DE3129327C2 - Device for applying thin layers by cathode sputtering - Google Patents

Device for applying thin layers by cathode sputtering

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DE3129327C2 DE19813129327 DE3129327A DE3129327C2 DE 3129327 C2 DE3129327 C2 DE 3129327C2 DE 19813129327 DE19813129327 DE 19813129327 DE 3129327 A DE3129327 A DE 3129327A DE 3129327 C2 DE3129327 C2 DE 3129327C2
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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten durch Kathodenzerstäubung auf ein flächenförmiges Substrat. Zur Vorrichtung gehören Substratträger, Kathodenträger, zumindest eine langgestreckte Linienkathode und eine Einrichtung zur Zuführung von Zerstäubungsgas. Die Einrichtung zur Zuführung von Zerstäubungsgas besitzt am Ende durch Deckel verschlossene Zuführungsrohre. Diese sind seitlich neben und geometrisch parallel zu der Linienkathode angeordnet sowie mit äquidistanten Düsenbohrungen versehen. Neben der Linienkathode sind zwei gleiche Zuführungsrohre vorgesehen, z.B. an jeder Seite eines. Die Zuführungsrohre verlaufen gasströmungsmäßig zueinander antiparallel und im übrigen symmetrisch zur Achse der Linienkathode. Die Düsenbohrungen sind auf die zugeordnete Linienkathode oder deren Kathodenträger gerichtet. Das Zerstäubungsgas ist den beiden Zuführungsrohren mit gleichem statischen Eintrittsdruck zuführbar. Man erreicht so eine sehr gleichmäßige Beschichtung des Substrates.The invention is based on a device for applying thin layers by cathode sputtering to a flat substrate. The device includes a substrate carrier, a cathode carrier, at least one elongated line cathode and a device for supplying sputtering gas. The device for supplying atomizing gas has supply pipes closed by covers at the end. These are arranged laterally next to and geometrically parallel to the line cathode and are provided with equidistant nozzle bores. In addition to the line cathode, two identical feed tubes are provided, e.g. one on each side. The supply tubes run antiparallel to one another in terms of gas flow and otherwise symmetrically to the axis of the line cathode. The nozzle bores are directed towards the assigned line cathode or its cathode carrier. The atomizing gas can be fed to the two feed pipes with the same static inlet pressure. A very uniform coating of the substrate is achieved in this way.

Description

rl antiparallel und symmetrisch zur Achse 11 der zugeord-rl antiparallel and symmetrical to axis 11 of the associated

I neten Linienkathode 5. Die entsprechenden entgegenfß I neten line cathode 5. The corresponding counter feet gesetzten Strömungsrichtungen des Zerstäubungsgases If sind in F i g. 2 durch Pfeile angedeutet worden. Die DO-Set directions of flow of the atomizing gas If are shown in FIG. 2 has been indicated by arrows. The DO-

II senbohrungen 10 dieser Zuführungsrohre 8,9 sind auf ff die zwischen ihnen angeordnete Linienkathode 5 ge-II senbohrungen 10 of these feed pipes 8.9 are on ff the line cathode 5 arranged between them

'& richtet Die Anordnung ist im übrigen so getroffen, daß ';■$. das Zerstäubungsgas den beiden Zuführungsrohren 8,9 S jeder Linienkathode 5 bzw. jedes Kathodenträgers 4 mit f'i gleichem statischen Eintrittsdruck zuführbar ist '& directs The arrangement is made in such a way that '; ■ $. the atomizing gas can be fed to the two feed tubes 8, 9 S of each line cathode 5 or each cathode carrier 4 with the same static inlet pressure f'i

%% Im Ausführungsbeispiel sind leistenförmige Katho-In the exemplary embodiment, strip-shaped cathodes are

denträger 4 vorgesehen, auf denen beidseitig eine Linienkathode 5 angeordnet ist Die Anordnung ist daher so getroffen, daß zwischen benachbarten Linienkathoden 5 zwei identisch gleiche Zuführungsrohre 8,9 anga- ordnet sind. Der Durchmesser (d) der Zuführungsrohre ist kleiner als die Dicke (D) des Kathodenträgers 4 und die Zuführungsrohre 8, 9 im Bereich der Mittelebene des Kathodenträgers 4 angeordnet Sie weisen, wie man insbesondere in der Fig. 1 erkennt, mit ihren Düsen-■ bohrungen 10 auf den Kathodenträger 4 hin. Es ist möglich, gleichsam verdoppelnd, mehr als zwei Zuführungsrohre 8,9 pro Linienkathode 5 vorzusehen.data carriers 4 are provided, on which a line cathode 5 is arranged on both sides. The arrangement is therefore made such that two identically identical supply pipes 8, 9 are arranged between adjacent line cathodes 5. The diameter (d) of the feed tubes is smaller than the thickness (D) of the cathode carrier 4 and the feed tubes 8, 9 are arranged in the region of the central plane of the cathode carrier 4 holes 10 on the cathode support 4 out. It is possible, doubling as it were, to provide more than two feed tubes 8, 9 per line cathode 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

3030th

3535

4040

4545

5050

6060

6565

Claims (3)

1 2 das Zerstäubungsgas vor den Kathoden überall den Patentansprüche: gleichen Partialdruck aufweist Dann ist auch die Beschichtung nicht sehr gleichmäßig.1 2 the atomizing gas in front of the cathodes everywhere the claims: has the same partial pressure Then the coating is not very uniform either. 1. Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vordurch Kathodenzerstäubung auf ein flächenförmi- 5 richtung der eingangs genannten Art so weiter auszubilges Substrat, mit Zerstäubungskammer, Substratträ- den, daB die Beschichtung des Substrates auf der gesamger, Kathodenträger sowie mehreren, gereihten Li- ten Oberfläche sehr gleichmäßig erfolgt, und zwar unter nienkathoden und mit jeweils an einem Ende durch Verzicht auf Verteilerkästen. Diese Aufgabe wird erfin-Deckel verschlossenen, gleichen Zuführungsrohren dungsgemäß dadurch gelöst, daß an beiden Längsseiten für das Zerstäubungsgas, die jeweils an einer Längs- 10 jeder Linienkathode jeweils ein Zufülirungsrohr vorgeseite der zugehörigen Linienkathoden parallel zu ih- sehen ist, daß die Düsenbohrungen der beiden zu einer nen angeordnet und mit äquidistanten, auf die züge- Linienkathode gehörenden Zuführungsrohre auf die hörige Linienkathode bzw. auf deren Träger gerich- zwischen ihnen angeordnete Linienkathode gerichtet teten Düsenbohrungen versehen sind, dadurch sind, und daß die zu einer Linienkathode gehörenden, gekennzeichnet, daß an beiden Längsseiten 15 parallel zu ihr angeordneten Zuführungsrohre in entgejeder Unisnkathode (5) jeweils ein Zuführungsrohr gengesetzter Richtung vom Zerstäubungsgas durch-(8, 9) vorgesehen ist, daß die Düsenbohrungen (10) strömt sind. 1. Device for applying thin layers The invention is based on the object of a preliminary cathode sputtering onto a planar substrate of the type mentioned at the beginning, with a sputtering chamber, substrate wheels, the coating of the substrate on the whole, cathode carrier as well as several, lined-up lines surface very evenly, namely under non-cathodes and with each end at one end by dispensing with junction boxes. This object is achieved according to the invention-cover closed, identical feed pipes in that on both longitudinal sides for the atomizing gas, each one on a longitudinal 10 of each line cathode in front of the associated line cathode is parallel to it see that the nozzle bores of the two arranged in a nen and directed with equidistant belonging to the züge- line cathode supply pipes to the hearing line cathode or on whose carrier addressed between them arranged line cathode ended nozzle bores are provided, characterized, and in that belonging to a line cathode, characterized in that on both longitudinal sides 15 parallel to it arranged supply pipes in opposite to each unisnkathode (5) in each case a supply pipe in the opposite direction from the atomizing gas through (8, 9) is provided that the nozzle bores (10) are flowing. der beidep zu einer Linienkathode (5) gehörenden Vorteile ergeben sich auch, wenn zwischen benach- the advantages belonging to both of a line cathode (5) also result if between adjacent Zuführungsrohre (8,9) auf die zwischen ihnen ange- harten Linienkathoden zwei Zuführungsrohre angeord-Feed tubes (8,9) on the line cathodes attached between them, two feed tubes arranged ordnete Linienkathode (5) gerichtet sind, und daß die 20 net sind, wenn der Durchmesser der Zuführungsrohreordered line cathode (5) are directed, and that the 20 are net if the diameter of the feed tubes zu einer Linienkathode gehörenden, parallel zu ihr kleiner ist als die Dicke des Kathodenträgers und wennbelonging to a line cathode, parallel to it is smaller than the thickness of the cathode support and if angeordneten Zuführungsrohre (8,9) in entgegenge- die Zuführungsrohre im Bereich der Mittelebene ihresarranged supply pipes (8, 9) in opposite the supply pipes in the area of the center plane of their setzter Richtung vom Zerstäubungsgas durchströmt zugeordneten leistenförmigen Kathodenträgers ange-set direction of the atomizing gas flows through associated strip-shaped cathode carrier. sind. ordnet sov/ie mit ihren Düsenbohrungen auf den Katho-are. so / ie with their nozzle bores on the cathode 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 denträger gerichtet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that marked 25 carriers are directed. zeichnet, daß zwischen benachbarten Linienkatho- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfinden (5) zwei Zuführungsrohre (8,9) angeordnet sind. dung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigtdraws that between adjacent line catheters- The following is an embodiment of the invention (5) two feed pipes (8,9) are arranged. Training explained in more detail with reference to the drawings It shows 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch in schematischer Darstellung3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in a schematic representation gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d) der Zufüh- Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch eine Vorrich-characterized in that the diameter (d) of the feed Fig. 1 is a horizontal section through a device rungsrohre (8 bzw. 9) kleiner ist als die Dickendes 30 tung dur beschriebenen Art undapproximately tubes (8 or 9) is smaller than the thickness end 30 device dur described type and Kathodenträgers (4) und daß die Zuführungsrohre (8 F i g. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Ge-Cathode support (4) and that the supply tubes (8 F i g. 2 a section in the direction AA through the bzw. 9) im Bereich der Mittelebene ihres zugeordne- genstand nach F i g. 1.or 9) in the area of the central plane of their assigned property according to FIG. 1. ten leistenförmigen Kathodenträgers (4) angeordnet Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dientth strip-shaped cathode carrier (4) arranged The device shown in the figures is used sowie mit ihren Düsenbohrungen (10) auf den Ka- zum Aufbringen dünner Schichten 1 durch Kathodenthodenträger (4) gerichtet sind. 35 zerstäubung auf ein flächenförmiges Substrat 2. Bei deras well as with their nozzle bores (10) on the ca for the application of thin layers 1 through cathode support (4) are directed. 35 atomization onto a sheet-like substrate 2. In the Kathodenzerstäubung werden bekanntlich metallischCathode sputtering is known to be metallic leitende Kathoden in einer Glimmentladung durch Aufprall positiver Ionen aus einer umgebenden Gasatmosphäre zerstäubt. Der erforderliche Unterdruck liegt zu-conductive cathodes in a glow discharge caused by the impact of positive ions from a surrounding gas atmosphere atomized. The required negative pressure is too Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbrin- 40 meist unter 0,1 Torr. Für die Kathodenzerstäubung ist gen dünner Schichten durch Kathodenzerstäubung auf eine Gleichspannung von z. B. 2000 bis 5000 Volt erforein flächenförmiges Substrat, mit Zerstäubungskammer, derlich. Als Zerstäubungsgas wird z. B. Argon einge-Substratträger, Kathodenträger sowie mehreren, ge- setzt Der Ausdruck Zerstäubungsgas umfaßt hier aber reihten Linienkathoden und mit jeweils an einem Ende auch reaktive Gase, z. B. Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdurch Deckel verschlossenen, gleichen Zuführungsroh- 45 stoff u. a. Zerstäubung meint auch Radiofrequenzsputren für das Zerstäubungsgas, die jeweils an einer Längs- tering und Magnetronsputtering. Linienkathode besehe der zugehörigen Linienkathoden parallel zu ihnen zeichnet eine gerade und ebene, langgestreckte, leistenangeordnet und mit äquidistanten, auf die zugehörige förmige Kathode. Entsprechend ist im allgemeinen auch Linienkathode bzw. auf deren Träger gerichteten Du- der zugeordnete Kathodenträger ausgebildet. Das Subsenbohrungen versehen sind. 50 strat ist z. B. eine Glasscheibe. Je gleichmäßiger derThe invention relates to a device for applying 40 mostly below 0.1 Torr. For sputtering is gene thin layers by cathode sputtering to a DC voltage of z. B. 2000 to 5000 volts required sheet-like substrate, with a sputtering chamber, such. As the atomizing gas z. B. Argon in-substrate carrier, Cathode carrier as well as several, set The term atomizing gas includes here lined up line cathodes and each with reactive gases at one end, e.g. B. oxygen, nitrogen, water through Cover closed, the same feed raw material 45 inter alia. Atomization also means radio frequency spectra for the atomizing gas, each on a longitudinal tering and magnetron sputtering. See line cathode the associated line cathodes parallel to them draws a straight and level, elongated strip arranged and with equidistant, on the associated shaped cathode. The same is generally true Line cathode or cathode carrier associated with the cathode carrier directed towards its carrier is formed. The Subsenbohrung are provided. 50 strat is e.g. B. a pane of glass. The more evenly the Solche Vorrichtungen sind bereits bekannt (DE-OS Partialdruck des Zerstäubungsgases vor den Kathoden 10 444); dort befindet sich unter den einzelnen Li- ist, desto gleichmäßiger erfolgt die Beschichtung. Bei nienkathoden ein Verteilerkasten für das Zerstäubungs- der Vorrichtung nach F i g. 1 können mehrere Glasgas. In den Verteilerkasten ist an einer Längsseite je- scheiben 2 gleichzeitig behandelt werden. Zur Vorrichweils eines der Zerstäubungsrohre eingeführt Das Zer- 55 tung gehören Substratträger 3, Kathodenträger 4, sowie stäubungsgas tritt aus dem Verteilerkasten durch Schiit- mehrere, gereihte Linienkathoden 5 und eine Einrichze aus, die längsseits der Linienkathode angeordnet tung 6 zur Zuführung von Zerstäubungsgas. Die Einsind. Das alles ist einerseits verhältnismäßig aufwendig, richtung 6 weist am Ende durch Deckel 7 verschlossene andererseits nimmt die bekannte Ausführungsform Zuführungsrohre 8,9 auf. Diese sind seitlich neben und nicht hinreichend Rücksicht auf die Tatsache, daß sich in 60 geometrisch parallel zu den Linienkathoden 5 angeorddem Verteilerkasten Strömungen einstellen, die dazu net. Sie sind mit äquidistanten Düsenbohrungen 10 verführen, daß aus den Längsschlitzen an unterschiedlichen sehen, die in den Figuren durch strichpunktierte Linien Orten unterschiedliche Zerstäubungsgasmengen aus- angedeutet sind.Such devices are already known (DE-OS partial pressure of the atomizing gas in front of the cathodes 10 444); There is under the individual Li is, the more evenly the coating takes place. at Nienkathoden a junction box for the sputtering of the device according to F i g. 1 can use multiple glass gas. In the distribution box, 2 panes are treated simultaneously on one long side. To Vorrichweils One of the atomization tubes inserted. The decomposition includes substrate carrier 3, cathode carrier 4, and also Atomizing gas exits the distribution box through several linear cathodes 5 in a row and a device from the device 6 arranged alongside the line cathode for supplying sputtering gas. The oneness. On the one hand, all of this is relatively expensive, direction 6 points closed by cover 7 at the end on the other hand, the known embodiment takes supply pipes 8,9. These are on the side next to and insufficient consideration of the fact that in 60 geometrically parallel to the line cathodes 5 are angeorddem Adjust distribution box currents, which net. You are seduced with equidistant nozzle bores 10, that see different from the longitudinal slots, those in the figures by dash-dotted lines Places different amounts of atomizing gas are indicated. treten. Nur bei rein statischen Verhältnissen in dem Ver- Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtungstep. Only in the case of purely static conditions in the particular from a comparative consideration teilerkasten könnte mit gleichmäßigem Gasaustritt aus 65 der F i g. 1 und 2 entnimmt man, daß an beiden Längsseiden Schlitzen gerechnet werden. Im Ergebnis kann bei ten jeder Linienkathode S jeweils ein identisch gleiches der bekannten Ausführungsform zumindest nicht unter Zuführungsrohr 8, 9 vorgesehen ist. Diese Zuführungsallen Betriebsbedingungen sichergestellt werden, daß rohre 8, 9 verlaufen gasströmungsmäßig zueinanderdivider box could with a uniform gas outlet from 65 of the F i g. 1 and 2 you can see that on both lengthways silk Slots are expected. As a result, each line cathode S can have an identical one in each case the known embodiment is at least not provided under the feed pipe 8, 9. These feeders all Operating conditions ensure that pipes 8, 9 extend gas flow to each other
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