WO2007051461A1 - Verfahren und anordnung zum redundanten anoden-sputtern - Google Patents

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magnetron
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Goetz Teschner
Falk Milde
Enno Mirring
Franck MEISSNER
Goetz Grosser
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Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh
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    • H01J37/3444—Associated circuits

Definitions

  • the invention relates to a method for coating a substrate using the redundant anode sputtering of a target on a magnetron formed cathode, in which the cathode is supplied with negative cathode potential and in addition to the cathode two electrodes alternately with positive potential (anode potential) or with negative potential.
  • the invention also relates to an arrangement for coating a substrate using the redundant anode
  • magnetron cathodes planar or cylindrical, are equipped with the material to be deposited and operated either in a pure argon atmosphere or in a reactive atmosphere in a sputtering process (sputtering process).
  • the main problem of a sputtering process for oxides or nitrides is that in addition to the substrates, unfortunately, all other surfaces in the coating area are coated with poorly conductive material. This coating also occurs on the anodes used in the sputtering process. This coating of the anodes with poor or non-conductive material hinders the flow of current and can even completely prevent it in extreme cases. Outside the vacuum, this coating of poorly conductive material can be detected by an increase in anode voltage over time. This additional voltage drop causes a loss of power and leads to instabilities in the coating process.
  • Layer thickness uniformity on the substrate to be coated it turns out that the material-covered anode leads to layer thickness non-uniformities.
  • the reason for this is that the anode is unevenly covered by the insulating material, so that the current flow to certain zones of the anodes is preferred. This uneven current flow over the length of the anodes is reflected in the plasma distribution of the sputtering cathode and the plasma is then concentrated on the still most conductive region.
  • this current distribution is not constant over time, so that the layer thickness distribution changes over time.
  • RAS means redundant anode sputtering, i. Sputtering with an additional anode.
  • Fig. 1 the circuit outlined in Fig. 1 (prior art) is used, in which the magnetron with the center tap and the electrodes are connected to one of the outer terminals of the secondary coil of a transformer, and whose primary coil of the
  • the magnetron always remains negative and the two electrodes change polarity.
  • the problem here is that because of the transformer used, the voltage at the negative electrode is fixed, namely the value of the double-burning voltage of the magnetron.
  • the object of the invention is now to improve the quality of substrate coatings by increasing the
  • the object is achieved on the method side by generating the negative potential with a height that is at most equal to the height of the cathode potential. This avoids that the electrode to be cleaned is removed more strongly than it was coated in the previous half wave.
  • an alternating voltage is generated, from which the cathode potential is not generated galvanically separated as a pulsating DC voltage.
  • this AC voltage is alternately applied to each one electrode, while the respective positive
  • Half-wave of the alternating voltage reduced in height is applied to the other electrode. This ensures that the voltage at the electrodes never exceed the normal anode voltage or the magnetron burning voltage. In a favorable embodiment, it is provided that the height of the negative half-wave is reduced at one electrode, which can be ensured that no higher material removal takes place from the electrode, which would lead to contamination.
  • a first and a second DC voltage is generated from which the cathode is alternately not electrically isolated with negative DC voltage as the cathode potential separately, while each one electrode from these DC voltages with negative potential and the respective other electrode is subjected to a reduced potential compared to the level of the positive potential of the first and the second DC voltage in the potential.
  • the negative potential is reduced in height compared to the height of the negative potential of the first and the second DC voltage.
  • the object is achieved in that the magnetron cathode and the electrodes are connected via switching elements to the voltage source without a galvanic, in such a way that alternately a negative and positive voltage generated from the voltage source can be applied to the electrodes, the height of which is at most equal to the cathode voltage.
  • An embodiment generating an alternating voltage provides that the voltage source is designed as an alternating voltage source (V mf ) with a first and a second voltage output.
  • the first voltage output is connected to a cathode of a first diode (V 1 ) and the second voltage output to a cathode of a second diode (V 2 ).
  • the anodes of the first (V 1 ) and the second diode (V 2 ) are connected together with the magnetron cathode.
  • the first voltage output is directly to the first electrode and the second voltage output directly to the second electrode and the first electrode via a first diode / resistor series circuit (V 2111 , R 2hl ) to ground and the second electrode via a second diode / resistor series circuit (V zh2 , R 2h2 ) connected to ground.
  • the voltage source is designed as an alternating voltage source (V mf ) with a first and a second voltage output.
  • V mf alternating voltage source
  • Voltage output is connected to a cathode of a first diode (V 1 ) and the second voltage output to a cathode of a second diode (V 2 ).
  • the anodes of the first (V 1 ) and the second diode (V 2 ) are connected together with the magnetron cathode.
  • the first voltage output is connected via a third diode (V 3 ), which is poled in the direction of flow at positive voltage at the first voltage output, which is bridged with a first resistor (R 1 ), with the first electrode and the second voltage output via a positive voltage at the first voltage output in the flow direction poled fourth diode (V 4 ), which bridges with a second resistor (R 2 ) is connected to the second electrode.
  • the first electrode is over a first one
  • Diode / resistor series circuit (V zhl , R zhl ) to ground and the second electrode via a second diode / resistor series circuit (V zh2 , R zh2 ) connected to ground.
  • the first (R 1 ) and / or the second resistor (R 2 ) is designed as an adjustable resistor.
  • the first resistor is formed as a variable resistor in the form of a drain / source path of a first transistor (V 5 ) whose gate with the center of a parallel to the drain / source path lying series connection of a first Zener diode (V 7 ) and a third resistor (R 3 ) is connected.
  • the second resistor is formed as a variable resistor in the form of a drain / source path of a first transistor (V 6 ) whose gate is connected to the center of a parallel to the drain / source path series connection of a second Zener diode (V 8 ) and a fourth Resistor (R 4 ) is connected.
  • the first (V 5 ) and the second transistor (V 6 ) are formed as insulated gate bipolar transistors (IGBT).
  • the AC voltage source (V mf ) is designed as a medium-frequency voltage source.
  • the voltage source is designed as a DC voltage source (V gl ) with a negative and a positive voltage output.
  • the negative voltage output is via a first switch (S 1 ) and the positive voltage output via a second switch connected to the magnetron cathode.
  • the negative and the positive voltage output is connected via a switch quad of a third (S 3 ), fourth (S 4 ), fifth (S 5 ) and sixth (S 6 ) in the form of a bridge circuit, wherein one of the switches is arranged in each bridge branch. connected to the first and second electrodes.
  • the first electrode is over a first one
  • Diode / resistor series circuit (V zhl , R zhl ) to ground and the second electrode via a second diode / resistor series circuit (V zh2 , R zh2 ) connected to ground.
  • the voltage source is designed as a first (V gll ) and a second direct voltage source (V gl2 ), each having a negative and a positive voltage output. Both positive voltage outputs are connected together.
  • V gll first
  • V gl2 second direct voltage source
  • DC voltage source (V gl2 ) are connected via a first switch (S 1 ) and the positive voltage outputs via a second switch to the magnetron cathode.
  • the negative voltage output of the first DC voltage source (V gll ) and the positive voltage outputs are connected via a four-pole switch of a third (S 3 ), fourth (S 4 ), fifth (S 5 ) and sixth (S 6 ) in the form of a bridge circuit, wherein each bridge branch of one of the switches is disposed connected to the first and second electrodes.
  • the first electrode is over a first one
  • Diode / resistor series circuit (V zhl , R zhl ) to ground and the second electrode via a second diode / resistor series circuit (V zh2 , R zh2 ) connected to ground.
  • the magnetron cathode has the shape of an elongated magnetron and that the electrodes are shielded parallel to the longitudinal extent and by a substrate opposite the target of the magnetron by means of a shield.
  • the charge carriers can pass freely to the electrodes connected as anodes, without there being any formation of locally different plasma concentrations in front of the electrodes acting as anodes.
  • the electrodes are arranged with their shield laterally next to the magnetron.
  • the shield heats up as a result of the particle bombardment of the plasma, it is expedient for the shield to be provided with water cooling.
  • Magnetron preferably arranged as ring electrodes.
  • the shield is wrapped around the electrodes leaving a gap. It is favorable to manufacture that the shield consists of a slotted rectangular tube.
  • a tubular magnetron as a longitudinally extended magnetron
  • the electrodes with their shields may be expedient to arrange the electrodes with their shields on the side of the tubular magnetron facing away from the substrate, and that the gaps of each other facing each other shields.
  • the distances between the electrodes with each other and between the electrodes and the shield are set to prevent plasma formation.
  • the distance between the electrodes is 4 to 10 mm and / or the distance between the electrodes and the shield is 4 to 10 mm.
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement according to the invention with a simple diode coupling of the alternating voltage source
  • FIG. 3 shows a circuit arrangement according to the invention with an adjustable potential at the electrodes
  • FIG. 5 shows a circuit arrangement according to the invention with a DC voltage source
  • FIG. 6 shows a circuit arrangement according to the invention with two DC voltage sources
  • FIG. 7 shows a circuit arrangement according to the invention as in FIG. 3 with a bridging R / C series circuit
  • FIG. 8 shows a circuit arrangement according to the invention with a DC voltage source and variable resistors
  • FIG. 9 is a front view of a magnetron cathode with laterally arranged electrodes
  • FIG. 12 is a front view of a magnetron cathode with an annular arrangement of the electrodes
  • FIG. 13 is a bottom view of the arrangement of FIG. 12,
  • FIG. 15 is a bottom view of the arrangement of FIG. 14,
  • Fig. 16 is a front view of a second invention
  • FIG. 17 is a bottom view of the embodiment of FIG. 16,
  • Fig. 18 is a front view of a third embodiment of the invention using a tubular magnetron with internal gap.
  • FIG. 19 is a bottom view of the embodiment of FIG. 18,
  • Fig. 20 shows a cross section through electrodes with shielding
  • FIG. 21 shows a cross section through electrodes with shielding and cooling.
  • a transformer is used in the known prior art, which brings the initially described disadvantages.
  • a magnetron cathode can also be operated via two diodes, VI and V2 with two additional electrodes.
  • the voltages at the electrodes oscillate only between positive anode voltage and negative magnetron burning voltage.
  • pole 1 of the middle frequency generator Vmf is a negative voltage relative to pole 2 of the middle frequency generator Vmf
  • the diode Vl conducts, the diode V2 blocks and the magnetron discharge ignites at sufficient voltage level between the cathode and the electrode 2.
  • the electrode 2 acts as the anode at this time Magnetron discharge and the voltage at this electrode then adjusts to +20 .. + 150V according to the conditions of the magnetron discharge.
  • the electrode 1 is connected directly to the pole 1 of Vmf. Therefore, apart from the conduction losses in the diode V1, it has the same negative voltage with respect to the electrode 2 as the cathode.
  • Diode / resistor combination denoted in Fig. 2 with Vzhl and Rzhl and Vzh2 and Rzh2.
  • the diodes V3 and V4 are inserted, where the variable resistors Rl and R2 are connected in parallel.
  • the diode V4 becomes conductive while the diode V3 turns off. As a result, a current flow between the electrode 1 and the pole 1 from the center frequency generator Vmf only via the
  • the electrode 1 is charged according to the size of the resistor with fewer ions and thus less etched.
  • the conditions are reversed, and the electrode 1 is etched to the anode while the electrode 2 is etched.
  • variable resistors Rl and R2 Due to the size of the variable resistors Rl and R2, the current through the electrodes 1 and 2 and thus the corrosive ion bombardment can be set individually as needed for the process. In order to have the freedom of electronic control, it makes sense to use modern semiconductor devices as a variable resistor.
  • the circuit in Fig. 4 shows the variant in which an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as a variable resistor.
  • the zener diodes V7 and V8 become conductive at a certain voltage, so that a current flows through the resistor R3 or R4.
  • the occurring voltage drop controls the IGBT V5 or V ⁇ so that just enough voltage remains across the Zener diodes.
  • the voltage at the electrode becomes lower by a constant amount, that of the zener voltage of V7 or V8, than at the magnetron cathode.
  • the protection diodes contained in the IGBT can be used for this circuit, so that V3 and V5 or V4 and V6 are combined in one power module.
  • a conventional constant current circuit can be used which adjusts a defined ion current.
  • RAS Redundant Anode Sputtering
  • the circuit in Fig. 5 shows the arrangement.
  • the classic H-bridge from switches S3 to S6 cyclically reverses the electrodes so that the cleaning effect is generated again.
  • the switches Sl and S2 offer another option that is not available with a middlefrequency feed:
  • the cathode potential fluctuates between zero and the negative burning voltage of the cathode during the entire operating time. This behavior is illustrated in the diagrams on the side of the tensions over time.
  • Time 1 Sl, S4, S5 closed: The discharge ignites and burns between the cathode and electrode 2.
  • the electrode 1 is etched. At the electrode 1 is the same voltage as at the cathode.
  • Time 2 Sl and S4 are opened: The discharge is interrupted.
  • Time 3 S2 is closed: The charged cathode is now more positive than the electrode 1 and thus sucks the electrons from the rest of the plasma and thus discharges.
  • Time 5 Sl, S3, S6 closed: The discharge ignites and burns between the cathode and electrode 1.
  • the electrode 2 is etched. At the electrode 2 is the same voltage as at the cathode.
  • Time 6 Sl and S3 are opened: The discharge is interrupted.
  • IGBTs are currently used in the pulse circuits.
  • the circuit shown in FIG. 6 can be changed.
  • the power supply is divided into 2 power supplies, the first for sputtering, the second for ion etching of the electrodes. Since the two power supplies can be set independently of each other, the voltage level at the electrodes during the etching phase can be adjusted according to the technological requirements.
  • the anodes 2 and 3 in Fig. 7 are connected to an RC element of Cl and R3.
  • the capacitor Cl serves to return the positive voltage to the negative branch, which is shut off by the diodes. While without one
  • Capacitor the diodes emit their stored charge in the ⁇ tzentladung and thus always lead to a specialistiserangriff, is discharged via the RC element, the charge of the diodes past the plasma, so that a complete suppression of the etching is possible.
  • the resistor R3 in the RC element serves to limit the pulse currents to values permissible for the diodes used in the diode module 8.
  • FIG. 8 Another variation of the RAS principle is the switched double anode arrangement shown in FIG.
  • the negative pole is permanently connected to the magnetron cathode 1.
  • the anodes 2 and 3 are connected via the resistors R3 and R4 to the cathode.
  • Each anode is also connected via a switch, shown in Fig. 8 as IGBTs V5 and V6, to the positive terminal of the DC power supply.
  • the potential of the electrode connected to the open switch becomes strongly negative due to the resistance connecting this electrode to the cathode, so that this electrode can no longer function as an anode of the gas discharge but acts as a supplementary cathode.
  • the electrode takes over in the time where a switch is open, the entire anode current of the discharge.
  • FIG. 8 shows an example of the pulse sequence. Therein, the opening times of the switches t off5 and t of £ S are shown differently, because with different opening times an optionally different coating of the electrodes can be counteracted.
  • This individual adjustment is particularly important because the coating of the electrodes depends on the fed cathode power and the prevailing working pressure changes.
  • the meaningful period for the repeated opening of the switches depends on the material properties of the resulting layer. They range from a few hertz to 10OkHz. For highly insulating layers, rapid cleaning must prevent a complete coating of the anode from forming in one period.
  • the diode-resistor combinations Vl / Rl and V2 / R2 are used to assist in the initial ignition of the magnetron discharge.
  • the diodes V3 and V4 belong to the respective IGBT and serve its protection against reverse polarity.
  • the anode structure is to be designed so that the charge carriers can freely pass to the anode without causing locally different plasma concentrations in front of the anodes.
  • parts 4 and 5 are exposed to the particle bombardment of the plasma, so they at
  • FIG. 10 shows the side view from the left of FIG. 9, FIG. 11 the bottom view to FIG. 9.
  • the electrical interconnection is shown only symbolically:
  • the upper anode 3 is connected to one pole of the center frequency supply 9, the lower anode 2 with the other pole of the medium frequency supply 9. With the two poles of the center frequency supply the diode module 8 is connected.
  • the anodes of the diode module 8 are connected to the magnetron cathode 1.
  • Etching power can be controlled through the opening in the surface 4.
  • the anode case before the anode rods can form completely. This means for the design rule that at a distance of 40 to 80mm in front of the anodes 2 and 3 no other parts may be located, which constrict the plasma. In Fig. 21, this measure is designated by a.
  • End plates 4 which can be the cross section in which the anodes 2 and 3 are located, to a rectangular tube that is open with a gap parallel to the target longitudinal extent.
  • the gap width was designated in Fig.13 as e.
  • the charge carriers penetrate from the plasma space into this gap. Due to the different mobility of ions and electrons, it is possible that 'te at low Spaltbrei e preferably electrons to reach the anodes, the ions are impeded. Accordingly, the etching effect on the anodes decreases. On the other hand, a small gap width e causes a good shielding of the substrate from contamination from the anode.
  • the distances b between the Anodes 2 and 3 and the dark space shield 5 to 4 to 10mm set so that the plasma is deleted in it.
  • the distance between the anodes 2 and 3 which was designated as c in FIG. 21, should also be set to 4 to 10 mm.
  • the parts of the anodes 2 and 3, which should not contact the plasma, are covered with the insulators 6. Because of the proximity to the plasma space, insulating materials are to be used which can withstand the stresses unavoidable in plasma, such as ion bombardment and ultraviolet radiation, e.g. Quartz glass or ceramic.
  • Fig. 5 shows the bottom view of Fig. 12, in which the lateral anodes 2 and 3 were formed as rings 2 and 3.
  • the magnetron cathode 1 is located in the middle of the rings.
  • the rings are accommodated in the pipe cross section 4 and 5 described above.
  • the cover In contrast to the rod arrangement, in the ring arrangement the cover also runs over the end faces of the cathode, so that the dark space shields 4 and 5 likewise form rings.
  • the anodes For high-performance cathodes, the anodes must be water-cooled, because about 10% of the total discharge power is converted to the anodes.
  • the cooling water In the case of the rod anodes, the cooling water is guided back and forth through the double tube construction in the rod.
  • the water In the case of the ring anodes, the water is fed into the ring in a T-piece and, after passing through the entire ring, is discharged again at the same T-piece.
  • the ring construction has a further advantage over the rods, the isolated attachment of the anodes is simplified:
  • the above-described distances c between the ring anodes 2 and 3 among themselves and the distance b of the ring anodes 2 and 3 are set to the dark space shield 5 by cylinder 10 made of ceramic.
  • These are short ceramic rods that are distributed along the length of the anode rings. Because of the set distances, which cause a dark space of the plasma on the inside of the anode rings 2 and 3, these ceramic rods have no effect on the plasma homogeneity on the front of the anodes.
  • FIGS. 9 to 13 show the arrangements in which the magnetron cathode 1 is a planar magnetron. The same technique is applicable to cylindrical magnetrons.
  • FIGS. 14 to 19 show that the annular anodes 2 and 3 lie in a plane behind the cylindrical cathode 1, away from the substrate.
  • the electrical wiring and the geometric arrangement of the anode tubes 2 and 3 in the dark space shield 4 and 5 are identical to those described above.
  • Figs. 14 and 15 it is shown that the dark space shields 4 and 5 and the anode rings 2 and 3 cover the entire apparatus of the cylindrical magnetron, i. including the holders for the target tube.
  • the gap opening e points in this case to the outside.
  • FIGS. 16 and 17 show that the
  • the dark space shield 4 and 5 and the anode rings 2 and 3 enclose only the space below the target tube.
  • the gap opening e points in this case to the inside.
  • the control of the etching of the anodes by adjusting the gap width e in the manner described above can also be used to locally change the plasma intensity by spatially different gap width and thus to influence the layer thickness distribution on the substrate. Thus, inhomogeneities, which may have been caused by other factors, can be compensated.

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Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer als Magnetron ausgebildeten Kathode, neben der zwei Elektroden wechselweise mit positivem Potenzial (Anodenpotenzial) oder mit negativem Potenzial beaufschlagt werden, und eine Anordnung zum Beschichten eines Substrats mit einer Vakuumkammer, einer Magnetron-Kathode, zwei Elektroden und einer Spannungsquelle betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität von Substratbeschichtungen durch eine Erhöhung der Schichtdickengleichmäßigkeit und durch eine Verringerung von durch redundante Anoden hervorgerufene Verunreinigung des Substrates zu erhöhen. Dies wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass das negative Potenzial mit einer Höhe erzeugt wird, die höchstens gleich der Höhe des Kathodenpotenziales ist. Damit wird vermieden, dass die zu reinigende Elektrode stärker abgetragen wird, als sie in der vorangegangenen Halbwelle beschichtet wurde. Die anordnungsseitige Lösung sieht vor, dass die Magnetron-Kathode und die Elektroden über Schaltelemente mit der Spannungsquelle ohne eine galvanischen verbunden sind, derart, dass an den Elektroden wechselweise eine aus der Spannungsquelle erzeugte negative und positive Spannung anlegbar ist, deren Höhe höchstens gleich der Kathodenspannung ist.

Description

Verfahren und Anordnung zum redundanten Anoden-Sputtern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats unter Einsatz des redundanten Anoden-Sputterns von einem Target auf einer als Magnetron ausgebildeten Kathode, bei dem die Kathode mit negativem Kathodenpotenzial versorgt wird und neben der Kathode zwei Elektroden wechselweise mit positivem Potenzial (Anodenpotenzial) oder mit negativem Potenzial beaufschlagt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zum Beschichten eines Substrats unter Einsatz des redundanten Anoden-
Sputterns mit einer Vakuumkammer, einer Magnetron-Kathode, zwei Elektroden und einer Spannungsquelle.
In der Vakuumbeschichtungstechnik für optische Anwendungen werden transparente Oxidschichten gefordert. Diese Schichten werden nach dem gegenwärtigen Stand der Technik je nach
Material mit Gleichstromverfahren oder mit Wechselstromverfahren hergestellt .
Dazu werden Magnetronkathoden, planar oder zylindrisch, mit dem abzuscheidenden Material bestückt und entweder in reiner Argon-Atmosphäre oder in reaktiver Atmosphäre in einem Kathodenzerstäubungs-Prozess (Sputterprozess) betrieben.
Das Hauptproblem eines Sputterprozesses für Oxide oder Nitride besteht darin, dass außer den Substraten leider auch alle weiteren Flächen im Beschichtungbereich mit schlecht leitfähigem Material beschichtet werden. Diese Beschichtung erfolgt auch auf den Anoden, die beim Sputterprozess benutzt werden. Diese Beschichtung der Anoden mit schlecht oder nicht leitfähigem Material behindert den Stromfluss und kann ihn im Extremfall sogar ganz unterbinden. Außerhalb des Vakuums kann man diese Beschichtung mit schlecht leitendem Material durch einen Anstieg der Anodenspannung mit Zeit erkennen. Dieser zusätzliche Spannungsabfall verursacht einen Leistungsverlust und führt zu Instabilitäten im Beschichtungsprozess .
Bei höheren Anforderungen an die
Schichtdickengleichmäßigkeit auf dem zu beschichtenden Substrat stellt es sich heraus, dass die mit Material bedeckte Anode zu Schichtdickenungleichmäßigkeiten führt. Die Ursache dafür ist, dass die Anode ungleichmäßig von dem isolierenden Material bedeckt wird, so dass der Stromfluss zu bestimmten Zonen der Anoden bevorzugt erfolgt. Dieser ungleichmäßige Stromfluss über die Länge der Anoden spiegelt sich in der Plasmaverteilung der Sputterkathode wider und das Plasma konzentriert sich dann auf die noch am besten 1eitfähigen Bereich.
Zusätzlich ist diese Stromverteilung zeitlich nicht konstant, so dass sich die Schichtdickenverteilung mit der Zeit ändert.
Um eine stabile Stromverteilung auf den Anoden zu sichern, sind diverse Versuche unternommen worden, z.B. EP 0 632 142, WO 92/09718, letztendlich nicht mit durchschlagendem Erfolg.
Einen Ausweg aus diesen Problemen stellt die DoppelMagnetron-Anordnung dar, bei der die Entladung mit Wechselstrom zwischen zwei identischen Magnetrons betrieben wird. Beide Targets werden im Wechsel als Anode und als Kathode betrieben. In der Kathodenphase wird die Oberfläche von den Rückbeschichtungen aus der Anodenphase gereinigt, so dass die Entladung immer eine unbeschichtete Anode vorfindet. Damit ist das Problem der beschichteten Anode für diese Anordnung gelöst. Allerdings sind im Wechsel betriebene Doppelmagnetrons neben erhöhtem Aufwand auch mit technologischen Nachteilen verbunden.
Wenn ein Magnetron als Anode betrieben wird, ist die Anodenspannung höher als bei einer Anode ohne MagnetSystem. Die Elektronen der Entladung werden durch das Magnetsystem beim Eindringen in die Targetoberfläche behindert. Diese Behinderung durch das Magnetfeld wirkt sich auf die Stromverteilung in der Entladung aus. Es entsteht eine stationäre Inhomogenität in der Entladung, die in der Literatur als "Cross Corner Effect" bezeichnet wird.
Durch das Doppelmagnetron ist zwar die zeitliche Stabilität wesentlich verbessert worden, die örtliche Schichtdickengleichmäßigkeit ist aber gegenüber einem Einzelmagnetron verschlechtert worden.
Dieser Nachteil lässt sich mit einer RAS-Schaltung, wie im Patent US 6 183 605 Bl beschrieben, beseitigen. RAS bedeutet Redundant Anode Sputtering, d.h. Kathodenzerstäubung mit einer zusätzlichen Anode.
Hierzu wird die in Fig. 1 (Stand der Technik) skizzierte Schaltung verwendet, bei der das Magnetron mit der Mittelanzapfung und die Elektroden mit jeweils einem der äußeren Anschlüsse der sekundären Spule eines Transformators verbunden sind, und dessen primäre Spule von dem
Mittelfrequenzgenerator Vmf gespeist wird.
Das Magnetron bleibt immer negativ und die zwei Elektroden wechseln die Polarität.
Während eine erste Elektrode als "richtige" Anode in der Entladung wirkt, d.h., gegenüber dem Vakuumbehälter eine positive Spannung annimmt, wird die zweite Elektrode auf Grund des Trafogesetzes die doppelte Spannung des Magnetrons haben und damit stark negativ sein. Diese zweite Elektrode zieht damit aus der Magnetronentladung positive Ionen heraus, die zum Ionenbeschuss auf der zweiten Elektrode führen. Die Elektrode wird damit ionengeätzt.
In der nächsten Halbwelle werden die Elektroden umgepolt, so dass der Entladung nun eine gereinigte Anode zur Verfügung steht.
Problematisch ist hier, dass wegen des verwendeten Transformators die Spannung an der negativen Elektrode fest vorgegeben ist nämlich der Wert der doppelten Brennspannung des Magnetrons .
Da die Ionendichte in einer Magnetronentladung sehr hoch ist, kommt es an der zu reinigenden Elektrode zu einem starken Abtrag, der wesentlich stärker ist, als die Beschichtung in der vorangegangenen Halbwelle.
Dieser Abtrag führt neben einem Verschleiß der Elektroden zu einer Verunreinigung der Schichten, die mit der Magnetron- Sputtereinrichtung erzeugt werden sollen.
Es wurde vorgeschlagen, die Elektroden aus gleichem Material wie das Target des Magnetrons zu fertigen. Das führt aber zu Problemen bei schwachleitfähigen Targets oder Targets aus spröden, nicht bearbeitbaren Materialien. Wegen dieser Einschränkungen konnte sich die seit langem bekannte RAS- Technologie nicht durchsetzen.
Zu einer ähnlichen Situation führt der Weg, die Anode zu "verstecken" . Grundgedanke dieser lange praktizierten
Technik, ist es, die Anoden hinter Blenden anzuordnen, so dass die abgesputterten Teilchen erst nach mehrfachen Stößen die Anode erreichen können. Wenn die Öffnung zur Kathode hinreichend schmal ist, lässt sich dadurch die Standzeit der Anoden wesentlich erhöhen. Allerdings müssen wieder
Schichtdickenungleichmäßigkeiten in Kauf genommen werden, weil sich aus energetischen Gründen die Elektronenströme in dem quasineutralen Plasma der Sputterentladung zu einzelnen Pfaden konzentrieren müssen, die dann wieder unterschiedlich starke Ionisationsgrade und damit örtlich unterschiedliche Beschichtungsraten zur Folge haben. Für die geringeren Anforderungen der Vergangenheit war dies der Weg, großtechnisch Substrate mit schlecht leitfähigen Materialien zu beschichten. Besonders nachteilig ist, dass die erwähnten Pfade der Elektronen örtlich instabil sind, so dass sich die Schichtdickenverteilung auf den Substraten unvorhersehbar ändert .
Die klassische Anordnung für Anoden ist im Patent US 4,046,659 dargestellt. Der Anodenstab befindet sich dort etwas etwa weiter vom Substrat entfernt als das Target neben der Kathode. Diese Position ist elektrisch günstig, weil die Ladungsträger nur einen sehr kurzen Weg zurücklegen müssen, aber die Anodenfläche steht auch direkt dem Substrat gegenüber, so dass alle von der Anode startenden Partikel auf dem Substrat landen. Außerdem gelangt ein erheblicher Teil des Streudampfes von der Magnetronkathode zu dieser Anode.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Qualität von Substratbeschichtungen durch eine Erhöhung der
Schichtdickengleichmäßigkeit und durch eine Verringerung von durch redundante Anoden hervorgerufene Verunreinigung des Substrates zu erhöhen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe verfahrensseitig dadurch gelöst, dass das negative Potenzial mit einer Höhe erzeugt wird, die höchstens gleich der Höhe des Kathodenpotenziales ist. Damit wird vermieden, dass die zu reinigende Elektrode stärker abgetragen wird, als sie in der vorangegangenen Halbwelle beschichtet wurde.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen dass eine WechselSpannung erzeugt wird, aus der das Kathodenpotenzial galvanisch nicht getrennt als pulsierende Gleichspannung erzeugt wird. Je eine negative Halbwelle dieser WechselSpannung wird wechselweise an je eine Elektrode angelegt, während die jeweils positive
Halbwelle der WechselSpannung in der Höhe verringert an der jeweils anderen Elektrode angelegt wird. Damit wird erreicht, dass die Spannung an den Elektroden nie die normale Anodenspannung oder die Magnetronbrennspannung überschreiten. In einer günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Höhe der negative Halbwelle an einer Elektrode verringert wird, wodurch sicher gestellt werden kann, dass kein höherer Materialabtrag von der Elektrode erfolgt, der zu Verunreinigungen führen würde.
Besonders zweckmäßig es dabei, wenn die Höhe der Potenziale an den Elektroden einstellbar verringert wird.
Neben der Wechselspannungserzeugung ist es auch möglich, dass eine Gleichspannung erzeugt wird, aus der die Kathode mit negativer Gleichspannung als Kathodenpotenzial galvanisch nicht getrennt versorgt wird, während jeweils eine Elektrode aus dieser Gleichspannung mit negativem Potenzial und die jeweils andere Elektrode mit einem im Vergleich zu der Höhe des positiven Potentiales der Gleichspannung in der Höhe verringertem Potenzial beaufschlagt wird.
Zur getrennten Spannungserzeugung für das Sputtern und das Ionenätzen der Elektroden ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass eine erste und eine zweite Gleichspannung erzeugt wird, aus denen die Kathode wechselweise mit negativer Gleichspannung als Kathodenpotenzial galvanisch nicht getrennt versorgt wird, während jeweils eine Elektrode aus diesen Gleichspannungen mit negativem Potenzial und die jeweils andere Elektrode mit einem im Vergleich zu der Höhe des positiven Potentiales der ersten und der zweiten Gleichspannung in der Höhe verringertem Potenzial beaufschlagt wird.
Zur einer gezielten Vermeidung eines unkontrollierten Ätzens ist vorgesehen, dass das negative Potential im Vergleich zu der Höhe des negativen Potentiales der ersten und der zweiten Gleichspannung in der Höhe verringert wird.
Anordnungsseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Magnetron-Kathode und die Elektroden über Schaltelemente mit der Spannungsquelle ohne eine galvanischen verbunden sind, derart, dass an den Elektroden wechselweise eine aus der Spannungsquelle erzeugte negative und positive Spannung anlegbar ist, deren Höhe höchstens gleich der Kathodenspannung ist.
Eine Ausführungsform unter Erzeugung einer WechselSpannung sieht vor, dass die Spannungsquelle als Wechselspannungsquelle (Vmf) mit einem ersten und einem zweiten Spannungsausgang ausgebildet ist. Der erste Spannungsausgang ist mit einer Kathode einer ersten Diode (V1) und der zweite Spannungsausgang mit einer Kathode einer zweiten Diode (V2) verbunden. Die Anoden der ersten (V1) und der zweiten Diode (V2) sind zusammen mit der Magnetron- Kathode verbunden. Der erste Spannungsausgang ist direkt mit der ersten Elektrode und der zweite Spannungsausgang direkt mit der zweiten Elektrode und die erste Elektrode über eine erste Dioden/Widerstandsreihenschaltung (V2111, R2hl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, R2h2) mit Masse verbunden. Hierdurch pendeln die Spannungen an den Elektroden zwischen positiver Anodenspannung und negativer
Magnetrobrennspannung .
In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, dass die Spannungsquelle als Wechselspannungsquelle (Vmf) mit einem ersten und einem zweiten Spannungsausgang ausgebildet ist. Der erste
Spannungsausgang ist mit einer Kathode einer ersten Diode (V1) und der zweite Spannungsausgang mit einer Kathode einer zweiten Diode (V2) verbunden. Die Anoden der ersten (V1) und der zweiten Diode (V2) sind zusammen mit der Magnetron- Kathode verbunden. Der erste Spannungsausgang ist über eine bei positiver Spannung am ersten Spannungsausgang in Flussrichtung gepolte dritte Diode (V3) , die mit einem ersten Widerstand (R1) überbrückt ist, mit der ersten Elektrode und der zweite Spannungsausgang über eine bei positiver Spannung am ersten Spannungsausgang in Flussrichtung gepolte vierte Diode (V4) , die mit einem zweiten Widerstand (R2) überbrückt ist, mit der zweiten Elektrode verbunden. Die erste Elektrode ist über eine erste
Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, Rzh2) mit Masse verbunden. Durch diese Anordnung wird es möglich, den Ätzangriff auf die vorher beschichtete Elektrode gezielt zu steuern.
In zweckmäßiger Form ist der erste (R1) und/oder der zweite Widerstand (R2) als einstellbarer Widerstand ausgebildet ist.
Es ist jedoch auch möglich, sowohl den ersten als auch den zweiten Widerstand als veränderliche Widerstände auszubilden. Hierzu wird der erste Widerstand als veränderlicher Widerstand in Form einer Drain/Source-Strecke eines ersten Transistors (V5) gebildet, dessen Gate mit der Mitte einer parallel zur Drain/Source-Strecke liegenden Reihenschaltung aus einer ersten Zehnerdiode (V7) und einem dritten Widerstand (R3) verbunden ist. Der zweite Widerstand wird als veränderlicher Widerstand in Form einer Drain/Source-Strecke eines ersten Transistors (V6) gebildet, dessen Gate mit der Mitte einer parallel zur Drain/Source- Strecke liegenden Reihenschaltung aus einer zweiten Zehnerdiode (V8) und einem vierten Widerstand (R4) verbunden ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste (V5) und der zweite Transistor (V6) als Insulated Gate Bipolar Transitoren (IGBT) ausgebildet sind.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Wechselspannungsquelle (Vmf) als Mittelfrequenzspannungsquelle ausgebildet ist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Spannungsquelle als Gleichspannungsquelle (Vgl) mit einem negativen und einem positiven Spannungsausgang ausgebildet ist. Der negative Spannungsausgang ist über einen ersten Schalter (S1) und der positive Spannungsausgang über einen zweiten Schalter mit der Magnetron-Kathode verbunden. Der negative und der positive Spannungsausgang ist über eine Schaltervierpol aus einem dritten (S3) , vierten (S4) , fünften (S5) und sechsten (S6) in Form einer Brückenschaltung, wobei in jedem Brückenzweig einer der Schalter angeordnet ist, mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden. Die erste Elektrode ist über eine erste
Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, Rzh2) mit Masse verbunden.
Für eine getrennte Spannungsvorsorgung für das Sputtern und das Ionenätzen ist die Spannungsquelle als erste (Vgll) und zweite Gleichspannungsquelle (Vgl2) mit je einem negativen und je einem positiven Spannungsausgang ausgebildet. Beide positiven Spannungsausgänge sind dabei zusammen geschalten. Der negative Spannungsausgang der zweiten
Gleichspannungsquelle (Vgl2) sind über einen ersten Schalter (S1) und die positiven Spannungsausgänge über einen zweiten Schalter mit der Magnetron-Kathode verbunden. Der negative Spannungsausgang der ersten Gleichspannungsquelle (Vgll) und die positiven Spannungsausgänge sind über eine Schaltervierpol aus einem dritten (S3) , vierten (S4) , fünften (S5) und sechsten (S6) in Form einer Brückenschaltung, wobei in jedem Brückenzweig einer der Schalter angeordnet ist, mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden. Die erste Elektrode ist über eine erste
Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, Rzh2) mit Masse verbunden .
Die Erfüllung der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung kann auch durch eine körperliche Gestaltung der Elektroden wirkungsvoll unterstützt werden, die nachfolgend erläutert wird. Dabei ist zunächst vorgesehen, dass die Magnetron- Kathode die Form eine längserstreckten Magnetron aufweist und dass die Elektroden parallel zu der Längserstreckung und von einem zu dem Target des Magnetron gegenüber liegenden Substrat mittels einer Abschirmung abgeschirmt sind.
Mit einer derartigen Ausgestaltung wird erreicht, dass die Ladungsträger frei zu den als Anoden geschalteten Elektroden gelangen können, ohne dass es dabei zur Ausbildung von örtlich unterschiedlichen Plasmakonzentrationen vor den als Anode wirkenden Elektroden kommt .
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Elektroden mit ihrer Abschirmung seitlich neben dem Magnetron angeordnet sind.
Besonders zweckmäßig ist es, die ohnehin vorhandene Dunkeraumabschirmung auch als Abschirmung der Elektroden zu nutzen, indem die Abschirmung mit einer Dunkelraumabschirmung des Magnetron verbunden ist.
Da sich die Abschirmung infolge des Teilchenbeschusses des Plasmas erwärmt, ist es zweckmäßig, g dass die Abschirmung mit einer Wasserkühlung versehen ist.
Zur weiteren Erhöhung der Wirksamkeit ist vorgesehne, dass die Elektroden auch an Schmalseiten des längserstreckten
Magnetron, vorzugsweise als Ringelektroden angeordnet sind.
In günstiger Gestaltung ist die Abschirmung die Elektroden unter Freilassung eines Spaltes umhüllt. Dabei ist es herstellungsgünstig, dass die Abschirmung aus einem geschlitzten Rechteckrohr besteht.
Besonders zweckmäßig ist die Anordnung der Abschirmung seitlich neben dem Magnetron, wobei der Spalt auf der dem Magnetron abgewandten Seite angeordnet ist.
Bei einem Rohrmagnetron als längserstrecktes Magnetron kann es zweckmäßig sein, die Elektroden mit ihren Abschirmungen auf der dem Substrat abgewandten Seite des Rohrmagnetron anzuordnen und dass die Spalten der einander gegenüberliegenden Abschirmungen aufeinander zu weisen.
Zur weiteren Erhöhung der Wirksamkeit ist vorgesehen, dass die Abstände zwischen den Elektroden untereinander und zwischen den Elektroden und der Abschirmung eine Plasmabildung verhindernd eingestellt sind.
Hierbei ist es vorteilhaft, dass der Abstand zwischen den Elektroden 4 bis 10 mm und/oder der Abstand zwischen Elektroden und Abschirmung 4 bis 10 mm beträgt.
Es ist schließlich auch möglich, die Elektroden direkt zu kühlen, indem die Elektroden rohrförmig und Kühlmittel führend ausgebildet sind.
Die Erfind soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum redundanten Anoden- Sputtern nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer einfachen Diodenankopplung der WechselSpannungsquelle,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem einstellbaren Potential an den Elektroden,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit veränderlichen Widerständen,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungsquelle,
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit zwei Gleichspannungsquellen,
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wie in Fig. 3 mit einer überbrückenden R/C-Reihenschaltung, Fig. 8 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungsquelle und veränderlichen Widerständen,
Fig. 9 eine Vorderansicht auf eine Magnetron-Kathode mit seitlich angeordneten Elektroden,
Fig. 10eine Darstellung der Einführung der Elektroden in die Vakuumkammer,
Fig. 11 eine Untersicht der Magnetron-Kathode,
Fig. 12 eine Vorderansicht auf eine Magnetron-Kathode mit einer ringförmigen Anordnung der Elektroden,
Fig. 13 eine Untersicht auf die Anordnung gemäß Fig. 12,
Fig. 14 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Rohrmagnetron,
Fig. 15 eine Untersicht der Anordnung gemäß Fig. 14,
Fig. 16 die Vorderansicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausgestaltung unter Einsatz eines Rohrmagnetrons mit außen liegendem Spalt,
Fig. 17 eine Untersicht der Ausgestaltung gemäß Fig. 16,
Fig. 18 die Vorderansicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung unter Einsatz eines Rohrmagnetrons mit innen liegendem Spalt .
Fig. 19 eine Untersicht Ausgestaltung gemäß Fig. 18,
Fig. 20 einen Querschnitt durch Elektroden mit Abschirmung und
Fig. 21 einen Querschnitt durch Elektroden mit Abschirmung und Kühlung. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird bei dem bekannten Stand der Technik ein Transformator eingesetzt, der die eingangs geschilderten Nachteile mit sich bringt.
Wie Fig. 2 zeigt, lässt sich eine Magnetron-Kathode auch über 2 Dioden, Vl und V2 mit zwei zusätzlichen Elektroden betreiben. In diesem Falle pendeln die Spannungen an den Elektroden nur zwischen positiver Anodenspannung und negativer Magnetronbrennspannung .
Liegt am Pol 1 vom Mittelfrequenzgenerator Vmf eine gegenüber Pol 2 des Mittelfrequenzgeneratots Vmf negative Spannung, dann leitet die Diode Vl, die Diode V2 sperrt und die Magnetronentladung zündet bei hinreichender Spannungshöhe zwischen Kathode und Elektrode 2. Die Elektrode 2 wirkt zu diesem Zeitpunkt als Anode der Magnetronentladung und die Spannung an dieser Elektrode stellt sich dann entsprechend den Bedingungen der Magnetronentladung auf +20.. +150V ein.
Die Elektrode 1 ist direkt mit dem Pol 1 von Vmf verbunden. Daher hat sie, abgesehen von den Leitungsverlusten in der Diode Vl die gleiche negative Spannung gegenüber der Elektrode 2 wie die Kathode.
Damit tritt der Effekt des Ionenätzens an der Elektrode 1 auf, aber die Spannung beträgt nur die Hälfte des Wertes der Anordnung mit dem Transformator nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1.
In der nächsten Halbwelle kehren sich die Verhältnisse um, so dass nun der Pol 2 des Mittelfreguenzgenerators Vmf negativ gegenüber dem Pol 1 des Mittelfrequenzgenerators Vmf ist. Damit leitet nun die Diode V2, die Diode Vl sperrt, die Elektrode 1 wirkt als Anode der Magnetronentladung und an der Elektrode 2, die nun auf gleichem Potential wie die Kathode ist. Die technische Ausführung verlangt neben den beiden Dioden noch Beschaltungselemente, die Überspannungen begrenzen und zum sicheren Zünden der Entladung eine
Dioden/Widerstandskombination, in Fig. 2 mit Vzhl und Rzhl und Vzh2 und Rzh2 bezeichnet .
Trotz der gegenüber der ursprünglichen Ausführung halbierten Spannung ist der Ätzeffekt an den Elektroden noch sehr stark. Deshalb ist es wünschenswert, den Ätzangriff steuern zu können.
Die Schaltung in Fig. 3 zeigt die Lösung:
In die Leitungen zu den Elektroden 1 bzw. 2 sind die Dioden V3 bzw. V4 eingefügt, denen die veränderbaren Widerstände Rl bzw. R2 parallel geschaltet sind.
Liegt am Pol 1 von Vmf eine gegenüber Pol 2 vom Mittelfrequenzgenerator Vmf negativere Spannung, dann leitet die Diode Vl, die Diode V2 sperrt und die Magnetronentladung zündet zwischen Kathode und Elektrode 2.
Die Diode V4 wird leitend, während die Diode V3 sperrt. Dadurch kann ein Stromfluss zwischen Elektrode 1 und dem Pol 1 vom Mittelfrequenzgenerator Vmf nur noch über den
Widerstand Rl erfolgen. Die Elektrode 1 wird entsprechend der Größe des Widerstandes mit weniger Ionen beaufschlagt und damit weniger geätzt.
In der nächsten Halbwelle der Mittelfrequenzspannung kehren sich die Verhältnisse um, und es wird die Elektrode 1 zur Anode während die Elektrode 2 geätzt wird.
Durch die Größe der veränderbaren Widerstände Rl bzw. R2 kann der Strom durch die Elektroden 1 bzw. 2 und damit der ätzende Ionenbeschuss individuell so eingestellt werden, wie er für den Prozess benötigt wird. Um die Freiheit der elektronischen Steuerung zu haben, bietet es sich an, moderne Halbleiterbauelemente als veränderbaren Widerstand zu verwenden.
Die Schaltung in Fig. 4 zeigt die Variante, bei der ein IGBT (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor) als veränderlicher Widerstand verwendet wird. Die Zenerdioden V7 bzw. V8 werden ab einer bestimmten Spannung leitend, so dass ein Strom über den Widerstand R3 bzw. R4 fließt. Der dabei auftretende Spannungsabfall steuert den IGBT V5 bzw. Vβ auf, so dass gerade genügend Spannung über den Zenerdioden bleibt. Damit wird die Spannung an der Elektrode um einen konstanten Betrag, den der Zenerspannung von V7 bzw. V8, niedriger als an der Magnetronkathode .
Die in den IGBT enthalten Schutzdioden kann man für diese Schaltung verwenden, so dass V3 und V5 bzw. V4 und V6 in einem Powermodul zusammengefasst sind.
Ebenso lässt sich eine konventionelle Konstantstrom- Schaltung einsetzen, die einen definierten Ionenstrom einstellt.
Während alle vorstehenden Schaltungen einen
Mittelfrequenzgenerator zwingend benötigen, ist das RAS- Prinzip (RAS: Redundant Anode Sputtering) auch mit Puls- Einrichtungen möglich.
Die Schaltung in Fig. 5 zeigt die Anordnung. Die klassische H-Brücke aus den Schaltern S3 bis S6 polt die Elektroden zyklisch um, so dass der Reinigungseffekt wieder erzeugt wird.
Die Schalter Sl und S2 bieten eine weitere Möglichkeit, die mit einer Mittelfreguenzeinspeisung nicht zur Verfügung steht: Bei der Varianten nach Fig. 2 bis Fig. 4 schwankt das Kathodenpotential während der gesamten Betriebszeit zwischen Null und der negativen Brennspannung der Kathode. In den seitlich angebrachten Diagrammen zum Zeitverlauf der Spannungen ist dieses Verhalten illustriert.
Bei hoch isolierenden Materialien wie Siθ2 ist diese permanente Ausrichtung des Potentials schädlich. Sie führt zu Aufladungen auf dem Target, die ihrerseits in Überschlägen mit Lichtbögen enden. Ein sicheres Mittel gegen diese Aufladungen ist eine hinreichend schnell Umpolung der Targetoberfläche, so dass die Ladungsträger im Plasma neutralisiert werden (s. Szczyrbowski + Teschner; Reactive Sputtering of SiO2 layers..;SVC 1995).
Zeitpunkt 0: alle Schalter sind offen.
Zeitpunkt 1: Sl, S4, S5 geschlossen: Die Entladung zündet und brennt zwischen Kathode und Elektrode 2. Die Elektrode 1 wird geätzt. An der Elektrode 1 liegt die gleiche Spannung wie an der Kathode.
Zeitpunkt 2: Sl und S4 werden geöffnet: Die Entladung wird unterbrochen .
Zeitpunkt 3: S2 wird geschlossen: Die aufgeladene Kathode wird jetzt positiver als die Elektrode 1 und saugt damit die Elektronen aus dem Restplasma ab und entlädt sich dadurch.
Zeitpunkt 4: alle Schalter sind offen.
Zeitpunkt 5: Sl, S3 , S6 geschlossen: Die Entladung zündet und brennt zwischen Kathode und Elektrode 1. Die Elektrode 2 wird geätzt. An der Elektrode 2 liegt die gleiche Spannung wie an der Kathode.
Zeitpunkt 6: Sl und S3 werden geöffnet: Die Entladung wird unterbrochen. Zeitpunkt 7: S2 wird geschlossen: Die aufgeladene Kathode wird jetzt positiver als die Elektrode 2 und saugt damit die Elektronen aus dem Restplasma ab und entlädt sich dadurch.
Zeitpunkt 8: alle Schalter sind offen.
Danach wiederholt sich der Zyklus .
Für die Schalter werden in den PulsSchaltungen gegenwärtig IGBTs verwendet.
Soll auch hier die Steuerbarkeit des Ionenätzens erreicht werden, kann die Schaltung Fig. 6 dargestellt verändert werden. Die Stromversorgung wird in 2 Stromversorgungen aufgeteilt, die erste zum Sputtern die zweite zum Ionenätzen der Elektroden. Da die beiden Stromversorgungen unabhängig voneinander eingestellt werden können, kann auch die Spannungshöhe an den Elektroden während der Ätz-Phase entsprechend den technologischen Erfordernissen angepasst werden.
Die Anoden 2 und 3 in Fig. 7 werden mit einem RC-Glied aus Cl und R3 verbunden. Der Kondensator Cl dient der Rückführung der positiven Spannung auf den negativen Zweig, der durch die Dioden abgesperrt wird. Während ohne einen
Kondensator die Dioden ihre gespeicherte Ladung in den Ätzentladung abgeben und damit immer zu einem Mindestätzangriff führen, wird über das RC-Glied die Ladung der Dioden am Plasma vorbei abgeführt, so dass eine vollständige Unterbindung der Ätzung möglich wird.
Der Widerstand R3 im RC-Glied dient dazu, die Impulsströme auf für die im Diodenmodul 8 verwendeten Dioden zulässige Werte zu begrenzen.
Eine weitere Abwandlung des RAS-Prinzips stellt die geschaltete Doppelanoden-Anordnung dar, die in Fig. 8 dargestellt ist. Im Gegensatz zum originalen RAS-Prinzip wird hier anstelle der Mittelfrequenzversorgung 9 eine Gleichstromversorgung benutzt, deren Minuspol permanent mit der Magnetronkathode 1 verbunden ist. Die Anoden 2 und 3 sind über die Widerstände R3 und R4 mit der Kathode verbunden. Jede Anode ist außerdem über einen Schalter, in Fig. 8 als IGBTs V5 und V6 dargestellt, mit dem Pluspol der Gleichstromversorgung verbunden.
Sind die Schalter V5 und V6 geschlossen, arbeitet diese Anordnung wie eine klassische Gleichstrom-Sputteranordnung.
Wird einer der Schalter geöffnet, dann wird das Potenzial der mit dem offenen Schalter verbundenen Elektrode infolge des Widerstandes, der diese Elektrode mit der Kathode verbindet, stark negativ, so dass diese Elektrode nicht mehr als Anode der Gasentladung wirken kann, sondern als Zusatzkathode wirkt. Die andere, mit dem geschlossenen Schalter verbundene, Elektrode übernimmt in der Zeit, wo ein Schalter geöffnet ist, den gesamten Anodenstrom der Entladung.
Da dieser Zusatzkathode die Magnetfeldunterstützung fehlt, ist der Strombeitrag gering. Aber die von der Magnetronkathode erzeugte Plasmawolke liefert hinreichend viele positive Ionen, so dass durch das negative Potenzial eine Ionen-Extraktion erfolgt, die zum Abätzen und damit zum Reinigen der Anodenoberfläche führt. Es muss immer einer von den zwei Schaltern geschlossen sein, damit die Sputterentladung ihre Anode findet.
In Fig. 8 ist ein Beispiel für die Impulsfolge dargestellt. Darin sind die Öffnungszeiten der Schalter toff5 und tof£S unterschiedlich dargestellt, weil mit unterschiedlichen Öffnungszeiten einer gegebenenfalls unterschiedlichen Beschichtung der Elektroden entgegengewirkt werden kann.
Durch das individuelle Einstellen der Öffnungszeiten lässt sich die Reinigungswirkung dosieren.
Diese individuelle Einstellung ist besonders wichtig, weil sich die Beschichtung der Elektroden in Abhängigkeit von der eingespeisten Kathodenleistung und dem herrschenden Arbeitsdruck ändert.
Die sinnvolle Periodendauer für die wiederholte Öffnung der Schalter hängt von den Materialeigenschaften der entstehenden Schicht ab. Sie liegen im Bereich von einigen Hertz bis zur 10OkHz. Bei hochisolierenden Schichten muss durch das schnelle Reinigen verhindert werden, dass sich eine vollständige Beschichtung der Anode in einer Periode ausbilden kann.
Die Dioden-Widerstandskombinationen Vl/Rl bzw. V2/R2 dienen der Unterstützung beim erstmaligen Zünden der Magnetronentladung.
Die Dioden V3 bzw. V4 gehören zum jeweiligen IGBT und dienen dessen Schutz gegen Verpolung.
Um eine gleichmäßige Beschichtung mit einer
Magnetronanordnung zu erreichen, ist die unter anderem Anodenkonstruktion so auszuführen, dass die Ladungsträger frei zur Anode gelangen können, ohne dass es dabei zur Ausbildung von örtlich unterschiedlichen Plasmakonzentrationen vor den Anoden kommt.
Diese Anordnung wurde dahingehend abgewandelt, siehe auch Fig. 9 bis Fig. 11, dass die zwei für die RAS-Anordnung erforderlichen Anodenstäbe 2 und 3 auf beiden längeren Seiten der Kathode 1 angebracht und vom Substrat durch mit der Dunkelraumabschirmung 4 und 5 verbundene Flächen getrennt wurden. Eine weitere Fläche wurde auf der targetabgewandten Seite der Anodenstäbe eingefügt, so dass der Querschnitt des Teiles 5 eine U-Form aufweist.
Die Oberflächen der Teile 4 und 5 sind dem Teilchenbeschuss des Plasmas ausgesetzt, so dass sie bei
Hochleistungskathoden als wassergekühlte Bleche ausgeführt werden. Die Fig. 10 zeigt die Seitenansicht von links der Fig. 9, die Fig. 11 die Untersicht zu Fig. 9.
Die elektrische Verschaltung ist nur symbolisch dargestellt: Die jeweils obere Anode 3 ist mit einem Pol der MittelfrequenzVersorgung 9 verbunden, die jeweils untere Anode 2 mit dem anderen Pol der Mittelfrequenzversorgung 9. Mit den beiden Polen der Mittelfequenzversorgung ist das Diodenmodul 8 verbunden. Die Anoden des Diodenmoduls 8 sind mit der Magnetronkathode 1 verbunden.
Die Wirkung der Anode und die Größe der eingeprägten
Ätzleistung lässt sich durch die Öffnung in der Fläche 4 steuern. Für die Funktion der Gasentladung ist es notwendig, dass sich der Anodenfall vor den Anodenstäben vollständig ausbilden kann. Das bedeutet für die Konstruktionsvorschrift, dass sich im Abstand von 40 bis 80mm vor den Anoden 2 und 3 keine weiteren Teile befinden dürfen, die das Plasma einengen. In Fig. 21 ist dieses Maß mit a bezeichnet.
Die beiden Schenkel des Teiles 5 sind deshalb in dieser Länge ausgeführt worden. An ihren Enden tragen sie
Endplatten 4, die den Querschnitt, in dem sich die Anoden 2 und 3 befinden, zu einem Rechteckrohr werden lassen, dass mit einem Spalt parallel zur Targetlängsausdehnung geöffnet ist. Die Spaltbreite wurde in der Abb.13 als e bezeichnet. Die Ladungsträger dringen vom Plasmaraum in diesen Spalt ein. Wegen der unterschiedlichen Beweglichkeit von Ionen und Elektronen ist es möglich, dass bei geringer Spaltbrei'te e bevorzugt Elektronen zu den Anoden gelangen, die Ionen aber behindert werden. Dementsprechend sinkt die Ätzwirkung an den Anoden. Zum anderen bewirkt eine geringe Spaltbreite e eine gute Abschirmung des Substrates vor Verunreinigungen von der Anode .
Damit sich die Entladung vor den Anoden 2 und 3 in Richtung Spaltöffnung e ausbreitet, sind die Abstände b zwischen den Anoden 2 und 3 und der Dunkelraumabschirmung 5 auf 4 bis 10mm einzustellen, so dass das Plasma darin gelöscht wird. Um eine direkte Plasmabildung zwischen den Anoden 2 und 3 zu verhindern, ist der Abstand zwischen den Anoden 2 und 3, der in der Fig. 21 als c bezeichnet wurde, auch auf 4 bis 10mm einzustellen.
Um die elektrisch wirksame Anode definieren zu können, sind die Teile der Anoden 2 und 3, die das Plasma nicht kontaktieren sollen, mit den Isolatoren 6 abgedeckt. Wegen der Nähe zum Plasmaraum sind Isolationsmaterialien zu verwenden, die den im Plasma unvermeidlichen Belastungen wie Ionenbeschuss und ultraviolette Strahlung widerstehen können, z.B. Quarzglas oder Keramik.
Noch bessere Schichtdickengleichmäßigkeiten erreicht man, wenn die Magnetronkathode allseits von Anoden umgeben ist. Die Abb. 5 zeigt die Untersicht der Fig. 12, bei der die seitlichen Anoden 2 und 3 als Ringe 2 und 3 ausgebildet wurden. In der Mitte der Ringe befindet sich die Magnetronkathode 1. Die Ringe sind in dem oben beschriebenen Rohrquerschnitt 4 und 5 untergebracht. Im Unterschied zu der Stabanordnung läuft bei der Ringanordnung die Abdeckung auch über die Stirnseiten der Kathode, so dass die Dunkelraumabschirmungen 4 und 5 ebenfalls Ringe bilden.
Bei Hochleistungskathoden müssen die Anoden wassergekühlt sein, weil ca. 10% der gesamten Entladungsleistung auf den Anoden umgesetzt werden. Bei den Stabanoden wird das Kühlwasser durch die Doppelrohrkonstruktion im Stab hin- und zurückgeführt. Bei den Ringanoden wird das Wasser in einem T-Stück in den Ring eingespeist und nach Durchlauf durch den gesamten Ring am gleichen T-Stück wieder abgeleitet.
Die Ringkonstruktion hat gegenüber den Stäben einen weiteren Vorteil, die isolierte Befestigung der Anoden vereinfacht sich: In der Fig. 18 ist zu sehen, dass die oben beschriebenen Abstände c zwischen den Ringanoden 2 und 3 untereinander und der Abstand b der Ringanoden 2 und 3 zu der Dunkelraumabschirmung 5 durch Zylinder 10 aus Keramik eingestellt werden. Dabei handelt es sich um kurze Keramikstäbe, die über die Länge der Anodenringe verteilt werden. Wegen der eingestellten Abstände, die eine Dunkelraumlöschung des Plasmas auf der Innenseite der Anodenringe 2 und 3 bewirken, haben diese Keramikstäbe keinen Einfluss auf die Plasmahomogenität auf der Vorderseite der Anoden.
Die Fig. 9 bis Fig. 13 zeigen die Anordnungen, bei denen die Magnetronkathode 1 ein Planarmagnetron ist. Die gleiche Technik ist aber bei zylindrischen Magnetrons anwendbar.
Die Fig. 14 bis Fig. 19 zeigen, dass die Ringanoden 2 und 3 in einer Ebene hinter der zylindrischen Kathode 1, abgewandt vom Substrat liegen. Die elektrische Beschaltung und die geometrische Anordnung der Anodenrohre 2 und 3 in der Dunkelraumabschirmung 4 und 5 sind den oben beschriebenen identisch.
In den Fig. 14 und Fig. 15 ist dargestellt, dass die Dunkelraumabschirmung 4 und 5 und die Anodenringe 2 und 3 die gesamte Vorrichtung des zylindrischen Magnetrons, d.h. einschließlich der Halterungen für das Targetrohr umschließen. Die Spaltöffnung e zeigt in diesem Falle nach außen .
In den Fig. 16 und Fig. 17 ist dargestellt, dass die
Dunkelraumabschirmung 4 und 5 und die Anodenringe 2 und 3 nur den Raum unterhalb des Targetrohres umschließen. Die Spaltöffnung e zeigt in diesem Falle nach außen.
In den Fig. 18 und Fig. 19 ist dargestellt, dass die Dunkelraumabschirmung 4 und 5 und die Anodenringe 2 und 3 nur den Raum unterhalb des Targetrohres umschließen. Die Spaltöffnung e zeigt in diesem Falle nach innen. Die Steuerung der Abätzung der Anoden durch Einstellen der Spaltbreite e in der oben beschriebenen Weise kann auch dazu benutzt werden, durch örtlich unterschiedliche Spaltbreite die Plasmaintensität örtlich zu verändern und damit die Schichtdickenverteilung auf dem Substrat zu beeinflussen. So können Inhomogenitäten, die durch andere Einflussfaktoren entstanden sein können, ausgeglichen werden.
Aus der Beschreibung ist zu entnehmen, dass mit der Spaltbreite e das Abätzen der Anoden verringert aber nicht gänzlich unterbunden werden kann.
Das Ideal wäre, dass sich die ungewollte Beschichtung der Anoden und die Säuberung durch das Abätzen exakt die Waage halten. Mechanisch ist dieser Zustand nicht einstellbar. Deshalb wurden die Schaltungen gemäß Fig. 3 und Fig. 4 um einen weiteren Zweig erweitert, wie in Fig. 7 dargestellt.

Claims

Verfahren und Anordnung zum Beschichten eines Substrats unter Einsatz des redundanten Anoden-SputternsPatentansprüche
1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats unter Einsatz des redundanten Anoden-Sputterns von einem Target auf einer als Magnetron ausgebildeten Kathode, bei dem die Kathode mit negativem Kathodenpotenzial versorgt wird und neben der Kathode zwei Elektroden wechselweise mit positivem Potenzial (Anodenpotenzial) oder mit negativem Potenzial beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet , dass das negative Potenzial mit einer Höhe erzeugt wird, die höchstens gleich der Höhe des Kathodenpotenziales ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass eine WechselSpannung erzeugt wird, aus der das Kathodenpotenzial galvanisch nicht getrennt als pulsierende Gleichspannung erzeugt wird und dass je eine negative Halbwelle dieser Wechselspannung wechselweise an je eine Elektrode angelegt wird, während die jeweils positive Halbwelle der WechselSpannung in der Höhe verringert an der jeweils anderen Elektrode angelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Höhe der negative Halbwelle an einer Elektrode verringert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Höhe der Potenziale an den Elektroden einstellbar verringert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine Gleichspannung erzeugt wird, aus der die Kathode mit negativer Gleichspannung als Kathodenpotenzial galvanisch nicht getrennt versorgt wird, während jeweils eine Elektrode aus dieser Gleichspannung mit negativem Potenzial und die jeweils andere Elektrode mit einem im Vergleich zu der Höhe des positiven Potentiales der Gleichspannung in der Höhe verringertem Potenzial beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine erste und eine zweite Gleichspannung erzeugt wird, aus denen die Kathode wechselweise mit negativer Gleichspannung als Kathodenpotenzial galvanisch nicht getrennt versorgt wird, während jeweils eine Elektrode aus diesen Gleichspannungen mit negativem Potenzial und die jeweils andere Elektrode mit einem im Vergleich zu der Höhe des positiven Potentiales der ersten und der zweiten Gleichspannung in der Höhe verringertem Potenzial beaufschlagt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , dass das negative Potential im Vergleich zu der Höhe des negativen Potentiales der ersten und der zweiten Gleichspannung in der Höhe verringert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Höhe der Potenziale an den Elektroden einstellbar verringert wird.
9. Anordnung zum Beschichten eines Substrats unter Einsatz des redundanten Anoden-Sputterns mit einer Vakuumkammer, einer Magnetron-Kathode, zwei Elektroden und einer Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet , dass die Magnetron-Kathode und die Elektroden über Schaltelemente mit der Spannungsquelle ohne eine galvanischen verbunden sind, derart, dass an den Elektroden wechselweise eine aus der Spannungsquelle erzeugte negative und positive Spannung anlegbar ist, deren Höhe höchstens gleich der Kathodenspannung ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass die Spannungsquelleals Wechselspannungsquelle (V1111) mit einem ersten und einem zweiten Spannungsausgang ausgebildet ist, dass der erste Spannungsausgang mit einer Kathode einer ersten Diode (V1) und der zweite Spannungsausgang mit einer Kathode einer zweiten Diode (V2) verbunden ist und die Anoden der ersten (V1) und der zweiten Diode (V2) zusammen mit der Magnetron- Kathode verbunden sind, dass der erste Spannungsausgang direkt mit der ersten Elektrode und der zweite Spannungsausgang direkt mit der zweiten Elektrode verbunden ist und die erste Elektrode über eine erste Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite
Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, R2112) mit Masse verbunden ist.
11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannungsquelle als
Wechselspannungsquelle (Vmf) mit einem ersten und einem zweiten Spannungsausgang ausgebildet ist, dass der erste Spannungsausgang mit einer Kathode einer ersten Diode (V1) und der zweite Spannungsausgang mit einer Kathode einer zweiten Diode (V2) verbunden ist und die Anoden der ersten (V1) und der zweiten Diode (V2) zusammen mit der Magnetron- Kathode verbunden sind, dass der erste Spannungsausgang über eine bei positiver Spannung am ersten Spannungsausgang in Flussrichtung gepolte dritte Diode (V3) , die mit einem ersten Widerstand (R1) überbrückt ist, mit der ersten Elektrode und der zweite Spannungsausgang über eine bei positiver Spannung am ersten Spannungsausgang in Flussrichtung gepolte vierte Diode (V4) , die mit einem zweiten Widerstand (R2) überbrückt ist, mit der zweiten Elektrode verbunden ist und die erste Elektrode über eine erste Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, Rzh2) mit Masse verbunden ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chnet , dass der erste (R1) und/oder der zweite Widerstand (R2) als einstellbarer Widerstand ausgebildet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Widerstand als veränderlicher Widerstand in Form einer Drain/Source- Strecke eines ersten Transistors (V5) gebildet wird, dessen Gate mit der Mitte einer parallel zur Drain/Source- Strecke liegenden Reihenschaltung aus einer ersten Zehnerdiode (V7) und einem dritten Widerstand (R3) verbunden ist und dass der zweite Widerstand als veränderlicher Widerstand in Form einer Drain/Source- Strecke eines ersten Transistors (V6) gebildet wird, dessen Gate mit der Mitte einer parallel zur Drain/Source- Strecke liegenden Reihenschaltung aus einer zweiten Zehnerdiode (V8) und einem vierten Widerstand (R4) verbunden ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass der erste (V5) und der zweite Transistor (V6) als Insulated Gate Bipolar Transitoren (IGBT) ausgebildet sind.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet , dass die Wechselspannungsquelle (Vmf) als Mittelfrequenzspannungsquelle ausgebildet ist.
16. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannungsquelle als Gleichspannungsquelle (Vgl) mit einem negativen und einem positiven Spannungsausgang ausgebildet ist, dass der negative Spannungsausgang über einen ersten Schalter (S1) und der positive Spannungsausgang über einen zweiten Schalter mit der Magnetron-Kathode verbunden sind, dass der negative und der positve Spannungsausgang über eine Schaltervierpol aus einem dritten (S3) , vierten (S4) , fünften (S5) und sechsten (S6) in Form einer Brückenschaltung, wobei in jedem Brückenzweig einer der Schalter angeordnet ist, mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden ist und die erste Elektrode über eine erste Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, Rzh2) mit Masse verbunden ist.
17. Anordnung nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle als erste (Vgll) und zweite Gleichspannungsquelle (Vgl2) mit je einem negativen und je einem positiven Spannungsausgang ausgebildet ist, dass beide positiven Spannungsausgänge zusammen geschalten sind, dass der negative Spannungsausgang der zweiten Gleichspannungsquelle (Vgl2) über einen ersten Schalter (S1) und die positiven Spannungsausgänge über einen zweiten Schalter mit der Magnetron-Kathode verbunden sind, dass der negative Spannungsausgang der ersten Gleichspannungsquelle (Vgll) und die positiven Spannungsausgänge über eine
Schaltervierpol aus einem dritten (S3) , vierten (S4) , fünften (S5) und sechsten (SJ in Form einer Brückenschaltung, wobei in jedem Brückenzweig einer der Schalter angeordnet ist, mit der ersten und zweiten Elektrode verbunden ist und die erste Elektrode über eine erste Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzhl, Rzhl) mit Masse und die zweite Elektrode über eine zweite Dioden/Widerstandsreihenschaltung (Vzh2, Rzh2) mit Masse verbunden ist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Magnetron- Kathode die Form eine längserstreckten Magnetron aufweist und dass die Elektroden parallel zu der Längserstreckung und von einem zu dem Target des Magnetron gegenüber liegenden Substrat mittels einer Abschirmung abgeschirmt sind.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektroden mit ihrer Abschirmung seitlich neben dem Magnetron angeordnet sind.
20. Anordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet , dass die Abschirmung mit einer Dunkelraumabschirmung des Magnetron verbunden ist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet , dass die Abschirmung mit einer Wasserkühlung versehen ist.
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektroden auch an Schmalseiten des längserstreckten Magnetron, vorzugsweise als Ringelektroden angeordnet sind.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung die Elektroden unter Freilassung eines Spaltes umhüllt.
24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , dass die Abschirmung aus einem geschlitzten Rechteckrohr besteht.
25. Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Spalt bei einer Anordnung der Abschirmung seitlich neben dem Magnetron auf der dem Magnetron abgewandten Seite angeordnet ist.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet , dass das Magnetron als längserstrecktes Rohrmagnetron ausgbildet ist, die Elektroden mit ihren Abschirmungen auf der dem Substrat abgewandten Seite des Rohrmagnetron angeordnet sind und die Spalten der einander gegenüberliegenden Abschirmungen aufeinander zu weisen.
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet , dass die Abstände zwischen den Elektroden untereinander und zwischen den Elektroden und der Abschirmung eine Plasmabildung verhindernd eingestellt sind.
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , dass der Abstand zwischen den Elektroden 4 bis 10 mm beträgt.
29. Anordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet , dass der Abstand zwischen Elektroden und Abschirmung 4 bis 10 mm beträgt.
30. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet , dass die Elektroden rohrförmig und Kühlmittel führend ausgebildet sind.
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