DE3121389A1

DE3121389A1 - Verfahren zum vorsputtern von targets in plasmatron-zerstaeubungsanlagen

Info

Publication number: DE3121389A1
Application number: DE19813121389
Authority: DE
Inventors: Karl DDR 8057 Dresden Bader; Klaus DDR 8019 Dresden Goedicke; Johannes DDR 8051 Dresden Hartung; Peter DDR 8020 Dresden Vetters
Original assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Current assignee: HERMSDORF KERAMIK VEB; Keramische Werke Hermsdorf VEB
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1982-08-19
Also published as: HU188716B; PL234006A1; PL133187B1

Description

Titel der Erfindung
Verfahren zum Vorsputtern von Targets in Plasmatron-Zerstäubungsanlagen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu@ Vorsputtern von Targets in Gleichstrom-Plasmatron-Zerstäubungsquellen. Das Verfahren ist anwendbar in Plasmatron-Einrichtungen mit einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Umschlagens der Plasmatron-Enltandung in eine Bogenentladung.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, zum Vorsputtern von Targets mittels einer Schaltung zur Verhinderung des Umschaltung der Plasmatron-Entladung in eine Bogenentladung den Sollwert für die elektrische Entladungsleistung P am Plasmatron Während de@ Vorsputterzeit ensprechend einer Zeitfunktion @ = P (t) @erart zu führen, daß die Entladungsleistung P monoton de@ Zeit stetig oder stufig erhöht wird. Die Erhöhung erfolgt so, daß die Entladungsleistung Pmax am Ende der Vorsputterzeit einen Wert erreicht, der größer als der anschließende für das eige@tliche Sputtern einzustellende Sollwert Po der Entladungsleistung ist. Der Wert Pmax am Ende der Vorsputterzeit ist mindestens um den Faktor 1,05 höher als Po (DD-PS 141 532).
Das Verfahren @esitzt de# Nachteil, daß zur Vorgabe der Zeitfunktion für de@ Sollwert der Entladungsleistung während des Vorsputterns experimentelle Vorversuche erforderlich sind bzw. Erfa@rungswerte beim Vorsputtern gleichartiger Targets zugrund@ gelegt werden müssen. Beim Vorsputtern anderer Target@ater@alien oder Targets mit anderen Reinheitszustand muß jeweils eine neue Zeitfunktion ermittelt werden.
Verzichtet @an auf diese Ermittlung der Zeit, so kann diese zu 1 ng oder @@ku@ sei@. Im ersten Fall hat es zur Folge, daß urch unn@ig g oße Vorsputterzeiten die Verfägbarkeit der esamtanla @@ dam t die Produktivität vorhingert wird.
Hinz @ kommt ei e@@ter Energieverbrauch. Ist die Zeit zu kur@ eingestellt, s@@ie t dann der Sollwert der leistung höhe , als es @ur T r@@ einigung erforderlich ist. Das bedeutet, daß die Energi@@ei auftretenden Bogenentladungen zu hoch ist und die Mä@gel @ftreten, die bereits mit dem be-@@@ngen Verfahren (DD-PS 141 532) beseitigt werden sollen.
Zi@@ der Erfindung Der @angel Stand der Techni@ ist weitgehend su @eseitige und der Ablauf des Vorsputterns @o zu optimieren, daß die Reini@gung in k rzester Zeit erfo@@t, damit die Anlage mit hoher Produktivität und @ualität @rbeiten kann.
Darlegung des @esens der Erfindung Der Erfindung @iegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum schnellen Vorsputtern von Targets in Gleichstrom- Plasmatron-Zerstäubungsquellen mit Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Umschlagens der Plasmatron-Entladung in eine Bogenentladung anzugeben, ohne vorher Kenntnisse über den Targetzustand oder den zeitlichen Verlauf der mittl@ren Vorsputterleistung ermitteln zu müssen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung einer Schaltung zur Verhinderung des Umschlagens der Plasmatronentladung in eine Bogenentladung dadurch gelöst, daß die elektrische Entladungsleistung P am Plasmatron beginnend zur zeit to mit einem Anfangswert PA in Abhängigkeit von der Häufigkeit unterdrückter Ansätze für Bogenentladungen in einer vorangegangenen Zeitintervall verändert wird. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Häufigkeit von ansetzenden Bogenentladungen erfolgt eine Verminderung des Sollwertes, bei Unterschreiten dieser Häufigkeit eine Erhöhung des Sollwertes für die elektrische Entladungsleistung des Plasmatrons. Der @etrag der Differenz der Sollwerte zweiter auf@l@@@derfolgender Zeitintervalle wird begrenzt. Offersi@@tlich ist bei der erfindungsgemäßen Führung des Sollwertes für die Entladungsleistung die Häufigkeit ansetzender Bogenentladungen ein Maß @ür den Reinheitzustand der @argetoberfläche des Plasmatrons während des Vorsputterns.
Die vorzugebende Häufigkeit wird dabei so gewählt, daß die zum Vorsputtern nötige Energie, d. h. das Integral minimal wird. Das Zeitintervall #t estimmt die St@fung der Funktion P (t); vor@ugsweise wird mit li@ #t @ gearbeitet, wodurch ein stetiger kontinuierlicher Funktionsverlauf P (t) erzeugt wird.
Vorteilhalf ist es, den Sollwert für die elektrische Entladungsleistung am Plasmatron nach hin durch den Anfangswert PA zu begrenzen, der vorzugsweise mit PA = 0,05 ... ,2) Pmax gewänlt wird, um die Vorsputterzeit tv - to zu mini@ier@. (Pmax ist der Endwert der Entladungsleistung.) Die Entladungsleistung P des Plasmatrons erreicht zum itpunkt tv den vo@gewä@lten Endwert Pmax, womit der Vorsputtervorgang beendet werden kann. Zweckmäßig ist bekannlich, diesen Endwert Pmax größer @@s den für das eig@@@@ich@ sputter erforderlichen Sollwertt P, zu wählen, um auch die @rgetr@@@-bereiche zu rei@ige@.
Es ist weterhi@ zweckmäßig, den Wert für die Entladungsleistung P mittels eines Prozeß- oder Mikror@c@ners zu berechnen und zu führen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß sich der Vorsputtervorgang unabhängig von der Oxid aut auf der Ober läche oder/und von den darauf abgelagerten Verunreinigungen hinsich@lich seines zeitlichen Ablaufs selbsttätig optimiert und das Target im kürzestmöglicher Zeit effektiv @@-rei@@gt wird. @er Energieverbrauch erreicht @in Minimum, und eine Beschädigung des Targets während dem Vorsputter @@@ verm eden.
Ausführungsbeispiel In den zugehör gen @eich@ungen zeigen: Fig. 1: den Verlauf der Entladungsleistung bei nichtstetiger Sollwertvorgabe, Fig. 2: den Verlauf der Entladungsleistung bei stetiger Sollwertvorgabe.
Eine Gleichstrom-Plasmatron-Quelle wird mit einem Aluminium-Target bestückt, dessen Oberfläche mit einer Oxidhaut bedeckt ist und durch die mechanische Beaurbeitung Verunreinigungen enthält. Diese Fremdschichten müssen durch den Vorsputtervorgang beseitigt werden. Der Plasmatron-Gleichstromgenerator ist mit einer Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Umschlagens der Plasmatrom-Entladung in eine Bogenentladung ausgest@tt@t.
In Fig. 1 wird die Art der Vorgabe für die Entladungsleistung P (t) während des Vorsputten erläutert. In jedem Zeitintervall #t ist diese Sollwert der Entladungsleistung zunä@@st konstant, d. h. die Sollwertvorgabe ist nichtstetig. Das Vorsputtern beginnt zum Zeitpunkt to = ) mit dem Anfangssollwert der Entladungsleistung PA = 2,5 kW. Die auf dem Target vorhandenen Fremdschichten führen zu ansetzenden Bogenentladungen, deren Energie durch den Leistungssollwert begrenzt ist und die sofort gelöscht werden. Überschreit@t die Häufigkeit ansetzender Bogenentladungen, die ein Maß für de@ Reinheitzustand der Targetoberfläche ist, in einem Zeitintervall wie #t1 die vorgegebene Häufigkeit, so wird der de@zeit@ge Leistungssollwert P, im folgenden Zeitintervall #t verri@gert. Wird die Häufigkeit unterschritten, wie im Zeitintervall #t2, so wird der Leistungssollwert P2 im folgenden Zeitintevall #t erhöht, Beim @ @reichen des Endwertes der Entladungsleistung Pmax = 27,5 kW zum Zeitpunkt tv ist das Vorsputtern beendet, und der zum eizentlichen Sputtern erforderliche Sollwert Po = 25 kW wird eingestellt.
Dieses Grundprinzip wird jedoch zweckmäßig so ausgestaltet, daß die Sollwertvorgabe stetig erfolgt, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Kurve 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Entladungsleistung @ (t), wenn der Übergang lim#t 0 erfolgt ist.
Die Kurve 2 zeigt den Verlauf der Funktion P (t) bei einem bereits vorgesputterten Target, d. h. einem Target ohne verunreinigungen, bei kaum ansetzende de Bogentladungen auftreten. Der En@wert der Intladungsleistung Pmax = 27,5 kw wird dabei ber ist um Z itpunkt tv2 = 2 min. erreicht. Die zum orsputter nöt ge E ergie erreicht in diesen I all den kleinstmöglichen Wert.
Dadurch kommt deutlich der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausdruc@, da@ der Ablauf des Vorsputterprozesses sich dem Zustand des jeweils eingesetzten Targets vollkommen anpait.
Als ergleich zu den bek@nnten, in Stand der Technik beschr ebenen Verfahren ist die kurve 3 eingetragen. In diesem Vergleich ist die Tests@che nicht berücksichtigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Funktion P (t) bei weniger verunre@nihter Targetoberfläche den Wert Pmax bereits zu einem Zeitpunkt t<tv1 erreichen kann; denn nach dem bekannten Verfahren steht der Zeitpunkt tv1 fest.
Ausfstellung der Formelzeichen P Entladungsleistung (allgemein) P0 Sollwert der Entladungsleistung beim Sputtern PA Anfangswert der Entladungsleistung Pmax Endwert der Entladungsleistung P1 ... P2 Leistungssollwert in einem Zeitintervall #t1 ... #t2 t Zeit t0 Anfangszeit #t Zeitintervall #t1 ... t2 Zeitintervall tv Endzeit I Energie L e e r s e i t e

Claims

Erfindungsanspruch 1. Verfahren zum Vorsputtern von Targets in Plasmatron-Zerstäubungsan@agen mit einer Schaltungsanordnung zur Verhinderung des Umschlagens der Plasmatron-Entladung in eine Bogenentladung, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die elektrische Entlandungsleistung P des Plasmatrons von einem Anfangswert PA in Abhängigkeit von der Häufigkeit unterdrückter Ansätze für Bogenentladungen während der Vorsprutterzeit derart geführt wird, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenzhäufigkeit von @nsetzenden Bogenentladungen der Sollwert für die elektrische Entladungsleistung P des Plasmatrons v@rmindert wird und bei Unterschreiter der vorgegebenen Grenzhäufigkeit erhöht wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswert der Entladungsleistung PA auf das 0,@@- bis 0,2fache des Endwertes der Entladungsleistung Pmax eingestellt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwert der Entladungsleistung Pmax größer als das 1,05-fache des Sollwertes der Entladungsleistung Po beim Snuttern eingestellt wird.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Entladungsleistung P mittels @rozeß- oder Mikrorechne@ berechnet und geführt werden.