DE4315023C2 - Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung - Google Patents

Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Info

Publication number
DE4315023C2
DE4315023C2 DE19934315023 DE4315023A DE4315023C2 DE 4315023 C2 DE4315023 C2 DE 4315023C2 DE 19934315023 DE19934315023 DE 19934315023 DE 4315023 A DE4315023 A DE 4315023A DE 4315023 C2 DE4315023 C2 DE 4315023C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ring
target
anode
cathode
sputtering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19934315023
Other languages
English (en)
Other versions
DE4315023A1 (de
Inventor
Eggo Sichmann
Stefan Kempf
Michael Koenig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold AG
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold AG, Balzers und Leybold Deutschland Holding AG filed Critical Leybold AG
Priority to DE4345403A priority Critical patent/DE4345403C2/de
Priority to DE19934315023 priority patent/DE4315023C2/de
Publication of DE4315023A1 publication Critical patent/DE4315023A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4315023C2 publication Critical patent/DE4315023C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/3497Temperature of target

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kathoden­ zerstäubung für die statische Beschichtung scheibenför­ miger Substrate mittels eines Plasmas in einer Vakuum- Prozeßkammer mit mindestens einer Öffnung, welche durch Auflegen einer Zerstäubungskathode von außen ver­ schließbar ist und wobei zwischen Kathode und Kammer­ wand ein elastischer Vakuum-Dichtring sowie eine ring­ förmige Anode vorgesehen sind, die die Öffnung radial außen umgeben und die Anode auf ihrer zur Kathode hin zeigenden Seite eine ebene Kontaktfläche aufweist und einerseits bei Atmosphärendruck in der Kammer der Dichtring diese Kontaktfläche um einen Abstand (a) überragt und die zur Kammerwand hin zeigende ebene Un­ terseite der Kathode nur auf dem Dichtring aufliegt und der Abstand (a) so gewählt ist, daß andererseits bei Vakuumbedingungen in der Kammer die Unterseite der Ka­ thode auf der zu ihr parallelen Kontaktfläche der Anode dicht aufliegt.
Zur Herstellung dünner Schichten auf Substraten sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. So werden bei­ spielsweise für die Beschichtung von scheibenförmigen Substraten, wie etwa Compact-Disks, zum Großteil Katho­ denzerstäubungsvorrichtungen eingesetzt. Solche Vor­ richtungen sind in vielzähligen Schriften bereits of­ fenbart und unterliegen einer ständigen Weiterentwick­ lung.
So hat sich bei den bekannten Vorrichtungen herausge­ stellt, daß der Kathodenaufbau mit Nachteil zu aufwen­ dig ausgeführt ist und die Vorrichtung aus zu vielen Teilen besteht, daß die Kühlwirkung nicht ausreichend ist, der Targetabtrag sehr ungleichmäßig verläuft sowie die unerwünschte Entstehung von Arcs noch nicht vermie­ den werden kann.
Bei einer älteren Vorrichtung (DE 42 02 349 A1, offen­ gelegt am 05.08.93) ist bereits eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Herstellung dünner Schich­ ten auf einem Substrat bekannt. Diese besteht im we­ sentlichen aus Magneten, Polschuhen, Anode und eines als Kathode ausgebildeten Targets. Die dem Substrat zu­ gewandte, zu zerstäubende Vorderseite des Targets ist im wesentlichen dachförmig ausgebildet und symmetrisch zu einer Mittelachse angeordnet, wobei die Dachform durch mindestens zwei oder mehrere Ebenen gebildet wird und die Senkrechten, die auf der Vorderseite der beiden längsten Ebenen erzeugbar sind, haben ihren gemeinsamen Schnittpunkt vor dem Target.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine neue Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung anzuge­ ben, die sich insbesondere durch eine kostengün­ stige, bedienerfreundliche Ausführung des Katho­ denaufbaus sowie durch einen geringen elektrischen Leistungsbedarf auszeichnet.
Die Lösung der oben genannten Aufgaben wird durch eine Kombination mehrerer Merkmale erreicht, die in den selbständigen Ansprüchen der vorliegenden Patentanmeldung offenbart sind.
Mit Vorteil wird die Kühlwirkung einer indirekt gekühlten Anode erhöht, indem man sich den entste­ henden Differenzdruck zwischen dem Innenraum der Vakuumkammer sowie der die Kammer umgebenden Atmo­ sphäre als Andruckkraft zunutze macht. Üblicher­ weise wurde die Andruckkraft bislang durch Pratz- oder Schraubverbindung erzeugt. Durch die vorlie­ gende Erfindung wird der Kathodenkörper auf die Außenwand der Vakuumkammer aufgelegt. Zwischen der Kathode und der Außenwand ist beispielsweise ein O-Ring eingelegt, der sich nach dem Auflegen der Kathode zunächst durch das Eigengewicht der Ka­ thode gering verformt und erst beim Evakuieren des Innenraums der Vakuumkammer eine weitere starke Verformung erfährt, bis ein Kühlkörper der Katho­ denunterseite auf der Kammerwand aufliegt. Dadurch wird eine schnelle Montage und Demontage der Ka­ thodenzerstäubungsvorrichtung an der Vakuum-Pro­ zeßkammer ohne Schrauben ermöglicht.
Um ein möglichst flaches Magnetfeld vor und in dem Target zu erzeugen und um die Lage des Erosionsma­ ximums im Target verschieben zu können, wird zum einen ein Gegenmagnetfeld erzeugt und zum anderen ein Distanzring aus nicht magnetischem Material zwischen Target und Polschuh eingesetzt. Die Ge­ genmagnete sind auf der Targetrückseite angeordnet und können sowohl ferromagnetisch an das Joch ge­ koppelt oder auch ohne Ankopplung nahe der Targe­ trückseite vorgesehen sein.
Der beschriebene Distanzring besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder Kupfer und hat ferner die Aufgabe durch seine konische Gestaltung in Verbindung mit einer konischen Gestaltung des Pol­ schuhs die Magnetfeldlinien in einer gewünschten Richtung austreten zu lassen, um eine vorteilhafte linsenförmige Magnetfeldstruktur zu erreichen.
Durch eine vorzugsweise kathodische Beschaltung des Distanzrings wird die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Überschlägen/Arcs zwischen Target und Polschuh reduziert. Arcing zwischen dem Target und dem Magnetsystem führt in bekannten Anwendungen zu unkonstanten Sputtereigenschaften wie einer un­ gleichmäßigen Sputterrate, Pinholes auf den Substraten sowie schlechten Einsputtereigenschaf­ ten. Da das Target einem häufigen Bauteilwechsel unterliegt und beispielsweise im Falle der Verwen­ dung von Aluminium als Targetmaterial zu der Aus­ bildung von dielektrischen Oxydschichten neigt, ist die Überschlagshäufigkeit zwischen Target und den angrenzenden, auf unterschiedlichem Potential (floatend, anodisch oder auf Masse) liegenden Tei­ len sehr hoch.
Durch den kathodischen Anschluß des Distanzrings wird ein Arcing zum Targetrand hin ausgeschlossen. Ein Überschlag kann demzufolge nur zwischen Di­ stanzring und Polschuh stattfinden. Ein dort auf­ tretender Überschlag hat jedoch wegen der geome­ trischen Abschirmwirkung keinen negativen Einfluß auf die Beschichtungsqualität. Da der Distanzring nicht zu den häufig zu wechselnden Teilen zählt, ist eine Verunreinigung, die wiederum arcproduzie­ rend ist, nahezu auszuschließen. Ferner läßt sich durch geeignete Materialwahl des Distanzrings (Edelstahl, Kupfer, etc.) die Arcwahrscheinlich­ keit deutlich reduzieren, da solche Materialien nicht zur Ausbildung einer dielektrischen Schicht neigen.
Bei einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung werden üblicherweise die Elemente, die dem Sputterprozeß nicht unterliegen mit Masse- oder Anodenpotential angeschlossen. In der vorliegenden Erfindung wer­ den jedoch zur Vereinfachung des Kathodenaufbaus alle Elemente, die zur Zerstäubungsquelle zugehö­ rig sind, mit negativem Anschluß der Sputterstrom­ versorgung angeschlossen. Die Isolierung erfolgt vorteilhafterweise nur zwischen Kammer und dem Ka­ thodenkörper, wodurch die Anzahl der notwendigen Isolationen verringert wird.
In der vorliegenden Anmeldung wird weiterhin eine Befestigungsmöglichkeit für das Target angegeben, die vorteilhafterweise aus nur einer Hohlschraube besteht, mit der das Target gegen eine, auf der Targetrückseite befindliche Kühlplatte verschraubt wird. Diese Hohlschraube übernimmt mehrere Funk­ tionen, so daß sie auch als Multifunktionselement bezeichnet werden kann. Die Schraube sorgt erstens für ein mechanisches Verspannen des Targets mit der Kühlplatte und zweitens für ein Leiten des elektrischen Stroms zum Target und drittens ist sie für das Führen des magnetischen Feldes durch das Target vorgesehen.
Als weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Doppelanode beschrieben, welche das Tar­ get radial außen umschließt und in die zentrische Bohrung des Targets eingreift. Die Anode ist im wesentlichen vor dem Target angeordnet und taucht um einen definierten Abstand hinter die Targeto­ berfläche ein. Der radiale Abstand zwischen Target und Anode wird vorzugsweise so ausgeführt, daß der Dunkelraumabstand unterschritten ist und so ein Abtrag des Targets ab dieser Stelle verhindert wird.
Weitere Ausführungsmöglichkeiten und Merkmale sind in den Unteransprüchen näher beschrieben und ge­ kennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; einige Beispiele sind in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Zerstäubungskathode mit An­ oden, Substrat und Teilen der Kam­ merwand in Schnittdarstellung,
Fig. 2. den Bereich zwischen Kathode und Kammerwand entsprechend Detail X aus Fig. 1 bei Atmosphärendruck und in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3. das Target mit dem Magnetfeldlini­ enverlauf als Ausschnitt und in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 eine Zerstäubungskathode mit Anoden und Substrat in schematischer Dar­ stellung, wobei der gesamte Katho­ denkörper kathodisch angeschlossen ist und
Fig. 5 den Bereich um das Target mit der Doppelanode als Ausschnitt und in vergrößerter Darstellung.
Auf der Kammerwand 1 (Fig. 1) einer ortsfesten Va­ kuum-Prozeßkammer ist eine Zerstäubungskathode 2 aufgesetzt. In einer ringförmigen Nut auf der Oberseite der Kammerwand 1 ist ein Vakuum-Dicht­ ring 3 vorgesehen und in eine ringförmige Ausneh­ mung in der Kammerwand 1 eine Anode 4 eingelegt.
Die Kathode 2 besteht aus einem scheibenförmigen ferromagnetischen Joch 5 und einer Kühlplatte 7, wobei zwischen beiden ein scheibenförmiger Isola­ tor 6 eingelegt ist. Vor der Kühlplatte 7 befindet sich das zu zerstäubende Target 8, während auf der Rückseite der Kühlplatte 7 in einer ringförmigen Nut ein Ringmagnet 9 eingelegt ist. Das Joch 5, der Isolator 6 und die Kühlplatte 7 werden durch eine Schraube 10 gehalten, wobei jedoch die Schraube 10 gegen das Joch 5 durch einen Isolator 12 isoliert ist und die Schraube 10 durch ein Ka­ bel 11 mit einer nicht gezeigten Sputterstromver­ sorgung verbunden ist. Im radial äußeren Bereich der Vorderseite des Jochs 5 ist ein Ringmagnet 13 vorgesehen an den sich der Polschuh 14 anschließt.
Auf der Stirnseite des Polschuhs 14 befindet sich ein Kühlring 15, der einen ringförmigen Kühlkanal 16 aufweist und der mit Schrauben 17 mit dem Pol­ schuh 14 verbunden ist. Ein Kühlwasseranschluß 18 versorgt den Kühlkanal 16 mit der erforderlichen Kühlflüssigkeit. Auf der Rückseite des Jochs 5 ist ein zweiter Kühlwasseranschluß 19 zur Versorgung der Kühlplatte 7 vorgesehen.
Im radial innen liegenden Bereich der Kathode 2 ist eine Axialbohrung eingebracht, welche von der Rückseite des Jochs 5 bis zur Vorderseite des Tar­ gets 8 durchgehend ausgeführt ist. In diese durch­ gehende Axialbohrung ist von der Targetseite eine Hohlschraube 20 eingesetzt, welche mit der Unter­ seite ihres Schraubenkopfes auf einer kreisring­ förmigen Auflagefläche des Targets aufliegt und mit der Kühlplatte 7 verschraubt ist. An diese Hohlschraube 20 schließt sich in axialer Richtung berührungsfrei eine Hülse 21 an, welche in der Axialbohrung des Isolators 6 geführt wird und bis zur Rückseite des Jochs 5 zeigt. Auf der Rückseite der Hülse 21 ist ein Kühlkopf 22 befestigt, der in axialer Richtung durch die Hülse 21 sowie die Hohlschraube 20 bis zur Targetvorderseite reicht und die Hohlschraube 20 nicht berührt. In dem Kühlkopf 22 sind Kühlwasserzu- und -rückführungen 23, 24 vorgesehen. Auf der Stirnseite des Kühlkop­ fes 22 ist mittels einer Schraube 25 die Mittelan­ ode 26 befestigt. Diese Mittelanode 26 reicht bis in die zentrische Vertiefung auf der Vorderseite des Targets 8 hinein und bildet mit ihren anderen Enden eine gemeinsame Ebene mit der Vorderseite der ringförmigen Anode 4, was die weitere Funktion als mögliche Substratmaskierung erfüllt.
Vor diesen beiden Anoden 4, 26 ist das zu be­ schichtende scheibenförmige Substrat 27 angeord­ net.
Das Detail X aus Fig. 1 ist in der Fig. 2 mit den wesentlichen Bauteilen und Abmessungen in vergrö­ ßerter Darstellung gezeigt. Auf der Oberfläche 30 der Kammerwand 1 ist eine trapezförmige Ringnut 28 eingedreht. Konzentrisch zu dieser Nut 28 ist eine Ausnehmung 29 vorgesehen, welche zur Kammerober­ fläche 30 sowie zu der kreisförmigen Öffnung 35 hin offen ist. In die Nut 28 ist ein Vakuum-Dicht­ ring 3 eingelegt, der die Kammeroberfläche 30 um den Abstand c überragt und auf dem der Kühlkörper 15 mit seiner Unterseite 31 aufliegt. In die Aus­ nehmung 29 ist die Anode 4 eingelegt, die aus ei­ nem hohlzylindrischen Anodenring 33 besteht, an den sich radial außen ein Klemmring 32 anschließt. Auf der Oberseite des Klemmrings 32 ist eine Kon­ taktfläche 34 angeordnet, die in dieser Ausführung parallel zur Oberfläche 30 der Kammerwand 1 ver­ läuft. Diese Kontaktfläche 34 überragt die Kam­ meroberfläche 30 um den Abstand b und ist zur Un­ terseite 31 des Kühlrings 15 um den Abstand a entfernt, solange im Innenraum der Vakuum-Prozeß­ kammer, welche durch die Kammerwand 1 begrenzt ist, noch Atmosphärendruck anliegt.
Ist der Innenraum der Vakuum-Prozeßkammer im Be­ triebszustand evakuiert, so wird der Vakuum-Dicht­ ring 3 soweit komprimiert bis die Unterseite 31 des Kühlrings 15 auf der Kontaktfläche 34 der An­ ode 4 aufliegt. Dies entspricht dann dem Zustand, wie er im Detail X in Fig. 1 bereits gezeigt ist.
Ein weiteres Detail aus der Fig. 1 ist in der Fig. 3 gezeigt, dieses stellt den Bereich um das Target 8 dar. Auf der Rückseite des Targets 8 schließt sich die Kühlplatte 7, der Isolator 6 sowie das Joch 5 an. In einer ringförmigen Ausnehmung 36 auf der Rückseite der Kühlplatte 7 ist der Ringmagnet 9 eingelegt. Am radial äußeren Rand der Vordersei­ te des Jochs 5 befindet sich der zweite Ringmagnet 13 mit seinem Polschuh 14, der sich bis zur Vor­ derkante des Targets 8 erstreckt.
Die Polungsrichtung der beiden Ringmagnete 9, 13 ist durch Pfeile dargestellt und weist in Richtung auf das Target 8. Durch den Ringmagnet 9 wird ein Gegenmagnetfeld erzeugt, welches den Verlauf der Magentfeldlinien 37 beeinflußt. Die Magnetfeldli­ nien 37 treten aus der Innenfläche des äußeren Polschuhs 14 aus, durchdringen das Target und tre­ ten in dem als Hohlschraube ausgebildeten zentri­ schen Polschuh 20 wieder ein. Das Gegenmagnetfeld, das durch den Ringmagneten 9 erzeugt wird, beein­ flußt den Verlauf der Magnetfeldlinien 37 dahinge­ hend, daß diese innerhalb des Targets einen paral­ lelen oder auch linsenförmigen Verlauf annehmen.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäu­ bung ähnlich der Darstellung in Fig. 1, die im we­ sentlichen besteht aus einer Kathode 38, und An­ oden 39, 39′, welche auf den Kühlring 40 aufge­ setzt sind. Die Kathode 38 besteht aus einem Joch 41, einer Kühlplatte 42 und einem Target 43, einem Ringmagnet 44 mit einem Polschuh 45 sowie einem Distanzring 46, der auf der Vorderseite der Kühl­ platte 42 befestigt ist und das Target 43 radial außen umgibt. Der Distanzring 46 weist eine äuße­ re, kegelstumpfförmige Mantelfläche 46a auf, wel­ che parallel zu einer korrespondierenden Mantel­ fläche 45a des Polschuhs 45 verläuft. Die vordere Stirnseite des Polschuhs 45 ist auf einen Isolator 47 aufgesetzt, welcher die Kathode 38 vom Kühlring 40 elektrisch isoliert.
Über ein Kabel 48 ist die Kathode 38 mit einer Sputterstromversorgung verbunden. Dadurch sind die folgenden Kathodenbauteile auf kathodisches Poten­ tial geschaltet: die Kühlplatte 42, das Joch 41, die Hohlschraube 51, der Distanzring 46, der Pol­ schuh 45 sowie das Target 43.
In die zentrische Bohrung des Targets 43 ist ein Kühlkopf 49 eingesetzt, welcher durch einen Isola­ tor 50 von der Rückseite des Jochs 41 elektrisch getrennt ist. Alle auf kathodischem Potential lie­ genden Bauteile sind von den auf anodischem Poten­ tial liegenden Bauteilen um den Dunkelraumabstand d beabstandet.
In Fig. 5 ist ein Ausschnitt aus Fig. 1 gezeigt, welcher im wesentlichen das Target 8 sowie die An­ oden 4, 26 darstellt. Von der Zerstäubungskathode 2 sind im wesentlichen die konzentrisch zueinander angeordneten Bauteile Kühlkopf 22, Hohlschraube 20, Target 8 sowie Polschuh 14 gezeigt. In Zer­ stäubungsrichtung vor dem Target angeordnet sind die Anoden 4, 26 ausschnittweise dargestellt.
Der Abstand in radialer Richtung von dem Target 8 zu den Anoden 4, 26 entspricht jeweils dem Dunkel­ raumabstand d. Die zur Kathode 2 hin zeigenden vor­ deren Enden der Anoden 4, 26 tauchen jeweils um einen Abstand A hinter die Targetvorderseite 52 ein.
Bezugszeichenliste
1 Kammerwand
2 Zerstäubungskathode
3 Vakuum-Dichtring
4 Anode
5 Joch
6 Isolator
7 Kühlplatte
8 Target
9 Ringmagnet
10 Schraube
11 Kabel
12 Isolator
13 Ringmagnet
14 Polschuh
15 Kühlring, -körper
16 Kühlkanal
17 Schraube
18 Kühlwasseranschluß
19 Kühlwasseranschluß
20 Hohlschraube (Polschuh)
21 Hülse
22 Kühlkopf
23 Kühlwasserzuführung
24 Kühlwasserrückführung
25 Schraube
26 Mittelanode
27 Substrat
28 Nut
29 Ausnehmung
30 Kammeroberfläche
31 Unterseite
32 Klemmring
33 Anodenring
34 Kontaktfläche
35 Öffnung
36 Ausnehmung
37 Magnetfeldlinien
38 Kathode
39, 39′ Anode
40 Kühlring
41 Joch
42 Kühlplatte
43 Target
44 Ringmagnet
45 Polschuh
45a Mantelfläche
46 Distanzring
46a Mantelfläche
47 Isolator
48 Kabel
49 Kühlkopf
50 Isolator
51 Hohlschraube
52 Targetvorderseite
53 Linie
X Detail
A Abstand
d Dunkelraumabstand
D1 Dicke
D2 Dicke
a Abstand
b Abstand
c Abstand

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die sta­ tische Beschichtung scheibenförmiger Sub­ strate (27) mittels eines Plasmas in einer Va­ kuum-Prozeßkammer mit mindestens einer Öff­ nung (35), welche durch Auflegen einer Zerstäu­ bungskathode (2) von außen verschließbar ist und wobei zwischen Kathode (2) und Kammerwand (1) ein elastischer Vakuum-Dichtring (3) sowie eine ring­ förmige Anode (4) vorgesehen sind, die die Öff­ nung (35) radial außen umgeben und die Anode (4) auf ihrer zur Kathode (2) hin zeigenden Seite eine ebene Kontaktfläche (34) aufweist und einer­ seits bei Atmosphärendruck in der Kammer der Dichtring (3) diese Kontaktfläche (34) um einen Abstand (a) überragt und die zur Kammerwand (1) hin zeigende ebene Unterseite (31) der Kathode nur auf dem Dichtring (3) aufliegt und der Ab­ stand (a) so gewählt ist, daß andererseits bei Vakuumbedingungen in der Kammer die Unter­ seite (31) der Kathode (4) auf der zu ihr paral­ lelen Kontaktfläche (34) der Anode (4) dicht auf­ liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung (35) kreisförmig oder oval und auf der Oberseite der Vakuum-Prozeßkammer vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zerstäubungskathode (2) im wesentli­ chen aus einem Joch (5), einem Ring-Magnet (13) mit Polschuh (14), einem Kühlkörper (7) sowie ei­ nem Target (8) aus dem zu zerstäubenden Werkstoff besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dichtring (3) die Anode (4) radial außen umgibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dichtring (3) in eine Nut (28) auf der Außenseite der Kammerwand (1) eingelegt ist und die Oberfläche (30) der Kammerwand (1) um einen Abstand (c) überragt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anode (4) aus einem Klemmring (32) und einem Anodenring (33) besteht, die miteinan­ der verbunden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß Klemm- und Anodenring (32, 33) konzent­ risch zueinander angeordnet sind und die Kon­ taktfläche (34) auf dem Klemmring (32) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Klemmring (32) der Anode (4) in eine Ausnehmung (29) am Außenrand der Öffnung (35) eingelegt und der Anodenring (33) zur Mitte der kreisförmigen Öffnung (35) hin angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kontaktfläche (34) der Anode (4) die Oberfläche (30) der Kammerwand (1) um einen Ab­ stand (b) überragt.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 5 und 9, da­ durch gekennzeichnet, daß gilt (a) + (b) = (c).
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kühlkörper die Unterseite der Ka­ thode bildet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (15) einen Kühlka­ nal (16) zur Führung des Kühlmediums aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkanal (16) auf der Seite des Kühlkörpers (15) vorgesehen ist, der zur Atmosphärenseite hin zeigt.
14. Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zer­ stäubungskathode (2), im wesentlichen bestehend aus einem ferromagnetischen Joch (5), einer Kühl­ platte (7) und einem ersten Ringmagnet (13) mit Polschuh (14), der ein zu zerstäubendes, rota­ tionssymmetrisches Target (8) radial außen um­ gibt, dessen Vorderseite dem zu beschichtenden Substrat zugewandt und in mindestens zwei Berei­ che unterteilt ist, nämlich einen ebenen, ring­ förmigen und zentralen Bereich, dessen Oberfläche parallel zur ebenen Targetrückseite verläuft, so­ wie einem äußeren Bereich, der den zentralen Be­ reich ringförmig umgibt und dessen Oberfläche zur Oberfläche des zentralen Bereichs so geneigt ist, daß die Dicke (D1) des Targets (8) an seinem in Umfangsrichtung äußeren Rand größer ist als die Dicke (D2) in der Targetmitte, einem zweiten, in­ neren Ringmagnet (9), der auf der Targetrückseite vorgesehen ist und die gleiche Polungsrichtung aufweist wie der erste, äußere Ringmagnet (13) und einem zweiten Polschuh (20), der mit dem Joch (5) in Verbindung steht und in einer zentri­ schen Axialbohrung im Target (8) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite, innere Magnetring (9) aus ferromagnetischem Werkstoff besteht und an das Magnetjoch (5) angekoppelt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite, innere Magnetring (9) gegen das Magnetjoch (5) isoliert ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite, innere Magnetring (9) in einer Ausnehmung (36) in der Kühlplatte (7) angeordnet ist.
18. Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die sta­ tische Beschichtung scheibenförmiger Substrate mittels eines Plasmas in einer Vakuum-Prozeßkam­ mer mit einer Zerstäubungskathode (38), im we­ sentlichen bestehend aus einem ferromagnetischen Joch (41), einer Kühlplatte (42), einem Ring­ magnet (44) mit Polschuh (45), der ein zu zer­ stäubendes, rotationssymmetrisches Target (43) radial außen umgibt, dessen Vorderseite dem zu beschichtenden Substrat zugewandt und in minde­ stens zwei Bereiche unterteilt ist, nämlich einen ebenen, ringförmigen und zentralen Bereich, des­ sen Oberfläche parallel zur ebenen Targetrück­ seite verläuft, sowie einen äußeren Bereich, der den zentralen Bereich ringförmig umgibt und des­ sen Oberfläche zur Oberfläche des zentralen Be­ reichs so geneigt ist, daß die Dicke (D1) des Targets (43) an seinem in Umfangsrichtung äußeren Rand größer ist als die Dicke (D2) in der Target­ mitte, wobei ein im wesentlichen hohlzylindri­ scher Ring (46) aus nicht magnetischem Werkstoff zwischen Polschuh (45) und Target (43) vorgesehen ist und dieser Ring (46) auf seiner äußeren Um­ fangsfläche in mindestens zwei Bereiche unter­ teilt ist, nämlich einen zylindrischen hinteren Bereich und einen kegelstumpfförmigen, vorderen Bereich, der zum Substrat hinzeigt, wobei sich der Außendurchmesser des Ringes (46) vom vorderen zum hinteren Bereich vergrößert und die radial innenliegende Mantelfläche (45a) des Pol­ schuhs (45) einen zur äußeren Mantelfläche (46a) des Ringes (46) korrespondierenden parallelen Verlauf aufweist und zwischen Polschuh (45) und Ring (46) sowie zwischen Ring (46) und Tar­ get (43) jeweils der Dunkelraumabstand (d) einge­ stellt ist und der Ring (46) elektrisch auf Ka­ thodenspannung geschaltet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ring (46) aus Edelstahl, Alumi­ nium, Kupfer oder einem kupferhaltigen Werkstoff besteht.
DE19934315023 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung Expired - Fee Related DE4315023C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4345403A DE4345403C2 (de) 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19934315023 DE4315023C2 (de) 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934315023 DE4315023C2 (de) 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4315023A1 DE4315023A1 (de) 1994-11-10
DE4315023C2 true DE4315023C2 (de) 1997-05-28

Family

ID=6487350

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4345403A Expired - Fee Related DE4345403C2 (de) 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19934315023 Expired - Fee Related DE4315023C2 (de) 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4345403A Expired - Fee Related DE4345403C2 (de) 1993-05-06 1993-05-06 Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE4345403C2 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0676791B1 (de) * 1994-04-07 1995-11-15 Balzers Aktiengesellschaft Magnetronzerstäubungsquelle und deren Verwendung
DE19614600C1 (de) 1996-04-13 1997-04-24 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zum Maskieren und Abdecken von Substraten
DE19614598A1 (de) * 1996-04-13 1997-10-16 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
US5863399A (en) * 1996-04-13 1999-01-26 Singulus Technologies Gmbh Device for cathode sputtering
DE19643098C1 (de) * 1996-10-19 1997-10-30 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19653999C1 (de) * 1996-12-21 1998-01-22 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19654007A1 (de) * 1996-12-21 1998-06-25 Singulus Technologies Ag Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
EP0946966B1 (de) 1996-12-21 2005-05-11 Singulus Technologies AG Vorrichtung zur kathodenzerstäubung
DE19916941A1 (de) * 1999-04-15 2000-10-19 Leybold Systems Gmbh Kühlfinger für eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
US6264804B1 (en) 2000-04-12 2001-07-24 Ske Technology Corp. System and method for handling and masking a substrate in a sputter deposition system
DE10234859B4 (de) * 2002-07-31 2007-05-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Einrichtung und Verfahren zum Beschichten von Substraten

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE711401C (de) * 1938-03-25 1941-10-01 Bernhard Berghaus Anordnung zur Abdichtung metallischer Vakuumgefaesse, insbesondere Kathodenzerstaeubungsapparate
US4060470A (en) * 1974-12-06 1977-11-29 Clarke Peter J Sputtering apparatus and method
US4100055A (en) * 1977-06-10 1978-07-11 Varian Associates, Inc. Target profile for sputtering apparatus
DE9217937U1 (de) * 1992-01-29 1993-04-01 Leybold AG, 6450 Hanau Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung

Also Published As

Publication number Publication date
DE4345403C2 (de) 1997-11-20
DE4315023A1 (de) 1994-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4117518C2 (de) Vorrichtung zum Sputtern mit bewegtem, insbesondere rotierendem Target
EP2050120B1 (de) Ecr-plasmaquelle
DE4315023C2 (de) Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE4135939C2 (de)
DE2264437A1 (de) Mit hochfrequenz-spannung betriebene entladungsvorrichtung
EP0558797B1 (de) Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE3427587A1 (de) Zerstaeubungseinrichtung fuer katodenzerstaeubungsanlagen
DE3612071A1 (de) Targetanordnung fuer die zerstaeubungsbedampfung
EP0812001B1 (de) Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE4123274C2 (de) Vorrichtung zum Beschichten von Bauteilen bzw. Formteilen durch Kathodenzerstäubung
DE2208032A1 (de) Zerstäubungsvorrichtung
EP0316523B1 (de) Zerstäubungskatode nach dem Magnetronprinzip
DE3411536A1 (de) Magnetronkatode fuer katodenzerstaeubungsanlagen
EP0541903B1 (de) Kathode zum Beschichten eines Substrats
EP1889280A1 (de) Sputter-magnetron
DE1934328A1 (de) Vorrichtung zur wahlweisen Zerstaeubung fester Substanzen durch Ionenbeschuss nach der Plasma- oder Ionenstrahlmethode
DE4030900A1 (de) Verfahren und einrichtung zum beschichten von teilen
DE10196278B3 (de) Nicht balancierte Plasmaerzeugungsvorrichtung mit zylindrischer Symmetrie
EP0607787A2 (de) Vorrichtung zum Beschichten oder Ätzen von Substraten
EP0608478A2 (de) Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19643098C1 (de) Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19614595A1 (de) Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE3328172A1 (de) Elektronenstrahlkanone
DE2253879A1 (de) Vorrichtung zum aufbringen von filmschichten mittels materialzerstaeubung durch ionenbeschuss
DE102012211664A1 (de) Magnetronsputtereinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BALZERS UND LEYBOLD DEUTSCHLAND HOLDING AG, 63450

8172 Supplementary division/partition in:

Ref country code: DE

Ref document number: 4345403

Format of ref document f/p: P

Q171 Divided out to:

Ref country code: DE

Ref document number: 4345403

AH Division in

Ref country code: DE

Ref document number: 4345403

Format of ref document f/p: P

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
AH Division in

Ref country code: DE

Ref document number: 4345403

Format of ref document f/p: P

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: UNAXIS DEUTSCHLAND HOLDING GMBH, 63450 HANAU, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121201