DE2517554A1

DE2517554A1 - Einrichtung fuer die aufeinanderfolgende zerstaeubung von mehreren targets

Info

Publication number: DE2517554A1
Application number: DE19752517554
Authority: DE
Inventors: Rindge Shima
Original assignee: National Aeronautics and Space Administration NASA
Current assignee: National Aeronautics and Space Administration NASA
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1975-04-21
Publication date: 1975-10-30
Also published as: GB1485331A; CA1045582A; US3864239A; JPS50148286A; JPS5830389B2; FR2268089B1; FR2268089A1

Description

20. April 1975

Anm.: NATIONAL AERONATUCS AND SPACE ADMINISTRATION NASA Headquarters, Washington, D.C, U.S.A.

"Einrichtung für die aufeinanderfolgende Zerstäubung von mehreren Targets"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur aufeinanderfolgenden Ablagerung von Schichten verschiedener Materialien auf einem Substrat durch Zerstäubung mit fester Steuerung der Grenzflächenzusammensetzung.

Bei Zerstäubungsablagerung wird das Material als Folge des Ionenbombardement eines Targets abgelagert. Die bombardieren Ionen schlagen aus dem Target Atome mit hoher Geschwindigkeit heraus, welche auf einer in geeigneter Weise angeordneten Oberfläche, gewöhnlich Substrat genannt, abgelagert werden. Normalerweise ist das Target körperlich und elektrisch mit einer Kathode verbunden und das Substrat auf einer Anode angeordnet. Die Ionen ■werden aus einem inerten Gas oder Gasgemisch, das sich zwischen der Anode und Kathode, zwischen welchen eine Gleichspannung oder Hochfrequenzspannung angelegt ist, befindet, erzeugt.

Bei vielen Anwendungen ist es erforderlich, einen Mehrschichtaufbau verschiedener Materialien zu erzeugen, in welchem jede Schicht eine äußerst genaue Dicke aufweist und die Grenzfläche zwischen den Schichten absolut frei von Verunreinigungen ist. Dies gilt insbesondere für elektronische Schaltungen oder Geräte, welche bei der Raumforschung verwendet werden, wo die Gegenwart irgendeiner Verunreinigung zwischen den Schichten aufgrund seiner unbekannten Wirkung auf die Funktionsweise des Gerätes unter Raumbedingungen oder über längere Betriebsperioden verboten ist.

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Es sind Zerstäubungseinrichtungen bekannt, die in der Lage sind, mehrere Schichten verschiedener Materialien auf einem einzigen Substrat abzulagern. Im allgemeinen ist jedes Target auf einer gesonderten Kathode, welche ihre gesonderte Versorgungsquelle hat, angeordnet. Nachdem eine Schicht von einem ersten Target, das auf einer Kathode angeordnet ist, abgelagert worden ist, wird die Versorgungquelle einer anderen Kathode aktiviert. Nach einem Säuberungszeitraum des Targets, der mehrere Stunden betragen kann, wird die erste Schicht dem gesäuberten Target ausgesetzt und eine zweite Schicht von dem zweiten Target abgelagert. Unglücklicherweise neigt die Deckoberfläche der ersten Schicht in dem Zeitraum zwischen der Ablagerung der ersten Schicht und dem Beginn der Ablagerung der zweiten Schicht dazu, verunreinigt zu werden. Eine solche Verunreinigung verhindert eine vollkommene Grenzfläche zwischen den abgelagerten Schichten.

Hersteller von Mehrschichteinheiten ignorieren die Gegenwart einer Verunreinigung zwischen den Schichten, da für allgemeine kommerzielle Anwendungen ihre Wirkung durch Sintern, d.h. durch Anlassen der Mehrschichteinheiten, minimisiert werden kann. Bei Anwendungen, bei welchen die Gegenwart irgendeiner Verunreinigung nicht erlaubt werden kann, hat das Anlassen jedoch keinen Wert. Darüber hinaus sind die bekannten Zerstäubungseinrichtungen, in welchen Material von verschiedenen Targets auf einziges Substrat abgelagert wird, nicht in der Lage, individuell die Ablagerungsgeschwindigkeit des Materials eines jeden Targets zu steuern. Es ist bekannt, daß die bei der Zerstäubungsablagerung verwendeten Materialien verschiedene Ablagerungsgeschwindigkeiten haben. Es ist daher sehr wichtig, in der Lage zu sein, die Zerstäubungsgeschwindigkeiten der Materialien individuell zu steuern. Nach dem Stande der Technik werden darüber hinaus mehrere gesonderte Kathoden verwendet, eine pro Target, wobei jede Kathode ihre eigene gesonderte Versorgungsschaltung aufweist. Das erhöht in

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besonderem Umfange die Anfangskosten und Unterhaltungsanforderung en .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Unzulänglichkeiten der bekannten Zerstäubungseinrichtungen zu vermeiden und eine Zerstäubungseinrichtung der in Frage stehenden Art zu schaffen, mit welcher in einfacher Weise Schichten verschiedener Materialien nacheinander unter Ausbildung einer verunreinigungsfreien Grenzfläche auf ein Substrat abgelagert werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Gehäuse, welches ein inertes Gas vorbestimmten Druckes enthält, durch eine drehbare Anode, welche in dem Gehäuse im Abstand von der Kathode längs der Gehäuseachse angeordnet ist, durch eine Vielzahl \on verschiedenen Targetmaterialien, welche mit der einzigen Kathode verbunden sind und von dieser getragen werden, durch eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Elementen, von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, wobei jedes Target durch einen verschiedenen Satz von Öffnungen dieser Elemente einem ausgewählten Bereich der mit dem Targetmaterial längs einer verschiedenen, parallel zur Gehäuseachse verlaufenden Achse ausgerichteten Anode ausgesetzt werden kann, durch eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der Anode und Kathode, um das Gas zur Bildung eines Gasionen und Elektronen enthaltenden Plasmas zu ionisieren, wobei die Ionen auf die Targets auftreffen und neutrale Materialteilchen aus diesen Targets herausschlagen, von denen mindestens einige zu der Anode gerichtet sind, duch Spannungseinrichtungen zur Steuerung der Potentiale dieser Elemente, um den Ionisationsstrom eines jeden Plasmas zwischen jedem Target, der durch einen verschiedenen Satz von Öffnungen dieser Elemente gerichtet ist, und der Anode zu steuern, wobei diese Elemente und Öffnungen im Abstand zwischen der Anode und der Kathode angeordnet sind und, wenn der ausgewählte Bereich der Anode mit einem ersten Target ausgerichtet

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ist, nur neutrale Materialteilchen von diesem ersten Target den ausgewählten Bereich erreichen, wobei neutrale Materialteilchen von einem Target oder beiden Targets des ersten und zweiten Targets kontinuierlich den ausgewählten Anodenbereich erreichen, wenn die Anode gedreht und der ausgewählte Bereich von der Ausrichtung mit dem ersten Target zu einer Ausrichtung mit dem zweiten Target bewegt wird. In der Zerstäubungseinrichtung ist eine einzige Kathode vorgesehen, mit welcher eine Vielzahl von Targets verschiedener Materialien körperlich und elektrisch verbunden sind. Eine Anode trägt ein Substrat, auf welchem die Vielzahl von Schichten verschiedener Materialien abgelagert werden soll. Die Anode ist im Abstand von der Kathode angeordnet. Eine Vielzahl von durchlöcherten, im Abstand voneinander angeordneten Platten sind in der Nähe der Kathode und in Richtung auf die Anode hin angeordnet. Diese Platten beschränken das Plasma derart, daß es sich in Form einer Säule von einem Target in Richtung der Anode erstreckt und daß einerseits seine Ausbreitung und andererseits eine Querverunreinigung des zerstäubten Materials zwischen den Targets verhindert wird.

Darüber hinaus sind eine Vielzahl von im Abstand angeordneten und durchlöcherten Vorspannungsriligen nach den Platten in Richtung der Anode angeordnet. Diese Vorspannungsringe sind mit einem in Richtung des Anodenpotentials ansteigenden Potentialgradienten versehen, um gleichzeitig den Querschnitt und damit den Plasmastrom in jeder Säule zu steuern. Im Weg einer jeden Plasmasäule ist zwischen der Anode und dem letzten Vorspannungsring ein gesonderter Bremsring angeordnet, der mit einer unterschiedlichen Vorspannung verbunden werden kann. Seine Funktion besteht darin, den einzelnen Strom zu jedem Plasma zu steuern und dadurch individuell die Ablagerungsgeschiiindigkeit von jedem Target zu steuern, unabhängig von der Ablagerungsgeschwindigkeit von den anderen Targets.

Die Platten und Vorspannungs- und Bremsringe sind derart angeordnet, daß sie jede Querverunreinigung zwischen den Targets verhindern. Darüber hinaus weist die Einrichtung

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bewegliche Blenden auf, welche anfangs derart angeordnet sind, daß jedes Material von irgendeinem der Targets daran gehindert wird, das Substrat zu erreichen, während die Targets gesäubert werden. Anschließend werden die Blenden derart angeordnet, daß das auf der Anode befindliche Substrat einem ersten Target ausgesetzt ist. Nachdem die gewünschte Schichtdicke abgelagert ist, werden die Blenden und die Anode, welche das Substrat trägt, gedreht, um das letztere einem zweiten Target, von lelchem Material abgelagert werden soll, auszusetzen. Die Targets sind derart angeordnet, daß, wenn das Substrat von einer Position zu der nächsten während der Übergangsperiode bewegt wird, kontinuierlich Material darauf abgelagert wird, zunächst vom ersten Target und dann von beiden Targets, wenn das Substrat in einer Mittelstellung zwischen den beiden Targets ist, und schließlich nur von dem zweiten Target, wenn das Substrat mit diesem ausgerichtet ist. Die kontinuierliche Materialablagerung auf dem Substrat eliminiert die Möglichkeit der Verunreinigung zwischen abgelagerten Schichten und gewährleistet eine perfekte Grenzfläche.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine seitliche Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Zerstäubungseinrichtung, ,

Figur 2 und 3 Draufsichten auf verschiedene Teile, gezeigt in Figur 1,

Figur 4 eine Teilseitenansicht, die zur Erklärung eines Aspekts der Erfindung nützlich ist und

Figur 5 und 6 zusätzliche Draufsichten von verschiedenen Teilen, gezeigt in Figur 1.

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In Figur 1 ist ein luftdichtes Gehäuse 10 dargestellt, welches mit einem Vakuumsystem 12 und mit einem Behälter l4 mit abgemessenem Gas, z.B. Argon, verbunden ist. Bekanntermaßen wird das Gehäuse zunächst auf einen niedrigen Druck, z.B. 1x10 Torr evakuiert. Anschließend wird es mit einer geringen Gasmenge aus dem Behälter lk auf einen geeigneten Druck in der Größenordnung einiger Mikrons wieder aufgefüllt.

Im Gehäuse 10 ist eine einzige Kathode 15 aufgenommen, welche von einer Deckplatte l6 herabhängt. Die Kathode wird durch eine Kühlflüssigkeit von einer geeigneten Quelle (nicht gezeigt) mit Hilfe von isolierten Verbindungsleitungen l8 gekühlt. Darüber hinaus ist in dem Gehäuse 10 eine Anode 20 gelagert, welche von einer äußeren Antriebseinheit oder einem Motor 22, mit welchem sie über eine Welle 23 verbunden ist, gedreht werden kann. Eine stationäre, flüssigkeitsgekühlte Platte 251 mit welcher die drehbare Anode in thermischem Kontakt steht, ist fest in dem Gehäuse angeordnet, z.B. mit Hilfe von Trägern 26. Über Leitungen 27 fließt Kühlflüssigkeit zu und von der Platte 25. Die Aufgabe der Platte 25 besteht darin, Wärme von der Anode 20 abzuführen. Die bisher beschriebene Anordnung ähnelt den Zerstäubungseinrichtungen des Standes der Technik.

Wie in Figur 1 gezeigt, ist eine Aufspannplatte 28 mit der Kathode 15 verbunden, z.B. mit Hilfe einer Schraube 29. An der Platte 28 sind eine Vielzahl von Targets 30 befestigt. Dn die Platte 28 auf Kathodenpotontial ist, kann hiernach davon ausgegangen werden, daß die Targets mit der Kathode verbunden sind und von dieser getragen werden. Figur 2 stellt eine Draufsicht der Platte 28 und von drei kreisförmigen Targets 30, mit Tl, T2 und T3 gekennzeichnet, dar. Wie gezeigt, sind die Targets nicht symmetrisch um das Plattenzentrum angeordnet. Vielmehr betragen die Winkel zwischen Tl und T2, zwischen T2

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und T3 und zwischen T3 und Tl jeweils 110°, 110° und ΐΛθ°, und zwar aus Gründen, die später erklärt werden. Jedes Target besteht aus einem unterschiedlichen Material, von dem eine Schicht entweder direkt auf der Anode 20 oder auf einem von dieser getragenen Substrat abgelagert werden soll. Solch ein Substrat 32 ist in Figur 1 gezeigt.

Wie beim Stande der Technik, wird eine Potentialdifferenz zwischen der Anode und Kathode in dem Gehäuse angelegt. Normalerweise befindet sich die Anode auf Massepotential und die Kathode auf einem Minuspotential mehrerer Kv. Die große Potentialdifferenz erzeugt eine Glimmentladung oder ein Plasma als Ergebnis der Ionisation des Gases in dem Gehäuse. Die Ionen treffen auf die Targets auf, wodurch neutrale Atome von diesen getrennt werden, was im allgemeinen als Zerstäubung bezeichnet wird, während die Elektronen zur positiven Anode wandern. Wenigstens einige der neutralen Atome erreichen das Substrat auf der Anode, um die gewünschte Ablagerungsschicht zu bilden. Bei der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, daß die Anode auf Massepotential liegt und der Kathode 15 das negative Potential von einer Schaltung 33 vermittelt wird.

Die Targets müssen gesäubert werden, bevor die Ablagerung stattfinden kann. Aus diesem Grunde ist eine Blende 57 einverleibt. Diese Blende ist in der Nähe der Anode angeordnet und befindet sich auf Anodenpotential, d.h. auf Massepotential im vorliegenden Beispiel. Die Blende hat eine Öffnung, welche in der vorliegenden Erfindung derart angeordnet ist, daß, wenn die Targets gesäubert werden, das Substrat nicht dem zerstäubten Material von irgendeinem Target ausgesetzt ist.

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Um die aufeinanderfolgende Ablagerung von Schichten verschiedener Targetmaterxalxen zu gewährleisten, bei welcher jede Schicht nur aus einem Targetmaterial besteht, ist es von größter Bedeutung, eine Quer-Verunreinigung zwischen den Plasmen und den von verschiedenen Targets zerstäubten Materialien zu verhindern. Dies kann nur dadurch erreicht werden, daß das Plasma von jedem auf das Substrat zu richtendem Target auf eine gesonderte Säule beschränkt ist, welche von den anderen Plasmasäulen isoliert ist, und daß gewährleistet ist, daß zerstäubtes Material von irgendeinem Target das Substrat nur erreicht, wenn das letztere der besonderen Plasraasäule ausgesetzt ist.

Wie in Figur 1 gezeigt, weist die Einrichtung eine Vielzahl von Platten 35 auf. Zwei solcher Platten sind gezeigt. Jede Platte 35 enthält drei Öffnungen 36, wie in Figur 3 gezeigt. Der Durchmesser einer jeden Öffnung ist um ungefähr 1,27 cm größer als der Targetdurchmesser. Die Platten sind festangeordnet, so daß die Zentren der Öffnungen entlang vertikaler Achsen mit den Zentren der Targets ausgerichtet sind. In einer horizontalen Ebene befindet sich daher der Umfang einer jeden Öffnung 36 in einem Abstand von ungefähr 0,64 cm von dem hervorspringenden Rand des Targets. Die Platten sind untei-einander in einem Abstand von ungefähr 0,64 cm angeordnet, wobei die zu den Targets am nächsten angeordnete Platte fluchtgerecht mit den Vorderflächen der Targets ausgerichtet ist.

Außerdem weist die Einrichtung eine Platte 37 mit einer einzigen Öffnung 38» wie in Figur 2 gezeigt, auf. Die Platte

37 umgibt die Kathodenplatte 28. Der Durchmesser der Öffnung

38 ist ungefähr 1,27 cm größer als der Durchmesser der Platte 28. Die Platte 37 ist derart angeordnet, daß sie sich in einem Abstand von ungefähr 0,64 cm vom Rande der Platte 28 und von ungefähr 0,64 cm von der Deckplatte 35

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befindet. Die Platten 35 und 37 sind mit Massepotential verbunden. Sie erfüllen zwei Aufgaben. Die erste besteht darin, eine Querverunreinigung sowohl des Plasmas als auch des zerstäubten Materials zu verhindern. Die zweite Aufgabe besteht darin, die Plasmaausbildung längs jeder Säule zu erleichtern.

Bekanntermaßen neigt das Plasma dazu, längs des längsten Weges zu fließen. Wenn das Plasma in der Nähe eines jeden Targets gebildet wird, neigt es dazu, sich nach außen in Richtung der Wände des Gehäuses 10 zu bewegen. Die Gegenwart der auf Massepotential befindlichen Platten beschränkt das Plasma derart, daß es in Richtung der Anode fließt, und das Plasma ist in Form einer Säule ausgebildet, deren äußere Oberfläche gewellt ist, wie in Figur 4 für ein einziges Target gezeigt. Das Plasma ist hierbei mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet. Die Platten beschränken somit das Plasma auf die gewünschte Säule und verhindern Quer-Verunreinigung verspritzten Materials zwischen den Säulen.

Zusätzlich zu den Platten enthält die Einrichtung eine Vielzahl von Vorspannungsgittern 42. Drei solcher Gitter sind in Figur 1 gezeigt. Physisch sind die Gitter mit den Platten 35 identisch. So hat jede drei Öffnungen j6, wie in Figur 3 gezeigt. Die Gitter 42 sind ebenfalls untereinander im Abstand von 0,64 cm in Richtung der Anode angeordnet. Im Unterschied zu den Platten 35» welche auf Massepotential liegen, sind die Gitter 42 jedoch mit einer Spannungsteilungsschaltung 45 verbunden, welche als zwichen Massenpotential und einem negativen Potential -V geschalteter Widerstand 4^a dargestellt ist. Das der Anode am nächsten liegende Gitter 42 befindet sich auf einem höheren Potential als die der untersten Platte 35 am nächsten liegenden Gitter. Daher befinden sich alle Gitter auf einem geringeren Potential als die Anode, welche auf Massepotential liegt.

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Aufgrund der Gitterpotentiale wird der Querschnitt des Plasmas, das durch jeden Satz von Öffnungen der ^itter verläuft, beschränkt, wodurch der Plasmastrom verkleinert wird, lias die Ablagerungsgeschwindigkeit reduziert. Es soll angemerkt werden, dafytiie Vorspannungsgitter 42 gleichzeitig die Plasmen von allen drei Targets in den drei Säulen steuern, da de drei Plasmen durch die gleichen drei Vorspannungsgitter strömen. Darüber hinaus verhindern die Gitter 42, wie die Platten 35» eine Quer-Verunreinigung zwischen den drei Säulen und verursachen die gewellte äußere Oberfläche, wie in Figur 4 gezeigt, der Plasmaform in jeder Säule.

Die Einrichtung weist darüber hinaus einen gesonderten Vorspannungsring 50 für jede Säule auf. Eine Draufsicht auf einen Ring 50 ist in Figur 5 gezeigt. Seine Öffnung 52 ist von der gleichen Größe wie jede Öffnung 3& eines Gitters 42. Die drei einzelnen Ringe 50 sind in der gleichen Ebene ungefähr 0,64 cm unter dem untersten Gitter 42 angeordnet. Jeder Ring 50 ist mit einer gesonderten Vorspannungsquelle 55 (Figur 5) einer negativen Spannung verbunden. Diese Spannung, wie diejenigen, mit denen die Gitter 42 beaufschlagt sind, reduziert den Plasmastrom und daher die Ablagerungsgeschwindigkeit. Da jede Säule einen gesondert vorspannbaren Ring 50 aufweist, kann das Plasma in jeder Säule unabhängig von den Plasmen in den anderen Säulen gesteuert werden.

Wie weiter in Figur 1 gezeigt, ist ein Paar von Blenden 57 und 58 in dem Gehäuse 10 enthalten. Jede Blende ist über eine gesonderte Welle mit dem Motor 22 verbunden. Jede Blende hat eine Öffnung 59 (vgl. Figur 6) mit einem Durchmesser, der im allgemeinen gleich dem Durchmesser der abzulagernden Schicht ist. Die Blende 57 wird als

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Sperre benutzt, wenn die Oberflächen der Targets gereinigt werden, während die Blende 58 ein Targetwähler ist, der zur Auswahl des besonderen Targets benutzt wird, von welchem Material abgelagert wird. Außer während des Reinigungswrganges werden beide Blenden gemeinsam durch den Motor 22 bewegt.

Die Benutzung der Einrichtung wird nunmehr in Verbindung mit dem besonderen Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem angenommen ist, daß eine Einheit oder ein Aufbau mit Schichten von den Targets Tl, T2 und T3 hergestellt ■werden soll. Entweder nach oder vor der Anordnung des Substrats 32 auf der Anode und vor Einstellung des erforderlichen Gasdruckes in dem Gehäuse 10 wird die Blende 58 derart gedreht, daß ihre Öffnung mit der Säule des Targets Tl ausgerichtet ist, und die Blende 57 derart, daß ihre Öffnung in der l4bO -Zone (vgl. Figur 2) zwischen dem Target T3 und dem Target Tl liegt. Dann werden die Potentiale an die Kathode und Anode gelegt. Dies hat eine Targetzerstäubung zur Folge, wodurch alle drei Targets gesäubert werden. Das Potential wird kontinuierlich über den gesamten Vorgang angelegt. Während die Targets gesäubert werden, erreicht aufgrund der Stellung der Blende 57 keines der zerstäubten Materialien das Substrat 32.

Nachdem die Targets gesäubert sind, wird die Blende 57 derart gedreht, daß ihre Öffnung mit der Säule Tl ausgerichtet ist. Das Substrat 32 ist daher dem Target Tl ausgesetzt und somit wird die erste Schicht auf dem Substrat abgelagert. Die Vorspannung am Ring 50 in dieser Säule kann zur Einstellung der Ablagerungsgeschwindigkeit vom Target Tl gesteuert werden. Nachdem die Schicht vom Target Tl die gewünschte Dicke erreicht hat, werden beide Blenden 57 und 58 gemeinsam (im Uhrzeigersinn in Figur 2) mit der

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Anode 20 in Richtung der Säule von T2 gedreht.

Wenn die Anode und die Blenden von der Position, in welcher das Substrat 32 und die Blendenöffnungen mit der Säule von Tl ausgerichtet sind, zu der Position von T2 bewegt werden, findet ein Ablagerungsübergang statt. Der Abstand zwischen den Säulen in dem Gehäuse und die Bewegung der Anodenblenden sind derart, daß während des gesamten Überganges einiges Material immer auf dem Substrat abgelagert wird. Wenn das Substrat und die Blenden sichvon der Säule von Tl wegbewegen, wird weniger Material von Tl auf dem Substrat abgelagert, bis das Substrat vollständig von der Tl-Säule abgeschlossen und mit der T2-Säule ausgerichtet ist. Dann wird nur Material von T2 abgelagert, um die zweite Schicht zu bilden. Während der Operation, wenn das Substrat und die Öffnungen der Blenden 57 und 5& eine Mittelstellung zwischen der Tl-Säule und T2-Säule einnehmen, d.h. ungefähr 55 (vgl. Figur 2) von jeder Säule, wird etwas Material von jedem der Targets Tl und T2 auf dem Substrat abgelagert. Wenn das Substrat jedoch mit der T2-Säule ausgerichtet ist, wird nur Material von T2 darauf abgelagert. Jedes Material von einem der Targets Tl oder T3 ist durch die Platten, Gitter und Ringe abgesperrt, sowie durch die Blenden, die sich zwischen den Targets und dem Substrat befinden.

Die kontinuierliche Ablagerung während des Überganges von Tl zu T2 eliminiert die Gegenwart jeglicher Verunreinigung zwischen den abgelagerten Schichten. Darüber hinaus gewährleistet sie eine perfekte Grenzfläche zwischen den beiden abgelagerten Materialschichten von Tl und T2. Nach Erreichen der T2-Säule verbleiben die Blenden dort, bis die Schicht aus T2-Material die gewünschte Dicke erreicht. Dann werden die Anode und die Blenden zur Säule T3 bewegt, um das T3-Material abzulagern. Während des Überganges von T2 zu T3 wird wiederum Material kontinuierlich

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auf dem Substrat abgelagert, um Verunreinigungen zwischen der zweiten und dritten Schicht zu eliminieren und eine nahezu perfekte Grenzfläche zwischen diesen Schichten zu schaffen.

Die Einrichtung der vorliegenden Erfindung wurde zur Ablagerung von Schichten aus Molybdän und Gold auf einer Nickelfolie mit vollkommener Adhäsion benutzt. Sie wurde darüber hinaus benutzt, um in Folge Schichten aus Titan, Molybdän und Gold auf einem Aluminiumoxidsubstrat abzulagern. Nach Atzung hat man festgestellt, daß die Schichten, deren Dicke in der Größenordnung von 500 bis 1000 A liegt, keinerlei Fehler aufweisen. Das heißt, die Grenzflächen zwischen den Schichten waren perfekt und enthielten keinerlei Verunreinigungen. Es wird angemerkt, daß die Erfindung keineswegs auf die Benutzung mit den oben angeführten Materialien beschränkt ist. Jedes zerstäubungsfähige Material kann verwendet werden. Darüber hinaus kann mehr äLs ein Substrat gleichzeitig in der gleichen Säule ausgelegt werden.

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Claims

- ik -

Patentansprüche

Einrichtung für die aufexnanderfolgende Zerstäubung mehrerer Targets, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10), welches ein inertes Gas vorbestimmten Druckes enthält, durch eine drehbare Anode (20), welche in dem Gehäuse (10) im Abstand von der Kathode (15) längs der Gehäuseachse angeordnet ist, durch eine Vielzahl von verschiedenen Targetmaterialien (30), welche mit der einzigen Kathode (15) verbunden sind und von dieser getragen werden, durch eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Elementen (35» ^2, 50, 57» 58)> von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, wobei jedes Target (30) durch einen verschiedenen Satz von Öffnungen dieser Elemente einem ausgewählten Bereich (32) der mit dem Targetmaterial längs einer verschiedenen, parallel zur Gehäuseachse verlaufenden Achse ausgerichteten Anode (20) ausgesetzt werden kann, durch eine Spannungsversorgungseinrichtung zum Anlegen einer Potentxaldxfferenz zwischen der Anode (20) und Kathode (15)» um das Gas zur Bildung eines Gasionen und Elektronen enthaltenden Plasmas (¹IO) zu ionisieren, wobei die Ionen auf die Targets (30) auftreffen und neutrale Materialteilchen aus diesen Targets (30) herausschlagen, von denen mindestens einige zu der Anode (20) gerichtet sind, dirch Spannungseinrichtungen zur Steuerung der Potentiale dieser Elemente, um den Ionisationsstrom eines jeden Plasmas (40) zwischen jedem Target (30), der durch einen verschiedenen Satz von Öffnungen dieser Elemente gerichtet ist, und der Anode (20) zu steuern, wobei diese Elemente und Öffnungen im Abstand zwischen der Anode (20) und der Kathode (15) angeordnet sind und, wenn der ausgewählte Bereich (32) der Anode (20) mit einem ersten Target (Tl; T2) ausgerichtet ist, nur neutrale Materialteilchen von diesem

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ersten Target (Tl; T2) den ausgewählten Bereich (32) erreichen, wobei neutrale Materialteilchen von eLnera Target oder beiden Targets des ersten und zweiten Targets (Tl, T2; T2, T3) kontinuierlich den ausgewählten Anodenbereich (32) erreichen, wenn die Anode (20) gedreht und der ausgewählte Bereich (32) von der Ausrichtung mit dem ersten Target (Tl; T2) zu einer Ausrichtung mit dem zweiten Target (T2; T3) bewegt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Elementen eine erste Gruppe von Elementen (35) enthält, diedn der Nähe der Kathode (15) und zu der Anode (20) hin angeordnet sind und mit der Spannungsversorgungseinrichtung für das Anodenpotential verbunden und daher auf Anodenpotential geigt sind, um das Plasma (^0) von jedem Target (30) derart zu beschränken, daß es sich zu der Anode (2O) durch einen verschiedenen Satz von Offnungen dieser Elemente erstreckt

3· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung drehbare, mit Öffnungen (59) versehene Blenden (57» 58) in der Nähe der Anode (20) aufweist, die in eine erste Stellung, in welcher die neutralen Materialteilchen von irgendeinem Target (30) daran gehindert werden, den ausgewählten Anodenbereich (32) zu erreichen und in irgendeine andere Stellung gebracht werden können, in welcher der ausgewählte Bereich (32) den neutralen Materialteilchen von mindestens einem der Targets (Tl, T2, T3) ausgesetzt ist.

k. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Elementen eine zweite Gruppe von mit Offnungen versehenen Elementen (k2) enthält, die im Abstand zwischen den von der Kathode am weitesten

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entfernten Element (35) der ersten Gruppe zu der Anode (20) hin angeordnet sind, wobei die Spannungsversorgungseinrichtung (45) jedes Element (42) dieser zweiten Gruppe mit einem verschiedenen Potential beaufschlagt

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dr^iurch gekennzeichnet, daß das der Anode (20) am nächsten kommende Element (42) dieser zweiten Gruppe auf Anodenpotential und daß jedes weitere in Richtung der Kathode (15) liegende Element ofer zweiten Gruppe auf einem im Verhältnis zum Anodenpotential abnehmenden Potential liegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen gesonderten, mit einer Vorspannung beaufschlagbaren Ring (50) im Weg eines jeden Plasmas (40), das sich von einem verschiedenen Target (30) erstreckt, und Mittel (55) zur Steuerung des Ringpotentials enthält, um den Plasmaionisationsstrom und dadurch gesondert die Zerstäubungsgeschwindigkeit eines jeden Targets (30) zu steuern.

Meissner & Bolte Patentanwälte

Bremen, den 20. April 1975

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