DE3331245C2

DE3331245C2 -

Info

Publication number: DE3331245C2
Application number: DE3331245A
Authority: DE
Inventors: Charles B. San Jose Calif. Us Garrett
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1982-09-03
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1992-03-12
Also published as: GB8323336D0; GB2126257A; US4444643A; GB2126257B; DE3331245A1

Description

Die Erfindung betrifft eine als Planarmagnetron ausgebildete Zerstäubungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zerstäubungsvorrichtungen der genannten Art sind hinlänglich bekannt. Dabei wird ein einem Magnetfeld ausgesetztes Targetmaterial in eine Inertgasumgebung in der Nähe eines Substrates gebracht und eine Gleichstrom-Spannung oder Hochfrequenz angelegt, was dazu führt, daß Targetmaterial vom Target an das Substrat übertragen wird. Da Targets aus teurem Metall bestehen, ist man seit der Entwicklung dieser Technik aus wirtschaftlichen Gründen daran interessiert, das Targetmaterial möglichst optimal zu nutzen, ehe das Target ersetzt werden muß. Außer den Kosten für die Targets selbst ist noch die Ausfallzeit zu beachten, die entsteht, wenn der Zerstäubungsprozeß zum Austausch des Targets unterbrochen werden muß. Wenn es gelingt, die Lebensdauer eines Targets zu verlängern, kann die verlorene Produktionszeit auf ein Minimum eingeschränkt werden.

Es ist allgemein bekannt, daß die maximale Erosion eines Targets dort auftritt, wo Magnetflußlinien parallel zur Oberfläche des Targets verlaufen. Wenn das Magnetfeld während des Zerstäubungsverfahrens stationär bleibt, entstehen daher entlang der Magnetflußlinien Erosionsgräben im Target. Wenn es zur Ausbildung eines Erosionsnutenmusters kommt, besteht die Gefahr, daß die ganze Dicke des Targets am Boden der Nut aufgebraucht wird, wodurch das Substrat mit demjenigen Material verunreinigt wird, an dem das Target angebracht ist. Deshalb kann es aus Gründen der Sicherheit nötig sein, nur ca. 40% des Targets aufzubrauchen, um das Verunreinigungsproblem zu vermeiden. In manchen Fällen ist das Target mit seiner Halterungsplatte verhaftet. Das für diese Anbringung nötige Verfahren ist ziemlich teuer, und diese Kosten erhöhen sich bei zunehmender Häufigkeit des Austausches des Targets.

Zur Verbesserung der Targetnutzung wird in der US-PS 39 56 093 eine Vorrichtung beschrieben, bei der rechtwinklig zu einem ersten Magnetfeld ein zweites Magnetfeld verwendet wird, um die Gestalt des Magnetflußmusters abzuflachen, damit Magnetflußlinien parallel zur Targetoberfläche in einem größeren Bereich dieser Oberfläche erhalten werden. Weitere Bemühungen um eine Abflachung des Magnetflußmusters über das Target hinweg gehen aus der US-PS 43 12 731 und der US-PS 41 62 954 hervor. Mit anderen Versuchen, das Problem der Targeterosionsmuster zu lösen, befassen sich die US-PS 41 75 030 und die US-PS 41 16 806. Bei diesen Vorrichtungen kann zwar die Nutzung des Targets verbessert werden, es entstehen jedoch noch immer grabenähnliche Erosionsmuster, so daß auch hier das Target ausgetauscht werden muß, wenn erst knapp die Hälfte seines Materials abgestäubt ist.

Um die Targetoberfläche gleichmäßig, d. h. ohne Erosionsgräben, abzustäuben, wird in der DE-OS 27 07 144 eine ebene bzw. planare Magnetronvorrichtung beschrieben, deren Magnetsystem aus einer radialen, speichenförmigen oder kreisbahnförmigen Anordnung besteht und relativ zur Targetoberfläche bewegt wird. Zur Erhöhung der Zerstäubungsrate sind in der Tragplatte, die auf ihrer inneren Oberfläche ein Target trägt, Kühlkanäle ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, eine als Planarmagnetron ausgebildete Zerstäubungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine möglichst effektive Kühlung des eingesetzten Targets gewährleistet ist und eine Korrosion des verwendeten Magnetsystems wirksam vermieden wird. Zudem soll unter Vermeidung von Erosionsgräben eine gleichmäßige Targeterosion und Substratbeschichtung gewährleistet sein, um die Menge des abstäubbaren Targetmaterials zu erhöhen, ehe ein Austausch des Targets notwendig wird. Damit sollen die Intervalle zwischen dem Austausch des Targets verlängert und entstehende Todzeiten möglichst reduziert werden.

Im folgenden ist die Erfindung in weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein mit Wasser angetriebenes Magnetsystem gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Magnetsystem gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Magnetbaugruppe;

Fig. 4 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Planarmagnetrons mit abgenommener Vorderwand;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Magnetbaugruppe und das Target;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinrichtung mit abgenommener oberer Halterungsplatte in Draufsicht;

Fig. 7 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 längs der Linie 7-7;

Fig. 8 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 längs der Linie 8-8;

Fig. 9 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 längs der Linie 9-9;

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinrichtung mit abgenommener vorderer Abdeckung in Vorderansicht;

Fig. 11 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10.

In Fig. 1 ist ein mit Wasser antreibbares Magnetsystem 10 gezeigt, das eine Isolierkappe 12 aufweist, welche mittels einer Vielzahl von Befestigungselementen 16 an einer geflanschten Halterungsplatte 14 fest angebracht ist (siehe auch Fig. 2) . Die Befestigungselemente 16 erstrecken sich durch die Isolierkappe 12 in einen Flansch 18 an der Halterungsplatte 14, so daß eine Magnetgehäuseanordnung 20 gebildet wird. Der Flansch 18 der Halterungsplatte 14 ist an seiner Ober- und Unterseite mit Nuten versehen, in denen Dichtungen 22 bzw. 24 aufgenommen sind. Die Magnetgehäuseanordnung 20 ruht auf einem Isolierring 26, der zur Aufnahme einer Dichtung 28 in seiner Unterseite mit einer entsprechenden Nut versehen ist. Der Isolierring 26 seinerseits ruht in einem Umfangsschlitz 30, welcher in einer Arbeitskammerdecke 32 vorgesehen ist (siehe auch Fig. 4). Die Magnetgehäuseanordnung 20 wird durch ihr Gewicht an Ort und Stelle gehalten. Weil während des Betriebs der Vorrichtung in einer Arbeitskammer 34 (siehe Fig. 4) Vakuum herrscht, ist die Magnetgehäuseanordnung 20 abgedichtet ausgebildet.

Die geflanschte Halterungsplatte 14 hat eine Unterseite 38, an der mittels einer Vielzahl hier nicht gezeigter Befestigungsmittel oder einer anderen Verbindungseinrichtung ein scheibenförmiges Target 36 fest angebracht ist. Die Unterseite 38 fluchtet etwa mit einer Innenfläche 40, der Arbeitskammerdecke 32. Das Target 36 erstreckt sich in die Arbeitskammer 34. Je nach Anwendungszweck kann das Target jedoch auch anders gestaltet sein.

Innerhalb der Magnetgehäuseanordnung 20 ist ein Magnetantrieb 41 angebracht, der eine Antriebswelle 42 aufweist, welche in der Isolierkappe 12 drehbar angebracht ist. An der Antriebswelle 42 ist ein mehrere Schaufeln aufweisendes Schaufelrad 44 fest angebracht. Unterhalb des Schaufelrades 44 sitzt auf der Antriebswelle 42 eine eingekapselte Magnetbaugruppe 46. Der Magnetantrieb 41 ist auf einem an der Isolierkappe 12 mittels einer Vielzahl von Befestigungselementen 50 (von denen nur eins gezeigt ist) befestigten Lagerring 48 abgestützt, auf dem er bewegbar ist. Am äußeren Ende 52 jeder Schaufel des eine Vielzahl von Schaufeln aufweisenden Schaufelrades 44 ist eine Nylonrolle 54 angebracht, die auf dem Lagerring 48 abläuft, wenn der Magnetantrieb 41 in Umdrehung versetzt wird.

Die Isolierkappe 12 ist mit Durchlässen versehen, an die ein Kühlmitteleinlaß 56 und ein Kühlmittelauslaß 58 angeschlossen ist. Die Strömungsrichtung ist in Fig. 2 durch einen Pfeil in einem mit dem Kühlmitteleinlaß 56 verbundenen Durchlaß 59 angedeutet. Der Durchlaß 59 für das Kühlmittel durch die Isolierkappe 12 ist so angeordnet, daß das einströmende Kühlmittel auf das Schaufelrad 44 an der Mitte des äußeren Endes 52 auftrifft. An einem der Befestigungselemente 16 ist ein elektrischer Draht 60 anbringbar, der einen Anschluß einer Gleichstromquelle über die geflanschte Halterungsplatte 14 mit dem Target 36 elektrisch verbindet.

In Fig. 3 ist eine Magnetanordnung 61 gezeigt, die einen magnetisch permeablen Ring 62 mit einer Vielzahl von radial nach innen um den Innenumfang des Ringes 62 herum angeordneten Permanentmagneten 64 aufweist. Die Magnete sind symmetrisch so angeordnet, daß jedem Permanentmagneten 64 ein anderer Permanentmagnet 64 auf einer Diametralen des Ringes 62 paarweise zugeordnet ist. Die Permanentmagnete 64 können so angeordnet sein, daß gleichnamige Pole zur Mitte des Ringes 62 weisen oder daß alternierende Pole zur Mitte gerichtet sind. Durch die vom Ring 62 auf die Permanentmagnete 64 ausgeübte magnetische Anziehungskraft werden die Permanentmagnete 64 in ihrer Lage gehalten. Zur dauerhaften Fixierung der Permanentmagnete 64 kann auch jeder beliebige Metall- oder Epoxyklebstoff verwendet werden. Es ist auch möglich, die Permanentmagnete 64 in konischer Form und nicht nur in der gleichen Ebene anzuordnen.

Die Magnetanordnung 61 ist in rostfreien Stahl eingekapselt und bildet auf diese Weise die eingekapselte Magnetbaugruppe 46. Durch das Einkapseln wird verhindert, daß die Magnetbaugruppe 46 beim Eintauchen in das Kühlmittel, bei dem es sich typischerweise um Wasser handelt, korrodiert.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, bildet das durch Wasser angetriebene Magnetsystem 10 einen Teil eines Planarmagnetrons 66, zu der die Arbeitskammer 34 gehört, in die das Target 36 hineinragt. Das Target 36 ist unmittelbar oberhalb eines Substrates 70 und in einer Ebene parallel zu demselben angeordnet. Wenn das Target 36 und das Substrat 70 kreisförmige Gestalt haben, sind beide konzentrisch angeordnet. Das Substrat 70 ist auf einem pneumatischen Sockel 72 abgestützt. Die Arbeitskammer 34 ist mit hier nicht gezeigten, herkömmlichen, vakuumdichten Türen zur Beschickung und Entnahme sowie mit einer Einrichtung zur Herstellung des Vakuums in der Kammer und mit einer hier nicht gezeigten Zufuhreinrichtung für ein Inertgas versehen.

Beim Sputtern wird in der Arbeitskammer 34 zunächst Vakuum erzeugt. Anschließend wird ein inertes Gas unter niedrigem Druck in die Arbeitskammer 34 eingeleitet. Unter Druck stehendes Kühlmittel kann durch den Kühlmitteleinlaß 56 in die Magnetgehäuseanordnung 20 eingeleitet werden. Das Kühlmittel hat zwei Aufgaben zu erfüllen. Zunächst führt es die beim Betrieb der Zerstäubungsvorrichtung 66 im Target 36 erzeugte Wärme ab, die auf dem Weg über die geflanschte Halterungsplatte 14 an das Kühlmittel übertragen wird. Seine zweite Aufgabe erfüllt das Kühlmittel dadurch, daß es auf das eine Vielzahl von Schaufeln aufweisende Schaufelrad 44 aufprallt, dieses in Drehung versetzt und damit die Magnetbaugruppe 46 antreibt. Dann strömt das Kühlmittel aus der Magnetgehäuseanordnung 20 durch den Kühlmittelauslaß 58 aus.

Durch das Drehen des Schaufelrades 44 wird die Antriebswelle 42 gedreht und die eingekapselte Magnetbaugruppe 46 in eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung versetzt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Verbindung zwischen der Antriebswelle 42 und der eingekapselten Magnetbaugruppe 46 so gestaltet, daß diese in eine exzentrische Drehbewegung versetzt wird. Die eingekapselte Magnetbaugruppe 46 wird in einer Ebene parallel zum Target 36 bewegt. Von den Permanentmagneten 64 innerhalb der eingekapselten Magnetbaugruppe 46 werden Magnetflußlinien erzeugt, welche geschlossene Schleifenpaare 74 bilden, die sich von einem Pol eines Permanentmagneten 64 zu dessen entgegengesetztem Pol erstrecken. Aufgrund der axialen Anordnung der Permanentmagnete 64 innerhalb der Magnetanordnung 61 verlaufen die Schleifenpaare 74 entlang des Durchmessers und in senkrecht zur Ebene des Targets 36 liegenden Ebenen. Die Schleifenpaare 74 verlaufen somit durch und über das Target 36, wie Fig. 5 zeigt.

Wenn die Magnetbaugruppe 46 bewegt wird und die Magnetflußlinien über die Oberfläche des Targets 36 streichen, wird an das Target 36 über den elektrischen Draht 60 Gleichspannung angelegt. Durch diese Spannung entsteht zwischen dem Target 36 und dem Substrat 70 ein elektrostatisches Feld. Von dem Target 36 gehen Elektronen aus, die das Inertgas ionisieren. Die so entstehenden Ionen prallen auf das Target 36 auf und schlagen aus ihm Atome oder Moleküle heraus. Die herausgeschlagenen Atome und Moleküle lagern sich dann auf dem Substrat 70 ab. Da die Magnetflußlinien, die sich parallel zur Ebene der Targetoberfläche erstrecken, kontinuierlich in einem gleichmäßigen Muster über die Targetoberfläche bewegt werden, wird das Target 36 gleichförmig aufgebraucht, und das typische Erosionsnutenmuster stellt sich nicht ein.

Das in den Fig. 6 bis 9 gezeigte alternative Ausführungsbeispiel einer selbstangetriebenen Magneteinrichtung 76 mit Doppeltarget weist einen oberen Erdungsring 78 und einen unteren Erdungsring 80 auf, welche um eine Magnetgehäuseanordnung 82 herum mit Hilfe einer Vielzahl von Befestigungselementen 84 (von denen nur vier gezeigt sind) angebracht sind. Die Befestigungselemente 84 sind gegenüber der Magnetgehäuseanordnung 82 durch eine Vielzahl von Isolatoren 86 isoliert. Zur Schaffung der Magnetgehäuseanordnung 82 ist eine obere Halterungsplatte 88 mit einer unteren Halterungsplatte 90 durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 92 verbunden. Zwischen der oberen und unteren Halterungsplatte 88 bzw. 90 stellt ein O-Ring 94, der in eine Nut 96 in der oberen Halterungsplatte 88 eingesetzt ist, eine Abdichtung her. Die Verbindung zwischen der oberen und unteren Halterungsplatte 88 und 90 ist von einer oberen horizontalen Lagernut 98, einer unteren horizontalen Lagernut 100 und einer vertikalen Lagernut 102 gebildet. Innerhalb der Magnetgehäuseanordnung 82 ist ein Schaufelrad 104 angebracht, welches einen Ring 106, eine Vielzahl von Lageranordnungshalterungen 108, eine Vielzahl horizontaler Rollenlageranordnungen 110, eine Vielzahl vertikaler Rollenlageranordnungen 112 und eine Vielzahl von Schaufeln 114 aufweist.

Eine eingekapselte Magnetbaugruppe 46′ ist so an der Innenfläche des Ringes 106 befestigt, daß sie sich gegenüber dem Ring 106 exzentrisch verhält. Diese Magnetbaugruppe 46′ hat einen ähnlichen Aufbau wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 schon beschriebene eingekapselte Magnetbaugruppe 46. An der Außenfläche 116 der oberen Halterungsplatte 88 sowie an der Außenfläche 118 der unteren Halterungsplatte 90 ist jeweils ein Target 36′ befestigt. Die Magnetgehäuseanordnung 82 weist zwei Durchlässe 120 und 122 auf, an die ein Kühlmitteleinlaß 56′ bzw. ein Kühlmittelauslaß 58′ angeschlossen ist, so daß das in die Magnetgehäuseanordnung 82 eintretende Kühlmittel auf die Schaufeln 114 aufprallt. Die selbst angetriebene Magneteinrichtung 76 mit doppeltem Target ist so anbringbar, daß die Targets 36′ sich entweder in einer horizontalen oder in einer vertikalen Ebene innerhalb einer Arbeitskammer erstrecken, wobei die zur Verfügung stehende Gleichstrom- oder Hochfrequenz-Energie so an die Anordnung angeschlossen ist, daß diese kathodisch wirkt, wenn Energie zugeführt wird. Substrate können in der Nähe der Targets 36′ in Ebenen parallel zu denselben angeordnet werden. In der Arbeitskammer kann auch mehr als nur eine Magneteinrichtung 76 mit doppeltem Target und Wasserantrieb vorgesehen sein, so daß mehr als zwei Substrate gleichzeitig beschichtet werden können.

Wenn Kühlmittel unter Druck durch den Kühlmitteleinlaß 56′ eingeführt wird, prallt es auf die Schaufeln 114 auf und bewirkt, daß das Schaufelrad 104 gedreht wird. Wenn die Magneteinrichtung 76 mit Selbstantrieb und doppeltem Target so ausgerichtet ist, daß die Targets 36′ in einer horizontalen Ebene liegen, läuft das Schaufelrad auf den horizontalen Rollenlageranordnungen 110 in den oberen und unteren Lagernuten 98 und 100. Ist die Magneteinrichtung 76 vertikal ausgerichtet, so läuft das Schaufelrad 104 auf den vertikalen Rollenlageranordnungen 112 und der vertikalen Lagernut 102. Wenn sich das Schaufelrad 104 dreht, bewirkt es, daß die eingekapselte Magnetbaugruppe 46′ exzentrisch umläuft, wodurch das erzeugte Magnetfeld über die Außenflächen der Targets 36′ streicht, was zu einer gleichmäßigen Verarmung der Targets 36′ in ähnlicher Weise wie schon beschrieben, führt.

Ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 10 und 11 gezeigt. Hier weist eine translatorische Magneteinrichtung 140 eine obere Abdeckung 142, eine vordere Abdeckung 144, eine hintere Abdeckung 146, ein erstes Seitenteil 148, ein zweites Seitenteil 150, eine untere Halterungsplatte 152, einen Isolator 154 und eine Halterung 156 für eine Arbeitskammer auf. Die obere Abdeckung 142 ist an der unteren Halterungsplatte 152 und dem Isolator 154 durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 158 befestigt, die sich durch die vordere Abdeckung 144, die hintere Abdeckung 146, das erste Seitenteil 148 und das zweite Seitenteil 150 erstrecken, wodurch eine Magnetgehäuseanordnung 151 geschaffen ist.

In einem Flansch 164 der unteren Halterungsplatte 152 ist eine erste und zweite O-Ringnut 160 bzw. 162 vorgesehen. Am Isolator 154 ist eine dritte O-Ringnut 166 ausgebildet. In jeder der O-Ringnuten 160, 162 und 166 ist jeweils ein O-Ring 168, 169 bzw. 172 aufgenommen, wodurch zwischen der unteren Halterungsplatte 152 und dem Isolator 154 sowie zwischen dem Isolator 154 und der Halterung 156 für die Arbeitskammer eine Abdichtung geschaffen ist. An der unteren Halterungsplatte 156 ist unter Verwendung von hier nicht gezeigten Befestigungselementen oder einer anderen Verbindungseinrichtung ein Target 168 angebracht. Der Antrieb der Magnetbaugruppe 46′′ erfolgt über eine Schubkurbel, mittels der die Rotationsbewegung einer Welle 170 in eine Translationsbewegung überführt wird. Die Welle 170 ragt in die Magnetgehäuseanordnung 151 durch eine Öffnung in der oberen Abdeckung 142 hinein, deren Achse sich rechtwinklig zur Ebene der unteren Halterungsplatte 152 erstreckt und die auf der Längsmittellinie der Magnetgehäuseanordnung 151 angeordnet ist. Die Welle 170 hat ein unteres Ende 174, welche sich durch ein erstes Ende 175 einer ersten Koppelstange 176 erstreckt und dort mittels eines Stiftes 178 festgemacht ist. Die Koppelstange 176 ist in einer Ebene parallel zur Ebene der unteren Halterungsplatte 152 angeordnet und läuft in dieser um.

Die erste Koppelstange 176 weist an ihrem zweiten Ende 180 einen Drehzapfen 182 auf, der sich durch die erste Koppelstange 176 und in ein erstes Ende 184 einer zweiten Koppelstange 186 erstreckt. Durch das erste Ende 184 der zweiten Koppelstange 186 und den Drehzapfen 182 erstreckt sich ein Stift 188, um das gebildete Drehgelenk zusammenzuhalten, welches der ersten Koppelstange 176 eine Schwenkbewegung um den Drehzapfen 182 ermöglicht. Die zweite Koppelstange 186 weist an ihrem zweiten Ende 190 einen weiteren Drehzapfen 192 auf, der in einem Aufnahmeglied 194 befestigt ist, welches an einer eingekapselten Magnetbaugruppe 46′′ fest angebracht ist. Die zweite Koppelstange 186 kann um den Drehzapfen 192 schwenken. Die eingekapselte Magnetbaugruppe 46′′ ist ähnlich aufgebaut wie die vorstehend beschriebene und in Fig. 1 bis 3 gezeigte eingekapselte Magnetbaugruppe 46.

An der eingekapselten Magnetbaugruppe 46′′ sind mehrere Gleitmuffen 196 angebracht, die entlang von zwei Führungsstangen 198 gleiten können. Die Führungsstangen 198 sind in mehreren Schlitzen 200 im ersten und zweiten Seitenteil 148 bzw. 150 angebracht.

Während des Betriebes wird die Welle 170 mit einer Dreheinrichtung um ihre Längsachse 202 gedreht. Diese Drehbewegung veranlaßt die erste Koppelstange 176 in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Ebene der unteren Halterungsplatte 152 um die Längsachse 202 zu schwenken.

Wenn die erste Koppelstange 176 schwenkt, zieht sie die zweite Koppelstange 186 mit sich, so daß auf die eingekapselte Magnetbaugruppe 46′′ über den Drehzapfen 192 und das Aufnahmeglied 194 eine Antriebskraft ausgeübt wird. Da der Freiheitsgrad der Bewegung der Magnetbaugruppe 46′′ durch die sich durch die Gleitmuffen 196 erstreckenden Führungsstangen 198 begrenzt wird, bewirkt die auf die Magnetbaugruppe 46′′ ausgeübte Antriebskraft eine Translation der Magnetbaugruppe 46′′.

Beim Weiterschwenken der ersten Koppelstange 176 wird die eingekapselte Magnetbaugruppe 46′′ so bewegt, wie es in Fig. 11 gestrichelt gezeigt ist, daß nach einer vollständigen Umdrehung der ersten Koppelstange 176 um die Längsachse 202 die eingekapselte Magnetbaugruppe 46′′ eine komplette Bewegung über das Target 168 ausgeführt hat und in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, wie Fig. 10 zeigt. Die Bewegung der eingekapselten Magnetbaugruppe 46′′ wird bei fortgesetzter Umdrehung der Welle 170 wiederholt. Das von der eingekapselten Magnetbaugruppe 46′′ erzeugte Magnetfeld streicht also über das Target 168, was zu einer gleichförmigen Verarmung des Targetmaterials während des Zerstäubungsprozesses führt. Während des Betriebes erhält die translatorisch bewegbare Magneteinrichtung 140 elektrischen Strom und Kühlmittel und arbeitet als Gleichstrom- oder HF- Magnetron. Die Magneteinrichtung 140 wird dabei über eine abdichtende Öffnung in einer Arbeitskammer angebracht, wie im Zusammenhang mit der Arbeitskammer 34 beschrieben, so daß das Target 168 sich in der Nähe einer zu beschichtenden Oberfläche befindet, die in einer im wesentlichen parallel zur Ebene des Targets 168 liegenden Ebene angeordnet ist.

Bei einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl eingekapselter Magnetbaugruppen vorgesehen, die von einer gemeinsamen Welle exzentrisch angetrieben werden. Dabei kann die Größe der darin enthaltenen Ringe 62 und Permanentmagnete 64 variieren und ist nicht auf die in den Zeichnungen angegebene Größe oder Anzahl beschränkt. Die Durchmesser der zu beschichtenden Substrate liegen typischerweise im Bereich zwischen ca. 7,62 cm und 12,70 cm (3 bis 5 Zoll). Die verwendbare Substratgröße ist jedoch abhängig von den industriellen Anforderungen.

Da das Kühlmittel - wie oben erwähnt - sowohl zur Abführung der im Target erzeugten Wärme als auch für den Antrieb der Magnetbaugruppe verwendet wird, ist diese Antriebsart sehr zweckmäßig. Sie ist jedoch nicht als einziges Mittel zum Erzeugen der Bewegung der Magnetbaugruppe anzusehen. Außer einer hydraulischen Antriebseinrichtung können auch elektrische oder magnetische Antriebseinrichtungen vorgesehen sein. Die Geschwindigkeit des Antriebs läßt sich erfindungsgemäß durch Verstärken oder Verringern der Kühlmittelströmung zur Magnetgehäuseanordnung 20 steuern.

Um die Vorrichtung vor Überhitzung zu schützen, kann eine Wasser/Dreh-Verriegelung vorgesehen sein, die die Gleichstromzufuhr unterbricht, wenn sich entweder die Antriebswelle 42 nicht dreht oder kein Wasser durch den Kühlmitteleinlaß 56 strömt.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Magnetbaugruppe 46 nicht nur - wie in den obigen Beispielen - in eine gleichförmige, sondern auch in eine zufällige Bewegung versetzt werden. Es sei auch noch erwähnt, daß die Ebene der Magnetbaugruppe gegenüber dem Target durch Einstellen der Länge der Antriebswelle 42 oder durch Arbeiten ohne Lagerring 48 und Nylonrollen 54 angehoben oder abgesenkt werden kann, was eine Berührung zwischen der eingekapselten Magnetbaugruppe 46 und der Oberseite der geflanschten Halterungsplatte 14 ermöglicht.

Claims

1. Als Planarmagnetron ausgebildete Zerstäubungsvorrichtung mit folgenden Merkmalen:
eine Vakuumkammer (34) weist eine Positioniereinrichtung (72) für ein zu beschichtendes Substrat (70) auf;
innerhalb der Kammer (34) ist ein Target (36) zur Abgabe von Beschichtungsmaterial vorgesehen und bietet eine planare Targetoberfläche dar;
ein wenigstens zwei Magnete (64) aufweisendes Magnetsystem (10) ist hinter dem Target (36) angeordnet und relativ zu diesem bewegbar, so daß die erzeugten magnetischen Kraftflußlinien entlang der Targetoberfläche wandern, um eine gleichmäßige Targeterosion und Substratbeschichtung zu erreichen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnetsystem (10) eine Mehrzahl von Magneten (64) aufweist, die innerhalb eines magnetisch permeablen Gehäuses gegen den Zutritt von Kühlmittel eingekapselt sind und so eine eingekapselte Magnetbaugruppe (46, 46′, 46′′) bilden und
daß diese eingekapselte Magnetbaugruppe (46, 46′, 46′′) innerhalb eines von Kühlmittel durchflossenen Bereiches (20; 82; 151) angeordnet ist, an den das Target (36) angrenzt.

2. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kraftflußlinien Paare von geschlossenen Schleifen (74) bilden, die von einem Pol eines betreffenden Magneten (64) zum entgegengesetzten Pol des betreffenden Magneten (64) führen.

3. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das magnetisch permeable Gehäuse einen Ring (62) aufweist, in welchen die Paare der Schleifen (74) entlang von Durchmesserebenen des Rings (62) verlaufen (Fig. 5).

4. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das magnetisch permeable Gehäuse einen Ring (62) aufweist und
daß die Mehrzahl der Magnete (64) radial zu dem Ring (62) angeordnet sind.

5. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (64) in Paaren zueinander und zu einer zentralen Stelle ausgerichtet sind.

6. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (64) aus Permanentmagneten bestehen.

7. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (41) für eine kreisförmige Bewegung der Magnetbaugruppe (46, 46′, 46′′) eingerichtet ist.

8. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (41) eine exzentrisch zum magnetisch permeablen Gehäuse angeordnete Welle (42) umfaßt, um eine exzentrische Bewegung zu erzeugen.

9. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (41) für eine zufällige Bewegung der Magnetbaugruppe (46, 46′, 46′′) eingerichtet ist.

10. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (41) für translatorische Bewegungen der Magnetbaugruppe (46, 46′, 46′′) eingerichtet ist.

11. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als Schubkurbel (170, 176; 186, 198) ausgebildet ist, der eine umlaufende Koppelstange (170), eine schwingende Koppelstange (176) sowie eine Längsführung (198) umfaßt.

12. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (41) ein Schaufelrad (44, 104) umfaßt, das über den Kühlmittelkreislauf (56, 56′, 58, 58′) antreibbar ist.

13. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (44, 104) innerhalb der Magnetgehäuseanordnung (20, 82) angebracht ist.

14. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig zum Magnetsystem (10) Targets (36′) angeordnet sind.