DE2301593C3 - Wechselvorrichtung für Targets für Kathodenzerstäubung - Google Patents
Wechselvorrichtung für Targets für KathodenzerstäubungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung für Targets für Kathodenzerstäubung, die einen drehbaren
Träger für zu zerstäubende Targets sowie wenigstens eine weitere Platte aufweist, die mit mindestens einer
Ausnehmung versehen ist, wobei die einzelnen Platten auf gewünschte Potentiale gegenüber der Zerstäubungsanode
schaltbar sind.
Eine solche Wechselvorrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 16 90690); dort besteht die Kathode aus
mehreren gegeneinander isolierten und gegebenenfalls relativ zueinander bewegbaren, z. B. verdrehbaren
Platten, wobei die über einer untersten Platte befindlichen weiteren Platten mit Ausnehmungen
versehen sind und die einzelnen Platten wahlweise auf solche Potentiale gegenüber der Anode gelegt werden
können, daß ihre Zerstäubung — wenn diese für eine gerade herzustellende Schicht bestimmter Zusammensetzung
nicht erwünscht ist — verhindert werden kann. Es besteht bei der bekannten Anordnung die Möglichkeit,
die zu zerstäubenden Flächenteile der unterhalb der obersten Platte befindlichen Platten auszuwählen.
Außerdem kann man dort entweder die darüber befindlichen Platten drehen, bis ihre Öffnungen über
dem für eine Zerstäubung bestimmten Teil der Fläche einer unteren Platte stehen oder man kann die letztere
drehen, bis der zu zerstäubende Flächenteil unter eine öffnung der darüber befindlichen Platten gelangt. Die
bekannte Einrichtung verhindert jedoch nicht, daß während des Drehens Flächenteile zerstäubt werden,
deren Zerstäubung nicht gewünscht ist, wenn nicht die Hochspannung währenddessen abgeschaltet wird. Zudem
erfordert sie noch eine eigene Vakuumdrehdurchführung für jede Platte.
Es sind auch bereits andere derartige Anordnungen in der vorveröffentlichten Literatur vielfach beschrieben
worden. Sie bestehen im allgemeinen aus einer evakuierbaren Arbeitskammer, in welcher ein von einer
Ionenquelle erzeugter Ionenstrahl, der mehr oder weniger gebündelt sein kann, auf die Oberfläche des als
Kathode geschalteten zu zerstäubenden Stoffes — Target genannt — gerichtet wird. Die zerstäubten
Stoffteilchen werden im allgemeinen von eineii sogenannten Substrat (z. B. einer Glasplatte) aufgefangen,
dessen Oberfläche mit einer Schicht des Stoffes belegt werden soll. Zur Zerstäubung von verschiedenen
Stoffen sind mehrere verschiedene Targets, die aus den betreffenden Stoffen bestehen; erforderlich. Um diese
zeillich nacheinander der Zerstäubung unterwerfen zu können, werden bekanntlich sogenannte Targetwechsler
verwendet Es können auf einem drehbaren Träger der Wechselvorrichtung, welcher z. B. als Drehscheibe
oder als Trommel ausgebildet sein kann, eine Mehrzahl von Targets angeordnet sein, von denen jeweils eines in
den Weg des zerstäubenden Ionenstrahls gebracht wird. Um die übrigen Targets während der Zerstäubung eines
bestimmten Targets gegen unerwünschte gleichzeitige Zerstäubung zu schützen, wird gewöhnlich eine
ίο feststehende Abdeckung verwendet welche eine öffnung
zur Freigabe jeweils eines Targets zum Zwecke der Zerstäubung aufweist Eine solche Targetwechselvorrichtung
ist z. B. in der schweizer Patentschrift 5 27 917 beschrieben worden. Dort muß der
zerstäubende Ionenstrahl bzw. die Beschleunigungsspannung während des Wechselns abgeschaltet werden,
wenn eine unerwünschte Zerstäubung von Teilen der Wechselvorrichtung, z. B. der Haltevorrichtungen für
die Targets, vermieden werden soll, weiche beim Wechseln zeitweise unter die Freigabeöffnung gelangen
und damit der Einwirkung des Ionenstrahl ausgesetzt werden könnten. Die Notwendigkeit des ständigen Ab-
und Wiederanschaltens beeinträchtigt die betriebssichere Bedienung der Anlage. Ferner fällt die bei den
üblichen Hochspannungsversorgungseinrichtungen erforderliche Schaltzeit von einigen Sekunden bei
manchen industriellen Herstellungsprozessen (z. B. beim AufDringen von Vielschichtsystemen, die aus 20
oder mehr Schichten bestehen) wirtschaftlich ins Gewicht Bei einer längeren Unterbrechung der
Beschichtung können Substrat und Targets während der Unterbrechungszeit durch Moleküle des Restgases
bedeckt werden, was zu einer qualitativen Verschlechterung z. B. schlechterem Haften oder zu veränderten
elektrischen oder optischen Eigenschaften der Schichten führt. Andererseits sind schnelle Hochspannungsschalter,
die notwendig wären, um die genannten Nachteile der Schaltzeit zu verringern, aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wechselvorrichtung der eingangs genannten Art die Betriebsspannung während des Wechselns der Targets eingeschaltet zu lassen und dennoch eine unerwünschte Zerstäubung von Teilen der Wechselvorrichtung während des Wechselns zu verhindern. Diese Aufgabe wird
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wechselvorrichtung der eingangs genannten Art die Betriebsspannung während des Wechselns der Targets eingeschaltet zu lassen und dennoch eine unerwünschte Zerstäubung von Teilen der Wechselvorrichtung während des Wechselns zu verhindern. Diese Aufgabe wird
« erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem drehbaren Träger für die zu zerstäubenden Targets zwei Platten als
Abschirmelektroden zugeordnet sind, wovon die eine feststehend ist und die andere mit dem drehbaren
Targetträger mechanisch starr verbunden ist, derart, daß sie bei dessen Drehung stets mitgedreht wird.
Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Targets gewechselt werden können ohne daß die
Arbeitsspannung abgeschaltet werden muß. Durch die mitbewegte Abdeckung ist eine Zerstäubung von Teilen
der Haltevorrichtung, also vor allem des Trägers der Targets ausgeschlossen; es können nur die Targets
selbst zerstäubt werden, solange sie sich im Bereich der Einwirkung des Ionenstrahl befinden.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrichtung
ω Hegt darin, daß ein allmählicher Übergang von der
Zerstäubung eines ersten Targets auf ein zweites Target ermöglicht wird, sodaß z. B. Schichten mit gleitendem
Übergang von einer Schichtkomponente zu einer anderen Schichtkomponentc senkrecht zur Schicht-
hr> oberfläche hergestellt werden können.
Dank dem Umstand, dall während des Wechsels der Targets die Hochspannung nicht abgeschaltet zu
werden braucht, ist das Zerstäuben mit der beschriebe-
wn Einrichtung besonders geeignet für automatisierte
Zerstäubungsanlagen zum Aufbringen von dünnen Schichten.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert.
Die F i g. 1 zeigt ein erstes Beispiel im Schnitt senkrecht zur Drehachse des beweglichen Trägers für
die Targets, sowie eine Aufsicht von oben. F i g. 1 a ist ein Schnitt nach der Linse Λ-O-ßder F i g. Ib.
Die F i g. 2 zeigt ebenfalls in Ansicht von oben eine Anordnung von vier Targets auf einem Drehtisch,
derart, daß Mischschichten aus zwei verschiedenen Komponenten mit gleitendem Obergang der Schichtzusammensetzung
aus den beiden Komponenten hergestellt werden können.
Die Fig.3 schließlich zeigt eine Ausbildung der
beschriebenen Einrichtung, für die Zerstäubung eines einzigen Targets von Ringform, wobei jedoch nacheinander
verschiedene Oberflächenbereiche des ringförmigen Targets zur Zerstäubung gelangen.
In der F i g. 1 bezeichnet 1 den beim Betrieb auf das jeweils zu zerstäubende Target 11 einfallenden Strahl
positiv geladener Ionen. 2 bedeutet mit dem drehbeweglichen Träger 7 für die Targets mitbewegte Abdeckung,
welche, von einem Isolator 3 getragen, am Drehtisch 7 befestigt ist 4 bezeichnet die Spannungszuführung für
die während des Betriebes auf ein gegenüber den Träger 7 und den Targets 11, 12, 13 und 14 auf ein positives
Potential aufzuladende Abdeckung, 5 eine Hochspannungszuführung für den Drehtisch 7 und die von ihm
gehaltenen Targets und 6 einen Isolator. Mit dem als Drehtisch ausgebildeten Targethalter 7 ist ein Zahnradgetriebe
9 verbunden, welches über die Welle 8 angetrieben werden kann.
Mit 10 ist eine feststehende Abdeckung bezeichnet, welche, wie in F i g. 1 angedeutet ist, eine Öffnung 16 zur
Freigabe jeweils eines Targets aufweist. Die Fig. Ib
zeigt, wie vier Targets auf dem Drehtisch angeordnet werden können, derart, daß jeweils nur eines in
Deckung mit der Öffnung 16 der festen Abdeckung gebracht werden kann und damit der Zerstäubung
unterliegt. Die feststehende Abdeckung 16 ist nur dann notwendig, wenn — besonders im Falle der Zerstäubung
bei höheren Gasdrücken, etwa in einer Kathodenzerstäubungsanlage — die Gefahr besteht, daß außer dem
in der eigentlichen Zerstäubungsposition befindlichen Target gleichzeitig auch die übrigen auf der beweglichen
Trägereinrichtung angeordneten Targets mit zerstäubt werden könnten. Ferner ist die feststehende
Abdeckung zu empfehlen, um der Gefahr vorzubeugen, daß infolge der Streuung am Restgas in der Zerstäubungskammer
während der Zerstäubung eines Targets Teilchen desselben auf die Oberfläche eines anderen
Targets gelangen und dieses dadurch verunreinigt wird.
Die F i g. 1 a zeigt noch ein Schutzgehäuse 15, welches aus einem oberen Teil 15a und einem unteren Teil t5b
besteht. Zwischen den beiden Flanschen ist, wie die F i g. 1 a zeigt, der schon erwähnte ringförmige Isolator 6
gehalten, der seinerseits, wie ersichtlich, den Drehtisch 7 und die elektrischen Spannungszuführungen 4 und 5 für
die Targets bzw. die Abdeckung trägt.
Aus der F i g. 2 ist zu ersehen, wie die Targets 11 bis 14
in bezug auf die Freigabeöffnung 16 der feststehenden Abdeckung angeordnet werden können, damit gleichzeitig
zwei verschiedene Targets, im gezeichneten Beispiel die Targets 11 und 12, «eilweise zur Zerstäubung
gelangen. Das Verhältnis der von den beiden Targets zerstäubten Anteile wird durch das Flächenverhältnis
der von der von der Öffnung 16 jeweils freigegebenen Teile der beiden Targetoberflächen
bestimmt Durch entsprechende Einstellung des Drehtisches ist es möglich, jedes beliebige Flächenverhältnis
s einzustellen.
Mit der Anordnung der Fig.3 kann ringförmiges
Target 17 kontinuierlich zerstäubt werden, indem es während der Zerstäubung gleichmäßig oder schrittweise
um die Ringachse gedreht wird. Durch die Wahl der
ίο Größe der Freigabeöffnung 16 kann einerseits eine
relativ kleinflächige Quelle der zerstäubten Teilchen geschaffen werden, wie dies für manche Fälle der
Bestäubung von Substraten mit dünnen Schichten aus optisch geometrischen Gründen erwünscht ist, anderer-
seits wird eine lange Betriebsdauer ohne Auswechseln des Targets ermöglicht, da das Ringtarget einen großen
Vorrat des zu zerstäubenden Stoffes darstellt Man kann das Ringtarget auch für die gleichzeitige Zerstäubung
zweier verschiedener Stoffe in einem beliebig wählbaren Mischungsverhältnis ausbilden. Wenn z.B. der
innerhalb des in F i g. 3 gestrichelt mit 20 angedeuteten Kreises liegende Oberflächenteil des Ringes aus einem
ersten Stoff besteht und der Rest der Ringfläche aus einem zweiten Stoff, so kann, wie ersichtlich, je nach der
Lage des Ringes in bezug auf die Öffnung 16 jedes beliebige Verhältnis der zur Zerstäubung gelangenden
stofflich verschiedenen Flächenteile eingestellt werden. Man könnte auch einzelne Ringsegmente (Halbringe,
Viertelringe) stofflich verschieden ausbilden, und auf
λο diese Weise das Wechseln von der Zerstäubung eines
Stoffes zur Zerstäubung eines anderen Stoffes ermöglichen.
In den Ausführungsbeispielen wurde als beweglicher Träger für die Targets ein Drehtisch vorgesehen. Es ist
jedoch auch möglich, daß anstelle des Drehtisches eine die Targets tragende Trommel verwendet werden
könnte, die mit einer mitbewegten, auf ein positives Potential aufladbaren Abdeckung versehen ist und
gegenüber einer feststehenden Abdeckung mit FreigabeÖffnung derart angeordnet ist, daß jeweils nur die
gewünschten Targets der Zerstäubung unterworfen werden. Eine Zerstäubung der Abdeckung ist nicht
möglich, da diese beim Betrieb auf ein positives Potential aufgeladen wird, welches gleich oder annähemd
gleich dem Anodenpotentiai ist, souaB die
Abdeckung gegenüber den positiven Ionen als Abschirmelektrode wirkt. Am einfachsten ist es, die
mitbewegte Abdeckung durch elektrisch leitende Verbindung mit der Anode auf Anodenpotential zu
legen. Es ist aber auch möglich, sie gegenüber den anderen Teilen der Vorrichtung elektrisch zu isolieren,
wobei sie sich bei Betrieb unter dem anfänglichen Aufprall von positiv geladenen Ionen in kurzer Zeit
positiv auflädt, bis sie ein zur Abschirmung der Ionen hinreichendes Potential erreicht hat.
Die beschriebene Target-Wechselvorrichtung kann in jeder bekannten Anordnung zur Zerstäubung von
Stoffen mittels Ionen z. B. in bekannten Kathodenzerstäubungsanlagen eingesetzt werden. Besonders bewährt
hat sich ihre Verwendung bei den sogenannten Triodenzerstäubungsanlagen, wobei die zu zerstäubende
Fläche in einer elektrischen Bogenentladung zwisci.en einer Glühkathode und einer Anode angeordnet
wird und die zerstäubenden Ionen aus dem Plasma
br< der Bogenentladung durch eine auf die Targets gelegte
negative Hochspannung extrahiert werden. Es kann hierbei die feststehende Abdeckung der beschriebenen
Targetwcchselvorrichtung als Anode der Niederspan-
nungsentladung Verwendung finden, während die mitbewegte Abdeckung, wie erwähnt, mit der Anode
verbunden oder auf Schwebepotential (gegenüber allen anderen Teilen elektrisch isoliert) gehalten werden
kann, wobei sie sich beiir Betrieb von selbst positiv
auflädt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Wechselvorrichtung für Targets für Kathodenzerstäubung, die einen drehbaren Träger für zu zerstäubende Targets sowie wenigstens eine weitere Platte aufweist, die mit mindestens einer Ausnehmung versehen ist, wobei die einzelnen Platten auf gewünschte Potentiale gegenüber der Zerstäubungsanode schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem drehbaren Träger (7) für die zu zerstäubenden Targets (11, 12, 13, 14) zwei Platten (2, 10) als Abschirmelektroden zugeordnet sind, wovon die eine (10) feststehend ist und die andere (2) mit dem drehbaren Targetträger (7) mechanisch starr verbunden ist, derart daß sie bei dessen Drehung stets mitgedreht wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2301593A DE2301593C3 (de) | 1972-11-23 | 1973-01-13 | Wechselvorrichtung für Targets für Kathodenzerstäubung |
NL7302495.A NL161507B (nl) | 1972-11-23 | 1973-02-22 | Inrichting voor het verwisselen van doelen voor het verstuiven met behulp van ionen. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1720272A CH558428A (de) | 1972-11-23 | 1972-11-23 | Target-wechselvorrichtung fuer die zerstaeubung mittels ionen. |
DE2301593A DE2301593C3 (de) | 1972-11-23 | 1973-01-13 | Wechselvorrichtung für Targets für Kathodenzerstäubung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2301593A1 DE2301593A1 (de) | 1974-08-08 |
DE2301593B2 DE2301593B2 (de) | 1978-08-24 |
DE2301593C3 true DE2301593C3 (de) | 1979-05-03 |
Family
ID=25719127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2301593A Expired DE2301593C3 (de) | 1972-11-23 | 1973-01-13 | Wechselvorrichtung für Targets für Kathodenzerstäubung |
Country Status (2)
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---|---|
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NL (1) | NL161507B (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2101638B (en) * | 1981-07-16 | 1985-07-24 | Ampex | Moveable cathodes/targets for high rate sputtering system |
US5240583A (en) * | 1992-01-14 | 1993-08-31 | Honeywell Inc. | Apparatus to deposit multilayer films |
-
1973
- 1973-01-13 DE DE2301593A patent/DE2301593C3/de not_active Expired
- 1973-02-22 NL NL7302495.A patent/NL161507B/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2301593A1 (de) | 1974-08-08 |
NL161507B (nl) | 1979-09-17 |
DE2301593B2 (de) | 1978-08-24 |
NL7302495A (de) | 1974-05-27 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |