prozeßraum im wesentli chen definiert, womit neben dem eigentlichen Werkstück nur noch wenig Flächen dem Materialdampf ausgesetzt sind, wel che den Materialübertragungsfaktor vom Target zum Werk stück ungünstig beeinflussen können. Dieser Vorteil wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß dem Target eine spezielle konische beziehungsweise hohlspiegelförmige Form gegeben wird, welche auf die Werkstückfläche ausgerichtet ist. Die Anordnung weist den Nachteil auf, daß Targets mit der vorerwähnten Form nicht für alle Zerstäubungsma terialien gut herstellbar sind und andererseits die für die Magnetronentladung notwendigen speziellen Magnetfelder zur Erreichung spezieller Prozeßeigenschaften nicht ohne weiteres mit dem notwendigen Freiheitsgrad realisiert werden. Beispielsweise würde die fokussierende Form des Targets auch einen erheblichen Aufwand bedingen bei der Herstellung von Edelmetalltargets. Die spezielle Formge bung kann außerdem mit Problemen verbunden sein, wenn für die Edelmetalltargets aus Prozeßgründen beispielsweise spezielle Legierungen oder auch Kornstrukturen notwendig sind. Ein weiterer Punkt ist, wie erwähnt, beispielsweise die Optimierung der Magnetfeldkonfiguration, sei es wegen der Zerstäubungscharakteristik, wie auch wegen den pro zeßbedingten energetischen Verhältnissen, die aufgrund der Empfindlichkeit von gewissen Substraten gefordert sind.

Weiterhin ist es im Stand der Technik bekannt, mehrere ringförmige Zerstäubungszonen wie beispielsweise zwei Zo nen zu schaffen, um das Erfordernis einer guten Schicht dickenverteilung am flächenförmigen Substrat zu erfüllen. Die EP 0 095 211 zeigt beispielsweise eine solche Anord nung, bei welcher über einem planaren Target auf dessen Oberfläche mit Hilfe der Magnetronmagnetfelder zwei kon zentrische Plasmaringe erzeugt werden. Hierbei wird in üb licher Weise optimiert auf möglichst gute Targetausnutzung und eine gute Verteilung. Dies ergibt sich durch breite aneinander liegende Erosionsgräben und relativ großen Target-Substratabstand. Der große Targetabstand ist hier auch notwendig, um die emittierten Ladungsträger wie Elek tronen durch die vorgeschlagenen Hilfsmittel, wie Reflek toren, zu hindern, auf das Substrat zu gelangen und dieses zu schädigen beziehungsweise aufzuheizen. Wegen des großen Targetsubstratabstandes und der für die Ablenkung notwendigen Einbauten ist die Materialausbeute bezie hungsweise der Materialübertragungsfaktor nicht günstig.

Bei optischen Speicherplatten gibt es bestimmte Anwendun gen, wo das Bedürfnis besteht Edelmetallschichten mit ei ner bestimmten hohen Qualität ohne Beschädigung der Spei cherplatten wirtschaftlich abzuscheiden. Insbesondere bei wiederbeschreibbaren Compactdisks bekannt unter dem Namen CD-R werden dünne Goldschichten mit ganz bestimmten Eigen schaften verlangt. Ähnliche Schichten werden außerdem bei Digital Videodisks bekannt als DVD oder bei Foto-CDs ver langt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Abscheidung auf Speicherplatten, welche nach dem Prinzip der Material- Phasenänderung, auch "Phase Change" Technik genannt, be kannt ist. Das Edelmetalltarget soll einfach herstellbar und einfach rezyklierbar sein und bestimmte metallurgische Anforderungen erfüllen können. Wegen den teuren Materia lien ist außerdem ein äußerst hoher Übertragungsfaktor beziehungsweise Nutzungsgrad des abgestäubten Materiales notwendig. Des weiteren ist neben einer sehr hohen gefor derten Reflektivität der Beschichtung auch dafür zu sor gen, daß die empfindlichen organischen Schichten auf dem Werkstück, auf welche die Edelmetallschicht, vorzugsweise eine Goldschicht, abgeschieden werden mußt nicht durch Strahlung oder Teilchenbeschuß während dem Prozeß be schädigt wird. Die Funktionsweise und die Anforderungen an solche Beschichtungen sind beispielsweise beschrieben in Magnetic- und Optical Media Seminar, 3. bis 4. November 1994, Atlanta und insbesondere im entsprechenden Semi narvortrag The CDR: yesterday, today and tomorrow von Tad Ishiguro.

Die, in den zu letzt erwähnten Schriften, beschriebenen Zerstäubungsquellen weisen den Nachteil auf, daß diese die vorerwähnten Anforderungen insgesamt nicht erfüllen können. Insbesondere ist es nicht möglich eine Magnetron entladung mit den entsprechenden Magnetfeldern so zu kon figurieren, daß die auftretenden Schäden an der organi schen Dye-Schicht des Werkstückes minimiert werden können, ohne den Nachteil einzugehen gleichzeitig die hohe Über tragungsrate bei einfachem wirtschaftlichem Targetaufbau reduzieren zu müssen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beheben, insbesondere eine Zerstäubungsquelle zu schaffen, die Edelmetallschich ten, wie vorzugsweise Goldschichten, auf empfindliche op tische Speicherplatten abscheiden kann unter Vermeidung einer Schädigung der organischen Unterlage und dies bei hoher Wirtschaftlichkeit.

Dies wird ausgehend von einer Magnetronzerstäubungsquelle eingangs genannter Art durch deren Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Zerstäubungsgeometrie mit dem Prozeßraum im wesentlichen bei sehr kurzem Target- Substratabstand definiert wird und bei festgelegter zwei facher konzentrischer und schmaler Plasmaentladung mit entsprechend definiertem, konzentriertem Plasmaeinschluß, wird eine entsprechende Verminderung von Substratschäden bei hoher Wirtschaftlichkeit erreicht.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Magne tronzerstäubungsquelle sind in den Ansprüchen 2 bis 17 spezifiziert.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung ei ner erfindungsgemäßen Magnetronzerstäubungs quelle;

Fig. 2 eine weitere vereinfachte Querschnittsdar stellung einer heute bevorzugten erfindungs gemäßen Magnetronzerstäubungsquelle;

Fig. 3a eine schematische Darstellung der geometri schen Verhältnisse der Targetanordnung gegen über dem Werkstück;

Fig. 3b eine weitere Darstellung wie in Fig. 3a mit unterschiedlichen und geneigt angeordneten Targetringen;

Fig. 3c eine weitere Darstellung wie in Fig. 3a und 3b mit Targetringen, die gegenüber dem Werk stück unterschiedlich beabstandet sind;

Fig. 4 eine vergrößerte schematische Darstellung im Querschnitt eines Targets beziehungsweise eines Targetringes mit Erosionsbereichen so wie Darstellung der Lage von magnetischen Feldkomponenten.

Anhand der folgenden Beschreibung werden neben den Ausfüh rungsbeispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 auch deren Vari anten bezüglich Aufbau der erfindungsgemäßen Quelle er läutert.

Fig. 1 zeigt beispielsweise und schematisch im Querschnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magne tronzerstäubungsquellen-Anordnung. Mit der dargestellten Quellenanordnung ist es möglich Edelmetallschichten vor zugsweise Goldschichten ohne unzulässige Beschädigung der empfindlichen Werkstücke über dessen Nutzbereich mit einer Schichtdickenverteilung von besser als 5% wirtschaftlich abzuscheiden. Wie erwähnt handelt es sich bei den zu beschichtenden Werkstücken um optische Speicherplatten der eingangs genannten Art, welche besonders empfindlich sind auf Schädigung durch Strahlung oder Partikelbeschuß und besonders hohe Anforderungen an die Qualität der Beschich tung stellen. Die Magnetronzerstäubungs-Anordnung besteht beim vorliegenden Beispiel aus einer Magnetronzerstäu bungsquelle 1, bei welcher gegenüber dem flachen scheibenförmigen Zerstäubungstarget 3, welches aus Edelme tall oder deren Legierungen besteht, in einem Abstand d eine scheibenförmige Speicherplatte 9 angeordnet ist. Die Speicherplatte 9 ist mit der zu beschichtenden Seite gegen das zu zerstäubende Target 3, vorzugsweise bestehend aus Gold, ausgerichtet. Die Rückseite des Werkstückes 9 ist gegen die Vakuumkammer 2 ausgerichtet, in welcher bei spielsweise neben Mitteln zur Vakuumerzeugung auch Mittel zur Be- und Entladung des Werkstückes vorgesehen sind. Das Werkstück 9 wird an der Magnetronzerstäubungsquelle 1 im Zentrum beispielsweise mit einer zentral angeordneten Innenmaske 10 maskiert. Das Werkstück 9 wird am Außenrand mit der Außenmaske 11 maskiert. Die Außenmaske 11 umschließt das scheibenförmige Werkstück, beziehungsweise den sich ausbildenden torusförmigen Prozeßraum 12. Die Masken 10 oder 11 können selbstverständlich auch mehr teilig ausgebildet sein und übernehmen auch in bekannter Art Elektrodenfunktion für die Plasmaentladung. Auf der Rückseite des Targets 3 befindet sich ein Magnetsystemraum 13, welcher die magnetischen Mittel enthält, für die Erzeugung der erforderlichen Magnetfelder, um an der Targetoberfläche für die Magnetronringentladungen generie ren zu können. Die Magnetsysteme werden mit Vorteil stationär ausgebildet, um aufwendige Konstruktionen zu vermeiden. Außerdem werden bevorzugterweise Permanent magnete eingesetzt. Die Magnetronzerstäubungsanordnung 1 ist beispielsweise direkt in einer Öffnung der Vakuum kammerwand 14 dichtend angeflanscht. Die Quelle könnte aber auch in bekannter Weise in einer Vakuumkammer 2 ein gebaut betrieben werden. Da die Werkstücke scheibenförmig sind, ist die ganze Quelle rotationssymmetrisch, um eine Quellenachse 17 aufgebaut.

Der Einsatz der teuren Edelmetallmaterialien macht es not wendig, daß Lösungen gefunden werden, die es erlauben, Materialverluste möglichst gering zu halten. Erfindungsge mäß wird nun der Abstand d zwischen der Zerstäubungs quellenfläche 6, 7, beziehungsweise der Targetoberfläche, möglichst klein gewählt. Dies ist aber insofern problema tisch, als daß übliche Plasmaausdehnungen das Werkstück 9 einerseits schädigen könnten und andererseits die Vertei lungsanforderungen von < 5% erreicht werden müssen. Er findungsgemäß wird vorgeschlagen, daß bei entsprechend kleinem Abstand d zwei Plasmaentladungsringe erzeugt wer den, die eine relativ geringe Ausdehnung aufweisen und welche bewirken, daß zwei schmale konzentrisch angeord nete Zerstäubungsquellenflächen beziehungsweise Ringzonen entstehen. Die Plasmaringe bewirken durch Ionenbeschuß des zu zerstäubenden Targets, daß dieses entsprechend erodiert wird und dort die entsprechenden Zerstäubungs quellenflächen 6, 7 gebildet werden. Die ringförmige innere Zerstäubungsquellenfläche 6 liegt relativ nahe im Zen trumsbereich 17, wohingegen weiter beabstandet die äußere ringförmige Zerstäubungsfläche 7 ähnlich beziehungsweise etwas weiter von der Quellenachse beabstandet ist als der Außenrand des Werkstückes 9. Zwischen den Zerstäubungs quellenflächen 6, 7 soll erfindungsgemäß eine Zone geschaffen werden, die vorzugsweise und im wesentlichen nicht zerstäubt. Diese Zone soll vorzugsweise mindestens so breit sein wie die kleinere Breite einer der ringförmi gen Zerstäubungsquellenflächen 6, 7. Die Plasmaentladungen werden in üblicher Weise mit einem Arbeitsgas wie bei spielsweise Argon im Druckbereich von 1 · 10^-1 mbar bis 1 · 10^-3 mbar und vorzugsweise im Bereich 1 · 10^-1 mbar bis 1 · 10^-2 mbar betrieben. Selbstverständlich können wenn notwen dig auch Reaktivgase verwendet werden.

Bei bekannten Anordnungen ist es nicht üblich so kurze Ab stände zu verwenden, wegen den Problemen mit der hohen Werkstückbelastung und außerdem ist es nicht üblich zwei schmale ringförmige konzentrische Erosionsspuren zu erzeu gen, die relativ weit voneinander beabstandet sind, weil dadurch der Nutzungsgrad des Targets selbst schlecht ist. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Anwendung geht es aber ausschließlich darum, einerseits die Materialüber tragungsverluste vom Target auf das Substrat zu minimieren und andererseits eine Lösung überhaupt zu finden, die Schicht mit den geforderten Eigenschaften abscheiden zu können. Wenn die Ausnutzung des Targets selbst nicht sehr hoch ist, ist dies in diesem Fall ohne große Bedeutung, weil dieses Material einfach rezykliert werden kann. Nicht ohne weiteres rezykliert werden kann aber dasjenige Material, das an Maskenteilen oder an anderen Einbauten verloren geht.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß der Abstand d zwischen Targetoberfläche und Substrat optimal gewählt wird und einerseits die Lage und die Breite der beiden Zerstäubungsquellenflächen richtig gewählt werden. Für den Abstand d wird ein Bereich von 15 mm bis 30 mm vor geschlagen, wobei der Abstand vorzugsweise im Bereich von 20 mm bis 25 mm liegen sollte. Die innere Zerstäubungsquel lenfläche 6 beziehungsweise Ringzone weist einen mittleren Radius R_1E von der Quellenachse 17 auf, wobei der äußere Ring einen mittleren Radius R_2E aufweist. Diese Radien der Zerstäubungsquellenflächen sollen erfindungsgemäß der Be dingung genügen 0,8 (R_2E - R_1E)/d 3,0 aber vorzugs weise 1,0 (R_2E - R_1E)/d 2,2, um die gestellten Anfor derungen erfüllen zu können.

Für die erfindungsgemäße Positionierung der Ringquellen sind im wesentlichen auch die charakteristischen Magnet feldbedingungen für die Magnetronelektronenfallen verant wortlich. Jede Elektronenfalle muß an der Zerstäubungs quellenoberfläche beziehungsweise der Targetoberfläche 6, 7 eine maximale zur Oberflächenhauptrichtung parallele radiale Komponente aufweisen, welche sowohl im Ab solutbetrag, wie auch in der Position gegenüber der Quel lenachse 17 definiert ist. Die Lagebedingung für diese maximale Magnetfeldkomponente entspricht im wesentlichen den vorerwähnten Bedingungen für die Zerstäubungsquellen fläche. Die exakte Zentralposition der Zerstäubungsquel lenfläche 6, 7 definiert durch den Schnittpunkt der Ring zonenmittelachse 21 mit der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7, weicht allerdings von der Lage der Maximalposition des parallelen Feldvektors 22 geringfügig ab. Der Maximalwert des Feldvektors 22 ist gegenüber dem Zentrum der äußeren Zerstäubungsquellenfläche 7 geringfügig um ca. 3 mm bis 5 mm nach außen verschoben und liegt auf dem Ring mit Radius R_2F, wohingegen der maximale parallele Feldvektor 22 der inneren Zerstäubungsquellenzone gegenüber dem Zentrum der inneren Zerstäubungsquellenfläche ebenso geringfügig in Richtung zur Quellenachse 17 geringfügig verschoben ist, vorzugsweise um circa 3 mm bis 5 mm, welcher auf dem Ring mit Radius R_1F liegt.

Für Werkstückscheibendurchmesser D₁ von beispielsweise 120 mm oder auch 130 mm, welche vorzugsweise bei optischen Speicherplatten eingesetzt werden, ist der innere Radius R₁ vorzugsweise 20 mm bis 30 mm groß und weiter vorzugs weise 24 mm bis 28 mm groß. Für den Radius R₂ ist vorzugs weise ein Bereich von 55 mm bis 65 mm zu wählen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der Außendurchmesser D₃ des Targets 3, 5 mit der bis nach außen reichenden äußeren Zerstäubungsquellenfläche 7 etwas größer gewählt wird als der Durchmesser D₁ der Werkstückes 9 beziehungs weise der Werkstückhalterung 11. Der Durchmesser D₁ soll höchstens 20% kleiner sein als der Durchmesser D₃ vorzugs weise aber höchstens 10% kleiner.

Um günstige Ausbreitungsbedingungen für das Plasma und das abgestäubte Material zu erreichen, wird vorzugsweise der Durchmesser D₂ des Plasmaentladungsraumes beziehungsweise des Torusraumes 12 größer gewählt als der Außendurchmes ser D₃ des Targets 3, 5, wobei dieser Durchmesser vorzugs weise mindestens 50% größer als der Abstand d gewählt wird.

Die Magnetfeldanordnung 13 für die Magnetronelektronen fallen ist so zu dimensionieren, daß die entsprechend geforderten schmalen Erosionszonen 8 beziehungsweise Zer stäubungsquellenflächen 6, 7 entstehen. Hierbei tritt an jeder Ringzone 6, 7 auf der Zerstäubungsquellenoberfläche 6, 7, beziehungsweise der Targetoberfläche der Target 3, 4, 5 im Zentrum der zugeordneten Ringzone im wesentlichen auf R₁ beziehungsweise R₂ liegend, eine gegenüber der Target neuoberfläche parallele Magnetfeldstärkekomponente 22 auf, die dort im Schnittpunkt mit der Oberfläche und deren Ringzonenachse 21a, beziehungsweise auf den Radien R_1F und R_2F einen maximalen Wert erreicht. Dieser Wert soll vor zugsweise mindestens 200 Gauß betragen weiter vorzugs weise aber mindestens 350 Gauß. Die innere Ringzone R_1F soll hierbei aber vorzugsweise mindestens einen Wert von 400 Gauß aufweisen. Die Ausbreitung und die Art der Plas maentladung wird weiterhin definiert durch den Verlauf der ein- und austretenden Feldlinien der Magnetronelektronen falle über der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7. In einem Ab stand von 10 mm von der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7 ent lang der Achse 21a soll die parallele Komponente 23 der Magnetfeldstärke vorzugsweise auf einen Wert von höchstens 60% der Maximumkomponente 22 auf der Zerstäubungsquellen fläche betragen. Weiter vorzugsweise aber höchstens 55% dieser Komponente 22. Diese zweite Komponente 23 soll vor zugsweise aber an der Ringzone mit kleinerem Radius R_1F größer sein, als an derjenigen mit größerem Radius R_2F.

Die Ringzonenbreite der Zerstäubungsquellenflächen, aus der 70% des momentan an der zugeordneten Ringzone zer stäubten Materiales stammt, soll höchstens 16 mm breit sein, vorzugsweise aber höchstens 12 mm und weiter vorzugs weise weniger als 10 mm breit.

Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung. Eine Unterteilung des Targets 3 in zwei Ringtargets 4, 5, welche im wesentlichen nur gerade die Erosionsprofile aufnehmen, bringt weitere Vorteile in Bezug auf die wirtschaftliche Handhabung der teuren Edelmetallmaterialien und zusätzlich Vorteile in Bezug auf bessere Kühlmöglichkeiten und bessere Steuerung des Erosionsprofiles durch bessere Möglichkeit der Konfi gurierung der Magnetfeldgeneratoren und der Elektroden anordnung. Eine gute Targetkühlung bewirkt eine bessere Beherrschung des Kristallstruktur des Edelmetalles, insbe sondere des diesbezüglich heiklen Goldes. Die zusätzlichen Möglichkeiten, zwischen den Targetringen 4, 5 zusätzliche Einbauten mit Elektroden 16 oder magnetischen Materialien vornehmen zu können, erlauben eine zusätzliche Optimierung des Erosionsprofiles 8, womit die Targetausnutzung zusätzlich erhöht werden kann, beziehungsweise das Emis sionsprofil des abgestäubten Materials positiv beeinflußt werden kann, um die Wirtschaftlichkeit der Anordnung wei terhin zu erhöhen. Zwischen dem inneren Ringtarget 4 mit der inneren Zerstäubungsquellenfläche beziehungsweise Ringzone 6 und dem äußeren Ringtarget 5 mit der äußeren Zerstäubungsquellenfläche beziehungsweise Ringzone 7 wird vorzugsweise eine Elektrode 16 isoliert über einen Iso lator 15 angeordnet. Die Elektrode 16 kann wahlweise auf ein gewünschtes elektrisches Potential gelegt werden oder mit Schwebepotential betrieben werden. Hiermit kann einer seits vermieden werden, daß im Zwischenbereich der beiden Targetringe Material abgestäubt wird und andererseits bei Anlegen von Zusatzpotentialen die Entladungsverhältnisse bezüglich Ladungsträgerbeschuß des Werkstückes beein flußt werden. Selbstverständlich ist bei allen Target anordnungen in üblicher Weise dafür zu sorgen, daß im Randbereich der Targets kein unerwünschtes Material abge stäubt wird, wie dies in bekannter Weise durch Einhalten von Dunkelraumabständen zu den Gegenelektroden 10, 11 er reicht wird.

In Fig. 3 werden schematisch Varianten gezeigt wie die Zerstäubungsquellenflächen 6, 7 beziehungsweise die Targets 3, 4, 5 gegenüber dem scheibenförmigen Werkstück 9 angeord net werden können. Auf der rechten Seite der Quellenachse 17 in Fig. 3a ist dargestellt, wie ein Flachtarget mit Abstand d gegenüber dem Werkstück 9 angeordnet werden kann, wobei die innere Zerstäubungsquellenfläche 6 einen mittleren Radius R₁ aufweist und die äußere Zerstäu bungsquellenfläche 7 einen mittleren Radius R₂. Die zu erwartenden Erosionsprofile 8 sind gestrichelt darge stellt. Auf der linken Seite der Quellenachse 17 wird das ursprüngliche Flachtarget 3 unterteilt in zwei Ringtargets 4, 5, die konzentrisch zueinander in einer Ebene liegen. Diese Anordnung ist eine bevorzugte Ausführungsform, da sie besonders günstig und wirtschaftlich betreibbar ist. Selbstverständlich können, wie dies in Fig. 3b auf der rechten Quellenachsenseite dargestellt ist, die Targets 18 bereits vorprofiliert werden, zum Beispiel erhaben oder vertieft, um bestimmte Emissionseigenschaften oder auch vorteilhafte Eigenschaften bezüglich Targetausnutzung zu erreichen. In Fig. 3b ist außerdem gezeigt, daß die ringförmigen Targets mit ihren Zerstäubungsquellenflächen gegenüber der Quellenachse beziehungsweise dem Werkstück 9 auch eine bestimmte Neigung 19 aufweisen können. Hiermit besteht eine weitere Möglichkeit der Einflußnahme auf die Emissionscharakteristik des zerstäubten Materiales und so mit auf die Beeinflussung der Schichtverteilung am Werk stück 9. Eine Neigung kann sowohl am Innenring wie auch am Außenring eingestellt werden, sowohl nach innen wie auch nach außen. In Fig. 3c ist außerdem schematisch darge stellt wie der innere Ring oder der äußere Ring gegenüber dem Werkstück 9 unterschiedliche Abstände d₁ beziehungs weise d₂ einnehmen kann. Hierbei sollen aber die Bereiche von d₁ und d im vorerwähnten Bereich von d liegen.

Fig. 4 zeigt im Querschnitt schematisch eine Zerstäubungs quellenfläche 6, 7 beziehungsweise einen Erosionsgraben 8, der sich im Target 3, 4, 5 ausbilden kann. Der Erosionsgra ben 8 weist in der Regel bei Magnetronentladungsanordnun gen ein Erosionsmaximum 20 im Zentrum der Zerstäubungs quellenfläche auf. In diesem Fall liegt dieses Maximum auf den Ringzonen R₁ und R₂. Die Ringzonenachse 21 geht durch das Erosionsmaximum 20 und schneidet die Zerstäubungs quellenfläche 6, 7 rechtwinklig. Die Zerstäubungsquellen fläche 6, 7, welche diejenige Fläche ist, die durch den Ionenbeschuß abgestäubt wird, weist von Rand zu Rand die Breite Z auf. Gegen das Zentrum hin wird am meisten Mate rial zerstäubt, wobei die Breite Z₁ diejenige Fläche auf spannt, aus welcher 70% des Materiales aus dem Erosi onsgraben stammt. Die Ringzonenachse 21 fällt in der Regel wie erwähnt nicht genau mit der Achse zusammen, welche beim Schnittpunkt mit der Zerstäubungsquellenfläche 6, 7 den Ort der Maximalen zur Zerstäubungsquellenfläche paral lelen Magnetfeldkomponente 22 bestimmt. Diese Achse ist in der Figur mit 21a bezeichnet. Die zweite parallel zur Zer stäubungsquellenfläche definierte Feldkomponente 23 ist mit einem Abstand 24 von der Zerstäubungsquellenfläche von 10 mm spezifiziert. Die bereits angegebenen Werte der ma ximalen Magnetfeldkomponenten an den beiden beabstandeten Punkten zeigen, daß das Magnetfeld der typischen Magne tronelektronenfalle gegenüber den bekannten Anordnungen auf engem Raum eine starke Inhomogenität aufweist und so mit einen nach außen ungewöhnlich stark abnehmenden Feld gradienten aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel, welches nach der vorliegenden Er findung realisiert worden ist, wird nachfolgend beschrie ben:

- Werkstückaußendurchmesser 120 mm
- Abstand d 26 mm
- Torusraumdurchmesser D₂ 140 mm
- Targetaußenranddurchmesser D₃ (Flachtarget) 130 mm
- Radius R₁ 26 mm
- Radius R₂ 63 mm
- Breite der inneren Zerstäubungsquellenfläche Z₁ 10 mm
- Breite der äußeren Zerstäubungsquellenfläche Z₁ 7 mm
- Targetmaterial Gold
- Arbeitsgas Argon
- Arbeitsdruck im Entladungsraum 5 × 10^-2 mbar
- Parallele Maximummagnetfeldkomponente 22 auf der äuße ren Zerstäubungsquellenfläche 350 Gauß im Abstand 10 mm 150 Gauß
- Parallele maximale Magnetfeldkomponente der inneren Zer stäubungsquellenfläche 470 Gauß im Abstand von 10 mm 250 Gauß
- Zerstäubungsleistung 3 kW
- Entladungsspannung 500-700 Volt DC
- Zerstäubungsrate 50 nms
- Schichtdickenverteilung von Radius 20 bis Radius 60 des Werkstückes besser 5%
- Materialübertragungsfaktor besser als 30%-40%

Die erzielten Ergebnisse waren äußerst positiv ohne Be schädigung der empfindlichen Dye-Schicht der optischen Platte, und dies bei außergewöhnlich hohem Übertragungs faktor. Übliche Übertragungsfaktoren bei statischen Be schichtungssystemen bei den geforderten hohen Vertei lungsanforderungen liegen im Bereich von weniger als 30%, typischerweise im Bereich von 15%-20%; vor allem bei solch kleinen Werkstückdurchmessern. Die erfindungsgemäße An ordnung kann selbstverständlich auch erfolgreich verwendet werden bei kleineren oder größeren Werkstückdurchmessern als im vorgegebenen Beispiel angegeben, beispielsweise wie bei Durchmessern von 50 mm bis 70 mm.

Claims

1. Magnetronzerstäubungsanordnung mit

- einer rotationssymmetrischen Magnetron-Zerstäubungs quelle (1),
- einer Halterung (10, 11) für die Aufnahme eines kreis scheibenförmigen Werkstückes (9), koaxial zur Symmetrie achse (17) der Quelle (1) und diesbezüglich beabstandet,

wobei die Zerstäubungsquelle (1) mindestens zwei ringförmige Magnetron-Elektronenfallen aufweist, deren jede ein Maximum der Magnetfeldstärke-Komponente (22) in radialer Richtung entlang der Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) definiert, und zwar in je einer Ringzone (6, 7) auf einem kleineren Radius R_1F und einem größeren Radius R_2F, von welchen Ringzonen (6, 7) die der Quelle zugewandte Ebene eines Werkstückes (9) in der Halterung (10, 11) je einen entsprechenden Abstand d₁ und d aufweist und d alle möglichen Werte von d₁ und d₂ einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 0,8 (R_2F - R_1F)/d 3,0vorzugsweise1,0 (R_2F - R_1F)/d 2,2.2. Magnetronzerstäubungs-Anordnung mit

- einer rotationssymmetrischen Magnetron-Zerstäubungs quelle (1),
- einer Halterung (10, 11) für die Aufnahme eines kreisscheibenförmigen Werkstückes (9), koaxial zur Symmetrieachse (17) der Quelle (1) und diesbezüglich beabstandet,

wobei die Zerstäubungsquelle (1) mindestens zwei ringförmige Erosionsgraben (8) bildet, deren jeder ein Erosionsmaximum (20) entlang der Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) definiert und zwar in je einer Ringzone (6, 7) entlang der Zerstäubungsquellenoberfläche (6, 7) auf einem kleineren Radius R_1E und einem größeren Radius R_2E, von welchen Ringzonen (6, 7) die der Quelle zugewandte Ebene eines Werkstückes (9) in der Halterung (10, 11) je einen Abstand d₁ und d₂ aufweist und d alle möglichen Werte von d₁ und d₂ einnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß gilt: 0,8 (R_2E - R_1E)/d 3,0vorzugsweise1,0 (R_2E - R_1E)/d 2,2.

3. Magnetron-Zerstäubungsanordnung nach den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß besagte Maximumkomponente (22) in einem achsparallelen Abstand (24) von der Zerstäubungsquellen fläche (6, 7) von 10 mm höchstens 60%, vorzugsweise höch stens 55%, dieser Komponente auf der Zerstäubungsquel lenoberfläche (6, 7) beträgt und vorzugsweise an der Ring zone mit kleinerem Radius (R_1F) größer ist als an derjeni gen mit größerem (R_2F).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximum-Magnetfeldstärke-Kompo nente (22) an der Zerstäubungsquellenoberfläche (6, 7) min destens 200 Gauß beträgt, vorzugsweise 350 Gauß, dabei besonders vorzugsweise an der inneren Ringzone (R_1F) minde stens 400 Gauß beträgt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Ringzonenbreite (Z1), aus der 70% des momentan an der zugeordneten Ringzone (6, 7, Z) zer stäubten Materials stammt, höchstens 16 mm beträgt, vor zugsweise höchstens 12 mm und gar vorzugsweise weniger als 10 mm beträgt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ringzonen (Z) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn zeichnet, daß sich die Ringzonen (Z) je an einem ge trennten konzentrischen Targetmaterialring (4, 5) befinden.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite der Ringtargets (4, 5) im wesentlichen der Ringzonenbreite (Z) nach Anspruch 6 entspricht.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekenn zeichnet, daß gilt: R_1F ≈ R_1E = R₁
R_2F ≈ R_2E = R₂und20 R₁ 30 mmvorzugsweise24 R₁ 28 mmund/oder55 R₂ 65 mm.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn zeichnet, daß gilt: 15 d 30 mmvorzugsweise20 d 25 mm.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Halterung (10, 11) für eine Werkstück scheibe (9) ausgebildet ist, deren Durchmesser D₁ höch stens 20% kleiner ist als der Außendurchmesser D₃ der Zerstäubungsquellenfläche (7), vorzugsweise höchstens 10% kleiner ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zerstäubungsquellenfläche (6, 7) durch mindestens ein Edelmetall, vorzugsweise ein Goldtarget, gebildet ist.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fläche zwischen den Ringzonen als nichtzerstäubende Elektrode (16) ausgebildet ist und vor zugsweise elektrisch auf vorgegebenem Potential insbe sondere vorzugsweise auf Schwebepotential betrieben wird.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekenn zeichnet, daß ein auf der Halterung angeordnetes Werk stück (9) und die Zerstäubungsquellenoberfläche die obere bzw. untere Wandung eines torusförmigen Prozeßraumes (12) bilden.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser D des Torusraumes (12) größer ist als der Außendurchmesser D₃ der Zerstäubungsquellen fläche 7, vorzugsweise mindestens um 50% größer als d.

17. Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1-16 zum Beschichten von optischen Speicherplatten wie von DVD oder Photo-CD′s, vorzugsweise von CD-R oder von Phase-Change Platten.