DE4037580C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufstäubungsvorrichtung sowie eine Einrichtung und ein Verfahren zum Wechseln eines Targets. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anlage zum kontinuierlichen Aufstäuben die für eine Massenherstellung bei häufigem Wechseln des Targets geeignet ist, sowie eine Einrichtung und ein Verfahren zum Wechseln eines Targets bei einer solchen Vorrichtung.

Die Nachfrage nach Einrichtungen, mit denen Materialien als dünne Schichten aufgebracht werden können, z. B. nach Aufstäubungsvorrichtungen, hat auf verschiedenen Gebieten zugenommen. Beim Aufstäuben wird Argon oder dergleichen in Vakuum bei etwa 0,01 bis 10 Pa einer Gasentladung unterworfen, wobei Ionen zum Beschießen eines Targets erzeugt werden. Aus dem Target herausgeschlagene Aufstäubungsteilchen sammeln sich als dünne Schicht auf der Oberfläche eines Substrats an, das dem Target gegenüber angeordnet wird. Unterschiedliche Arten von Aufstäubungsvorrichtungen mit diesem Prinzip befinden sich in praktischem Gebrauch.

Insbesondere in Anlagen zur kontinuierlichen Aufstäubung für Massenherstellung wird ein Verfahren angewandt, bei dem zum Herstellen von dünnen Schichten, von denen jeder eine vorgegebene Stärke aufweist und die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die Stärke der den Targets zugeführten elektrischen Energie so eingestellt wird, daß sie zum jeweiligen Material paßt. Bei diesem Verfahren wird ein jeweiliges Target jedoch oft stark aufgebraucht, so daß es oft ausgewechselt werden muß. Da dabei jedesmal der Vakuumzustand der Vorrichtung zerstört wird, ist eine lange Zeitspanne für den Neustart der Vorrichtung erforderlich. Ebenfalls wird die Qualität der Dünnschichten ungünstig beeinflußt, so daß es also nicht immer möglich ist, hochqualitative Schichten zu erzielen. Im allgemeinen wird bei kontinuierlich arbeitenden Aufstäubungsvorrichtungen ein Verfahren angewendet, bei dem mehrere Targets aus demselben Material für einen Prozeß bereitgestellt werden, indem ein Substrat transportiert wird; dies, um die Targets so gleichmäßig wie möglich aufzubrauchen. Eine Aufstäubungseinrichtung zum Herstellen dünner Schichten auf einer magnetischen Aufzeichnungsplatte bildet z. B. Schichten auf der Platte unter Ausnutzen von nahezu insgesamt 20 Targetelektroden für alle metallischen Schichten, eine Magnetschicht und eine Schutzschicht aus. Wenn jedoch die Anzahl benutzter Targets erhöht wird, wird die Zeit zum Auswechseln der Targets so lang, daß sie nicht mehr vernachlässigbar ist, sondern im Gegensatz den größten Faktor beim Erniedrigen der Betriebszeit der Aufstäubungsvorrichtung darstellt. Da insbesondere die Schichtbildungskammer während des Auswechselns der Targets mit der Atmosphäre in Verbindung steht, erhöht sich nicht nur die Neustartzeit für die Vorrichtung, sondern es können auch nicht Schichten mit bevorzugt guten Eigenschaften erzielt werden, da die Qualität der Schichten negativ beeinflußt wird.

In der JP-A 0-1-165770 ist ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Targetelektrodenteil als Einheit ausgebildet wird und die Einheit fest mit Hilfe eines Handgriffs oder dergleichen an der Schichtbildungskammer befestigt wird. Dadurch ist es möglich, die Zeit zum Wechseln der Targetelektrode erheblich zu verringern.

Darüber hinaus existiert folgendes Verfahren zum Auswechseln einer Adhäsionsverhinderungsplatte und dergleichen in der Schichtbildungskammer einer Aufstäubungsvorrichtung, ohne daß eine Verbindung der Kammer zur Atmosphäre hergestellt wird. In den Druckschriften JP-A 61-133378 und JP-A 61-210178 ist ein Verfahren beschrieben, gemäß dem eine Adhäsionsverhinderungsplatte durch ein geeignetes Beförderungsmittel von einer Schichtbildungskammer in eine Zuführ/Entnahme-Kammer übertragen wird, die von der Schichtbildungskammer durch ein Torventil oder dergleichen getrennt ist. Dadurch kann die Platte in der Zuführ/Entnahme-Kammer ausgewechselt werden. Eine neue Adhäsionsverhinderungsplatte wird wieder in die schichtbildende Kammer eingeführt, was erfolgen kann, ohne daß die schichtbildende Kammer zur Atmosphäre geöffnet wird. Auch die JP-A 62-20873 oder JP-A 62-172471 beschreiben ähnliche Verfahren, bei denen Fensterglas in einer Schichtbildungskammer ausgetauscht werden kann, ohne daß diese zur Atmosphäre geöffnet werden muß. Dies erfolgt durch Abtrennen eines Raums zum Wechseln des Fensterglases von der Schichtbildungskammer mit Hilfe eines Torventils.

Gemäß der JP-A 61-576, die eine Aufstäubungsvorrichtung für Mehrschicht-Schichtbildung, aber keine kontinuierlich arbeitende Aufstäubungsvorrichtung beschreibt, ist die Aufstäubungsvorrichtung für die Mehrschicht-Schichtbildung so ausgebildet, daß eine Hauptkammer mit Unterkammern ausgebildet ist, deren Anzahl der Anzahl von Targets entspricht. Die Hauptkammer ist von den Unterkammern durch Torventile getrennt, so daß keines der Targets während des Aufstäubens mit den anderen Targets verunreinigt wird.

Beim oben beschriebenen Verfahren gemäß der JP-A 01-165770 steht die Schichtbildungskammer während des Austauschens der Targetelektrode mit der Atmosphäre in Verbindung. Dies stellt den größten Faktor beim Verringern der Produktivität und der Zuverlässigkeit der Vorrichtung dar.

Die Verfahren gemäß den Druckschriften JP-A 61-133378, JP-A 61-210178, JP-A 62-20873 und JP-A 62-127471 sind auf das Auswechseln der Adhäsionsverhinderungsplatte oder des Fensterglases beschränkt und können nicht auf den Ablauf des Wechselns einer Targetelektrode angewendet werden. Bei einem Verfahren, das ein Torventil und eine Wechselkammer verwendet, um das Wechseln der Targetelektrode im Vakuum zu ermöglichen, wird das Torventil beim Aufstäuben der Targetelektrode verunreinigt, so daß die Schichtbildungskammer zur Atmosphäre geöffnet werden muß, um schließlich das Torventil zu reinigen. Beim Verfahren, bei dem die Schichtbildungskammer von der Targetelektrode durch das Torventil getrennt wird, um eine Mehrfachschicht ohne Verunreinigen eines Targets durch andere Targets herzustellen, wie in der JP-A 61-576 erläutert, ist es möglich, das Target auszuwechseln, ohne daß die Schichtbildungskammer zur Atmosphäre geöffnet wird. Es wird aber ähnlich wie in den anderen oben genannten bekannten Fällen erforderlich, das Torventil auszuwechseln oder zu reinigen, so daß die Schichtbildungskammer doch zur Atmosphäre geöffnet werden muß. Darüber hinaus ist der Aufbau der Schichtbildungskammer kompliziert, und die Entfernung zwischen Target und Substrat wird vergrößert, so daß diese Verfahren zum Problem führen, daß keine Schichten mit guten Eigenschaften erhalten werden können.

Dies heißt also, daß bei den bekannten Anlagen zur kontinuierlichen Aufstäubung für Massenherstellung eine verlängerte Zeitspanne für Neustart der Vorrichtung erforderlich ist, was die Betriebszeit der Vorrichtung verringert und ungünstigen Einfluß auf die Schichtqualität nimmt. All dies resultiert aus dem Verbinden der Schichtbildungskammer mit der Atmosphäre, was bisher nicht ausreichend berücksichtigt wurde.

Die Druckschrift JP-A 63-143261 betrifft eine Vorrichtung zum Auswechseln von Targetplatten, die übereinander angeordnet und einzeln eine nach der anderen abgenommen werden. Der wesentliche Nachteil dieser Vorrichtung ist darin zu sehen, daß der kontinuierliche Betrieb durch die Anzahl der übereinander angeordneten Targets begrenzt ist und daher nach Verbrauch des letzten Targets der Aufstäubungsvorgang unterbrochen werden muß, um unter Öffnung der Vakuumkammer die Targets auszuwechseln, wobei unerwünschterweise das Substrat der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt wird. Wie bereits dargestellt, hat dies einen schlechten Einfluß auf die auf dem Substrat gebildete Schicht. Ferner hat diese Vorrichtung den weiteren Nachteil, daß nach dem Wechselvorgang eine erhebliche Zeit erforderlich ist, um die Vorrichtung wieder in Betrieb zu setzen. Dadurch ist die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung begrenzt.

Aus den Druckschriften JP-A 01-073074 und JP-A 01-290767 und (3) sind zwar Vorrichtungen zum kontinuierlichen Versorgen von Targets bekannt, die jedoch die folgenden Nachteile aufweisen. Diese Vorrichtungen sind technisch sehr aufwendig, da sie neben Vorratsbehältern zur Aufnahme der unverbrauchten sowie der verbrauchten Targets Zwischenkammern aufweisen, die jeweils mit aufwendigen Ventilvorrichtungen versehen werden müssen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dem Erfordernis der Reinhaltung der Aufstäubungskammer nur schwer zu entsprechen ist, wenn zusätzliche Komponenten darin vorhanden sind. Denn während des Aufstäubungsvorganges können Aufstäubungsteilchen auch aus diesen zusätzlichen Komponenten herausgeschlagen werden und sich als Verunreinigungen auf dem Substrat sammeln. Hierdurch wird die Qualität der auf dem Substrat gebildeten dünnen Schicht verschlechtert, wobei es im Extremfall dazu führen kann, daß das behandelte Substrat als Ausschuß anzusehen ist.

Ausgehend von diesen vorbekannten Anordnungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine technisch einfache Aufstäubungsvorrichtung zu schaffen, die ein Auswechseln der Targetelektrode ermöglicht, ohne daß die Schichtbildungskammer beim Wechseln des Targets mit der Atmosphäre verbunden wird, und die ferner eine Verunreinigung der gebildeten Schicht wirksam verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen. Zum einen wird das Vakuumgefäß von unnötigen Komponenten freigehalten, die, wie oben erwähnt, zu einer Verschlechterung der Schichtqualität führen können. Zum anderen besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß durch diese Ausbildung der apparative Aufwand dadurch verringert wird, daß keine zusätzlichen Verschlußvorrichtungen zum Trennen des Vakuumgefäßes von der Targetwechselkammer notwendig sind und dadurch der technische Aufwand und damit auch die Störungsanfälligkeit wesentlich vermindert ist.

Bei der Erfindung dient das Target beim Aufstäubungsvorgang im Vakuumgefäß nicht nur dazu, eine dünne Schicht auf der Ober­ fläche eines Substrats auszubilden, sondern es bildet dabei zusammen mit der Targetelektrode zugleich einen Teil der Wand des Vakuumgefäßes, verschließt dieses also vakuumdicht. Gleichzeitig steht die Targetwech­ selkammer mit der Atmosphäre in Verbindung, damit eine Er­ satztargetelektrode für den Wechsel vorbereitet werden kann. Da die Targetwechselkammer mit Hilfe der Targetelektrode vom Vakuumgefäß abgetrennt ist, während sie mit der Atmosphäre verbunden ist, wird der Vakuumzustand im Vakuumgefäß nicht unterbrochen. Wenn die Targetelektrode auszuwechseln ist, wird die Targetwechselkammer verschlossen und evakuiert. Im evakuierten Zustand werden die Targetelektrode, die zuvor einen Teil des Vakuumgefäßes bildete, und das Ersatztarget, das sich zum Auswechseln noch in der Targetwechselkammer be­ findet, durch vorgegebene Einrichtungen so verschoben, daß sie gegeneinander ausgetauscht werden. Wenn der Wechsel der Targetelektroden abgeschlossen ist, wird die Targetwechsel­ kammer wieder mit der Atmosphäre verbunden, die alte Target­ elektrode wird ihr entnommen und eine neue Targetelektrode wird für den nächsten Targetwechsel in sie eingesetzt.

Demgemäß kann die Targetelektrode ausgewechselt werden, ohne daß das die Filmbildungskammer darstellende Vakuumgefäß mit der Atmosphäre verbunden wird. Hierdurch lassen sich Schichten mit bevorzugt guter Qualität erzielen, und die Zuverlässig­ keit der Vorrichtung wird erhöht. Weiterhin resultiert aus der Tatsache, daß die Schichtbildungskammer nicht mit der At­ mosphäre verbunden wird, der Vorteil, daß nur eine kurze Neustartzeit für die Vorrichtung erforderlich ist. Demgemäß erhöht sich die Betriebszeit der Vorrichtung erheblich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch ein erstes Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufstäubungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung zum detaillierten Darstellen eines Zustands, bei dem eine Tar­ getelektrode an einem Vakuumgefäß befestigt ist;

Fig. 3A einen Teilquerschnitt betreffend ein Ausführungs­ beispiel mit einer vertikal befestigten Targetelektrode;

Fig. 3B einen Teilquerschnitt für den Zustand nach dem Wechseln der Targetelektrode;

Fig. 4A eine schematische Draufsicht auf eine kontinuierlich arbeitende Aufstäubungsvorrichtung;

Fig. 4B eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 4A;

Fig. 5A eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer kontinuierlich arbeitenden Aufstäubungsvorrichtung;

Fig. 5B eine Seitenansicht eines Teils einer Targetwech­ selkammer;

Fig. 6A eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbei­ spiels einer kontinuierlich arbeitenden Aufstäubungsvorrichtung; und

Fig. 6B eine Seitenansicht ähnlich der von Fig. 6A, jedoch für den Zustand der Vorrichtung nach dem Wechseln eines Targets.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf bevor­ zugte Ausführungsbeispiele erläutert, die durch Figuren ver­ anschaulicht sind.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Aufstäubungsvorrichtung und eine Targetwechseleinrichtung ist in Fig. 1 dargestellt.

In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 ein Vakuumgefäß, das eine Schichtbildungskammer darstellt. Im Gefäß sind eine Targetelektrode 3, die einen Teil des Vakuumgefäßes 1 selbst bildet, und ein Substratträger 10 angeordnet. Eine Seiten­ fläche des Vakuumgefäßes 1 ist so ausgebildet, daß sie mit der Oberfläche der Targetelektrode 3 fluchtet. Letztere wird durch einen Targetelektrodenhalter 4 gehalten, zu dem ein Kühlwassereinlaß 5 gehört, über den Kühlwasser zugeführt wird. Eine Targetelektroden-Wechselkammer 2 ist mit dem un­ teren Bereich des Vakuumgefäßes 1 verbunden und liegt neben diesem. Zum Befördern einer Targetelektrode sind zwei Schie­ nen 6 in der Targetelektroden-Wechselkammer 2 vorhanden, die sich beabstandet voneinander oben und unten in der Kammer erstrecken. Eine Targetelektrode 3 wird verschoben, wenn die Targetelektroden-Beförderungsschienen durch ein Beförde­ rungsgetriebe 8 angetrieben werden. Es wird nun unter Bezug­ nahme auf Fig. 2 im einzelnen die Befestigungsart einer Tar­ getelektrode 3 beschrieben.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Targetelektrode 3 fol­ gende Teile auf: ein Target 18, eine Abschlußplatte 14, eine Magnetfelderzeugungseinrichtung 15 zum Erzeugen eines Mag­ netfelds mit einem Magnetron, eine Masseplatte 17, Isolato­ ren 13 und Masseabschirmungen 12, die alle über Schrauben fest miteinander verbunden sind. Durch die Isolatoren 13 wird das Targetpotential vom Massepotential isoliert. Das Innere des Vakuumgefäßes 1 wird mit Hilfe einer Vakuumdich­ tung zwischen dem die Schichtbildungskammer bildenden Vakuum­ gefäß 1 und der Masseplatte 17 evakuiert gehalten. Die Tar­ getelektrode 3 wird automatisch mit einem Spannungszuführ­ anschluß 11 und einem Wartungsanschluß 16 verbunden, wenn sie im Vakuumgefäß 1 befestigt wird. Durch Stromzuführan­ schlüsse 12 wird dem Target 18 elektrische Energie zuge­ führt. Der Masseanschluß 16 wird zwangsweise mit Massepoten­ tial verbunden, da er aufgrund der Wirkung eines O-Rings zwischen der Masseplatte 17 und dem Vakuumgefäß 1 nicht in metallischen Kontakt mit dem Vakuumgefäß 1 kommen kann. Kühlwasser wird über den Targetelektrodenhalter 4 zur Tar­ getelektrode 3 geführt. Die Targetelektrode 3 und der Tar­ getelektrodenhalter 4 sind voneinander durch einen Teil des unteren Isolators 13 getrennt. Das Innere der Targetwechsel­ kammer 2 steht normalerweise mit Atmosphäre in Verbindung. Die Targetelektrode 3 ist so mit dem Vakuumgefäß 1 verbun­ den, daß sie eine Öffnung desselben durch die Druckdifferenz zwischen der Öffnung und durch die vom Targetelektrodenhal­ ter 4 ausgeübte Kraft verschließt. Wenn die Targetelektrode 3 gewechselt wird, wird die Targetwechselkammer 2 durch eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe evakuiert. Wenn der Target­ elektrodenhalter 4 abgesenkt wird, nachdem der Druck in der Targetwechselkammer 2 im wesentlichen mit demjenigen im Va­ kuumgefäß 1 in Übereinstimmung gebracht wurde, wird die Tar­ getelektrode 3 vom Vakuumgefäß 1 gelöst und durch die (in Fig. 2 nicht dargestellten) Beförderungsschienen gehalten.

Ein Verfahren zum Wechseln der Targetelektrode 3 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Wenn die Target­ elektrode 3 im Vakuumgefäß 1 befestigt ist, wird eine Wech­ seltür 9 geöffnet, nachdem zuvor überprüft wurde, ob der Druck in der Targetwechselkammer 2 im wesentlichen mit dem Atmosphärendruck übereinstimmt. Eine neue, einzuwechselnde Targetelektrode 3′ wird auf die untere Beförderungsschiene 6 gesetzt. Die Wechseltür 9 wird dann vor dem Evakuieren der Targetwechselkammer 2 geschlossen. Nach dem Evakuieren wird die Oberfläche der neuen, für das Auswechseln bestimmten Targetelektrode 3′ durch einen Heizer 7 erhitzt, um Gas von der neuen Targetelektrode 3′ auszutreiben. Anschließend wird die obere Beförderungsschiene 6 in eine Aufnahmeposition gerade unter dem Vakuumgefäß 1 bewegt. Wenn bei dieser An­ ordnung der Targetelektrodenhalter 4 abgesenkt wird, bewegt sich auch die Targetelektrode 3 zusammen mit dem Halter nach unten, bis sie schließlich von der oberen Beförderungsschie­ ne 6 gehalten wird. Der Targetelektrodenhalter 4 wird dann weiter bis zu einer Stellung unterhalb der Beförderungs­ schiene 6 abgesenkt. Die losgelöste Targetelektrode 3 wird nach rechts bewegt. Das Wasser in der Targetelektrode 3 muß abgelassen werden, bevor diese gelöst wird. Es kann dadurch vollständig aus dem Inneren der Targetelektrode 3 entfernt werden, daß die Zufuhr von Kühlwasser beendet wird und dann trockene Luft anstatt des Kühlwassers in die Targetelektrode geführt wird. Anschließend wird die Luft in der Elektrode evakuiert, damit keine Luft in die Targetwechselkammer 2 eintreten kann, wenn die Targetelektrode 3 vom Targetelek­ trodenträger 4 getrennt wird.

Die losgelöste Targetelektrode 3 wird entfernt, bevor die neue, einzuwechselnde Targetelektrode 3′ in die Stellung ge­ rade unter dem Vakuumgefäß 1 verfahren wird. Dann wird der Targetelektrodenhalter 4 angehoben, um die Targetelektrode 3′ wieder in einer vorgegebenen Stelle im Vakuumgefäß 1 zu befestigen. Das Innere der Targetelektrode 3′ wird dann wieder gekühlt, der Druck in der Targetwechselkammer 2 wird wieder im wesentlichen auf Atmosphärendruck eingestellt, und die Targetelektrode 3 wird der Targetwechselkammer 2 entnom­ men. Auf diese Weise wird das Auswechseln einer Targetelek­ trode beendet.

Der in Fig. 2 dargestellte Aufbau veranschaulicht ein Bei­ spiel, bei dem die Targetelektrode 3 und Masseabschirmungen 12 miteinander vereint sind, so daß die Masseabschirmungen 12 zusammen mit der Targetelektrode ausgewechselt werden, wenn diese, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, ausgewechselt wird. Auf ähnliche Weise kann eine Adhäsions­ verhinderungsplatte zum Verhindern der Adhäsion der Aufstäubungsschicht integral mit der Targetelektrode 3 ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Adhäsionsverhinderungsplatte ausge­ tauscht werden, ohne daß das die Schichtbildungskammer darstel­ lende Vakuumgefäß 1 mit der Atmosphäre verbunden wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau wird der Heizer 7 in der Targetwechselkammer 2 dazu verwendet, Gas von der einzu­ wechselnden Targetelektrode 3′ auszutreiben. Mit Hilfe eines Zerstäubungsreinigungsmechanismus in der Targetwechselkammer 2 ist es jedoch auch möglich, die Oberfläche der Targetelektrode 3′ in der Targetwechselkammer 2 zu reinigen und die gereinigte Targetelektrode, so wie sie ist, im Vakuumgefäß zu befesti­ gen.

Bei der Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 wird der Substrat­ träger horizontal verschoben, da es sich um Aufstäuben nach oben handelt, jedoch kann der Substratträger auch vertikal bewegt werden, wenn seitwärts aufgestäubt wird. Auch in die­ sem Fall kann die Targetelektrode ausgewechselt werden, ohne daß die filmbildende Kammer mit der Atmosphäre verbunden wird.

Der vorstehend beschriebene Fall ist aus Fig. 3A ersicht­ lich. Wie in der Figur dargestellt, wird die auf der Beför­ derungsschiene beförderte Targetelektrode 3 mit dem Vakuum­ gefäß 1 über eine Targetelektroden-Spanneinrichtung 20 ver­ bunden. Das obere Ende der Spanneinrichtung 20 ist mit einer Gewindeschraube versehen, die in die Rückseite der Target­ elektrode 3 geschraubt ist, so daß die Targetelektrode selbst dann genau positioniert werden kann, wenn sie verti­ kal am Vakuumgefäß befestigt ist. Fig. 3B zeigt den Zustand, in dem die Targetelektrode 3 am Vakuumgefäß 1 befestigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden beide Funktionen des Zuführens von Kühlwasser und des Herstellens elektrischer Anschlüsse von Hand ausgeführt, was einen Unterschied zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 darstellt. Dementsprechend ist der Aufbau der Targetwechselkammer 2 vereinfacht.

Wie oben angegeben, ermöglichen es die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele dadurch, daß das die filmbildende Kam­ mer darstellende Vakuumgefäß nicht mit der Atmosphäre ver­ bunden wird, eine Schicht guter Qualität gesichert herzustellen, so daß also die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht ist und auch die Herstellausbeute zunimmt. Da sich die Neu­ startzeitspanne nach dem Verbinden der schichtbildenden Kammer mit der Atmosphäre verkürzen läßt, wird die Nutzungszeit der Vorrichtung deutlich erhöht. Da ein Target für eine Art von Schicht ausreicht, ist es nicht erforderlich, die Vorrichtung mit großen Abmessungen auszubilden. Dementsprechend kann die Anzahl von Spannungsquellen und dergleichen erheblich ver­ ringert werden, wodurch die Abmessungen der Vorrichtung kleiner werden.

Die Fig. 4A und 4B zeigen einen Aufbau, wie er für eine Va­ kuumkammer in einer normalen Anlage zur kontinuierlichen Aufstäubung re­ präsentativ ist. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, weist die Vorrichtung folgende Teile auf: eine Zuführkammer 31, eine Heizkammer 32, eine Aufstäubungsreinigungskammer 33, eine Schichtbildungskammer 1, eine Kühlkammer 34 und eine Entnahme­ kammer 35. Jede Vakuumkammer ist von den benachbarten Kam­ mern durch Torventile 36 getrennt. Die Heizkammer 32, die Aufstäubungsreinigungskammer 33, die schichtbildende Kammer 1 und die Kühlkammer 34 werden immer evakuiert gehalten. Im Fall normaler Schichtbildung steht die Zuführkammer 31 mit der At­ mosphäre in Verbindung. Ein Substratträger 10, auf dem ein Substrat 50 befestigt ist, wird in ihr angeordnet. Luft wird aus der Zuführkammer 31 ausgepumpt. Nach diesem Auspumpen wird das Torventil 36 geöffnet, und der Substratträger 10 wird durch einen Beförderungsmechanismus 37 in die Heizkam­ mer 32 bewegt. In der Heizkammer 32 wird das Substrat durch einen Heizer 58 wie eine Heizlampe oder einen Wirbelstrom­ heizer erhitzt, um Gas vom Substrat auszutreiben. Anschlie­ ßend wird der Substratträger in die Aufstäubungsreinigungskammer 33 bewegt. Dort wird dem Substratträger 10 Hochfrequenz- oder Gleichstromenergie über eine Aufstäubungs-Spannungsversor­ gung 39 zugeführt, und die Substratoberfläche wird durch Aufstäuben mit Prozeßgas gereinigt. Anschließend wird der Sub­ stratträger 10 mit Hilfe des Beförderungsmechanismus 37 zur Schichtbildung in die schichtbildende Kammer verschoben. Nach der Schichtbildung wird der Substratträger 10 in die Kühlkammer 34 und dann in die Entnahmekammer 35 verschoben. Wenn der Substrat­ träger 10 in die Entnahmekammer 35 bewegt ist, wird diese mit der Atmosphäre verbunden, und dann wird der Träger 10 entnommen. Die Anlage zur kontinuierlichen Aufstäubung ist so ausgebil­ det, daß ein Substratträger nach dem anderen in vorgegebenem zeitlichem Abstand zugeführt wird und die Schichtbildung quasi­ kontinuierlich abläuft.

Ein Verfahren zum Wechseln eines Target gemäß der Erfindung beim obigen Aufbau der Vakuumkammern wird nun unter Bezug­ nahme auf die Fig. 5A und 5B beschrieben.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Targetwech­ selkammer 2 an den Rückseiten der Aufstäubungsreinigungskammer 33 und der schichtbildenden Kammer 1 vorhanden. Die Targetwechsel­ kammer 2 ist von der Aufstäubungsreinigungskammer 33 durch das Torventil 36 und von der schichtbildenden Kammer 1 durch die Targetelektrode 3 getrennt. Die Targetwechselkammer 2 ver­ fügt über einen Targethalter 22 und Klappen 38, durch die die ausgewechselte Targetelektrode 3 entnommen wird. Wenn die Klappen 38 geschlossen sind, wird die Targetwechselkammer 2 mit einer (nicht dargestellten) Vakuumpumpe evakuiert.

Anstelle des Substrathalters 10 wird die auf dem Targethal­ ter 22 befestigte Elektrode 3 in die Zuführkammer 31 gege­ ben. Nach Abpumpen der Luft aus der Zuführkammer 31 wird der Targethalter 22 mit Hilfe des Beförderungsmechanismus 37 in die Heizkammer 32 bewegt. In dieser wird die Oberfläche der Targetelektrode 3 zum Austreiben von Gas in der Targetelek­ trode beheizt, entsprechend dem Austreiben von Gas aus einem Substrat. Anschließend wird die Targetelektrode 3 in die Aufstäubungsreinigungskammer 33 bewegt, und dort wird die Target­ oberfläche gereinigt, entsprechend wie das Reinigen der Sub­ stratoberfläche erfolgte. Nach diesem Reinigen wird die Luft in der Targetwechselkammer 2 abgepumpt, und sie wird dann mit der Sputterreinigungskammer 33 durch Öffnen des Torven­ tils 36 zwischen diesen beiden Kammern verbunden. Die Tar­ getelektrode 3 wird mit Hilfe einer Halterbeförderungsein­ richtung 39 in eine bestimmte Position (22-a) in der Target­ wechselkammer 2 verfahren. Danach wird das Torventil 36 ge­ schlossen. Wie in Fig. 5B dargestellt, wird die Targetelek­ trode 3 durch einen Halter 41 für die Targetelektrode dem Targethalter 22 entnommen und in eine Position eines Beför­ derungsmechanismus 37′ abgesenkt, die in der Höhe der Tar­ getbefestigung liegt. Anschließend wird die Targetelektrode 3 durch den Beförderungsmechanismus 37′ in eine hintere Po­ sition (3-a) in der Schichtbildungskammer 3 verfahren. An­ schließend wird das Auswechseln der Targetelektrode mit ähn­ lichen Abläufen ausgeführt, wie sie anhand des Ausführungs­ beispiels von Fig. 1 erläutert wurden. Nach dem Auswechseln der Targetelektrode wird die Targetwechselkammer 2 mit der Atmosphäre verbunden, und die ausgewechselte Targetelektrode 3 und der Targethalter 22 werden entnommen. Wie oben be­ schrieben, kann die Targetelektrode ausgewechselt werden, ohne daß die schichtbildende Kammer 1 mit der Atmosphäre ver­ bunden wird.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Ausgasen und das Vor­ sputtern der Targetelektrode nicht getrennt vom Schichtbil­ dungsprozeß ablaufen können, muß die Vorrichtung während des Gasaustreibens und Vorsputterns angehalten werden, was ihre Einsatzzeit erniedrigt. Dem steht der Vorteil gegenüber, daß es nicht erforderlich ist, einen Heizer für das Gasaustrei­ ben, einen Zerstäubungsreinigungsmechanismus und eine Zerstäubungsreinigungsspan­ nungsquelle in der Targetwechselkammer 2 anzuordnen, was die Herstellkosten für die Vorrichtung verringert und es ermög­ licht, die Abmessungen der Vorrichtung zu verkleinern.

Es wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Verfahrens zum Auswechseln eines Targets im Vakuum unter Bezugnahme auf die Fig. 6A und 6B beschrieben.

Fig. 6A zeigt den Fall, daß die Targetelektrode 3 mit der Filmbildungskammer 1 der Anlage zur kontinuierlichen Aufstäubung gemäß Fig. 4 durch eine Spanneinrichtung 41 verbunden ist. Während des Auswechselns der Targetelektrode 3 ist ein Target-Wech­ selhalter 40 mit der Rückseite der Targetelektrode 3 verbun­ den. Der Targetwechselhalter 40 bildet einen Teil der Wand des Vakuumgefäßes. Nach dem Befestigen der Targetelektrode 3 wird die Luft in einem Raum 51 zwischen dem Target-Wechsel­ halter 40 und der Elektrode durch eine (nicht dargestellte) Pumpe abgepumpt. Anschließend wird die Spanneinrichtung 41 gelöst, wodurch die Targetelektrode 3 vom Target-Wechselhal­ ter 40 gehalten wird und dann vom Vakuumgefäß abgehoben wird. Wie in Fig. 5A dargestellt, wird die Targetelektrode 3 anschließend mit Hilfe des Beförderungsmechanismus 37 von der Zuführkammer 31 in die Heizkammer 32, die Sputterreini­ gungskammer 33 und die schichtbildende Kammer 1 transportiert. Dabei ist die Targetelektrode 3 mit Hilfe des Target-Wech­ selhalters 40 an einem Targethalter 52 befestigt, wie durch Fig. 6B veranschaulicht. Anschließend wird der Target-Wech­ selhalter 40 von der Targetelektrode 3 gelöst. Der Target­ halter 52 mit der auf ihm befestigten Targetelektrode 3 wird in die Kühlkammer 34 und dann in die Entnahmekammer 35 ver­ schoben und aus dieser entnommen.

Anschließend wird der Targethalter 52 mit einer neuen an ihm befestigten Targetelektrode 3 in die Zuführkammer 31 einge­ führt.

Wie zuvor unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 5A und 5B erläutert, wird die Targetelektrode 3 nach dem Austreiben von Gas aus ihr und dem Reinigen ihrer Ober­ fläche durch Aufstäuben in die schichtbildende Kammer 1 transpor­ tiert und dort mit Hilfe von Abläufen befestigt, die umge­ kehrt zu den Abläufen des Lösens einer Targetelektrode sind. Nach dem Befestigen der Targetelektrode 3 wird der Target- Wechselhalter 40 von der Targetelektrode getrennt, wodurch diese eine Stellung einnimmt, in der sie zum Aufstäuben be­ reitsteht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Targetwechselkammer 2 entbehrlich, wodurch weiteres Verringern der Abmessungen und Kostenerniedrigung für die Vorrichtung erzielbar sind.

Wie oben beschrieben, kann bei der Erfindung eine Target­ elektrode im Vakuum ausgetauscht werden, ohne daß die Schicht­ bildungskammer mit der Atmosphäre verbunden wird. Da demge­ mäß ein Neustart für die Vorrichtung nicht erforderlich ist, führt die Erfindung dazu, daß die Einsatzzeit der Vorrich­ tung deutlich erhöht wird.

Claims (8)

1. Aufstäubungsvorrichtung mit einem Vakuumgefäß (1), in dem ein Substrathalter (10) und eine diesem gegenüberliegende, mit einem Target (18) versehene Targetelektrode (3) angeordnet ist, mit einer dem Vakuumgefäß (1) benachbart angeordneten Targetwechselkammer, die mit dem Vakuumgefäß (1) durch eine vakuumdicht verschließbare Öffnung zum Austausch von Targets (18) verbunden ist, wobei die Targetelektrode (3) zum Verschließen der Öffnung dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (4, 6) in der Targetwechselkammer (2) vorgesehen sind, mittels der eine verbrauchte Targetelektrode (3) durch eine neue Targetelektrode (3′) ersetzbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Targetelektrode (3) und dem darauf angebrachten Target (18) eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (17) angeordnet ist, um mit einem Magnetron ein magnetisches Feld auf der Oberfläche des Targets (18) zu erzeugen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Targetelektrode (3) und dem darauf angebrachten Target (18) ein Kühlwassereinführabschnitt vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetwechselkammer (2) eine Ersatzelektrode (3′) aufnimmt, die eine Targetplatte, eine Magnetfelderzeugungseinrichtung und einen Kühlwassereinführabschnitt aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Wechseln der Targetelektroden (3) einen Targetelektrodenhalter (4) sowie bewegbare Schienen (6) umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Targetelektrodenhalter (4) eine konzentrisch zur Öffnung zwischen Vakuumgefäß (1) und Targetwechselkammer (2) ausgerichtete Vorschubeinrichtung umfaßt und eine erste Schiene (6) derart verschiebbar ist, daß sie die verbrauchte Targetelektrode (3) in einer ersten Stellung der Vorschubeinrichtung (4) übernimmt und mittels einer zweiten Schiene (6) der in einer zweiten Stellung befindlichen Vorschubeinrichtung (4) eine neue Targetelektrode (3′) zuführbar ist.

8. Verfahren zum Wechseln einer Targetelektrode (3) in einer Aufstäubungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Evakuieren der Targetwechselkammer (2), die eine neue Targetelektrode (3′) enthält,
• - Entfernen der alten Targetelektrode (3) von der Öffnung zwischen Targetwechselkammer (2) und Vakuumgefäß (1),
• - Anordnen der neuen Targetelektrode (3′) in der Öffnung, um diese vakuumdicht zu verschließen,
• - Verbinden der Targetwechselkammer (2) mit der Umgebung und
• - Entfernen der alten Targetelektrode (3) aus der Targetwechselkammer (2) und Einsetzen einer neuen Targetelektrode in dieselbe.