DE4138793C2 - Method and device for coating a substrate, in particular with electrically non-conductive layers - Google Patents
Method and device for coating a substrate, in particular with electrically non-conductive layersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Subtrats, insbesondere mit elektrisch nichtleitenden Schichten von elek trisch leitfähigen Targets in reaktiver (z. B. oxidierender) Atmosphäre, wobei die Vorrichtung aus einer Stromquelle, die mit in einer evakuierbaren Beschichtungskammer angeordneten, Magnete einschließende Kathoden ver bunden ist, die elektrisch mit den Targets zusammenwirken, die sich auf dem Substrat niederschlagen, wobei elektrisch voneinander und von der Sputterkammer getrennte Anoden angeordnet sind, die in einer Ebene zwischen den Kathoden und dem Substrat vorgesehen sind, besteht.The invention relates to a method and a device for coating a substrate, in particular with electrically non-conductive layers from elek trically conductive targets in a reactive (e.g. oxidizing) atmosphere, the Device from a power source with in an evacuable Coating chamber arranged, magnets enclosing cathodes ver is bound, which interact electrically with the targets that are on the Precipitate substrate, electrically from each other and from the Sputter chamber separate anodes are arranged in a plane between the cathodes and the substrate are provided.
Es ist bereits eine Zerstäubungseinrichtung zur Herstellung dünner Schichten bekannt (DD 252 205 A1), bestehend aus einem Magnetsystem und mindestens zwei darüber angeordneten Elektroden aus dem zu zerstäubenden Material, zwei darüber angeordneten Elektroden aus dem zu zerstäubenden Material, wobei diese Elektroden elektrisch so gestaltet sind, daß sie wechselweise Kathode und Anode einer Gasentladung sind. Die Elektroden sind zu diesem Zwecke an eine sinusförmige Wechselspannung von vorzugsweise 50 Hz angeschlossen.It is already an atomizing device for the production of thin layers known (DD 252 205 A1), consisting of a magnet system and at least two electrodes made of the material to be atomized, two electrodes made of the material to be atomized, these electrodes are electrically designed so that they alternately cathode and anode of a gas discharge. The electrodes are on for this purpose a sinusoidal AC voltage of preferably 50 Hz is connected.
Diese bekannte Zerstäubungseinrichtung soll besonders für die Abscheidung dielektrischer Schichten durch reaktive Zerstäubung geeignet sein. Durch den Betrieb der Einrichtung mit etwa 50 Hz soll vermieden werden, daß es zur Flitterbildung an der Anode und im Falle von Metallbeschichtung zu elektrischen Kurzschlüssen mit Überschlag oder Lichtbogen (sogenannten Arcs) kommt.This known atomizing device is intended especially for deposition dielectric layers can be suitable by reactive sputtering. By the Operation of the device with about 50 Hz should be avoided that it Tinsel formation on the anode and, in the case of metal coating, electrical Short circuits with arcing or arcs (so-called arcs).
Bei einer anderen bereits bekannten Vorrichtung zum Aufstäuben eines dünnen Films, bei der die Geschwindigkeit des Niederbringens von Schichten unter schiedlicher Materialien regelbar ist (DE 39 12 572 A1), um so zu extrem dünnen Schichtpaketen zu gelangen, sind mindestens zwei unterschiedliche Arten von kathodenseitig vorgesehenen Gegenelektroden angeordnet.In another already known device for dusting a thin one Film at which the speed of bringing down layers under different materials can be regulated (DE 39 12 572 A1) so as to be extremely thin To arrive at shift packets are at least two different types of Counter electrodes provided on the cathode side.
Weiterhin ist eine Anordnung zum Abscheiden einer Metallegierung mit Hilfe von HF-Kathodenzerstäubung bekannt (DE 35 41 621 A1), bei der abwechselnd zwei Targets angesteuert werden, wobei die Targets die Metallkomponenten der abzuscheidenden Metallegierung jedoch mit unterschiedlichen Anteilen enthal ten. Die Substrate sind zu diesem Zweck auf einem Substratträger angeordnet, der von einer Antriebseinheit während des Zerstäubungsvorgangs in Rotation versetzt wird.Furthermore, there is an arrangement for depositing a metal alloy with the help known from HF cathode sputtering (DE 35 41 621 A1), in which alternately two targets are controlled, the targets being the metal components of the However, metal alloy to be deposited contains different proportions For this purpose, the substrates are arranged on a substrate carrier, that of a drive unit in rotation during the atomization process is transferred.
Durch eine vorveröffentlichte Druckschrift (DE 38 02 852 A1) ist es außerdem bekannt, bei einer Einrichtung für die Beschichtung eines Subtrats mit zwei Elektroden und wenigstens einem zu zerstäubenden Material das zu beschichtende Substrat zwischen den beiden Elektroden in einem räumlichen Abstand anzuordnen und die Wechselstrom-Halbwellen als niederfrequente Halbwellen mit im wesentlichen gleichen Amplituden zu wählen. It is also through a previously published document (DE 38 02 852 A1) known in a device for coating a substrate with two Electrodes and at least one material to be atomized coating substrate between the two electrodes in a spatial Arrange distance and the AC half-waves as low-frequency To choose half-waves with essentially the same amplitudes.
Gemäß einer anderen vorveröffentlichten Druckschrift (DE 22 43 708 A1) ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Glimmentladung bekannt mit einer in einem Arbeitsgas angebrachten Elektrodenanordnung, an die eine Betriebsspannung angelegt wird, wobei das Verfahren durch die Erzeugung eines Magnetfeldes, das zusammen mit der Elektrodenanordnung mindestens eine Falle zum Festhalten praktisch aller von der Elekrodenanordnung emittierten Elektronen ergibt, die eine zur Ionisierung des Arbeitsgases ausreichende Energie haben. Für dieses Verfahren findet eine Elektrodenanordnung Verwendung, bei der die Elektroden paarweise vorgesehen sind. Insbesondere beschreibt diese Druckschrift auch Hohlelektroden, in deren Innerem eine Glimmentladung erzeugbar ist, wobei die Elektroden als Rohrschalen ausgebildet sind.According to another previously published document (DE 22 43 708 A1) is a Process for producing a glow discharge known with one in one Working gas attached electrode assembly to which an operating voltage is applied, the method by generating a magnetic field, the together with the electrode arrangement at least one trap for holding gives practically all the electrons emitted by the electrode arrangement, which have sufficient energy to ionize the working gas. For this The method uses an electrode arrangement in which the electrodes are provided in pairs. In particular, this publication also describes Hollow electrodes, inside which a glow discharge can be generated, the Electrodes are designed as tubular shells.
Weiterhin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung in einer älteren, nicht vor veröffentlichten Patentanmeldung beschrieben (DE 41 06 770 A1) zum reaktiven Beschichten eines Substrats mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise mit Siliziumdioxid (SiO2), bestehend aus einer Wechselstrom quelle, die mit in einer Beschichtungskammer angeordneten Magnete einschließende Kathoden verbunden ist, die mit Targets zusammenwirken, wobei zwei erdfreie Ausgänge der Wechselstromquelle mit je einer ein Target tragenden Kathode verbunden sind, wobei beide Kathoden in der Beschichtungskammer nebeneinanderliegend in einem Plasmaraum vorgesehen sind und zum gegenüberliegenden Substrat jeweils etwa den gleichen räumlichen Abstand auf weisen. Der Effektivwert der Entladespannung wird dabei von einer über eine Leitung an die Kathode angeschlossenen Spannungseffektivwerterfassung gemessen und als Gleichspannung einem Regler über eine Leitung zugeführt, der über ein Regelventil den Reaktivgasfluß vom Behälter in die Verteilerleitung so steuert, daß die gemessene Spannung mit einer Sollspannung übereinstimmt.Furthermore, a method and an apparatus are described in an older patent application, not published before (DE 41 06 770 A1), for the reactive coating of a substrate with an electrically insulating material, for example with silicon dioxide (SiO 2 ), consisting of an alternating current source, which Cathodes including magnets arranged in a coating chamber are connected, which cooperate with targets, whereby two floating outputs of the alternating current source are each connected to a cathode carrying a target, both cathodes being provided side by side in a plasma chamber in the coating chamber and approximately each to the opposite substrate have the same spatial distance. The rms value of the discharge voltage is measured by a rms voltage measurement connected to the cathode and fed as a DC voltage to a controller via a line, which controls the reactive gas flow from the container into the distribution line via a control valve so that the measured voltage matches a target voltage.
Schließlich ist eine Vorrichtung zum reaktiven Beschichten eines Substrats in einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung beschrieben (DE 41 36 655 A1); Zusatz zu DE 40 42 289 A1), bei der eine elektrisch von der Vakuum kammer getrennte, als Magnetronkathode ausgebildete, aus zwei elektrisch von einander getrennten Teilen bestehende Kathode, bei der der Targetgrundkörper mit Joch und Magneten als der eine Teil - unter Zwischenschaltung einer Kapazität - an den negativen Pol einer Gleichstrom-Spannungsversorgung und das Target als der andere Teil über eine Leitung und unter Zwischenschaltung einer Drossel und einem dieser parallel liegenden Widerstand an die Stromver sorgung angeschlossen ist und wobei das Target über eine weitere Kapazität mit dem Pluspol der Stromversorgung und mit der Anode verbunden ist, die ihrer seits - unter Zwischenschaltung eines Widerstands - auf Masse liegt, wobei in Reihe zur induktionsarmen Kapazität eine Induktivität in die Zweigleitung zum Widerstand und zur Drossel eingeschaltet ist und der Wert für den Widerstand typischerweise zwischen 2 KΩ und 10 KΩ liegt.Finally, a device for reactive coating of a substrate is in an older, not previously published patent application described (DE 41 36 655 A1); Addition to DE 40 42 289 A1), in which one is electrically operated by the vacuum chamber separated, designed as a magnetron cathode, from two electrically from mutually separate parts existing cathode, in which the target body with yoke and magnet as one part - with the interposition of one Capacitance - to the negative pole of a DC power supply and the target as the other part via a line and with interposition a choke and one of these parallel resistance to the Stromver supply is connected and the target has an additional capacity the positive pole of the power supply and connected to the anode, that of it on the one hand - with the interposition of a resistor - to ground, whereby Row for low induction capacitance an inductance in the branch line to Resistor and the throttle is turned on and the value for the resistance typically between 2 KΩ and 10 KΩ.
Diese ältere Vorrichtung ist bereits so ausgebildet, daß sie die überwiegende Zahl der während eines Beschichtungsprozesses auftretenden Arcs unterdrückt und die Energie der Arcs absenkt und die Wiederzündung des Plasmas nach einem Arc verbessert.This older device is already designed so that it is the majority suppresses the arcs that occur during a coating process and lowers the energy of the arcs and the reignition of the plasma after one Arc improved.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die während des Beschichtungsprozesses mittels Magnetronsputterquelle in reaktiver Atmosphäre auftretenden Arcs möglichst völlig zum Verschwinden zu bringen bzw. bereits in einer Phase des Prozesses, in der die Neigung zur Bildung eines Arcs zunimmt, diese Neigung zu erkennen und ihr entgegenzuwirken. Diese Stabilisierung des Sputterprozesses soll darüber hinaus besonders unempfindlich gegenüber Wasserdampfresten im Rezipienten sein.The present invention is based on the object, which during the Coating process using magnetron sputter source in a reactive atmosphere Arcs appearing to disappear as completely as possible or already in a phase of the process in which the tendency to form an arc increases, to recognize this tendency and to counteract it. This stabilization of the The sputtering process is also said to be particularly insensitive to Remains of water vapor in the recipient.
Insbesondere soll das Verhalten der Vorrichtung gegenüber der Neigung, Arcs zu bilden, für solche Verfahren verbessert werden, die geeignet sind zur Beschich tung von Glasscheiben von metallisch leitfähigen Targets in reaktiver (z. B. oxi dierender) Atmosphäre nichtleitende Schichten abzuscheiden. In particular, the behavior of the device against the tendency to arcs is said to form, be improved for such processes that are suitable for coating glass panes of metallic conductive targets in reactive (e.g. oxi depositing) non-conductive layers in the atmosphere.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Mittelfrequenzspannung so niedrig bemessen wird, daß die Plasmaentladung bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung verlischt und in jeder Halbwelle der Wechselspannung erneut zündet, wenn die Spannung des Transformators aus reichend angestiegen ist, wozu die beiden Ausgänge der Sekundärwicklung des - unter Zwischenschaltung einer Drosselspule - mit einem Mittelfrequenzgenerator verbundenen Transformators jeweils an eine Kathode über Versorgungsleitun gen angeschlossen werden, die über eine Zweigleitung untereinander verbunden werden, in die ein Schwingkreis, vorzugsweise eine Spule, und ein Kondensator eingeschaltet sind, wobei jede der beiden Versorgungsleitungen jeweils sowohl über ein das Gleichspannungspotential gegenüber Erde einstellendes erstes Netzwerk mit der Beschichtungskammer als auch über ein entsprechendes zweites Netzwerk mit der jeweiligen Anode verbunden werden.This object is achieved according to the invention by a method in which the Medium frequency voltage is dimensioned so low that the plasma discharge at every zero crossing of the AC voltage goes out and in every half-wave the AC voltage fires again when the voltage of the transformer is off has risen sufficiently, for which the two outputs of the secondary winding of the with the interposition of a choke coil - with a medium frequency generator connected transformer each to a cathode via supply lines gen connected, which are connected to each other via a branch line in which an oscillating circuit, preferably a coil, and a capacitor are turned on, with each of the two supply lines both via a first setting the direct voltage potential with respect to earth Network with the coating chamber as well as a corresponding one second network can be connected to the respective anode.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Ausgänge der Sekundärwicklung eines - unter Zwischenschaltung einer Drosselspule - mit einem Mittelfrequenzgenerator verbundenen Transformators jeweils (über Ver sorgungsleitungen an eine der Kathoden angeschlossen sind, wobei die Ver sorgungsleitungen über eine Zweigleitung untereinander verbunden sind, in die ein Schwingkreis, vorzugsweise eine Spule, und ein Kondensator eingeschaltet sind, und wobei jede der beiden Versorgungsleitungen jeweils sowohl über ein das Gleichspannungspotential gegenüber Erde einstellendes erstes Netzwerk mit der Beschichtungskammer als auch über ein entsprechendes zweites Netzwerk mit der jeweiligen Anode verbunden sind.According to the invention, a device is provided in which the outputs of the Secondary winding with - with the interposition of a choke coil a transformer connected to a medium frequency generator (via Ver supply lines are connected to one of the cathodes, the Ver supply lines are connected to one another via a branch line into which a resonant circuit, preferably a coil, and a capacitor turned on are, and wherein each of the two supply lines each have both the first network setting the direct voltage potential with respect to earth the coating chamber as well as a corresponding second network are connected to the respective anode.
Gemäß der Erfindung kommt es also darauf an, die Kathoden "weich" zu zünden, was mit Hilfe einer Drossel geschehen kann, die zwischen dem Trans formator und dem Mittelfrequenzgenerator eingeschaltet ist. Weiterhin ist eine Umschwingungsanordnung zwischen den Kathoden vorgesehen, die durch ein Arc zum Schwingen angeregt werden kann und die den Arc beim Umschwingen löscht. Die Eigenresonanz des Schwingkreises muß dabei ein Vielfaches der Arbeitsfre quenz der Anordnung sein.According to the invention, it is important to “soft” the cathodes ignite what can happen with the help of a throttle that is between the trans formator and the medium frequency generator is switched on. Furthermore, one Swinging arrangement between the cathodes provided by a Arc can be made to vibrate and the clears the arc when swinging. The resonance of the The resonant circuit must be a multiple of the work frequency sequence of the arrangement.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist in der anliegenden Zeich nung, die das Schaltschema einer Vorrichtung zeigt, schematisch näher dargestellt.The invention allows a wide variety of designs opportunities to; one of them is in the attached drawing voltage, which shows the circuit diagram of a device, shown schematically in more detail.
Es werden in der Beschichtungskammer 15 zwei Kathoden 1, 2 von dem Mittelfrequenzgenerator 13 mit sinusförmigem Wechselstrom der Frequenz von 40 kHz so gespeist, daß die Kathoden abwechselnd den Minus- und den Pluspol der Sput terentladung darstellen.There are two cathodes 1 , 2 fed from the medium frequency generator 13 with sinusoidal alternating current of the frequency of 40 kHz in the coating chamber 15 so that the cathodes alternately represent the minus and the plus pole of the sputtering discharge.
In der Beschichtungskammer 15 sind zwei Magnetronkathoden 1, 2 so benachbart angeordnet, daß zwischen den beiden Kathoden ein Plasma gezündet werden kann. Dabei werden die Kathoden so orientiert, daß die Oberflächen der auf den Kathoden angeordneten Targets 3, 4 in einer Ebene und parallel zur Ebene des Substrats 7 liegen oder unter einem Winkel zueinander und zur Substratebene angeordnet sind.In the coating chamber 15 , two magnetron cathodes 1 , 2 are arranged so that a plasma can be ignited between the two cathodes. The cathodes are oriented such that the surfaces of the targets 3 , 4 arranged on the cathodes lie in one plane and parallel to the plane of the substrate 7 or are arranged at an angle to one another and to the substrate plane.
Zwischen den Targets 3, 4 und der Substratebene ist ein Abstand A eingehalten. In diesem Zwischenraum sind die Elektroden 5, 6 angeordnet, die über die elektrischen Netzwerke 8 und 9 mit den Kathoden 1 bzw. 2 in den Punk ten 10 bzw. 11 verbunden sind.A distance A is maintained between the targets 3 , 4 and the substrate plane. In this space, the electrodes 5 , 6 are arranged, which are connected via the electrical networks 8 and 9 to the cathodes 1 and 2 in points 10 and 11 respectively.
In den Verbindungspunkten 10 bzw. 11 der Versorgungslei tungen 20, 21 sind die Kathoden 1 bzw. 2 außerdem mit jeweils einem Anschluß 12a, 12b der Sekundärwicklung des Transformators 12 verbunden. Dieser Transformator 12 erhält seine Energie aus dem Mittelfrequenzgenerator 13, in dem eine Ausgangsklemme 22 dieses Mittelfrequenzgene rators 13 mit einem Anschluß der Drosselspule 14, die andere Ausgangsklemme 23 des Mittelfrequenzgenerators 13 mit einem Anschluß 12c der Primärwicklung des Transfor mators 12 und der andere Anschluß 12d der Primärwicklung des Transformators 12 mit dem zweiten Anschluß der Dros selspule 14 verbunden sind.In the connection points 10 and 11 of the supply lines 20 , 21 , the cathodes 1 and 2 are also connected to a connection 12 a, 12 b of the secondary winding of the transformer 12 . This transformer 12 receives its power from the intermediate frequency generator 13 in which an output terminal 22 of this center frequency genes rators 13 to one terminal of the choke coil 14, the other output terminal 23 of the medium-frequency generator 13 to a terminal 12 c of the primary winding of the transfor mators 12 and the other terminal 12 d the primary winding of the transformer 12 are connected to the second terminal of the Dros selspule 14 .
Die Verbindungspunkte 10 bzw. 11 sind außerdem noch an die Netzwerke 16 bzw. 17 angeschlossen. Der jeweils zweite Anschluß 24, 25 der Netzwerke 16, 17 ist mit der Beschichtungskammer 15 verbunden. An den Verknüpfungs punkt 10 ist der eine Anschluß einer Spule 19 angeschlos sen, deren zweiter Anschluß mit einem Anschluß des Kon densators 18 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Kon densators ist mit Verknüpfungspunkt 11 über die Zweiglei tung 22 verbunden.The connection points 10 and 11 are also still connected to the networks 16 and 17 . The respective second connection 24 , 25 of the networks 16 , 17 is connected to the coating chamber 15 . At the point of connection 10 , a connection of a coil 19 is ruled out, the second connection of which is connected to a connection of the capacitor 18 . The second terminal of the capacitor is connected to node 11 via the device 22 line 22 .
Die Netzwerke 8, 9 und 16, 17 bestehen aus Reihenschal tungen von Dioden, Widerständen und Kondensatoren und stellen insgesamt das Gleichspannungspotential gegenüber der Erde (Masse) ein.The networks 8 , 9 and 16 , 17 consist of series circuits of diodes, resistors and capacitors and set a total of the DC potential against the earth (ground).
In der vorstehend beschriebenen Anordnung erzeugt der Mittelfrequenzgenerator 13 eine sinusförmige Wechselspan nung, die mit dem Transformator 12 so hochgespannt wird, daß der Spannungsbereich an die Arbeitsspannung der Magnetronkathode 1, 2 angepaßt ist. Die beschriebene Schaltung Kathode 1, Transformator 12 zu Kathode 2 impli ziert, daß zwischen den beiden Kathoden eine galvanische Verbindung besteht, in die über den Transformator 12 die Wechselspannung induziert wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß zu einem Zeitpunkt die Kathode 1 den Minus pol, d. h. den sputternden Teil der Entladung, und Katho de 2 den Pluspol der Entladung bilden. Zu einem anderen Zeitpunkt bildet die Kathode 1 den Pluspol der Entladung, und Kathode 2 ist der Minuspol und sputtert damit.In the arrangement described above, the medium frequency generator 13 generates a sinusoidal AC voltage, which is so high-voltage with the transformer 12 that the voltage range is adapted to the working voltage of the magnetron cathode 1 , 2 . The described circuit cathode 1 , transformer 12 to cathode 2 implies that there is a galvanic connection between the two cathodes, into which the AC voltage is induced via the transformer 12 . This measure ensures that at one point in time the cathode 1 forms the negative pole, ie the sputtering part of the discharge, and cathode 2 the positive pole of the discharge. At another point in time, cathode 1 forms the positive pole of the discharge, and cathode 2 is the negative pole and sputtered with it.
Die Frequenz der Mittelfrequenzspannung wird so niedrig gewählt, daß die Plasmaentladung bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung verlischt. Sie zündet in jeder Halb welle der Wechselspannung neu, sobald die Spannung am Transformator 12 genügend angestiegen ist.The frequency of the medium-frequency voltage is chosen so low that the plasma discharge extinguishes with every zero crossing of the AC voltage. It reignites in every half wave of the AC voltage as soon as the voltage at the transformer 12 has risen sufficiently.
Dieses Wechselspiel sorgt dafür, daß die Entladung immer eine durch das Absputtern blanke Oberfläche als Pluspol findet. Wenn die eine Kathode als Pluspol dient, wird sie von der anderen in diesem Moment sputternden Kathode mit nichtleitenden Schichten belegt. Die Wechselfrequenz muß nun so hoch gewählt werden, daß die Belegung unwesentlich für den Prozeß bleibt.This interplay ensures that the discharge is always a bare surface as a positive pole by sputtering finds. If one cathode serves as a positive pole, it becomes from the other cathode sputtering at that moment non-conductive layers. The alternating frequency must can now be chosen so high that the occupancy is insignificant remains for the trial.
Da der physikalische Mechanismus identisch zum Gleich spannungssputtern ist, treten natürlich auch Arcs auf. Aber die Entstehung eines Arcs ist neben den Bedingungen an der Targetoberfläche auch an Zeit, Strom- und Poten tialbedingungen geknüpft (wählt man die Wechselfrequenz so hoch, daß die Polarität schon wieder wechselt, bevor sich der Arc ausbilden konnte). Die Drossel 14 bewirkt eine Verzögerung im Stromanstieg sowohl beim Zünden als auch bei der Ausbildung der Arcs. Der aus der Spule 19 und dem Kondensator 18 gebildete Schwingkreis ist auf eine Frequenz eingestellt, die wesentlich höher ist als die Arbeitsfrequenz - etwa das 50fache. Sollte sich ein Arc ausbilden, schwingt dieser Schwingkreis an und verur sacht einen zusätzlichen Wechsel in der Polarität der Kathoden, so daß der Arc sofort verschwindet. Die Netz werke 8, 9 bzw. 16, 17 sorgen dafür, daß die Potentiale der Elektroden 5, 6 und der Beschichtungskammer 15 so gehalten werden, daß geringe Feldstärken in der Kammer 15 auftreten und damit die Arc-Bildung ebenfalls verzögern. Die praktische Arc-Freiheit wird nun durch die Kombina tion dieser Maßnahmen erreicht: 2 galvanisch verbundene Kathoden, Frequenz, Drossel, Netzwerke für Potentialein stellung.Since the physical mechanism is identical to DC sputtering, arcs also occur, of course. But in addition to the conditions on the target surface, the formation of an arc is also linked to time, current and potential conditions (if the alternating frequency is chosen so high that the polarity changes again before the arc was able to form). The choke 14 causes a delay in the current rise both when igniting and when the arcs are formed. The resonant circuit formed from the coil 19 and the capacitor 18 is set to a frequency which is substantially higher than the working frequency - approximately 50 times. Should an arc form, this resonant circuit swings and gently causes an additional change in the polarity of the cathodes, so that the arc disappears immediately. The networks 8, 9 and 16, 17 ensure that the potentials of the electrodes 5, 6 and the coating chamber 15 are held so that low field strengths occur in the chamber 15 and thus the arc formation also delayed. The practical freedom from arc is now achieved by combining these measures: 2 galvanically connected cathodes, frequency, choke, networks for potential setting.
- - Für die Arbeitsfrequenz wurde ein Optimum bei 40 kHz gefunden. Die Anwendung von Frequenzen abweichend von 40 kHz im Bereich von 8 kHz bis 70 kHz ist bei Hinnahme von Qualitätseinbußen denkbar.- An optimum at 40 kHz was achieved for the working frequency found. The application of frequencies deviates from 40 kHz in the range from 8 kHz to 70 kHz is at Acceptance of loss of quality conceivable.
- - Statt einphasigem Wechselstrom kann eine Anordnung mit mehrphasigem (Drehstrom) Wechselstrom benutzt werden.- Instead of single-phase alternating current, an arrangement can used with multi-phase (three-phase) alternating current become.
- - Der Transformator 12 kann mit mehreren Sekundärwick lungen versehen werden, so daß mehrere Paare von Kathoden betrieben werden.- The transformer 12 can be provided with several secondary windings, so that several pairs of cathodes are operated.
- - Die Anordnung der Kathoden kann statt nebeneinander- The arrangement of the cathodes can instead of next to each other
- - ineinander geschachtelt,- nested,
- - dachförmig über dem Substrat,- roof-shaped over the substrate,
- - gegenüberliegend mit durchbrochenem Substrat in der Mitte, - opposite with openwork substrate in the middle,
- - ähnlich einem Quadrupol räumlich verteilt sein.- be spatially distributed like a quadrupole.
- - Die Konstruktionsform der verwendeten Kathoden kann neben dem Planarmagnetron auch- The design of the cathodes used can in addition to the planar magnetron
- - ein Zwischenpoltarget- an intermediate pole target
- - ein Rohrmagnetron- a tubular magnetron
-
- ein Torusmagnetron
sein.- a torus magnetron
his.
11
Kathode
cathode
22nd
Kathode
cathode
33rd
Target
Target
44th
Target
Target
55
Anode, Elektrode
Anode, electrode
66
Anode, Elektrode
Anode, electrode
77
Substrat
Substrate
88th
elektrisches Netzwerk
electrical network
99
elektrisches Netzwerk
electrical network
1010th
Verbindungspunkt, Verknüpfungspunkt
Connection point, connection point
1111
Verbindungspunkt, Verknüpfungspunkt
Connection point, connection point
1212th
Transformator
transformer
1212th
a, a,
1212th
b Anschlußklemmen
b terminals
1212th
c, c,
1212th
d Anschlußklemmen
d terminals
1313
Mittelfrequenzgenerator
Medium frequency generator
1414
Drosselspule
Choke coil
1515
Beschichtungskammer
Coating chamber
1616
Netzwerk
network
1717th
Netzwerk
network
1818th
Kondensator
capacitor
1919th
Spule
Kitchen sink
2020th
Versorgungsleitung
supply line
2121
Versorgungsleitung
supply line
2222
Zweigleitung
Branch line
2323
Ausgangsklemme
Output terminal
2424th
Anschluß
Connection
2525th
Anschluß
Connection
2626
Ausgangsklemme
Output terminal
Claims (2)
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