DE69828699T2 - Vacuumzerstäubungsgerät - Google Patents

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    • H01J37/3455Movable magnets

Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung.
  • Das Vakuumkatodenzerstäuben bzw. Vakuum-Sputtern ist ein Verfahren, wodurch sehr dünne Materialschichten auf einem Substrat abgelagert werden können. Das Verfahren bringt mit sich, geladene Partikel, gewöhnlich positive Ionen, die in einem Plasma unter nahezu perfekten Vakuumbedingungen erzeugt werden, auf ein Target zu schleudern, so dass aus diesem Target-Material-Atome herausgeschlagen werden. Typische Betriebsbedingungen gehen mit der Anwendung von Drücken von meist wenigen Pa einher. Solche Atome des Target-Materials werden dann auf einem Substrat auf einem entsprechenden Potential abgelagert, das sich in ihrem Weg befindet, und werden dann auf dem Substrat als eine Dünnschicht aufgebaut. Das Verfahren findet breite Anwendung in der Mikroelektronik und der Computerindustrie bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und anderen Dünnschicht-Vorrichtungen, wie beispielsweise Magnetköpfe für Computer-Plattenlaufwerke oder integrierte Schaltungsvorrichtungen.
  • Das Erzeugen eines Plasmas wird durch Einströmen eines oder mehrerer Plasmaerzeugungsgase mit einer geregelten Geschwindigkeit in die Plasmakammer unter Hochvakuumbedingungen und anschließendes Zuführen einer Gleichstrom- oder HF-Leistung an diese, so dass den Atomen des Gases die Elektronen entrissen werden, um positive Ionen zu bilden, bewirkt. Bei Verwendung einer Gleichstromversorgung ist es angebracht, ein Magnetfeld im Inneren der Vakuumkammer anzuwenden, so dass die Elektronen in der Plasmaregion eingeschlossen werden, um dadurch die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen von Elektronen mit neutralen Atomen des Plasmas im Hauptteil der Vakuumkammer und folglich ihrer Ionisation zu erhöhen. Diese Technik wird in der Magnetron-Elektrode angewendet.
  • Eine Plasmaerzeugung kann unter Verwendung einer Gleichstromversorgung und einer Magnetron-Elektrode ausgeführt werden, solange die Target-Elektrode elektrisch leitend ist. Eine HF-Leistungsquelle kann mit oder ohne Magnetverstärkung benutzt werden, wenn die Target-Elektrode aus einem dielektrischen Material hergestellt ist.
  • Typische Gase, die für eine Plasmaerzeugung verwendet werden, schließen Ar, O2, Cl2, N2, CO2, SF6, C2F6 oder ein C2F6/CHF3-Gemisch ein.
  • Um die Gleichmäßigkeit der auf dem Substrat abgelagerten dünnen Schicht zu verbessern, insbesondere, wenn Dünnschichten auf einem großen Halbleiter-Wafer abgelagert werden, der beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 8 Zoll (ungefähr 200 mm) besitzt, ist ein Vorschlag gewesen, hinter dem Target eine drehbare Magnetvorrichtung anzubringen, die für eine Drehung um eine Achse im Wesentlichen orthogonal zur Target-Fläche der Target-Elektrode ausgelegt ist. Die drehbare Magnetvorrichtung ist so ausgelegt, dass sich ein Magnetfeld geeigneter Gestalt über der Fläche der Target-Elektrode erstreckt und diese überstreicht, wenn sich die Magnetvorrichtung dreht. Bei einer solchen Ausführung umfassen die drehbaren Magnetmittel typisch eine kreisförmige, jedoch nicht achsensymmetrische Permanentmagnet-Baueinheit; wenn sich diese um ihre Achse dreht, streicht ihr Magnetfeld über die Target-Fläche und bewirkt, dass auch das Plasma über diese streicht, mit dem Ziel, die Gleichmäßigkeit der aufgestäubten bzw. gesputterten dünnen Schicht und/oder die Gleichmäßigkeit des Target-Verwertung zu verbessern. Obwohl mit dieser Ausführung die Ergebnisse besser sein können als in Katodenzerstäubungs- bzw. Sputtering-Vorrichtungen mit ortsfesten Magneten, lässt die Gleichmäßigkeit der abgelagerten Schicht dennoch zu wünschen übrig.
  • Wenn eine magnetische Schicht auf ein Substrat abgelagert werden soll, ist es erforderlich, ein orientierendes Magnetfeld bereitzustellen, um der abgelagerten Schicht die gewünschten Magneteigenschaften zu verleihen. Durch Anlegen eines solchen Magnetfeldes kann eine Verformung des Plasmas herbeigeführt werden, die ihrerseits nicht nur zu betriebstechnischen Problemen, sondern auch zur Erzeugung einer ungleichmäßigen aufgestäubten bzw. gesputterten Schichtablagerung auf dem Substrat führt.
  • Es ist festgestellt worden, dass sich die Gleichmäßigkeit der aufgestäubten bzw. gesputterten Schicht verbessert, wenn die Größe des Targets in Bezug auf das Substrat, auf welches die aufgestäubte bzw. gesputterte Schicht abzulagern ist, zunimmt. Außerdem wird sie durch Verringern der Entfernung zwischen dem Target und dem Substrat verbessert.
  • Obwohl die Gleichmäßigkeit des Aufstäubens bzw. Sputterns mit einer solchen Vorrichtung verbessert sein kann, können sich die Geometrie der Target-Elektrode und ihr Werkstoff auf die Gleichmäßigkeit des Magnetfeldes über der Target-Fläche auswirken. Folglich kann es nötig sein, für Target-Elektroden mit anderen Geometrien oder aus anderen Werkstoffen eine andere Magnetvorrichtung bereitzustellen.
  • Es wäre wünschenswert, die Gleichmäßigkeit der Dünnschichten, die mit dem Vakuumzerstäubungsverfahren bzw. Vakuum-Sputtering-Verfahren auf einem Substrat abgelagert werden, zu verbessern. Ferner wäre es wünschenswert, der Bedienungskraft einer Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung zu ermöglichen, das Magnetfeld über der Target-Fläche einer Target-Elektrode in einer Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung, die eine drehbare Magnetvorrichtung nutzt, so einzustellen, dass die Gleichmäßigkeit des Plasmas in der Region der Target-Elektrode im Inneren der Vakuum-Kammer beeinflusst wird. Außerdem wäre es wünschenswert, die Gleichmäßigkeit der Ablagerung der auf ein Substrat unter Vakuum aufgestäubten bzw. gesputterten Schichten bei Verwendung von Targets mit einem im Verhältnis zum Durchmesser des Substrats kleineren Durchmesser zu verbessern.
  • Dementsprechend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte drehbare Magnetvorrichtung zum Anbringen hinter einer Target-Elektrode in einer Vakuumkammer einer Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung zu schaffen, derart, dass eine Bedienkraft für die Vorrichtung in der Lage ist, das Magnetfeld in der Region der Target-Fläche der Target-Elektrode zu beeinflussen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte Form der Katodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Sputtering-Vorrichtung, die unter HF- oder Gleichstrom-Vakuumkatodenzerstäubungsbedingungen bzw. -Vakuum-Sputtering-Bedingungen arbeitet, zu schaffen, bei der die Bedienungskraft das Magnetfeld über der Target-Fläche der Target-Elektrode einstellen kann, um es an verschiedene Geometrien und/oder Eigenschaften der Target-Elektrode anzupassen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Gleichmäßigkeit unter Vakuum aufgestäubter bzw. gesputterter Schichten, die unter Verwendung eines Targets, dessen Durchmesser in Bezug auf jenen des Substrats minimiert ist, auf einem Substrat abgelagert werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung geschaffen, die um fasst:
    eine Vakuumkammer;
    Mittel, um die Vakuumkammer zu evakuieren;
    Mittel, um der Vakuumkammer ein Plasmabildungsgas zuzuführen;
    eine Target-Elektrode in der Vakuumkammer, die eine Target-Fläche besitzt, von der im Betrieb der Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung Material zerstäubt werden soll, indem positive Ionen aus einer Plasmaentladung in der Vakuumkammer gegen sie stoßen;
    Substrathaltemittel in der Vakuumkammer, um ein Substrat mit einer Ablagerungsfläche zu halten, auf die Material von der Target-Elektrode aufgestäubt bzw. gesputtert werden soll, und die so angeordnet ist, dass die Ablagerungsfläche der Target-Elektrode zugewandt ist;
    Mittel, um an die Substrathaltemittel eine negative Vorspannung anzulegen;
    Leistungsversorgungsmittel, um an die Target-Elektrode ein negatives Potential anzulegen und um in der Vakuumkammer ein Plasma aufzubauen; und
    drehbare Magnetmittel, die drehbar um eine zu der Target-Fläche im Wesentlichen senkrechte Achse angeordnet und hinter der Target-Elektrode auf der der Target-Fläche gegenüberliegenden Seite der Target-Elektrode angeordnet sind, wobei die drehbaren Magnetmittel umfassen:
    Magnetpolstück-Mittel;
    im Wesentlichen nichtmagnetische Trägermittel, die zusammen mit den Magnetpolstück-Mitteln drehbar sind und eine erste Mehrzahl bzw. Anzahl axial verlaufender Löcher besitzen, die darin ausgebildet und in einer regelmäßigen Anordnung bzw. einem Feld über eine Fläche der nichtmagnetischen Trägermittel angeordnet sind;
    eine zweite Mehrzahl bzw. Anzahl erster entnehmbarer Permanentmagneten, die jeweils in einem entsprechenden der axial verlaufenden Löcher in den nichtmagnetischen Trägermitteln aufgenommen sind, wobei die drehbaren Magnetmittel weniger erste entnehmbare Permanentmagneten als axial verlaufende Löcher besitzen; und
    eine dritte Mehrzahl bzw. Anzahl zweiter Permanentmagneten, die auf den nichtmagnetischen Trägermitteln in einer regelmäßigen Anordnung bzw. einem Feld angeordnet sind, die die zweite Mehrzahl erster entnehmbarer Permanentmagneten umgibt;
    wodurch die ersten und die zweiten Permanentmagneten gemeinsam über der Target-Fläche der Target-Elektrode ein Magnetfeld mit gewünschter Form und Feldstärke erzeugen, das bei einer Drehung der drehbaren Mag netmittel über der Target-Fläche schwebt.
  • Die Erfindung schafft ferner ein drehbares Magnetmittel für die Verwendung bei der Vakuumkatodenzerstäubung bzw. dem Vakuum-Sputtering zum Anbringen hinter einer Target-Elektrode, die eine Target-Fläche besitzt, aus der unter Vakuumkatodenzerstäubungsbedingungen bzw. Vakuum-Sputtering-Bedingungen Material zerstäubt werden soll, wobei die drehbaren Magnetmittel umfassen:
    Magnetpolstück-Mittel;
    im Wesentlichen nichtmagnetische Trägermittel, die zusammen mit den Magnetpolstück-Mitteln drehbar sind und eine erste Mehrzahl bzw. Anzahl axial verlaufender Löcher besitzen, die darin ausgebildet und in einer regelmäßigen Anordnung bzw. einem Feld über eine Fläche der nichtmagnetischen Trägermittel angeordnet sind;
    eine zweite Mehrzahl bzw. Anzahl erster entnehmbarer Permanentmagneten, die jeweils in einem entsprechenden der axial verlaufenden Löcher in den nichtmagnetischen Trägermitteln aufgenommen sind, wobei die drehbaren Magnetmittel weniger erste entnehmbare Permanentmagneten als axial verlaufende Löcher besitzen; und
    eine dritte Mehrzahl bzw. Anzahl zweiter Permanentmagneten, die auf den nichtmagnetischen Trägermitteln in einer regelmäßigen Anordnung bzw. einem Feld angeordnet sind, die die zweite Mehrzahl erster entnehmbarer Permanentmagneten umgibt;
    wodurch die ersten und die zweiten Permanentmagneten gemeinsam über der Target-Fläche der Target-Elektrode ein Magnetfeld mit gewünschter Form und Feldstärke erzeugen, das bei einer Drehung der drehbaren Magnetmittel über der Target-Fläche schwebt.
  • Die Leistungsversorgungsmittel können eine HF-Leistungsquelle sein. Alternativ können sie eine Gleichstrom-Magnetron-Leistungsquelle umfassen. Die Mittel, um an die Substrathaltemittel eine negative Vorspannung anzulegen, können eine HF-Leistungsquelle oder eine Gleichstrom-Leistungsquelle sein.
  • Im Betrieb sind die ersten Magneten vorzugsweise in den axial verlaufenden Löchern in einem Muster angeordnet, das wenigstens eine Axialsymmetrieebene besitzt. Ferner können die ersten Magneten in den axial verlaufenden Löchern in der Weise angeordnet sein, dass zumindest einer und vorzugsweise wenigstens mehrere von ihnen einen zum Target gerichteten Pol mit einer ersten Polarität (z. B. einen Nordpol) besitzen, während zumindest ein anderer und vorzugsweise wenigstens mehrere andere von ihnen einen zum Target gerichteten Pol mit einer zweiten Polarität (z. B. einen Südpol) besitzen.
  • Vorzugsweise besitzen alle der zweiten Magneten zum Target gerichtete Pole mit der ersten Polarität oder der zweiten Polarität, so dass alle Magneten zum Target gerichtete Pole mit der gleichen Polarität besitzen. Zweckmäßigerweise sind die zweiten Magneten auf einem im Wesentlichen kreisförmigen Ort oder auf einer Anzahl bzw. Mehrzahl von im Wesentlichen konzentrischen Orten, die sich als Kreisbögen um die Drehachse der Polstückmittel beschreiben lassen, angeordnet. In diesem Fall können die zweiten Magneten längs des Ortes oder längs entsprechender Orte regelmäßig voneinander beabstandet sein.
  • In einer Ausführungsform weisen die ersten Stabmagneten und/oder die zweiten Stabmagneten einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf; alternativ können sie einen im Wesentlichen vierkantigen oder sechskantigen Querschnitt aufweisen.
  • Damit die Erfindung eindeutig verstanden und ohne weiteres in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun eine bevorzugte Ausführungsform davon lediglich beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, worin:
  • 1 ein Schaubild einer HF- oder gleichstrombetriebenen Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung ist, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
  • 2 eine Draufsicht einer nichtmagnetischen Trägerplatte ist, die Teil der Katodenzerstäubungsvorrichtung von 1 ist;
  • 3 eine entsprechende Draufsicht der nichtmagnetischen Trägerplatte von 2 nach dem Einsetzen einer Anzahl von Permanentmagneten in einem Magnetanordnungsmuster ist;
  • 4 eine Draufsicht der Target-Elektrode der Katodenzerstäubungsvorrichtung von 1 ist, die die Gestalt des Ortes des Plasmas hoher Dichte zeigt, die durch das Magnetanordnungsmuster von 3 erzeugt wird; und
  • 5 bis 7 Ansichten sind, die jener von 4 ähnlich sind, jedoch andere Gestalten des Ortes oder der Orte des Plasmas hoher Dichte zeigen, die durch Umordnen der Magneten von 3 in andere Muster erhalten werden können.
  • Nun zur Zeichnung: 1 zeigt schematisch eine HF-Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung 1. Diese Vorrichtung kann im Wesentlichen umgekehrt werden, ohne dass das Funktionsprinzip beeinflusst wird. Die Vorrichtung schließt eine Vakuumkammer 2 ein, die mittels einer Vakuumpumpe 3 über eine Leitung 4 evakuiert werden kann, bis ein Druck von beispielsweise etwa 10-6 Pa bis etwa 10-5 Pa erreicht ist. Von einer geeigneten Quelle, wie etwa einer (nicht gezeigten) Gasflasche, kann ein Plasmabildungsgas der Vakuumkammer über eine Gaszuleitung 5 zugeführt werden. Im Inneren der Vakuumkammer 2 ist ein Target-Auflagetisch 6 angebracht, auf dem ein Target 7, beispielsweise aus Gold, so gehalten werden kann, dass die Target-Oberfläche 8, von der Material zerstäubt werden soll, nach oben zeigt. Die Target-Auflage 6 ist über die Leitung 11 geerdet. Auf diese Weise kann ein negativ vorspannendes Gleichspannungspotential an der Target-Oberfläche 8 ausgebildet werden. Das Target 7 kann elektrisch leitfähig und in einem guten elektrischen Kontakt mit der Target-Auflage 6 sein; alternativ kann es aus einem dielektrischen Material hergestellt sein. In diesem letzteren Fall erfolgt die Energieeinkopplung in das Plasma kapazitiv.
  • Außerdem ist in der Vakuumkammer 2 ein Substrat-Haltetisch 12 angebracht, der am unteren Ende der Säule 13 gehalten wird. Ein Substrat 14, an dessen Unterseite 15 von dem Target 7 zerstäubtes Material abgelagert werden soll, ist an der Unterseite des Substrat-Haltetischs 12 angebracht. Typisch ist das Substrat 14 ein Halbleiter-Wafer oder ein Keramiksubstrat mit einem Durchmesser von beispielsweise ungefähr 8 Zoll (200 mm).
  • Unterhalb der Target-Auflage 6 gibt es eine drehbare, kreisförmige Magnetpolplatte 16, die aus einem magnetisierbaren Material wie etwa Weicheisen hergestellt ist. Auf ihrer Oberseite ist eine nichtmagnetische Trägerplatte 17 befestigt, die beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Trägerplatte 17 mit vier Löchern 18, die um die Drehachse der Trägerplatte 17 mit einem Zwischenraum von jeweils 90 ° angeordnet sind, für den Durchgang von (nicht gezeigten) Schrauben zur Befestigung der Trägerplatte 17 an der Magnetpolplatte 16 versehen. Außerdem hat sie eine Mehrzahl bzw. Anzahl von Löchern 19 in einer hexagonalen, dichtgepackten Anordnung, wovon jedes einen entspre chenden ersten Stabmagneten 20 oder 21 aufnehmen kann (siehe 3). Diese können, wie in 3 veranschaulicht ist, entweder mit ihren Nordpolen nach oben, d. h. Magneten 20, oder mit ihren Südpolen nach oben, d. h. Magneten 21, angeordnet sein. Vorzugsweise sind die ersten Stabmagneten 20, 21 in der Weise in den Löchern 19 angeordnet, dass es wenigstens eine axiale Symmetrieebene bei der Anordnung der ersten Stabmagneten 20, 21 gibt. Außerdem ist die Trägerplatte mit einer Umfangslinie von Löchern 22 versehen, die (wie aus 3 ersichtlich ist) jeweils einen entsprechenden zweiten Stabmagneten 23 aufnehmen, so dass ein voll besetzter einzelner Ring von Magneten 23 vorliegt. In der in 3 gezeigten Ausführung sind die zweiten Stabmagneten 23 mit ihren Nordpolen nach oben zeigend angeordnet.
  • Auf Wunsch kann die Trägerplatte 17 einen größeren Durchmesser haben, wobei für die Aufnahme eines weiteren Satzes oder weiterer Sätze von Magneten, die den Magneten 23 entsprechen, ein weiterer Ring oder weitere Ringe von Löchern in ihr ausgebildet sein kann bzw. können.
  • 4 veranschaulicht die Gestalt 24 des Plasmas hoher Dichte (in diesem Fall eine "Magnetron-Ringzone"), die bei der Anordnung der Magneten 20, 21 und 23 auf der Trägerplatte 17, wie in 3 gezeigt ist, über der Target-Fläche 8 des Targets 7 entsteht.
  • Dem Fachmann auf dem Gebiet wird offensichtlich sein, dass eine Vielfalt verschiedener Gestalten der Plasmazone hoher Dichte erzeugt werden kann, indem die auswechselbaren Stabmagneten 20 und 21 in anderen Löchern positioniert werden, indem ihre Anzahl erhöht oder verringert wird. Beispiele für weitere derartige Gestalten der Plasmazone hoher Dichte werden durch die Zonengestalten 25 und 26 in 5, durch die Zonengestalt 27 in 6 und durch die Kombination der in 7 veranschaulichten Gestalten 28 geliefert.
  • Aus 1, der sich nun wieder zugewendet wird, ist ersichtlich, dass die Magnetpolplatte 16 und die Trägerplatte 17 auf einer vertikalen Welle 29 gehalten werden, die mittels eines Motors 30 gedreht werden kann. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet einen Wellendichtring, während das Bezugszeichen 32 ein weiteres HF-Leistungsversorgungsmittel bezeichnet, das über die Leitung 33 mit dem Substrat-Haltetisch 12 verbunden und über die Leitung 34 geerdet ist, um an den Substrat-Haltetisch 12 und folglich an das Substrat 14 eine negative Vorspannung anzulegen.
  • Obwohl die veranschaulichten Stabmagneten 20, 21 und 23 einen runden Querschnitt aufweisen, sind andere Magnetformen möglich, beispielsweise Stabmagneten mit einem vierkantigen oder sechskantigen Querschnitt. In diesem Fall würden die Löcher 19 und/oder 22 einen entsprechenden Querschnitt haben.
  • Bei Betrieb der in 1 veranschaulichten Vorrichtung wird die Vakuumkammer 2 evakuiert, bis ein Druck von beispielsweise etwa 10-5 Pa bis etwa 10-6 Pa erreicht ist, und über eine Leitung 5 wird ein Plasmabildungsgas zugeführt, so dass ein Druck im Bereich von 1 Pa erreicht wird. Dann wird der Motor 29 eingeschaltet, so dass die Magnetpolplatte 16 und die Trägerplatte 17 mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 Umdrehungen pro Minute bis ungefähr 100 Umdrehungen pro Minute gedreht werden. Dies hat zur Folge, dass das von den Stabmagneten 20, 21 und 23 erzeugte Magnetfeld über die Target-Fläche 8 des Targets 7 streicht. Bei einer Zuführung von HF-Energie mit einer Frequenz von beispielsweise 13,56 MHz wird dem Target 7 ein negativ vorspannendes Potential gegeben, und in dem Gas in der Plasmakammer 2 wird ein Glimmentladungsplasma erzeugt. Ionen aus dem Plasma werden von der Target-Fläche 8 angezogen und bewirken bei einem Auftreffen auf diese ein Zerstäuben von Material des Targets 7. Dieses zerstäubte Material kann sich auf dem Substrat 15 ablagern und auf diesem eine gleichmäßige Schicht bilden.
  • In der in 3 gezeigten Ausführung sind die Stabmagneten 20, 21 und 23 wirkungsvoll auf der Magnetpolplatte 16 angeordnet und mit dieser magnetisch gekoppelt, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine im Voraus festgelegte dreidimensionale Topologie besitzt, derart, dass der Ort der Punkte in einem Raum 3 bis 12 mm vor der Target-Fläche 8, wo die Linien des Magnetflusses im Wesentlichen parallel zur Ebene der Target-Fläche sind, eine entsprechende zweidimensionale topologische Form beschreibt, die so beschaffen ist, dass Regionen mit einer hohen Plasmadichte erzeugt werden, die bei einem Drehen der Magnetpolplatte 16 und der Trägerplatte 17 mit den gehaltenen Magneten 20, 21 und 23 hinter dem Target 7 ein axialsymmetrisches Zerstäubungsprofil des Target-Materials erzeugen, das so berechnet ist, dass sich eine Schicht gleichmäßiger Dicke auf dem Substrat 15 in einem bestimmten Abstand von der Target-Oberfläche 8 ergibt und eine optimale Verwertung erzielt wird.
  • Mit einer gemäß der Erfindung aufgebauten Vorrichtung ist es möglich, aufgestäubte bzw. gesputterte Dünnschichten mit einer hervorragenden Gleichmäßigkeit der Dicke zu erzeugen. Außerdem ist es möglich, entweder mit Gleichstrom-Magnetron- oder HF-Katodenzerstäubungsverfahren eine sehr gute Verwertung des Target-Materials zu erzielen. Es ist möglich, das Target-Abtragungsprofil ohne weiteres auf Target-Materialien abzustimmen, die völlig verschiedene Eigenschaften haben, beispielsweise metallische oder nichtmetallische Materialien, magnetische oder nichtmagnetische Materialien wie auch Targets verschiedener Dicken. Diese Flexibilität kann durch die Verwendung einer variablen Anordnung der Stabmagneten 20, 21 und 23 auf der Magnetpolplatte 16 und/oder durch die Verwendung von Stabmagneten verschiedener Stärken erzielt werden.

Claims (11)

  1. Drehbare Magnetmittel für die Verwendung bei der Vakuum-Katodenzerstäubung bzw. dem Vakuum-Sputtering zum Anbringen hinter einer Target-Elektrode, die eine Target-Fläche besitzt, aus der unter Vakuum-Katodenzerstäubungsbedingungen bzw. Vakuum-Sputtering-Bedingungen Material zerstäubt werden soll, wobei die drehbaren Magnetmittel umfassen: Magnetpolstück-Mittel (16); im Wesentlichen nichtmagnetische Trägermittel (17), die zusammen mit den Magnetpolstück-Mitteln (16) drehbar sind und eine erste Mehrzahl bzw. Anzahl axial verlaufender Löcher (19) besitzen, die darin ausgebildet und in einer regelmäßigen Anordnung bzw. einem Feld über eine Fläche der nichtmagnetischen Trägermittel (17) angeordnet sind; eine zweite Mehrzahl bzw. Anzahl erster entnehmbarer Permanentmagneten (20, 21), die jeweils in einem entsprechenden der axial verlaufenden Löcher (19) in den nichtmagnetischen Trägermitteln (17) aufgenommen sind, wobei die drehbaren Magnetmittel weniger erste entnehmbare Permanentmagneten als axial verlaufende Löcher besitzen; und eine dritte Mehrzahl bzw. Anzahl zweiter Permanentmagneten (23), die auf den nichtmagnetischen Trägermitteln (17) in einer regelmäßigen Anordnung bzw. einem Feld angeordnet sind, die die zweite Mehrzahl erster entnehmbarer Permanentmagneten (20, 21) umgibt; wobei die ersten und die zweiten Permanentmagneten (20, 21, 23) gemeinsam über der Target-Fläche (8) der Target-Elektrode (7) ein Magnetfeld mit gewünschter Form und Feldstärke (24; 25, 26; 27; 28) erzeugen, das bei einer Drehung der drehbaren Magnetmittel über der Target-Fläche (8) schwebt.
  2. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung, die umfasst: eine Vakuumkammer (2); Mittel (3); um die Vakuumkammer zu evakuieren; Mittel (5), um der Vakuumkammer (2) ein Plasmabildungsgas zuzuführen; eine Target-Elektrode (7) in der Vakuumkammer (2), die eine Target-Fläche (8) besitzt, von der im Betrieb der Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung bzw. Vakuum-Sputtering-Vorrichtung Material zerstäubt werden soll, indem positive Ionen aus einer Plasmaentladung in der Vakuumkammer (2) gegen sie stoßen; Substrathaltemittel (12) in der Vakuumkammer (2), um ein Substrat (14) mit einer Ablagerungsfläche (15) zu halten, auf die Material von der Target-Elektrode (7) aufgestäubt bzw. gesputtert werden soll, und die so angeordnet sind, dass die Ablagerungsfläche (15) der Target-Elektrode (7) zugewandt ist; Mittel (32), um an die Substrathaltemittel (12) eine negative Vorspannung anzulegen; Leistungsversorgungsmittel (10), um an die Target-Elektrode (7) ein negatives Potential anzulegen und um in der Vakuumkammer (2) ein Plasma aufzubauen; und drehbare Magnetmittel nach Anspruch 1, die drehbar um eine zu der Target-Fläche (8) im Wesentlichen senkrechte Achse angeordnet und hinter der Target-Elektrode (7) auf der der Target-Fläche (8) gegenüberliegenden Seite der Target-Elektrode (7) angeordnet sind.
  3. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Leistungsversorgungsmittel (10) und die Mittel (33) zum Anlegen einer negativen Vorspannung an die Substrathaltemittel (12) jeweils eine HF-Leistungsquelle sind.
  4. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Leistungsversorgungsmittel (10) und die Mittel (33) zum Anlegen einer negativen Vorspannung und die Substrathaltemittel (12) jeweils eine Gleichstrom-Magnetron-Leistungsquelle sind.
  5. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die ersten Magneten (20, 21) in den axial verlaufenden Löchern (19) in einem Muster angeordnet sind, das wenigstens eine Axialsymmetrieebene besitzt.
  6. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die ersten Magneten (20, 21) in den axial verlaufenden Löchern (19) in der Weise angeordnet sind, dass wenigstens mehrere von ihnen (20) einen zum Target (7) gerichteten Nordpol besitzen, während wenigstens mehrere andere von ihnen (21) einen zum Target (7) gerichteten Südpol besitzen.
  7. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der entweder alle zweiten Magneten (23) zum Target (7) gerichtete Nordpole besitzen oder alle zweiten Magneten (23) zum Target (7) gerichtete Südpole besitzen.
  8. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der die zweiten Magneten (23) auf einem im Wesentlichen kreisförmigen geometrischen Ort angeordnet sind, der um die Drehachse der Polstückmittel (6) verläuft.
  9. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die zweiten Magneten (23) längs des im Wesentlichen kreisförmigen geometrischen Orts regelmäßig voneinander beabstandet sind.
  10. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der die ersten Magneten (20, 21) jeweils einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt besitzen.
  11. Vakuumkatodenzerstäubungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei der die zweiten Magneten (23) jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen.
DE69828699T 1997-09-05 1998-09-03 Vacuumzerstäubungsgerät Expired - Lifetime DE69828699T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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