DE19947932C1 - Device for magnetron sputtering has an outer plasma electrode with a first potential arranged between a target and a counter electrode with a second potential - Google Patents
Device for magnetron sputtering has an outer plasma electrode with a first potential arranged between a target and a counter electrode with a second potentialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Magnetronzer stäuben, die im Wesentlichen auf einem Vakuumflansch an geordnet ist, der vakuumdicht in der Kammerwand einer Vakuumkammer angeordnet werden kann. Innerhalb der Vakuum kammer befinden sich auf dem Vakuumflansch mindestens ein wärmeleitend mit einer Kühlplatte verbundenes Target sowie eine Gegenelektrode. Außerhalb der Vakuumkammer befinden sich zur Erzeugung eines tunnelförmigen, das Target durch dringenden Magnetfeldes mindestens ein Magnetsystem und eine Stromversorgungseinheit, mit der das Target und die Gegenelektrode über Stromdurchführungen im Vakuumflansch elektrisch leitend verbunden sind.The invention relates to a device for magnetronzer dust that essentially on a vacuum flange is arranged, the vacuum-tight in the chamber wall Vacuum chamber can be arranged. Inside the vacuum There are at least one chamber on the vacuum flange target connected to a cooling plate in a heat-conducting manner and a counter electrode. Be outside the vacuum chamber itself to create a tunnel-shaped, through the target urgent magnetic field at least one magnet system and a power supply unit with which the target and the Counter electrode via current feedthroughs in the vacuum flange are electrically connected.
Vorzugsweise können zugehörig zum Magnetsystem im Vakuum flansch im Bereich der Pole des Magnetsystems ferromagne tische Polschuhe vakuumdicht eingelassen sein.Preferably belonging to the magnet system in a vacuum flange in the area of the poles of the ferromagne magnet system table pole shoes must be vacuum-sealed.
Die Einrichtung zum Magnetronzerstäuben kann in einem breiten verfahrenstechnischen Umfang zur Abscheidung dün ner Schichten aus Metallen, Legierungen oder chemischen Verbindungen auf Substraten genutzt werden, um vorteilhaf te mechanische, optische oder elektrische Eigenschaften von Schichten auf Substraten zu erzeugen oder derartige Eigenschaften zu verbessern.The device for magnetron sputtering can be combined in one wide procedural scope for separation thin layers of metals, alloys or chemical Compounds on substrates can be used to advantageous mechanical, optical or electrical properties to produce layers on substrates or such To improve properties.
Einrichtungen zum Magnetronzerstäuben, auch kurz Magne trons genannt, sind nach dem Stand der Technik in vielfäl tiger Ausführung bekannt. Dabei sind die einzelnen Ausfüh rungen überwiegend an die spezifischen Aufgaben angepasst. Eine große Anzahl von Magnetrons ist derart ausgebildet, dass sie in einer beliebigen Vakuumanlage eingesetzt wer den kann. Es sind auch Einrichtungen bekannt, die in die Wand der Vakuumanlage eingebaut werden. Devices for magnetron sputtering, also called magne for short Called trons, there are many of them according to the state of the art known execution. The individual versions are mainly adapted to the specific tasks. A large number of magnetrons are designed that they can be used in any vacuum system that can. There are also known facilities operating in the Wall of the vacuum system can be installed.
Die EP 0 095 211 A2 beschreibt ein Magnetron, bei dem eine kreisförmige flache Kathode in der Wand einer Plasmakammer angeordnet ist. Ein Substrat liegt der zu zerstäubenden Oberfläche der Kathode gegenüber und eine ringförmige Anode befindet sich koaxial zur Achse zwischen der Kathode und dem Substrat. Zur Beeinflussung eines Magnetfeldes über der Kathode weist die Einrichtung eine zentrale stabförmige Elektrode und mindestens eine äußere zylindrische Elektrode auf, die gegenüber der Kathode isoliert angeordnet sind und an variable Potentiale gelegt werden können. Am Ende der zentralen stabförmigen Elektrode kann eine radial vergrößer te Scheibe angeordnet sein, mit der das elektrische Feld zusätzlich beeinflusst wird. EP 0 095 211 A2 describes a magnetron in which one circular flat cathode in the wall of a plasma chamber is arranged. One substrate is the one to be atomized Surface opposite the cathode and an annular anode is coaxial to the axis between the cathode and the Substrate. To influence a magnetic field over the The device has a central rod-shaped cathode Electrode and at least one outer cylindrical electrode on, which are arranged isolated from the cathode and can be applied to variable potentials. At the end of central rod-shaped electrode can be a radially enlarged te disc be arranged with which the electric field is additionally influenced.
Die DE 41 27 260 C1 beschreibt eine Magnetron-Sputterquel le für Hochvakuum- und Ultrahochvakuumanlagen zur Be schichtung großer runder Substrate. Die Magnetron-Sputter quelle besteht aus einem gekühlten Target, einer Anode und einem Magnetsystem. Das Target ist auf einer Kühlplatte und diese isoliert auf einer Grundplatte angeordnet, wobei das Kühlwasser isoliert durch die Grundplatte hindurch geleitet wird. Die Anode umgibt das Target und ist eben falls auf der Grundplatte befestigt. Die Grundplatte verschließt vakuumdicht eine Öffnung in der Vakuumanlage, und das Magnetsystem ist atmosphärenseitig auf der Grund platte angebracht. In einer Ausführung der Erfindung ist die erste Kühlplatte mit dem Target konzentrisch von einer zweiten Kühlplatte mit einem zweiten Target umgeben. Das System wird vakuumseitig von einem Plasmaschirm als Anode umschlossen. Zum besseren Durchgriff des atmosphärenseitig angeordneten Magnetsystems durch die Grundplatte können in dieser Polschuhe eingelassen sein.DE 41 27 260 C1 describes a magnetron sputter source le for high vacuum and ultra high vacuum systems layering of large round substrates. The magnetron sputter source consists of a cooled target, an anode and a magnet system. The target is on a cooling plate and this insulated arranged on a base plate, wherein the cooling water insulates through the base plate is directed. The anode surrounds the target and is flat if attached to the base plate. The base plate closes an opening in the vacuum system in a vacuum-tight manner, and the magnet system is on the bottom of the atmosphere plate attached. In one embodiment of the invention the first cooling plate with the target concentric of one surround the second cooling plate with a second target. The The system is operated on the vacuum side by a plasma screen as an anode enclosed. For better penetration of the atmosphere side arranged magnet system through the base plate can in of these pole pieces.
Der Betrieb einer derartigen Einrichtung erfolgt in be kannter Weise nach dem unipolaren Prinzip, bei dem das Target oder die Targets auf kathodischem Potential liegt bzw. liegen und für die Plasmaentladung eine gesonderte Anode vorhanden ist.The operation of such a facility takes place in be known according to the unipolar principle, in which the Target or the targets is at cathodic potential or lie and a separate one for the plasma discharge Anode is present.
Eine solche Einrichtung ist insbesondere zum reaktiven Zerstäuben für die Abscheidung isolierender Verbindungs schichten nur sehr eingeschränkt einsetzbar, da die Anode nach kurzer Betriebszeit mit isolierenden Schichten be deckt ist und ihre Funktion verliert. In dem Maße, wie bei geerdeter Anode andere Teile der Vakuumkammer die Funktion der Anode übernehmen müssen, verändern sich wichtige Betriebsparameter der Magnetron-Zerstäubungseinrichtung wie Impedanz, Plasmaausdehnung und Beschichtungsrate, so dass die Qualität der abgeschiedenen Schichten starken Schwankungen unterworfen ist. Im Falle der Isolation der Anode vom Massepotential verliert die Einrichtung beim genannten Einsatzfall bereits nach kurzer Betriebszeit vollständig ihre Funktionsfähigkeit.Such a device is particularly reactive Atomizing for the deposition of insulating connections layers can only be used to a very limited extent because of the anode after a short period of operation with insulating layers is covered and loses its function. To the extent that grounded anode other parts of the vacuum chamber the function important to take over the anode Operating parameters of the magnetron sputtering device such as impedance, plasma expansion and coating rate, so that the quality of the deposited layers is strong Is subject to fluctuations. In the case of isolation of the The device loses the anode from ground potential mentioned application after a short operating time fully functional.
Die DE 37 38 845 A1 gibt eine Zerstäubungkatode nach dem Magnetronprinzip an, die besonders für die reaktive Ab scheidung isolierender Schichten vorgeschlagen wird. Sie ist durch eine zusätzliche Mittelelektrode im Bereich der nicht erodierenden Teile des Targets und durch eine Zwi schenelektrode zwischen einer Dunkelraumabschirmung und dem Target gekennzeichnet. Durch diese Maßnahmen soll die Gefahr der Ausbildung einer Bogenentladung, die ihren Ursprung in der Aufladung isolierender Schichten auf den nicht erodierenden Targetbereichen haben, reduziert wer den. Der langzeitstabile Betrieb beim reaktiven Zerstäuben ist jedoch auch mit dieser Einrichtung nicht gewährlei stet, weil die als Anode wirkende Dunkelraumabschirmung durch Beschichtung unwirksam wird und Teile der Vakuumkam mer die Anodenfunktion mit den beschriebenen Nachteilen übernehmen müssen. Die technische Gestaltung zweier Ab schirmgehäuse, die sich in geringem Abstand voneinander befinden und dem dichten Plasma ausgesetzt sind, ist zudem problematisch. Nachteilig ist weiterhin, dass das Plasma die gesamte Vakuumkammer ausfüllt und mit zunehmender Betriebszeit zu schwer kontrollierbaren Potentialverschie bungen führen kann.DE 37 38 845 A1 gives a sputtering cathode after Magnetron principle, which is especially for the reactive Ab separation of insulating layers is proposed. she is by an additional center electrode in the area of non-eroding parts of the target and by an intermediate between a dark room shield and marked the target. Through these measures the Risk of arc discharge forming theirs Origin in the charge of insulating layers on the who have non-eroding target areas the. Long-term stable operation with reactive atomization is however not guaranteed with this facility because the dark room shield acting as an anode through coating becomes ineffective and parts of the vacuum came mer the anode function with the disadvantages described have to take over. The technical design of two ab screen housing, which are located at a short distance from each other and are exposed to the dense plasma is also problematic. Another disadvantage is that the plasma fills the entire vacuum chamber and with increasing Operating time too difficult to control potential shift exercises can lead.
In der DE 42 23 505 C1 ist eine Einrichtung zum Aufbringen elektrisch schlecht leitender oder isolierender Schichten durch reaktives Magnetronsputtern angegeben. Dabei ist die Anode isoliert außerhalb eines Plasmaschirmes angeordnet, der das Plasma begrenzt. Alle Teile, die mit dem Plasma in Berührung kommen, außer dem Target, sind einzeln oder gemeinsam dem Anodenpotential gegenüber isoliert angeord net. Die vorgeschlagene Einrichtung hat sich jedoch eben falls nicht für das langzeitstabile Beschichten durch Zerstäubung bewährt. Es wird eine gehäufte Ausbildung von Bogenentladungen beobachtet, die nicht nur an den nicht erodierenden Targetbereichen, sondern auch an den Seiten flächen des Targets auftreten. Weitere gravierende Defizi te dieser Einrichtung beziehen sich auf die örtliche Gleichmäßigkeit des Reaktionsgrades, die in der Art des vorgeschlagenen Gaseinlasses für das Reaktivgas direkt in den Plasmaraum ihren Ursprung haben.DE 42 23 505 C1 describes a device for application poorly conductive or insulating layers indicated by reactive magnetron sputtering. Here is the Anode isolated outside a plasma screen, which limits the plasma. All parts with the plasma in Come into contact, except the target, are single or arranged together isolated from the anode potential net. However, the proposed facility has just changed if not for long-term stable coating Atomization proven. It gets a heap of training from Arc discharges not only observed at the eroding target areas, but also on the sides surfaces of the target occur. Further serious deficits te of this facility refer to the local Uniformity of the degree of reaction, which in the nature of proposed gas inlets for the reactive gas directly in the plasma room originated.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Magnetronzerstäuben der eingangs beschriebenen Art anzugeben. Insbesondere soll die Einrichtung eine lang zeitstabile reaktive Abscheidung dünner isolierender Schichten auf Substraten bei relativ geringem technischen Aufwand ermöglichen. Dabei soll es möglich sein, dass die Einrichtung in universeller Weise für unterschiedliche Plasma-Behandlungs- und Plasma-Beschichtungsverfahren eingesetzt werden kann. Die Einrichtung soll für mittelfre quent gepulste Energieeinspeisung sowohl in unipolarer als auch in bipolarer Betriebsweise der zugehörigen Stromver sorgungseinrichtung anwendbar sein.The invention has for its object a device for magnetron sputtering of the type described in the introduction specify. In particular, the facility is intended to be a long one time-stable reactive deposition of thinner insulating Layers on substrates with relatively little technical Enable effort. It should be possible that the Furnishing in a universal way for different Plasma treatment and plasma coating processes can be used. The facility is intended for medium fre quent pulsed energy supply in both unipolar and also in bipolar mode of operation of the associated Stromver care facility applicable.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im kennzeichnen den Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung, einschließlich der Zeichnung, näher dargestellt.The invention solves the problem by characterizing the part of claim 1 mentioned features. Beneficial Further developments of the invention are in the subclaims are identified and are listed below together with the Description of the preferred embodiment of the invention, including the drawing, shown in more detail.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Target und einer Gegenelektrode eine äußere Plasmaelek trode, im Zentrum des Targets eine innere Plasmaelektrode und den Plasmaraum abgrenzend eine, zum Substrat hin offene und das Target, die Gegenelektrode, die äußere Plasmaelektrode und die innere Plasmaelektrode umschlie ßend, Schirmelektrode vorhanden sind. Dabei können die äußere Plasmaelektrode an ein erstes wahlfreies Potential, die Gegenelektrode an ein zweites, die innere Plasmaelek trode an ein drittes und die Schirmelektrode an ein vier tes wahlfreies Potential gelegt werden. Welche Elektrode an welches konkrete Potential gelegt wird, ist von der gewünschten Verfahrensführung abhängig. Dabei können mehrere oder alle Elektroden auch an das gleiche Potential gelegt werden.The essence of the invention is that between the Target and a counter electrode an outer plasma electrode trode, an inner plasma electrode in the center of the target and delimiting the plasma space towards the substrate open and the target, the counter electrode, the outer Enclose the plasma electrode and the inner plasma electrode eats, shield electrode are present. The outer plasma electrode to a first optional potential, the counter electrode to a second one, the inner plasma electrode trode on a third and the shield electrode on a four optional potential. What electrode Which concrete potential is attached to is from the desired procedure depending. You can several or all electrodes also at the same potential be placed.
Des Weiteren sind an der inneren Plasmaelektrode und/oder der äußeren Plasmaelektrode Plasmablenden vorhanden, die die jeweiligen Spalte zum Target zumindestens teilweise überdecken, sowie an der inneren Plasmaelektrode und/oder der äußeren Plasmaelektrode Gasauslassöffnungen, die mit mindestens einer Gaszuführungseinrichtung verbunden sind.Furthermore, on the inner plasma electrode and / or the outer plasma electrode plasma shutters are present the respective column to the target at least partially cover, as well as on the inner plasma electrode and / or the outer plasma electrode gas outlet openings with at least one gas supply device are connected.
Die konkrete Festlegung der wahlfreien Potentiale für die erfindungsgemäßen Plasmaelektroden, die Gegenelektrode und die Schirmelektrode erfolgt nach verfahrenstechnischen Gesichtspunkten und richtet sich insbesondere nach der Art des Targetmaterials, des Prozessgases und der in die Magnetroneinrichtung eingespeisten Leistung.The concrete definition of the optional potential for the inventive plasma electrodes, the counter electrode and the shield electrode is made according to process engineering Viewpoints and depends in particular on Art of the target material, the process gas and the in the Magnetron device fed power.
Im einfachsten Fall ist eine Isolation der genannten Elektroden ausreichend, wodurch sich ein frei verschieb bares, sogenanntes Floating-Potential entsprechend den Plasmabedingungen einstellt. Vorzugsweise sind die Elek troden jedoch mit einstellbaren Spannungsquellen oder gemäß Anspruch 7 mit einem geeignet bemessenem Netzwerk aus Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten zur Einstellung der optimalen Potentiale verbunden.In the simplest case, isolation is the one mentioned Sufficient electrodes, so that one moves freely real, so-called floating potential according to Plasma conditions. Preferably, the elec tread with adjustable voltage sources or according to claim 7 with a suitably sized network from resistors, capacitors and inductors for Setting the optimal potentials connected.
Die vorgeschlagene Gaszuführungseinrichtung bewirkt eine indirekte homogene verteilte Zufuhr des Arbeitsgases und des Reaktivgases in den Raum der höchsten Plasmadichte. The proposed gas supply device causes one indirect homogeneous distributed supply of the working gas and of the reactive gas in the space of the highest plasma density.
Die Erfindung weist eine besonders vorteilhafte geringe Neigung zur Ausbildung von Bogenentladungen auf. Auch beim Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abscheidung von Schichten mit kritischen Paarungen von Targetmaterial und Reaktivgas, z. B. mit Aluminium-Sauerstoff oder Silizi um-Sauerstoff, wurden über lange Prozesszeiten keine wesentlichen Bogenentladungen registriert.The invention has a particularly advantageous low Tendency to form arc discharges. Also at Use of the device according to the invention for deposition of layers with critical pairings of target material and reactive gas, e.g. B. with aluminum oxygen or silicon um-oxygen, have been over long process times significant arc discharges registered.
Die erfindungsgemäßen Blenden zwischen der inneren Plasma elektrode und/oder der äußeren Plasmaelektrode und dem Target verhindern das Eindringen des Plasmas mit hoher Plasmadichte in die Spaltbereiche, in denen eine hohe elektrische und magnetische Feldstärke wirksam ist. Die Spaltüberdeckung kann teilweise oder vollständig sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können diese Blenden derart ausgebildet werden, dass sie gleich zeitig diejenigen Targetbereiche überdecken, in denen keine Erosion, sondern eine Rückstäubung stattfindet.The apertures according to the invention between the inner plasma electrode and / or the outer plasma electrode and the Target prevent penetration of the plasma with high Plasma density in the gap areas where there is a high electrical and magnetic field strength is effective. The Gap coverage can be partial or complete. In an advantageous embodiment of the invention these screens are designed so that they are the same cover those target areas in which no erosion, but back dusting.
In der zweckmäßigen Gestaltung gemäß Anspruch 2 ist die Gegenelektrode im Raum zwischen der äußeren Plasmaelek trode und der Schirmelektrode so angeordnet, dass die optische Linie zwischen der Gegenelektrode und dem Target durch die äußere Plasmaelektrode unterbrochen ist. Zur Ausbildung der Plasmaentladung zwischen dem Target und der Gegenelektrode werden in der Praxis Spalte von vorzugs weise 5 bis 30 mm zwischen der äußeren Plasmaelektrode und der Schirmelektrode vorgesehen. Damit sind die Räume der eigentlichen Plasmaentladung, d. h. der Raum um das Target innerhalb der äußeren Plasmaelektrode und der Raum um die Gegenelektrode miteinander verbunden. Die Gegenelektrode ist somit fast vollständig gegen eine unerwünschte Be schichtung geschützt. Eine sich durch die erfindungsgemäße Anordnung ausbildende leistungsschwache Nebenentladung im Bereich der Gegenelektrode fördert die Stabilität der Magnetronentladung. Für diese Ausgestaltung der Erfindung wird die Stromversorgung typischerweise unipolar betrie ben.In the appropriate design according to claim 2 is Counter electrode in the space between the outer plasma electrode trode and the shield electrode arranged so that the optical line between the counter electrode and the target is interrupted by the outer plasma electrode. For Formation of the plasma discharge between the target and the In practice, counter electrodes are preferred as 5 to 30 mm between the outer plasma electrode and the shield electrode is provided. So the rooms are the actual plasma discharge, d. H. the space around the target inside the outer plasma electrode and the space around the Counter electrode connected together. The counter electrode is therefore almost completely against an undesirable loading layering protected. One through the invention Arrangement of low-performing secondary discharge in the The area of the counter electrode promotes the stability of the Magnetron discharge. For this embodiment of the invention the power supply is typically operated unipolar ben.
In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 wird als Gegenelektrode mindestens ein weiteres Target mit einer zugehörigen Kühlplatte eingesetzt. Dieses weitere Target kann in entsprechender Weise wie das eigentliche Target ausgebildet sein. Auf diese Weise entsteht eine Doppelmagnetron-Anordnung, bei der beide Targets unabhän gig voneinander unipolar oder gemeinsam bipolar betrieben werden können. In jedem Falle bildet eines der Targets die Gegenelektrode während der Zerstäubungsphase des anderen Targets. Dazu muss die Stromversorgungseinrichtung mit bekannten Mitteln die notwendige Energieeinspeisung in die Magnetronentladung sichern.In the embodiment of the invention according to claim 3 as a counter electrode with at least one other target an associated cooling plate used. This further Target can work in a similar way to the real one Target be formed. This creates one Double magnetron arrangement in which both targets are independent gig operated from each other unipolar or together bipolar can be. In any case, one of the targets is the Counter electrode during the sputtering phase of the other Targets. To do this, the power supply device must also known means the necessary energy feed into the Secure the magnetron discharge.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung nach Anspruch 4 ist ein Lichtsensor außerhalb der Vakuumkammer angeordnet, der mit einer Lichtleiteinrich tung verbunden ist, die den Vakuumflansch durchdringt und deren Lichteintrittsöffnung sich innerhalb der Schirmelek trode im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Linie zwischen der Oberfläche des Targets und dem Substrat befindet. Die Lichtleiteinrichtung kann durch faseroptische Bauelemente gebildet werden. Alternativ eignet sich auch ein Rohr, dessen Innenfläche lichtreflektierend ausgebildet ist, oder ein Spiegel zur Umlenkung des Lichtstrahles. Mit diesem Sensor und ggf. elektronischen Signalaufbereitungs einheiten, die zweckmäßigerweise ebenfalls auf dem Vaku umflansch außerhalb des Vakuums angeordnet sind, lässt sich der reaktive Zerstäubungsprozess optimal regeln.In a further advantageous embodiment of the Erfin extension according to claim 4 is a light sensor outside the Vacuum chamber arranged with a Lichtleiteinrich device that penetrates the vacuum flange and whose light entry opening is within the shade elec trode essentially perpendicular to a line between the surface of the target and the substrate. The Light guiding device can by fiber optic components be formed. Alternatively, a pipe is also suitable whose inner surface is designed to reflect light, or a mirror to deflect the light beam. With this sensor and possibly electronic signal processing units that are also conveniently on the vacuum flange are arranged outside the vacuum, lets the reactive atomization process is optimally regulated.
Als weitere Ausgestaltung kann zugehörig zum Magnetsystem des Targets ein mechanisch verstellbares Hubsystem au ßerhalb der Vakuumkammer am Vakuumflansch vorhanden sein, welches eine bestmögliche Anpassung der Magnetfeldstärke auf der Targetoberfläche im Bereich des magnetischen Tunnels in Abhängigkeit von der Art des Targetmaterials, den Prozessbedingungen und dem Erosionszustand des Targets ermöglicht.As a further embodiment, belonging to the magnet system of the target a mechanically adjustable lifting system au be present on the vacuum flange outside the vacuum chamber, which is the best possible adjustment of the magnetic field strength on the target surface in the area of the magnetic Tunnels depending on the type of target material, the process conditions and the erosion state of the target enables.
Mit der Einrichtung nach Anspruch 6, bei der am Vakuum flansch außerhalb der Vakuumkammer ein Drucksensor an geordnet ist, der mit dem von der Schirmelektrode umschlos senen Raum in Verbindung steht, ist eine Druckmessung in unmittelbarer Umgebung der Plasmaentladung möglich. Da durch wird eine wesentlich bessere Druckmessung erreicht als bei der üblicherweise in der Vakuumkammer durchgeführ ten Druckmessung, was sich sehr vorteilhaft bei der Druck regulierung im Plasmaraum und damit für die Stabilität der Magnetronentladung auswirkt.With the device according to claim 6, in the vacuum flange a pressure sensor outside the vacuum chamber is arranged, which is enclosed by the shield electrode whose space is connected is a pressure measurement in possible in the immediate vicinity of the plasma discharge. There through a much better pressure measurement is achieved than that usually performed in the vacuum chamber ten pressure measurement, which is very beneficial when printing regulation in the plasma room and thus for the stability of the Magnetron discharge affects.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist besonders universell wahlweise für die verschiedenen als solche bekannten Verfahrensvarianten zum Magnetronzerstäuben einsetzbar.The device according to the invention is particularly universal optionally for the various known as such Process variants for magnetron sputtering can be used.
Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbei spielen näher erläutert.The invention is illustrated below in two embodiments play explained in more detail.
Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 schematisch die erfindungsgemäße Einrichtung nach Ausführungsbeispiel I. Fig. 2 zeigt die Einrichtung nach Ausführungsbeispiel II.The associated drawing schematically shows the device according to the invention according to embodiment I in FIG. 1. FIG. 2 shows the device according to embodiment II.
Fig. 1 zeigt zugehörig zum Ausführungsbeispiel I eine schematische Schnittdarstellung einer langgestreckten rechteckigen Einrichtung zum Magnetronzerstäuben. Auf einem Vakuumflansch 6 befindet sich vakuumseitig isoliert angeordnet eine Kühlplatte 2 aus Kupfer mit einem Target 1 aus Aluminium, eine Gegenelektrode 10 und eine äußere Plasmaelektrode 9. Fig. 1 is a schematic sectional view showing belonging to the exemplary embodiment I of an elongate rectangular device for magnetron sputtering. A cooling plate 2 made of copper with a target 1 made of aluminum, a counter electrode 10 and an outer plasma electrode 9 are arranged on a vacuum flange 6 , insulated on the vacuum side.
Das Target 1 ist durch eine Bondschicht wärmeleitend und elektrisch leitend mit der Kühlplatte 2 verbunden. Die Kühlplatte 2 und das Target 1 sind gleich groß und recht eckig. Die Längsausdehnung ist beispielhaft 750 mm und die Ausdehnung in Querrichtung beträgt 130 mm.The target 1 is thermally and electrically conductively connected to the cooling plate 2 by means of a bonding layer. The cooling plate 2 and the target 1 are the same size and quite angular. The longitudinal dimension is 750 mm by way of example and the dimension in the transverse direction is 130 mm.
Der Vakuumflansch 6 ist vakuumdicht in der Kammerwand 30 einer Vakuumkammer als Beschichtungskammer montiert.The vacuum flange 6 is mounted in a vacuum-tight manner in the chamber wall 30 of a vacuum chamber as a coating chamber.
Außerhalb der Vakuumkammer befindet sich ein Magnetsystem 3. Zugehörig sind in den Vakuumflansch 6 Polschuhe 7 eingelassen, wodurch eine höhere und gleichmäßige Feld stärke bei der Ausbildung eines tunnelförmigen Magnetfel des 4 oberhalb der Oberfläche des Targets 1 erreicht wird.A magnet system 3 is located outside the vacuum chamber. Correspondingly, pole shoes 7 are embedded in the vacuum flange 6 , as a result of which a higher and uniform field strength is achieved when a tunnel-shaped magnetic field 4 is formed above the surface of the target 1 .
Weiterhin ist außerhalb der Vakuumkammer am Vakuumflansch 6 ein mechanisch verstellbares Hubssystem 32 vorgesehen, mit dem der Abstand zwischen dem Magnetsystem 3 und Pol schuhen 7 in Abhängigkeit von der Targeterosion, dem Targetmaterial oder den technologischen Erfordernissen des Beschichtungsprozesses eingestellt werden kann. Das Hubsy stem 32 ist an einer Montageplatte 25 montiert, die mit tels Stützen 26 am Vakuumflansch 6 befestigt ist. Auf der Montageplatte 25 ist ein Positionssensor 19 angeordnet, mit dem die Position des Magnetsystems 3 bestimmt werden kann.Furthermore, a mechanically adjustable lifting system 32 is provided outside the vacuum chamber on the vacuum flange 6 , with which the distance between the magnet system 3 and pole shoes 7 can be adjusted depending on the target erosion, the target material or the technological requirements of the coating process. The Hubsy stem 32 is mounted on a mounting plate 25 which is attached to the vacuum flange 6 by means of supports 26 . A position sensor 19 is arranged on the mounting plate 25 , with which the position of the magnet system 3 can be determined.
Die Gegenelektrode 10 ist im Beispiel parallel auf beiden Seiten der Kühlplatte 2 mit dem Target 1 in Form von zwei langgestreckten Blechen ausgebildet und isoliert auf dem Vakuumflansch 6 und außerhalb des Bereiches des tunnelför migen Magnetfeldes 4 angeordnet.The counter electrode 10 is formed in the example in parallel on both sides of the cooling plate 2 with the target 1 in the form of two elongated sheets and insulated on the vacuum flange 6 and arranged outside the area of the tunnelför-shaped magnetic field 4 .
Eine elektrisch isoliert angeordnete Schirmelektrode 11 umgibt das Target 1 und die Gegenelektrode 10 und schirmt den Raum zwischen dem Target 1 und dem Substrat 27, mit Ausnahme einer Dampfaustrittsöffnung 31 gegen die übrigen Bereiche der Vakuumkammer im Wesentlichen ab. An electrically insulated shield electrode 11 surrounds the target 1 and the counter electrode 10 and shields the space between the target 1 and the substrate 27 , with the exception of a steam outlet opening 31, essentially from the other areas of the vacuum chamber.
Im Beispiel ist die Schirmelektrode 11 durch eine Abwinke lung derart gestaltet, dass zwischen der Schirmelektrode 11 und der äußeren Plasmaelektrode 9 ein Spalt 33 gebildet wird. Dieser Spalt 33 ist abhängig von den praktischen Gegebenheiten und liegt im Bereich von ca. 5 mm bis 20 mm, im Beispiel beträgt er 8 mm.In the example, the shield electrode 11 is designed by an angling so that a gap 33 is formed between the shield electrode 11 and the outer plasma electrode 9 . This gap 33 depends on the practical circumstances and is in the range from approx. 5 mm to 20 mm, in the example it is 8 mm.
Die äußere Plasmaelektrode 9 ist elektrisch isoliert auf dem Vakuumflansch 6 angeordnet. Dabei ist zwischen der Kühlplatte 2 mit dem Target 1 und den beiden parallelen Blechen der Gegenelektrode 10 ein von zwei Teilen der äußeren Plasmaelektrode 9 angeordnet. Vorteilhaft ist es, wenn die äußere Plasmaelektrode 9, die Kühlplatte 2 mit dem Target 1 vollständig umschließt. Im Beispiel betragen die Spalte 34 zwischen der äußeren Plasmaelektrode 9 und der Kühlplatte 2 mit dem Target 1 ca. 3 mm.The outer plasma electrode 9 is arranged on the vacuum flange 6 in an electrically insulated manner. One of two parts of the outer plasma electrode 9 is arranged between the cooling plate 2 with the target 1 and the two parallel sheets of the counter electrode 10 . It is advantageous if the outer plasma electrode 9 completely surrounds the cooling plate 2 with the target 1 . In the example, the gaps 34 between the outer plasma electrode 9 and the cooling plate 2 with the target 1 are approximately 3 mm.
Im Zentrum des Targets 1 ist eine innere Plasmaelektrode 8 elektrisch isoliert angeordnet. In Fig. 1 ist zur bes seren Übersichtlichkeit das Target 1 im Querschnitt darge stellt. Tatsächlich ist das Target 1 einteilig und weist mittig eine Öffnung für die innere Plasmaelektrode 8 auf.An inner plasma electrode 8 is arranged in an electrically insulated manner in the center of the target 1 . In Fig. 1 is the target 1 in cross-section Darge provides seren clarity. The target 1 is actually in one piece and has an opening for the inner plasma electrode 8 in the center.
Die innere Plasmaelektrode 8 und die äußere Plasmaelek trode 9 weisen eine Vielzahl von Gasauslassöffnungen 12 bzw. 13 auf, die an verschiedene Gaszuführungseinrichtun gen mit zugehörigen Gasmesseinrichtungen 21 und Regelven tile 22 angeschlossen sind. Die Vielzahl der Gasauslass öffnungen 12 bzw. 13 ist in Längsrichung des Targets 1 angeordnet, so dass ein gleichmäßiger Einlass von Argon als Arbeitsgas durch die Gasauslassöffnungen 12 und von Sauerstoff als Prozessgas durch die Gasauslassöffnungen 13 möglich ist. Die Gasauslassöffnungen 12 und 13 sind so angeordnet, dass der Gaseinlass in die Spalte 34 bzw. 35 zwischen der Kühlplatte 2 mit dem Target 1 und der äußeren Plasmaelektrode 9 bzw. der inneren Plasmaelektrode 8 erfolgt. Diese Art des Gaseinlasses erlaubt sehr kurze Reaktionszeiten des Gaseinlasssystems und damit eine sehr gute Prozessstabilität. Es ist jedoch auch möglich, die Gase in den Raum zwischen äußerer Plasmaelektrode 9 und der Schirmelektrode 11 einzulassen.The inner plasma electrode 8 and the outer plasma electrode 9 have a plurality of gas outlet openings 12 and 13 , respectively, which are connected to various gas supply devices with associated gas measuring devices 21 and control valves 22 . The plurality of gas outlet openings 12 and 13 is arranged in the longitudinal direction of the target 1 , so that a uniform inlet of argon as the working gas through the gas outlet openings 12 and of oxygen as the process gas through the gas outlet openings 13 is possible. The gas outlet openings 12 and 13 are arranged such that the gas inlet into the gaps 34 and 35 takes place between the cooling plate 2 with the target 1 and the outer plasma electrode 9 and the inner plasma electrode 8 . This type of gas inlet allows very short reaction times of the gas inlet system and thus very good process stability. However, it is also possible to let the gases into the space between the outer plasma electrode 9 and the shield electrode 11 .
Weiterhin sind an der inneren Plasmaelektrode 8 Plasma blenden 14 und an der äußeren Plasmaelektrode 9 Plasma blenden 15 angeordnet, die die Spalte 35 bzw. 34 im Bei spiel im Wesentlichen überdecken. Dadurch können Bogenent ladungen, deren Ausbildung im Bereich hoher elektrischer und magnetischer Feldstärke besonders wahrscheinlich ist, vermieden werden. Es ist auch vorteilhaft, wenn entspre chende Blenden so weit in den Bereich über dem Target 1 reichen, dass die nicht erodierenden Zonen des Targets 1 teilweise oder vollständig überdeckt werden bzw. bis ca. 1 mm an die Erosionszone heranreichen.Furthermore, 8 plasma screens 14 are arranged on the inner plasma electrode 14 and 15 plasma screens 15 are arranged on the outer plasma electrode 9 , which essentially cover the gaps 35 and 34 in the example. As a result, arc discharges, the formation of which in the area of high electrical and magnetic field strengths is particularly likely, can be avoided. It is also advantageous if corresponding apertures extend so far into the area above the target 1 that the non-eroding zones of the target 1 are partially or completely covered or reach up to about 1 mm from the erosion zone.
Im Beispiel wurde die Gegenelektrode 10 so angeordnet, dass die optische Linie zwischen dem Target 1 und der Gegenelektrode 10 durch die äußere Plasmaelektrode 9 unter brochen ist. Dadurch wird eine Beschichtung der Gegenelek trode 10 mit beispielsweise isolierenden Aluminiumoxid schichten verhindert und eine Langzeitstabilität der elektrischen Funktion der Gegenelektrode 10 erreicht.In the example, the counter electrode 10 was arranged such that the optical line between the target 1 and the counter electrode 10 is interrupted by the outer plasma electrode 9 . A coating of the counter electrode 10 with, for example, insulating aluminum oxide layers is prevented and long-term stability of the electrical function of the counter electrode 10 is achieved.
Die Kühlplatte 2 mit dem Target 1 und die Gegenelektrode 10 sind über Stromdurchführungen im Vakuumflansch 6 an eine Stromversorgungseinrichtung 5 angeschlossen. Diese Stromversorgungseinrichtung 5 liefert unipolare Pulse mit positiver Polarität an der Gegenelektrode 10 und negativer Polarität an der Kühlplatte 2 mit dem Target 1.The cooling plate 2 with the target 1 and the counter electrode 10 are connected to a power supply device 5 via current feedthroughs in the vacuum flange 6 . This power supply device 5 supplies unipolar pulses with positive polarity on the counter electrode 10 and negative polarity on the cooling plate 2 with the target 1 .
Die elektrisch isoliert angeordnete innere Plasmaelektrode 8 und äußere Plasmaelektrode 9, die Gegenelektrode 10 sowie die Schirmelektrode 11 sind an ein elektrisches Netz werk 23 mit geeigneten Widerständen, Kondensatoren, Induk tivitäten und Halbleiterbauelementen angeschlossen, wel ches eine definierte Potentialeinstellung ermöglicht. Als Bezugspotential dient in dieser Einrichtung der Vakuum flansch 6. Die Potentialeinstellung in Abhängigkeit von der Größe des Targets 1 und der eingespeisten Leistung erlaubt eine erhebliche Reduzierung von Bogenentladungen und eine deutliche Verbesserung der Langzeitstabilität beispielsweise bei der Abscheidung von Aluminiumoxid schichten. Im Beispiel legt das Netzwerk 23 beim Abschei den von Aluminiumoxid mit einer Leistung von 15 kW die Potentiale wie folgt fest: Gegenelektrode 10: +30 V, innere Plasmaelektrode 8: +5 V, äußere Plasmaelektrode 9: +10 V und Schirmelektrode 11: +7 V.The electrically insulated inner plasma electrode 8 and outer plasma electrode 9 , the counter electrode 10 and the shield electrode 11 are connected to an electrical network 23 with suitable resistors, capacitors, inductors and semiconductor components, which enables a defined potential setting. The vacuum flange 6 serves as a reference potential in this device. The potential setting depending on the size of the target 1 and the power fed in allows a significant reduction in arc discharges and a significant improvement in long-term stability, for example in the deposition of aluminum oxide layers. In the example, the network 23 defines the potentials when depositing aluminum oxide with a power of 15 kW as follows: counter electrode 10 : +30 V, inner plasma electrode 8 : +5 V, outer plasma electrode 9 : +10 V and shield electrode 11 : + 7 V.
Außerhalb der Vakuumkammer ist ein Lichtsensor 18 angeord net, dessen Signal von einer Wandler-Elektronik 24 aufbe reitet und als Digitalsignal weitergeleitet wird. Das von der Plasmaentladung oberhalb der Oberfläche des Targets 1 emittierte Licht, tritt in eine Lichteintrittsöffnung 28, eine Bohrung in der äußeren Plasmaelektrode 9 mit einem Durchmesser von ca. 4 mm, ein und gelangt durch ein Licht leitrohr 16 und über ein Fenster 17 aus Quarzglas, welches eine Öffnung im Vakuumflansch 6 abdichtet, zum Lichtsensor 18. Die Lichtleiteinrichtung 16 ist in der Form eines innen polierten Metallrohres mit einem freien Innendurch messer von ca. 6 mm ausgebildet. Dabei ist die Lichtleit einrichtung 16 derart isoliert angeordnet, dass die äußere Plasmaelektrode 9 gegen den Vakuumflansch 6 elektrisch isoliert bleibt.Outside the vacuum chamber, a light sensor 18 is arranged, the signal of which is processed by converter electronics 24 and transmitted as a digital signal. The light emitted by the plasma discharge above the surface of the target 1 , enters a light entry opening 28 , a hole in the outer plasma electrode 9 with a diameter of about 4 mm, and passes through a light pipe 16 and a window 17 made of quartz glass , which seals an opening in the vacuum flange 6 , to the light sensor 18 . The light guide 16 is in the form of an internally polished metal tube with a free inside diameter of about 6 mm. The light guide device 16 is arranged insulated such that the outer plasma electrode 9 remains electrically insulated from the vacuum flange 6 .
Außerhalb des Vakuums wird das Licht vom Quarzfenster 17 über Lichtleitfasern zum Lichtsensor 18 geleitet. Als alternative Ausführung können anstelle des Metallrohres der Lichtleiteinrichtung 16 z. B. auch Lichtleitfasern verwendet werden. Outside the vacuum, the light is guided from the quartz window 17 to the light sensor 18 via optical fibers. As an alternative embodiment, instead of the metal tube of the light guiding device 16, e.g. B. optical fibers can also be used.
Das Ausführungsbeispiel ist weiterhin mit einem Drucksen sor 20 ausgerüstet, der über eine Bohrung im Vakuumflansch 6 mit einem Druckrohr 29 verbunden ist. Das Druckrohr 29 hat einen freien inneren Durchmesser von 15 mm und mündet in dem von der Schirmelektrode 11 umschlossenen Plasmaraum zwischen der äußeren Plasmaelektrode 9 und der Gegenelek trode 10. Dabei endet die Öffnung des Druckrohres 29 dicht an einer Bohrung mit einem Durchmesser von ebenfalls 15 mm in der äußeren Plasmaelektrode 9, wodurch unmittelbar der Druck im Plasmaraum innerhalb der äußeren Plasmaelektrode 9 gemessen werden kann.The embodiment is further equipped with a pressure sensor 20 , which is connected to a pressure pipe 29 via a bore in the vacuum flange 6 . The pressure tube 29 has a free inner diameter of 15 mm and opens into the plasma space enclosed by the shield electrode 11 between the outer plasma electrode 9 and the counter electrode 10 . The opening of the pressure tube 29 ends close to a bore with a diameter of likewise 15 mm in the outer plasma electrode 9 , as a result of which the pressure in the plasma space inside the outer plasma electrode 9 can be measured directly.
Das Druckrohr 29 ist elektrisch isoliert ausgebildet. Damit ist sichergestellt, dass die äußere Plasmaelektrode 9 elektrisch nicht mit dem Vakuumflansch 6 kontaktiert wird.The pressure tube 29 is electrically insulated. This ensures that the outer plasma electrode 9 is not electrically contacted with the vacuum flange 6 .
Die Messung des Druckes erfolgt vorzugsweise gasartunab hängig mittels piezoelektrischer Wandlung.The pressure is preferably measured independently of the gas dependent by means of piezoelectric conversion.
Die spezifische Einrichtung für die Druckmessung bietet durch die direkte Messung im von der Schirmelektrode 11 umschlossenen Beschichtungsraum gegenüber der üblichen Druckmessung in der Vakuumkammer den Vorteil einer größe ren Genauigkeit bei geringerer Zeitverzögerung bis zur Ausgabe des Messsignals. Das elektrische Signal des Druck sensors 20 wird mittels Wandler-Elektronik 24 in ein Digitalsignal gewandelt und über eine optische Datenüber tragungseinrichtung an eine Steuer- und Regelelektronik weitergeleitet.The specific device for pressure measurement offers the advantage of greater accuracy with less time delay until the output of the measurement signal due to the direct measurement in the coating space enclosed by the shield electrode 11 compared to the usual pressure measurement in the vacuum chamber. The electrical signal of the pressure sensor 20 is converted by means of converter electronics 24 into a digital signal and forwarded to control and regulating electronics via an optical data transmission device.
Im Ausführungsbeispiel II mit der zugehörigen Fig. 2 ist eine Ausbildung der Erfindung entsprechend Anspruch 3 dargestellt. Als Gegenelektrode 10 gemäß Ausführungsbei spiel I ist ein zum Target 1 baugleiches Target 40 an geordnet. Erfindungsgemäß sind das Target 1 wie das Target 40, als Gegenelektrode 10, auf einem Vakuumflansch 41 angeordnet.In embodiment II with the associated FIG. 2, an embodiment of the invention according to claim 3 is shown. As a counter electrode 10 according to game I, a target 40 of identical construction to target 1 is arranged. According to the invention, target 1, like target 40 , is arranged on a vacuum flange 41 as counter electrode 10 .
Eine Schirmelektrode 42 umschließt die gesamte vakuumsei tige Anordnung der Einrichtung mit den Targets 1 und 40.A shield electrode 42 encloses the entire arrangement of the device with the targets 1 and 40 on the vacuum side.
Zur Messung des Druckes ist, entgegen dem Ausführungsbei spiel I, lediglich eine Öffnung 36 im Vakuumflansch 41 vorhanden, die im äußeren Bereich innerhalb der Schirm elektrode 42 in den Plasmaraum einmündet.To measure the pressure, contrary to the game Ausführungsbei I, only an opening 36 in the vacuum flange 41 is present, the electrode 42 opens into the plasma space in the outer region within the screen.
Die Stromversorgungseinrichtung 37 ist geeignet, die Energie in Form von bipolaren Pulsen in die Einrichtung einzuspeisen. Dabei ist jeweils eines der Targets 1 bzw. 40 zumindest zeitweilig als Kathode und das jeweils andere Target 1 bzw. 40 als Anode geschaltet.The power supply device 37 is suitable for feeding the energy into the device in the form of bipolar pulses. One of the targets 1 and 40 is at least temporarily connected as a cathode and the other target 1 and 40 is connected as an anode.
Die übrigen Bestandteile der Einrichtung entsprechen im Wesentlichen denen im Ausführungsbeispiel I mit der Fig. 1 und sind mit entsprechenden Positionsnummern versehen.The remaining components of the device essentially correspond to those in exemplary embodiment I with FIG. 1 and are provided with corresponding position numbers.
Die Einrichtung nach dem Ausführungsbeispiel II hat den Vorteil, dass die beiden Targets 1 und 40 zumindest im Bereich der Erosionszonen ihre elektrische Leitfähigkeit langzeitstabil behalten und dadurch die Entladungsbedin gungen ebenfalls langzeitstabil sind.The device according to embodiment II has the advantage that the two targets 1 and 40 retain their electrical conductivity in the long-term stable at least in the area of the erosion zones, and the discharge conditions are therefore also long-term stable.
Das Ausführungsbeispiel II kann unter gegebenen Bedingun gen auch derart abgewandelt werden, dass die beiden Tar gets 1 bzw. 40 auf zwei getrennten Vakuumflanschen an geordnet werden. Erfindungsgemäß wird auch dann die gesam te Einrichtung innerhalb der Vakuumkammer von einer gemein samen Schirmelektrode umgeben. Die einzelnen sonstigen Bauteile der Einrichtung können variabel auf einem der Vakuumflansche angeordnet werden, soweit sie nicht auf beiden Vakuumflanschen erforderlich sind.Embodiment II can also be modified under given conditions in such a way that the two targets 1 and 40 are arranged on two separate vacuum flanges. According to the invention, the entire device within the vacuum chamber is then surrounded by a common shield electrode. The individual other components of the device can be arranged variably on one of the vacuum flanges, unless they are required on both vacuum flanges.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die darge legten Ausführungen beschränkt. So ist es ohne weiteres möglich, einzelne Bauteile zu variieren oder auch mehr als zwei Targets anzuordnen, wobei diese variabel als Kathode bzw. Anode geschaltet werden können.The invention is of course not on the Darge laid out statements limited. It is so without further ado possible to vary individual components or more than Arrange two targets, these being variable as cathodes or anode can be switched.
Weiterhin ist es ebenfalls möglich, anstelle der langge streckten rechteckigen Geometrie der Targets z. B. kreis runde, ovale oder dreieckige Targetformen in Anpassung an die Beschichtungsaufgabe zu wählen. Bei kreisrunder Tar getgeometrie wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die innere Plasmaelektrode ebenfalls kreisrund ausgebildet. In Anlehnung an Ausführungsbeispiel T wird das Target von der äußeren Plasmaelektrode, der Gegenelek trode und der Schirmelektrode ringförmig umgeben. Furthermore, it is also possible to replace the langge stretched rectangular geometry of the targets z. B. circle round, oval or triangular target shapes in adaptation to to choose the coating task. With circular tar getgeometry is in an advantageous embodiment of the Invention the inner plasma electrode also circular educated. Based on embodiment T is the target from the outer plasma electrode, the counter electrode trode and the shield electrode surrounded in a ring.
11
Target
Target
22nd
Kühlplatte
Cooling plate
33rd
Magnetsystem
Magnet system
44th
Magnetfeld
Magnetic field
55
Stromversorgungseinrichtung
Power supply facility
66
Vakuumflansch
Vacuum flange
77
Polschuhe
Pole pieces
88th
innere Plasmaelektrode
inner plasma electrode
99
äußere Plasmaelektrode
outer plasma electrode
1010th
Gegenelektrode
Counter electrode
1111
Schirmelektrode
Shield electrode
1212th
Gaseinlassöffnung
Gas inlet opening
1313
Gaseinlassöffnung
Gas inlet opening
1414
Plasmablende
Plasma shutter
1515
Plasmablende
Plasma shutter
1616
Lichtleiteinrichtung
Light guide
1717th
Fenster
window
1818th
Lichtsensor
Light sensor
1919th
Positionssensor
Position sensor
2020th
Drucksensor
Pressure sensor
2121
Gasmesseinrichtung
Gas measuring device
2222
Regelventil
Control valve
2323
elektrisches Netzwerk
electrical network
2424th
Wandler-Elektronik
Transducer electronics
2525th
Montageplatte
Mounting plate
2626
Stützen
Support
2727
Substrat
Substrate
2828
Lichteintrittsöffnung
Light entry opening
2929
Druckrohr
Pressure pipe
3030th
Kammerwand
Chamber wall
3131
Dampfaustrittsöffnung
Steam outlet opening
3232
Hubsystem
Lifting system
3434
Spalt
gap
3535
Spalt
gap
3636
Öffnung
opening
3737
Stromversorgungseinrichtung
Power supply facility
3838
3939
4040
Target
Target
4141
Vakuumflansch
Vacuum flange
4242
Schirmelektrode
Shield electrode
4343
äußeren Plasmaelektrode
outer plasma electrode
Claims (7)
- - zwischen dem Target (1) und der Gegenelektrode (10) eine äußere Plasmaelektrode (9) vorhanden ist, die an ein erstes wahlfreies Potential gelegt ist,
- - dass die Gegenelektrode (10) an ein zweites wahlfreies Potential gelegt ist,
- - dass im Zentrum des Targets (1) innerhalb des von der Erosionszone begrenzten Targetbereiches eine innere Plasmaelektrode (8) angeordnet ist, die an ein drittes wahlfreies Potential gelegt ist,
- - dass auf dem Vakuumflansch (6) eine zum Substrat (27) hin offene Schirmelektrode (11) angeordnet ist, die das Target (1), die Gegenelektrode (10), die äußere Plasmaelektrode (9) sowie die innere Plasmaelektrode (8) umschließt und an ein viertes wahlfreies Potential ge legt ist,
- - dass an der inneren Plasmaelektrode (8) und/oder der äußeren Plasmaelektrode (9) vorzugsweise eine Vielzahl von Gasauslassöffnungen (12, 13) vorhanden sind, die mit mindestens einer Gaszuführungseinrichtung verbunden sind, und
- - dass an der inneren Plasmaelektrode (8) und/oder der äußeren Plasmaelektrode (9) Plasmablenden (14, 15) vor handen sind, die die jeweiligen Spalte (35, 34) zum Target (1) zumindestens teilweise überdecken.
- an external plasma electrode ( 9 ) is present between the target ( 1 ) and the counter electrode ( 10 ) and is connected to a first optional potential,
- - That the counter electrode ( 10 ) is connected to a second optional potential,
- that an inner plasma electrode ( 8 ) is arranged in the center of the target ( 1 ) within the target area delimited by the erosion zone, said electrode being connected to a third optional potential,
- - That on the vacuum flange ( 6 ) to the substrate ( 27 ) open shield electrode ( 11 ) is arranged, which surrounds the target ( 1 ), the counter electrode ( 10 ), the outer plasma electrode ( 9 ) and the inner plasma electrode ( 8 ) and is connected to a fourth optional potential,
- - That on the inner plasma electrode ( 8 ) and / or the outer plasma electrode ( 9 ) there are preferably a plurality of gas outlet openings ( 12 , 13 ) which are connected to at least one gas supply device, and
- - That on the inner plasma electrode ( 8 ) and / or the outer plasma electrode ( 9 ) plasma screens ( 14 , 15 ) are present before, which at least partially cover the respective column ( 35 , 34 ) to the target ( 1 ).
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| DE1999147932 DE19947932C1 (en) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Device for magnetron sputtering has an outer plasma electrode with a first potential arranged between a target and a counter electrode with a second potential |
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| DE (1) | DE19947932C1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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