DE4415232A1

DE4415232A1 - Beschichtungsanlage

Info

Publication number: DE4415232A1
Application number: DE4415232A
Authority: DE
Inventors: Mark Saunders; Berthold Ocker
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1994-04-30
Publication date: 1995-11-02
Also published as: US5529627A; JP2706056B2; JPH07300671A

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage mit einer innerhalb einer Beschichtungskammer angeordneten, einen Magnetsatz aufweisenden Zerstäuberkathode, welche eine mit negativem Potential verbundene Elektrode mit einem Magnetsatz aufweist und bei der auf der dem Magnetsatz abgewandten Seite der Elektrode ein das zu zerstäubende Material bildende Target befestigt ist.

Bei solchen Zerstäuberkathoden, welche unter dem Begriff "Magnetronkathode" bekannt sind, ist es wünschenswert, daß an der Targetoberfläche ein möglichst starkes Magnet feld wirkt. Deshalb sollte der Abstand des Magnetsatzes vom Target möglichst gering sein, was eine möglichst ge ringe Wandstärke der Elektrode erfordert. Eine geringe Wandstärke ist jedoch nicht mehr zu verwirklichen, wenn das Target und entsprechend auch die Zerstäuberkathode eine große Fläche aufweisen soll, damit ein großflächi ges, beim Beschichten sich nicht bewegendes Substrat be schichtet werden kann. Ganz besonders großflächig müssen solche Zerstäuberkathoden ausgebildet werden, wenn der Magnetsatz hinter der Elektrode beweglich angeordnet ist, um einen gleichmäßigen Materialabtrag zu erreichen. Der angestrebten, geringen Wandstärke steht dann das Erfor dernis entgegen, daß die Elektrode dem Unterdruck in der Beschichtungskammer standhalten muß.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Beschich tungsanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die das Target tragende Elektrode möglichst dünn wandig ausgeführt werden kann, um eine targetnahe Anord nung des Magnetsatzes zu verwirklichen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der dem Target abgewandten Seite der Elektrode eine Druckausgleichskammer vorgesehen ist und daß die Druck ausgleichskammer einen Vakuumanschluß zum Einstellen eines dem Unterdruck in der Beschichtungskammer entgegen wirkenden Unterdrucks aufweist.

Bei einer solchen Beschichtungsanlage läßt sich eine Durchbiegung der Elektrode durch eine Unterdruckerzeugung in der Druckausgleichskammer vermeiden. Deshalb kann auch bei großflächigen Zerstäuberkathoden die Elektrode eine geringe Materialstärke aufweisen. Dadurch wird es mög lich, den Magnetsatz sehr dicht hinter dem Target an zuordnen, so daß sich an der Targetoberfläche starke Ma gnetfelder erreichen lassen, was insbesondere bei der Zerstäubung von ITO-Targets vorteilhaft ist. Durch die erfindungsgemäße Kompensation der Durchbiegung wird es möglich, die Zerstäuberkathode so großflächig auszubil den, daß auch großflächige Substrate statisch, also ohne Bewegung der Substrate, beschichtet werden können. Zu gleich wird das Gewicht der Elektrode aufgrund ihrer gegenüber dem Stand der Technik verminderten Wandstärke herabgesetzt, so daß die Zerstäuberkathode leichter zu handhaben und zu fertigen ist.

Bei Beschichtungsanlagen mit einer topfförmigen Ausbil dung der Elektrode kann die Druckausgleichskammer sehr einfach dadurch geschaffen werden, daß sie durch einen die topfförmige Elektrode verschließenden Deckel gebildet ist. Im einfachsten Fall kann dieser Deckel eine Platte sein.

Störende Nebenplasmen an der Rückseite der Zerstäuberka thode können bei einer Beschichtungsanlage, bei der die Zerstäuberkathode unter Zwischenschaltung einer elektri schen Isolierung in einer Wand der Beschichtungskammer gehalten ist, auf einfache Weise dadurch vermieden wer den, daß der Deckel aus Metall besteht und ohne elektri sche Isolation mit der Rückseite der Elektrode verbunden ist.

Ein Unfallrisiko durch Berühren des Deckels oder Teile der Zerstäuberkathode läßt sich dadurch ausschließen, daß mit Abstand zum Deckel eine Abschirmung über den Deckel greift, welche elektrisch mit der Wand der Beschichtungs kammer Verbindung hat.

Der Druck in der Druckausgleichskammer kann dem Druck in der Beschichtungskammer angepaßt werden, was insbesondere beim Evakuieren und Belüften der Beschichtungskammer not wendig ist, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Vakuumanschluß Verbindung mit einer Vakuum pumpe hat und eine Druckregeleinrichtung zum Regeln des Druckes in der Druckausgleichskammer in Abhängigkeit vom Druck in der Beschichtungskammer vorgesehen ist.

Die Homogenität der Schicht auf dem Substrat kann erfin dungsgemäß dadurch realisiert werden, daß der Magnetsatz hinter der Elektrode beweglich angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Gegendruckbeaufschlagung führt die für die Beweglichkeit des Magnetsatzes hinter der Elektrode notwendige, großflächige Ausbildung der Elektrode nicht zur Notwendigkeit großer Wandstärken der Elektrode und damit zu unerwünscht großen Abständen des Magnetsatzes von der Targetoberfläche.

Der Druck in der Druckausgleichskammer paßt sich zwangs läufig dem Druck in der Beschichtungskammer an, wenn der Vakuumanschluß eine unmittelbare Verbindung zur Beschich tungskammer hat und wenn innerhalb dieser Verbindung ein Mikrofilter angeordnet ist. Der Mikrofilter sorgt dafür, daß aus der Druckausgleichskammer über die Verbindung zur Beschichtungskammer keine Verunreinigungen in die Be schichtungskammer gelangen können.

Konstruktiv besonders einfach ist die Beschichtungsanlage gestaltet, wenn die Verbindung eine die Wand der Be schichtungskammer durchdringende Leitung aus Metall hat, welche dichtend in das Innere eines an der Elektrode oder dem Deckel befestigten Isolationskörpers führt, dessen Inneres seinerseits Verbindung mit dem Vakuumanschluß der Druckausgleichskammer hat.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da von in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Wandbereich einer Beschichtungskammer mit einer Zerstäuber kathode,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Wandbereich einer zweiten Ausführungsform einer Beschichtungs kammer mit einer Zerstäuberkathode.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer Wand 1, welche eine Beschichtungskammer 2 von der Atmosphäre abtrennt. Diese Wand 1 hält eine Zerstäuberkathode 3, die im we sentlichen aus einer topfförmigen Elektrode 4, einem Tar get 5 und einem Magnetsatz 6 besteht. Der Magnetsatz 6 ist hinter der Elektrode 4 innerhalb ihres topfförmigen Bereichs beweglich, was durch einen Doppelpfeil 7 ver deutlicht wurde. Diese Beweglichkeit dient der Erzeugung einer homogenen Schicht auf einem feststehenden, dem Tar get 5 gegenüberliegenden, jedoch nicht gezeigten Sub strat.

Die Zerstäuberkathode 3 ist durch einen Isolator 8 elek trisch von der Wand 1 getrennt, so daß sie an negativem Potential und die Wand 1 an Masse angeschlossen sein kann. Dichtungen 9, 10 verhindern einen Lufteintritt in die Beschichtungskammer 2 im Bereich der Zerstäuberka thode 3.

Wichtig für die Erfindung ist, daß die Elektrode 4 an ih rer dem Target 5 abgewandten Seite durch einen bei diesem Ausführungsbeispiel plattenförmigen Deckel 11 gasdicht verschlossen ist, so daß innerhalb der Elektrode 4 eine Druckausgleichskammer 12 gebildet wird, in der sich der Magnetsatz 6 befindet. Diese Druckausgleichskammer 12 hat an dem Deckel 11 einen Vakuumanschluß 13, welcher unter Zwischenschaltung eines Isolators 21 mit einer Vakuum pumpe 14 verbunden ist. Eine Druckregeleinrichtung 15, welche mit einem in der Beschichtungskammer 2 angeordne ten Drucksensor 16 Verbindung hat, vermag den Druck in der Druckausgleichskammer 12 so zu regeln, daß er dem in der Beschichtungskammer 2 entspricht.

Der Deckel 11 besteht vorzugsweise aus Metall und ist elektrisch leitend mit der Elektrode 4 verbunden. Dadurch wird vermieden, daß in der Druckausgleichskammer 12 Ne benplasmen entstehen können. Die Möglichkeit der Berüh rung des Deckels 11 und der Rückseite der Elektrode 4 wird durch eine Abschirmung 17 verhindert, welche mit ausreichendem Abstand zum Deckel 11 und der Elektrode 4 angeordnet ist, aus Metall besteht und elektrisch leitend mit der Wand 1 Verbindung hat.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 durch eine andere Ausführung der Druck beaufschlagung der Druckausgleichskammer 12. Hierzu führt der Vakuumanschluß 13 in einen Isolationskörper 18, von dem aus eine Leitung 19 durch die Wand 1 in die Beschich tungskammer 2 führt. Diese Leitung 19 ist mit einem Mi krofilter 20 versehen.

Bezugszeichenliste

1 Wand
2 Beschichtungskammer
3 Zerstäuberkathode
4 Elektrode
5 Target
6 Magnetsatz
7 Doppelpfeil
8 Isolator
9 Dichtung
10 Dichtung
11 Deckel
12 Druckausgleichskammer
13 Vakuumanschluß
14 Vakuumpumpe
15 Druckregeleinrichtung
16 Drucksensor
17 Abschirmung
18 Isolationskörper
19 Leitung
20 Mikrofilter
21 Isolator

Claims

1. Beschichtungsanlage mit einer innerhalb einer Be schichtungskammer angeordneten, einen Magnetsatz aufwei senden Zerstäuberkathode, welche eine mit negativem Po tential verbundene Elektrode mit einem Magnetsatz auf weist und bei der auf der dem Magnetsatz abgewandten Seite der Elektrode ein das zu zerstäubende Material bil dende Target befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Target (5) abgewandten Seite der Elektrode (4) eine Druckausgleichskammer (12) vorgesehen ist, wel che einen Vakuumanschluß (13) zum Einstellen eines dem Unterdruck in der Beschichtungskammer (2) entgegenwirken den Unterdrucks aufweist.

2. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, bei der die Elek trode topfförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichskammer (12) durch einen die topf förmige Elektrode (4) verschließenden Deckel (11) ge bildet ist.

3. Beschichtungsanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem die Zerstäuberkathode unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolierung in einer Wand der Beschichtungs kammer gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) aus Metall besteht und ohne elektrische Iso lation mit der Rückseite der Elektrode (4) verbunden ist.

4. Beschichtungsanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand zum Deckel (11) eine Abschirmung (17) über den Deckel (11) greift, welche elektrisch mit der Wand (1) der Be schichtungskammer (2) Verbindung hat.

5. Beschichtungsanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuum anschluß (13) Verbindung mit einer Vakuumpumpe (14) hat und eine Druckregeleinrichtung (15) zum Regeln des Druckes in der Druckausgleichskammer (12) in Abhängigkeit vom Druck in der Beschichtungskammer (2) vorgesehen ist.

6. Beschichtungsanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet satz (6) hinter der Elektrode (4) beweglich angeordnet ist.

7. Beschichtungsanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuum anschluß (13) eine unmittelbare Verbindung zur Beschich tungskammer (2) hat und daß innerhalb dieser Verbindung ein Mikrofilter (20) angeordnet ist.

8. Beschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verbindung eine die Wand (1) der Be schichtungskammer (2) durchdringende Leitung (19) aus Me tall hat, welche dichtend in das Innere eines an der Elektrode (4) oder dem Deckel (11) befestigten Isolati onskörper (18) führt, dessen Inneres seinerseits Verbin dung mit dem Vakuumanschluß (13) der Druckausgleichskam mer (12) hat.