WO2022180055A1 - Zerstäubungstarget - Google Patents

Zerstäubungstarget Download PDF

Info

Publication number
WO2022180055A1
WO2022180055A1 PCT/EP2022/054443 EP2022054443W WO2022180055A1 WO 2022180055 A1 WO2022180055 A1 WO 2022180055A1 EP 2022054443 W EP2022054443 W EP 2022054443W WO 2022180055 A1 WO2022180055 A1 WO 2022180055A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inserts
sputtering
target
sputtering target
plate
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/054443
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Lemmer
Werner Kölker
Jürgen Balzereit
Stephan Bolz
Original Assignee
Cemecon Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cemecon Ag filed Critical Cemecon Ag
Priority to CN202280016152.3A priority Critical patent/CN116897220A/zh
Priority to EP22708892.9A priority patent/EP4281596A1/de
Priority to US18/547,678 priority patent/US20240229224A9/en
Priority to JP2023548566A priority patent/JP2024506646A/ja
Publication of WO2022180055A1 publication Critical patent/WO2022180055A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3423—Shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • H01J37/3429—Plural materials

Definitions

  • the invention relates to a sputtering target, a coating system and a coating process.
  • a sputtering target is used in sputtering technology, in particular for coating substrates.
  • the sputtering target is sputtered by particle bombardment.
  • the dusted components of the target get into the gas phase and can thus be used as materials for surface coatings, for example.
  • a sputtering target is connected as a cathode in a coating chamber of a coating system and is sputtered by positively charged particles, in particular gas and/or metal ions.
  • sputtering targets which consist entirely of one material
  • sputtering targets which comprise a number of materials, in particular different metals.
  • a design is known in which a sputtering target has a plate made of a first material in which bores are arranged, with plugs made of a different material being inserted in the bores.
  • US Pat. No. 6,852,201 shows an atomization component for carrying out a PVD coating process, in which atomization occurs by means of bombardment with gas ions and a layer with a plurality of metallic elements is applied to a substrate.
  • the atomization component consists of a titanium base plate, which has bores into which aluminum plugs are pressed.
  • the dusting rate for aluminum is greater than for titanium, so the aluminum plugs have a concave curvature of the exposed surfaces with respect to the base plate.
  • DE 2940369 Ai discloses a target for dusting at least two different metallic materials.
  • a plate made of a material to be dusted has through holes with a circular cross-section, are used in the bolts from the second material to be dusted with a snug fit.
  • the bolts have a thickened end which engages in an enlarged end region of the bores formed as a countersunk bore.
  • the sputtering target according to the invention has a base plate and a target plate fastened thereon.
  • the target plate has a plurality of inserts located in recesses formed in the surface of the target plate.
  • the base plate and/or target plate is preferably flat and/or rectangular in shape.
  • the base and target plates are preferably at least essentially of the same size.
  • the inserts are preferably shaped in such a way that they suitably fill out the recesses, optionally with a superficial concave depression.
  • the recesses and the inserts that fit into them can have any cross-sectional shape, for example round, triangular, rectangular, square, polygonal, oval, etc. Examples of inserts with different cross-sectional shapes are explained below.
  • the target plate is composed of a first sputtering material and at least a portion of the inserts, more preferably the majority of the inserts and most preferably all of the inserts are composed of a second sputtering material.
  • An atomization material is understood as meaning a solid material that can be used for atomization processes and in particular for coating processes. Metals are preferred, in particular pure metals, but other materials such as carbon can also be used. Examples of atomizing materials are given below.
  • the materials of the target plate and the plugs differ.
  • the second sputtering material constituting the plugs has a higher sputter yield than the first sputtering material constituting the target plate.
  • the second sputtering material can have a sputter yield that is at least 20%, preferably at least 50%, and even 100% higher than the first sputtering material.
  • sputtering yield is a material dependent parameter that indicates the average number of target atoms emitted per impinging ion during the sputtering process. Consequently, there is a higher sputter removal in relation to the area with uniformly impinging ions in the inserts formed from the second sputtering material compared to the target plate.
  • the inserts made of the second atomization material preferably the majority and particularly preferably all inserts, have a shape in which the expansion, measured in a measuring direction parallel to the surface, extends over a depth direction starting from the surface to the base plate. continuously enlarged.
  • the extent increases strictly monotonously over the depth.
  • the respective cross-sectional area of the inserts preferably also increases accordingly over the depth direction.
  • the increasing shape of the inserts is sometimes referred to with the terms "cone” or “conicity”, which does not mean a limitation to a cone or cone shape, i.e. a round cross-sectional shape and/or a continuous linear progression , although the latter is preferred.
  • the conical shape of the inserts has proven to be advantageous for achieving a composition of the sputtered material that is as uniform as possible over the useful life of the sputtering target.
  • the coating produced is composed of the components of the dusted material.
  • the inventors have found that in conventional sputtering targets with cylindrical inserts as wear progresses, a reduction in the proportion of the Inserts forming the second sputtering material relative to the target plate forming the first sputtering material shows.
  • This tendency is counteracted with the sputtering target according to the invention, so that preferably the change in the relative proportion of the second sputtering material is at least partially or ideally even at least essentially completely compensated.
  • a more uniform layer composition can be achieved over the service life of the sputtering target.
  • the shape of the inserts which increases in depth, can be achieved with various designs.
  • the inserts can have one or more steps in longitudinal section, at which their extent in the measuring direction increases suddenly.
  • the shape has a continuously continuous, i.e. constant, increase in the extent over the depth direction, which is preferably linear, so that, for example, in the case of a round cross-section, at least a section of a truncated cone shape results, or in the case of a rectangular or square cross-section, the shape of a truncated pyramid results.
  • the inserts are particularly preferably conically or pyramidally shaped throughout.
  • the outer contour can run obliquely at least in a section of the respective inserts, ie at a conicity angle, compared to a cuboid or cylindrical shape.
  • the conicity angle can, for example, be in the range of 1-20°. Since the depth direction under consideration proceeds perpendicularly from the surface, the angle formed between the edge under consideration and the surface is, for example, 70° to 89°. A conicity angle of 4 to 15° (corresponding to an angle of 75 ° to 86°) is preferred between edge and surface); a conicity angle of 6° to 12° (78° to 84° between edge and surface) is particularly preferred. As explained below, the taper angle of different inserts of the target can differ.
  • the preferred increase in cross-sectional area of the inserts may vary in different embodiments.
  • the data given for the degree of conicity have proven to be favorable, in particular for material pairings in which the second sputtering material has a 50%-150% higher sputtering yield than the first sputtering material.
  • the base plate and target plate preferably lie flat and directly on top of one another.
  • the base plate can have indentations, which are preferably formed in its surface facing the target plate, but do not completely penetrate the base plate.
  • a few, several, or preferably all inserts made of the second atomization material preferably protrude into the depressions of the base plate and can more preferably at least essentially completely fill them. This enables better utilization of the material of the target plate, since the sputtering target can be used for longer without the material of the base plate being sputtered to any significant extent.
  • the base plate serves, on the one hand, for mechanically holding and fixing the sputtering target and, preferably, on the other hand, for good heat distribution and dissipation.
  • the base plate preferably consists entirely or at least predominantly of at least essentially pure copper or of a copper alloy.
  • the base plate may include fasteners or fastener engagement structures, such as fastener engagement bores.
  • the first and the second atomization material can in particular be selected from the group comprising C, B, Al, Si and the elements of groups 4-6 of the periodic table according to IUPAC (1988) in pure form or as compounds, alloys or sintered materials.
  • the material combination of the first and second atomization material can be, for example, titanium/aluminum.
  • the target plate and/or the base plate is preferably rectangular in shape, in particular oblong, i.e. with a length of more than 3 times, preferably more than 5 times, its width.
  • the width can be, for example, in the range from 50 to 200 mm, preferably 70-150 mm.
  • the length can be, for example, in the range from 200 to 1000 mm, preferably 300 to 700 mm.
  • the thickness of the target plate is preferably relatively small compared to its length and width and can preferably be, for example, in the range from 3 to 30 mm, particularly preferably 5 to 15 mm.
  • the inserts may be arranged on the target plate in an annular region, i.e. along a closed strip surrounding the center of the target plate.
  • annular does not necessarily mean a circular shape; in fact, with the preferred rectangular shape of the target plate, the preferred arrangement of the inserts follows an elliptical path or a rounded rectangle.
  • the inserts are preferably arranged on the target plate along a line, with successive inserts being offset in directions laterally to the line. This arrangement has proven to be favorable in order to enable a relatively high number of uses along the area which is mainly stressed during cathode sputtering.
  • inserts of different shapes and/or sizes can be used in different positions on the target plate. This can be particularly advantageous when different sputtering conditions result depending on the position on the target plate, for example due to different magnetic field strengths when the sputtering target is arranged on a magnetron cathode. In this way, any inhomogeneities can be compensated.
  • inserts of different cross-sectional areas, in particular different diameters, and/or inserts with a greater or lesser conicity can be used.
  • a first type of inserts of a first size and taper may be placed along the long sides of the target plate and a second type on the short sides.
  • targets can be provided in which the inserts in a range with a length of e.g. 100-350 mm, preferably 200-300 mm, arranged e.g. centrally along the long sides, have no conicity or less than e.g.
  • inserts with a round cross-section are known and tested, it has been shown that with severe conicity, ie increasing the diameter over the depth direction, it can be difficult to achieve a sufficiently dense arrangement of the inserts to obtain high surface fractions of the second atomizing material.
  • inserts with a strip-shaped cross-section can therefore be used in particular.
  • This is understood to mean a cross-sectional shape in which a maximum length dimension, ie length, is significantly greater than a dimension transverse to the length, ie width.
  • the length of strip-shaped inserts preferably corresponds to at least twice the width, preferably at least three times. Even longer designs, in which the length/width ratio is at least 4, 5, 8 or 10, have also proven to be advantageous.
  • the strip shape is preferably at least essentially rectangular, ie it has two at least essentially parallel longitudinal edges.
  • the ends can preferably be rounded.
  • Strip-shaped inserts can have a width of, for example, 5-20 mm, preferably 8-16 mm, particularly preferably 10-15 mm on the upper side.
  • the length can depend on the arrangement within a rectangular target plate, so that shorter inserts can be used in a transverse arrangement or diagonal arrangement and longer inserts can be used in a longitudinal arrangement.
  • the length can be, for example, 20-100 mm, preferably 25-80 mm, particularly preferably 30-50 mm. In a long version, the length can be up to 500 mm, for example.
  • the strip-shaped inserts can be provided with a taper in that their length and/or their width increases in the depth direction. Both the width and the length preferably increase.
  • Strip-shaped inserts can preferably be arranged parallel to one another.
  • An oblique, i.e. diagonal arrangement of the inserts in a rectangular target surface has proven to be particularly favorable, in which the inserts are arranged with their longitudinal axis at an angle of preferably 20-70°, particularly preferably 30-60°, in particular 45 ° +/- io° are aligned relative to the longitudinal and/or transverse boundary of a rectangular target area.
  • Good homogeneity in the distribution of the first and second sputtering material on the surface of the sputtering target can thus be achieved.
  • the invention further relates to a coating installation in which, in a manner known per se, a vacuum can be generated in a coating chamber by means of suitable means and a substrate to be coated can be arranged.
  • At least one cathode preferably a plurality of cathodes, in particular magnetron cathodes, is arranged inside the coating chamber.
  • a sputtering target according to one of the preceding claims is attached to at least one, preferably several or all of the cathodes.
  • the invention relates to a coating process in which a sputtering target according to the invention is sputtered in a vacuum by means of cathode sputtering and a Coating of sputtered components of the sputtering target is applied to a substrate.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first embodiment of a atomization target with partially inserted inserts
  • FIG. 2 shows the sputtering target from FIG. 1 in plan view
  • FIG. 3 shows a view of a longitudinal section through the target along the line A..A in FIG. 2;
  • FIG. 4 is an enlargement of area B of FIG. 3 showing the shape of an insert according to the first embodiment of the sputtering target;
  • FIG. 5 shows a coating system in a schematic representation
  • FIG. 6 shows a plan view of a second embodiment of a sputtering target with inserted inserts
  • Figure 7a - 7c views of an insert of the sputtering target according to Figure 6;
  • FIG. 8 shows a top view of a third embodiment of a sputtering target with inserted inserts
  • FIG. 9 shows a diagram of the course of the proportion of a sputtering material over the removal of a sputtering target
  • FIG. 10, 11 in top view a fourth and fifth embodiment of an atomization target with inserted inserts.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a sputtering target 10.
  • the sputtering target 10 is of rectangular flat shape. It comprises a rectangular base plate 12 made of copper and a target plate 14 arranged thereon and made of a first sputtering material, here for example pure titanium.
  • Recesses 18 are provided on a front surface 16 of the target plate, in which inserts 20 of a second sputtering material are inserted, here for example pure aluminum.
  • the inserts 20 are also referred to as plugs.
  • the recesses 18 are shown in the right half of the sputtering target 10 without inserts 20 inserted therein and in the left half with inserts 20 Recesses 18 are completely or at least mostly filled.
  • the upper sides of the inserts 20 each form a continuous flat surface with the surface 16 of the target plate 14 or alternatively adjoin the surface 16 but then have a concave upper indentation (not shown).
  • the sputtering target 10 is shown in Figure 2 in plan view.
  • the recesses 18 and inserts 20 inserted therein are placed on the surface 16 in an annular array along a circumferential strip which is in the shape of a narrow, elongate, rounded-cornered rectangle.
  • successive inserts 20 are alternately laterally offset from one another and arranged so closely one after the other that their edges almost touch.
  • the target plate 14 has recesses in the corners, while the base plate 12 underneath has screw holes for fastening the sputtering target 10 to a cathode of a coating system, as will be explained below with regard to FIG.
  • the target plate 14 and the base plate 12 have a number of centrally located bores, which are also used for attachment.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the sputtering target 10 along the line A..A in FIG. 2, the arrangement and shape of the base plate 12, target plate 14 and recesses 18 and inserts 20.
  • FIG. 4 shows the area B from FIG. 3 on an enlarged scale.
  • the inserts 20 each have the same shape.
  • Each insert 20 is shaped as a truncated cone having an upper, minor diameter Di at surface 16 and a lower, major diameter D2.
  • a depth direction T which extends from the surface 16 at right angles in the direction of the base plate 12, the transverse dimension measured here as a diameter increases linearly in the measuring direction parallel to the surface 16 from the diameter Di to the diameter D2. Consequently, the cross-sectional area of the insert 20 measured parallel to the surface 16 increases accordingly.
  • the angle ⁇ is approximately 8° and the angle ⁇ is consequently approximately 82°.
  • the insert 20 extends further in the depth direction than corresponds to the thickness Ti of the target plate 14 , namely up into recesses 22 in the base plate 12 .
  • the base plate 12 here has a thickness T2 and the insert 20 extends into the base plate 12 by an amount T3.
  • the length or depth of the inserts 20 (Ti + T3) is approximately 4 to 20 mm, preferably approximately 7 mm.
  • the upper diameter Di of the inserts 20 is, for example, in the range of 10 to 20 mm and is preferably about 15 mm, and the lower diameter D2 is, for example, 5-20% larger than Di, preferably about 13%.
  • Fig. 5 shows schematically a coating system 30 with a vacuum chamber 32, in which, for example, four cathodes 40 designed as unbalanced magnetrons around a sub- strategically 38 arranged around. Each of the cathodes 40 is each equipped with a sputtering target 10 .
  • Means 34 for vacuum generation (pump system) and means 36 for supplying process gas and, if necessary, reactive gas are connected to the vacuum chamber 32 .
  • the cathodes 20, the substrate table 38 and an anode 44, which is also arranged in the vacuum chamber 32, are connected to an electrical power supply system 42.
  • the coating system 30 can be constructed and operated, for example, as disclosed in the applicant's WO 98/46807.
  • the content of this publication is included here, in particular with regard to the electrical configuration of the illustrated elements of the coating system 30 and with regard to the processes during the coating.
  • a plasma is generated in the vacuum chamber 32 by the electric power supply system 42 by means of an electric voltage between the cathodes 40 and the anode 44, so that the sputtering targets 10 are sputtered.
  • Substrates arranged on the substrate table 38 are thus provided with a coating of the sputtered components of the sputtering target 10 .
  • material is removed from the surface 16 of the sputtering target 10, primarily along an erosion ditch that extends annularly over the sputtering target along the arrangement of the inserts 20 (see FIG. 2). In the process, material is removed both from the exposed surface of the target plate 14 and from the inserts 20.
  • the removal is not uniform, but is designed differently for the first sputtering material, here titanium, and the second sputtering material, here aluminum, according to the respective sputtering yield of these materials.
  • the sputter yield of the second sputtering material, aluminum is approximately 100% higher than the sputter yield of the first sputtering material, titanium.
  • inserts 20 have the same shape in the embodiment of sputtering target 10 described above, the shapes of the individual inserts 20 of the same sputtering target 10 can also differ from one another, in particular inserts 20 can have different degrees of conicity (ie in particular different angles of conicity) or inserts 20 can also be cylindrical Form, so have no conicity.
  • a sputtering target 10 which has the same shape as the target plate 14 and the same number and arrangement of inserts 20 as the sputtering target 10 shown, but along a distance of, for example, 250 mm centrally along the longitudinal sides of the target plate 14 inserts 20 are provided with a cylindrical shape, ie without conicity.
  • Such a target is particularly suitable for operation according to the HIPIMS method, in which there is greater removal in the middle of the longitudinal sides.
  • the sputtering target 110 according to a preferred second embodiment largely corresponds to the sputtering target 10 according to the first embodiment; identical parts are provided with the same reference numbers.
  • the sputtering target 110 has, like the sputtering target 10, a rectangular target plate 14 with a base plate 12 underneath it (not visible in FIG. 6).
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the different cross-sectional shape of the recesses 118 and the inserts 120 fittingly accommodated therein.
  • the recesses 118 and inserts 120 are conical, ie they increase in depth direction T.
  • the inserts 120 have a length Li and at the lower end a length L2, which is greater than Li Width B2 at the lower end is greater than a width Bi on the surface 16. Due to the elongated shape, the length Li, L2 is in each case significantly greater than the associated width Bi, B2 and is approximately 10 times the size here.
  • the target plate 14 is preferably made of titanium and the inserts 120 are made of aluminum.
  • the width of the inserts 120 increases over the depth direction T from the width B1 to the width B2 so that—seen in the longitudinal direction of the inserts 120—the side wall runs at an angle ßi.
  • the length of the inserts 120 increases over the depth direction T from the length L1 to L2, so that—seen in the transverse direction of the inserts 120—the side wall runs at an angle ⁇ 2.
  • the cross-sectional area of inserts 120 (parallel to surface 14) increases from surface 16 from an area Li x Bi in depth direction T to an area L2 x B2 (rounding not being considered in this calculation).
  • the dimensions for the sizes Li, L2, Bi, B2, ßi, ß2 can differ for different embodiments.
  • it may prove to be easier in terms of manufacturing technology to only provide a taper in the transverse direction, but not in the longitudinal direction (i.e. LI L2), since the influence of the taper in the transverse direction is stronger anyway.
  • the inserts 120 may be characterized by the following values:
  • the elongate inserts 120 extend on the surface 16 parallel to one another in diagonal alignment with the edges of the target Plate 14, here at an angle of about 45 ° .
  • the conicity of the inserts 120 makes it easier to achieve a significant increase in the area proportion of the material of the inserts 120 in relation to the total area, without causing problems in placing the inserts 120 next to one another.
  • FIG. 8 shows a sputtering target 210 according to a third embodiment.
  • the sputtering target 210 according to the second embodiment largely corresponds to the sputtering target 110 according to the second embodiment; here, too, identical parts are provided with the same reference symbols. Only the differences between the embodiments are referred to below.
  • the recesses 218 and inserts 220 inserted therein are also elongated, albeit significantly shorter with a width to length ratio of about 1:4.
  • the inserts 220 are oriented diagonally, here also at about 45 ° to the edges, and are arranged in two parallel rows along the longitudinal edges of the target plate 14 .
  • the inserts 220 are also conical, ie their length and/or width increases over the depth direction T (not shown in FIG. 8).
  • the representations of the inserts 120 according to FIGS. 7a-7c also apply to the inserts 220, i.e. the dimensions L1, L2, B1, B2, ⁇ 1, ⁇ 2 also apply to the shape and enlargement in the depth direction T. According to a preferred embodiment, these can be selected as follows:
  • FIG. 9 shows results of coating experiments using various sputtering targets 210 according to the third embodiment. Coatings were applied using the sputtering targets 210 consisting of a target plate 14 made of titanium and inserts 220 made of aluminum in the system 30 as described above. The aluminum content is shown (in at-% of the metallic layer components) in the layers produced over the removal of the sputtering target 210 (in mm)
  • FIG. 9 three different curves are shown for different tapers of the inserts 220, each indicated by the area ratio between the cross-sectional area at the surface 16 and at the lower end.
  • FIG. 10, FIG. 11 show sputtering targets 310, 410 according to a fourth and fifth embodiment.
  • the sputtering target 310, 410 according to the fourth and fifth embodiments corresponds largely to the sputtering targets 110, 210 according to the previously described embodiments; here, too, identical parts are provided with the same reference symbols. Only the differences between the embodiments are referred to below.
  • the recesses 318, 418 and inserts 320, 420 inserted therein are not arranged diagonally but parallel to the edges of the target plate 14; in the example of FIG. 10 parallel to the narrow sides and in FIG. 11 parallel to the long sides.
  • the inserts 320, 420 are of conical design, ie their length and/or width increases over the depth direction T (not shown in FIGS. 10, 11).
  • a conicity of inserts of a sputtering target can be used to homogenize the relative proportion of the coating materials in the layers produced.
  • Such a taper can be provided for inserts 20, 120, 220, 320, 420 of different cross-sectional shape and arrangement in the target plate 14.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zerstäubungstarget (10) und eine Beschichtungsanlage (30) sowie ein Beschichtungsverfahren hiermit. Das Zerstäubungstarget (10) umfasst eine Grundplatte (12) mit darauf befestigter Target-Platte (14) aus einem ersten Zerstäubungsmaterial mit einer Oberfläche (16) und einer Mehrzahl darin gebildeter Aussparungen (18). Eine Mehrzahl von Einsätzen (20) sind in den Aussparungen (18) angeordnet. Mindestens ein Teil der Einsätze (20) sind aus einem zweiten Zerstäubungsmaterial gebildet, wobei das zweite Zerstäubungsmaterial eine höhere Sputterausbeute hat als das erste Zerstäubungsmaterial. Um Beschichtungen von besonderer Gleichmäßigkeit zu erzielen, sind die Einsätze (20) aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial so geformt, dass sich über eine Tiefenrichtung (T), ausgehend von der Oberfläche (14) zu Grundplatte (12) hin, ihre Ausdehnung (D1, D2), gemessen in einer Messrichtung parallel zur Oberfläche (14), vergrößert.

Description

Beschreibung
ZERSTÄUBUNGSTARGET
Die Erfindung betrifft ein Zerstäubungstarget, eine Beschichtungsanlage und ein Beschich tungsverfahren.
Ein Zerstäubungstarget wird in der Sputter-Technologie insbesondere zum Beschichten von Substraten verwendet. Dabei wird das Zerstäubungstarget durch Teilchenbeschuss zer stäubt. Die abgestäubten Bestandteile des Targets gelangen in die Gasphase und können so beispielsweise als Materialien für Oberflächenbeschichtungen genutzt werden.
Bei PVD-Beschichtungsverfahren, die Kathodenzerstäubung nutzen, wird in einer Beschich tungskammer einer Beschichtungsanlage ein Zerstäubungstarget als Kathode geschaltet und durch positiv geladene Teilchen, insbesondere Gas- und/oder Metallionen, zerstäubt.
Neben Zerstäubungstargets, die durchgehend aus einem Material bestehen, sind Zerstäu bungstargets bekannt, die mehrere Materialien, insbesondere verschiedene Metalle umfas sen. Bekannt ist dabei insbesondere eine Bauform, bei der ein Zerstäubungstarget eine Platte aus einem ersten Material aufweist, in der Bohrungen angeordnet sind, wobei in den Bohrungen Stopfen aus einem anderen Material eingesetzt sind.
Beispielsweise zeigt die US 6852201 ein Zerstäubungsbauteil zur Durchführung eines PVD- Beschichtungsverfahrens, bei dem eine Zerstäubung durch Beschuss mit Gasionen stattfin det und auf ein Substrat eine Schicht mit mehreren metallischen Elementen aufgebracht wird. Das Zerstäubungs-Bauteil besteht aus einer Titan-Grundplatte, die Bohrungen auf weist, in die Aluminiumstopfen eingepresst sind. Die Abstäuberate für Aluminium ist größer als für Titan, so dass die Aluminiumstopfen in Bezug auf die Grundplatte eine konkave Krümmung der freiliegenden Oberflächen aufweisen.
Die DE 2940369 Ai offenbart ein Target zum Abstäuben von mindestens zwei unterschied lichen metallischen Werkstoffen. Eine Platte aus einem abzustäubenden Werkstoff weist durchgehende Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt auf, in die Bolzen aus dem zwei ten abzustäubenden Werkstoff mit Pass-Sitz eingesetzt sind. Die Bolzen weisen ein verdick tes Ende auf, das in einen als Senkbohrung gebildeten erweiterten Endbereich der Bohrun gen eingreift.
Es kann als Aufgabe angesehen werden, ein Zerstäubungstarget insbesondere für die Nutzung in der Kathodenzerstäubung vorzuschlagen, mit dem eine besonders gleichmäßige Beschichtung ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Zerstäubungstarget gemäß Anspruch l, eine Beschich tungsanlage gemäß Anspruch 14 und ein Beschichtungsverfahren gemäß Anspruch 15. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Das erfin dungsgemäße Zerstäubungstarget weist eine Grundplatte und eine darauf befestig te Target-Platte auf. Die Target-Platte weist eine Mehrzahl von Einsätzen auf, die in Ausspa rungen angeordnet sind, die in der Oberfläche der Target-Platte gebildet sind.
Die Grundplatte und/ oder Target-Platte ist j eweils bevorzugt plan und/ oder von rechtecki ger Form. Grund- und Target-Platte sind bevorzugt zumindest im Wesentlichen von gleicher Größe. Die Einsätze sind bevorzugt so geformt, dass sie die Aussparungen passend ausfül len, ggfs mit einer oberflächlichen konkav gekrümmten Mulde. Die Aussparungen sowie die darin passenden Einsätze können beliebige Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise rund, dreieckig, rechteckig, quadratisch, polygonal, oval etc. Beispiele für Einsätze verschie dener Querschnittsformen werden nachfolgend erläutert.
Die Target-Platte besteht aus einem ersten Zerstäubungsmaterial und mindestens ein Teil der Einsätze, weiter bevorzugt die Mehrzahl der Einsätze und besonders bevorzugt alle Einsätze bestehen aus einem zweiten Zerstäubungsmaterial. Unter einem Zerstäubungsma terial wird ein festes Material verstanden, dass für Zerstäubungsverfahren und insbesondere Beschichtungsverfahren genutzt werden kann. Bevorzugt sind Metalle, insbesondere reine Metalle, ebenso können aber auch andere Materialien wie Kohlenstoff verwendet werden. Nachfolgend werden Beispiele von Zerstäubungsmaterialien angegeben. Dabei unterscheiden sich die Materialien der Target-Platte und der Stopfen. Das zweite Zerstäubungsmaterial, aus dem die Stopfen bestehen, hat eine höhere Sputterausbeute als das erste Zerstäubungsmaterial, aus dem die Target-Platte besteht. Beispielsweise kann das zweite Zerstäubungsmaterial eine um mindestens 20%, bevorzugt um mindestens 50% und sogar um 100% höhere Sputterausbeute aufweisen als das erste Zerstäubungsmaterial. Wie dem Fachmann bekannt ist, handelt es sich bei der Sputterausbeute um einen materialab hängigen Parameter, mit dem die mittlere Zahl von Targetatomen angegeben wird, die beim Sputter-Verfahren pro auftreffendem Ion emittiert werden. Folglich ergibt sich bezogen auf die Fläche bei gleichmäßig auftreffenden Ionen ein höherer Sputterabtragbei dem aus dem zweiten Zerstäubungs material gebildeten Einsätzen in Vergleich zur Target-Platte.
Erfindungsgemäß weist mindestens ein Teil der Einsätze aus dem zweiten Zerstäubungsma terial, bevorzugt die Mehrzahl und besonders bevorzugt alle Einsätze eine Form auf, bei der sich über eine Tiefenrichtung ausgehend von der Oberfläche zur Grundplatte hin die Aus dehnung, gemessen in einer Messrichtung parallel zur Oberfläche, kontinuierlich vergrö ßert. Hierunter ist zumindest zu verstehen, dass bei einem betrachteten Einsatz, der in einer ersten, geringeren Tiefe eine erste Ausdehnung in der Messrichtung hat und in einer zwei ten, größeren Tiefe eine zweite Ausdehnung in der Messrichtung, die zweite Ausdehnung stets größer ist als die erste Ausdehnung. Somit vergrößert sich die Ausdehnung streng monoton über die Tiefe. Bevorzugt vergrößert sich damit entsprechend auch die jeweilige Querschnittsfläche der Einsätze über die Tiefenrichtung.
Im Folgenden wird auf die sich vergrößernde Form der Einsätze z.T. mit den Begriffen „Konus“ bzw. „Konizität“ Bezug genommen, womit aber keine Beschränkung auf eine Konus- bzw. Kegelform, d.h. runde Querschnittsform und/oder auf einen kontinuierlichen linearen Verlauf gemeint ist, obgleich letzteres bevorzugt ist.
Die konische Form der Einsätze erweist sich als vorteilhaft zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Zusammensetzung des jeweils abgestäubten Materials über die Nutzungs dauer des Zerstäubungstargets. Bei Nutzung in einer Beschichtungsanlage setzt sich die erzeugte Beschichtung aus den Bestandteilen des abgestäubten Materials zusammen. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich bei herkömmlichen Zerstäubungstargets mit zylinder förmigen Einsätzen mit fortschreitender Abnutzung eine Verringerung des Anteils des die Einsätze bildenden zweiten Zerstäubungsmaterials relativ zu dem die Target-Platte bilden den ersten Zerstäubungs material zeigt.
Mit dem erfindungsgemäßen Zerstäubungstarget wird dieser Tendenz entgegengewirkt, so dass bevorzugt die Veränderung des relativen Anteils des zweiten Zerstäubungsmaterial mindestens teilweise oder im Idealfall sogar zumindest im Wesentlichen vollständig kom pensiert wird. So kann bei Verwendung in einer Beschichtungsanlage eine gleichmäßigere Schichtzusammensetzung über die Nutzungsdauer des Zerstäubungstargets erreicht wer den.
Die sich in die Tiefe vergrößernde Form der Einsätze kann dabei mit verschiedenen Gestal tungen erreicht werden. Dabei können bspw. die Einsätze in Längsschnitt eine oder mehrere Stufen aufweisen, an denen sich ihre Ausdehnung in der Messrichtung sprunghaft vergrö ßert. Erfindungsgemäß weist die Form eine durchgehend kontinuierliche, d.h. stetige Vergrößerung der Ausdehnung über die Tiefenrichtung auf, wobei diese bevorzugt linear ist, so dass sich beispielsweise bei runder Querschnittsform eine zumindest abschnittsweise Form eines Kegelstumpfes oder bei rechteckiger bzw. quadratischer Querschnittsform die Form eines Pyramidenstumpfes ergibt. Ebenso ist aber auch ein nicht-linearer Verlauf der Ausdehnung über die Tiefenrichtung denkbar. Besonders bevorzugt sind die Einsätze durchgehend konisch oder pyramidal geformt.
Es ist möglich, dass alle Einsätze aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial gleiche Form und Größe aufweisen. Allerdings ist es auch möglich, dass sich die Form, insbesondere der Grad der Konizität, ebenso wie die Größe der verschiedenen Einsätze voneinander unterscheidet. Entsprechende Ausführungsformen werden nachfolgend erläutert.
In bevorzugten Fall eines linearen Verlaufs der Außenkontur, betrachtet im Längsschnitt der Einsätze, kann verglichen mit einer Quader- oder Zylinderform die Außenkontur zu mindest in einem Abschnitt der jeweiligen Einsätze schräg verlaufen, d.h. unter einem Konizitätswinkel. Der Konizitätswinkel kann bspw. im Bereich von l - 20° betragen. Da die betrachtete Tiefenrichtung senkrecht von der Oberfläche ausgeht, beträgt folglich der zwischen der betrachteten Kante und der Oberfläche gebildete Winkel bspw. 70 ° bis 89°. Bevorzugt ist ein Konizitätswinkel von 4 bis 150 (entsprechend einem Winkel von 750 bis 86° zwischen Kante und Oberfläche); besonders bevorzugt ist ein Konizitätswinkel von 6° bis 12° (78° bis 84° zwischen Kante und Oberfläche). Wie nachfolgend erläutert wird, kann sich der Konizitätswinkel verschiedener Einsätze des Targets unterscheiden.
Die bevorzugte Vergrößerung der Querschnittsfläche der Einsätze kann in verschiedenen Ausführungsformen verschieden ausfallen. Bevorzugt ist eine Vergrößerung der Quer schnittsfläche bezogen auf eine Strecke von 5mm in der Tiefenrichtung im Bereich von 4 - 40%, weiter bevorzugt 8 - 35%, besonders bevorzugt 15 - 30%. Für Einsätze mit runder Querschnittsfläche können etwas geringere Werte bevorzugt sein von 8-30%, besonders bevorzugt 15-25%.
Die genannten Angaben für den Grad der Konizität haben sich als günstig erwiesen insbe sondere für Materialpaarungen, bei denen das zweite Zerstäubungsmaterial eine um 50% - 150% höhere Sputterausbeute aufweist als das erste Zerstäubungsmaterial.
Grundplatte und Target-Platte liegen bevorzugt plan direkt aufeinander. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Grundplatte Vertiefungen aufweisen, die bevorzugt in ihrer der Target-Platte zugewandten Oberfläche gebildet sind, aber die Grundplatte nicht vollständig durchdringen. Einige, mehrere, oder bevorzugt alle Einsätze aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial ragen bevorzugt bis in die Vertiefungen der Grundplatte hinein und können diese weiter bevorzugt zumindest im Wesentlichen vollständig ausfüllen. Hierdurch ist eine bessere Ausnutzung des Materials der Target-Platte möglich, da das Zerstäubungs target länger verwendet werden kann, ohne dass das Material der Grundplatte in wesentli chem Umfang zerstäubt wird.
Die Grundplatte dient einerseits zur mechanischen Halterung und Fixierung des Zerstäu bungstargets sowie bevorzugt andererseits zur guten Wärmeverteilung und -abführung. Bevorzugt besteht die Grundplatte vollständig oder zumindest überwiegend aus zumindest im Wesentlichen reinem Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Die Grundplatte kann Befestigungselemente oder Eingriffsstrukturen für Befestigungselemente aufweisen, bei spielsweise Bohrungen zum Eingriff von Befestigungselementen.
Das erste und das zweite Zerstäubungs material können insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend C, B, Al, Si und die Elemente der Gruppen 4-6 des Periodensystems nach IUPAC (1988) in Reinform oder als Verbindungen, Legierungen oder Sinterwerkstoffe daraus. In besonders bevorzugten Ausführungen kann die Materialpaarung aus erstem und zweitem Zerstäubungsmaterial bspw. Titan/ Aluminium sein.
Die Target-Platte und/ oder die Grundplatte ist bevorzugt von rechteckiger Form, insbeson dere länglich, d.h. mit einer Länge von mehr als dem 3-fachen, bevorzugt mehr als dem 5- fachen ihrer Breite. Die Breite kann beispielsweise im Bereich von 50 bis 200 mm liegen, bevorzugt 70-150 mm. Die Länge kann beispielsweise im Bereich von 200 bis 1000 mm liegen, bevorzugt 300 bis 700mm. Die Dicke der Target-Platte ist bevorzugt relativ gering im Vergleich zu deren Länge und Breite und kann bevorzugt beispielsweise im Bereich liegen von 3 bis 30 mm, besonders bevorzugt 5 bis 15 mm.
Die Einsätze können auf der Target-Platte in einem ringförmigen Bereich angeordnet sein, d.h. entlang eines die Mitte der Target-Platte umgebenden geschlossenen Streifens. Dabei ist unter „ringförmig“ nicht notwendig eine Kreisform zu verstehen, tatsächlich folgt bei der bevorzugten Rechteckform der Target-Platte die bevorzugte Anordnung der Einsätze einer elliptischen Bahn bzw. einem abgerundeten Rechteck.
Dabei sind bevorzugt die Einsätze auf der Target-Platte entlang einer Linie angeordnet, wobei aufeinanderfolgende Einsätze jeweils in Richtungen seitlich zu der Linie versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung hat sich als günstig erwiesen, um eine relativ hohe Anzahl von Einsätzen entlang des bei der Kathodenzerstäubung hauptsächlich beanspruch ten Bereichs zu ermöglichen.
Es ist möglich, Einsätze unterschiedlicher Form und/oder Größe zu verwenden und an verschiedenen Positionen auf der Target-Platte anzuordnen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn sich abhängig von der Position auf der Target-Platte unterschiedliche Zerstäubungsbedingungen ergeben, bspw. durch unterschiedliche Magnetfeldstärke bei Anordnung des Zerstäubungstargets an einer Magnetron-Kathode. So können eventuelle Inhomogenitäten kompensiert werden. Bspw. können Einsätze verschiedener Querschnitts fläche, insbesondere verschiedenen Durchmessers und/oder Einsätze mit stärkerer oder weniger starker Konizität verwendet werden. Z.B. kann bei einer rechteckigen Target-Platte ein erster Typ von Einsätzen einer ersten Größe und Konizität entlang der Längsseiten der Target-Platte angeordnet sein und ein zweiter Typ an den Schmalseiten. So können Effekte positionsabhängig unterschiedlichen Sputterabtrags, resultierend aus einem evtl nicht homogenen Auftreffen von Ionen, so kompensiert werden, dass sich eine möglichst homo gene Zusammensetzung des abgetragenen Materials entlang der Länge des Zerstäubungs targets ergibt. Auf eine derartige inhomogene Verteilung des Abtrags kann reagiert werden, indem Einsätze, die in einem besonders beanspruchten ersten Bereich des Targets angeord net sind, keine Konizität aufweisen oder eine geringere Konizität als bspw. in einem zweiten weniger beanspruchten Bereich des Targets.
So hat sich beim Einsatz rechteckiger Targets an unbalancierten Magnetron-Kathoden gezeigt, dass je nach Art der elektrischen Anregung unterschiedliche Bereiche der Targets verschieden beansprucht werden. Beim Betrieb mit Gleichspannung (DC) ergibt sich ein höherer Sputterabtrag an den Schmalseiten, beim Betrieb gemäß dem HIPIMS-Verfahren (high power impulse magnetron sputtering) ein höherer Abtrag in der Mitte der Längssei ten. Bspw. können dann für die Verwendung im HIPIMS-Verfahren Targets vorgesehen sein, bei denen die Einsätze in einem Bereich einer Länge von bspw. 100 - 350 mm, bevor zugt 200 - 300 mmm, angeordnet bspw. mittig entlang der Längsseiten, keine oder gerin gere Konizität aufweisen als bspw. an den Schmalseiten.
Während Einsätze mit rundem Querschnitt bekannt und erprobt sind, hat sich gezeigt, dass es bei starker Konizität, d.h. Vergrößerung des Durchmessers über die Tiefenrichtung, schwierig sein kann, eine ausreichend dichte Anordnung der Einsätze zu erreichen um hohe Oberflächenanteile des zweiten Zerstäubungsmaterial zu erhalten. Gemäß einer bevorzug ten Ausführungsform können daher insbesondere Einsätze mit streifenförmiger Quer schnittsform eingesetzt werden. Darunter wird eine Querschnittsform verstanden, bei der eine maximale Längenabmessung, d.h. Länge, deutlich größer ist als eine Abmessung quer zur Länge, d.h. Breite. Die Länge von streifenförmigen Einsätzen entspricht bevorzugt mindestens dem Doppelten der Breite, bevorzugt mindestens dem Dreifachen. Noch längere Gestaltungen, bei dem das Verhältnis Länge/Breite mindestens 4, 5, 8 oder 10 entspricht haben sich ebenfalls als günstig erwiesen. Bevorzugt ist die Streifenform zumindest im Wesentlichen rechteckig, d.h. hat zwei zumindest im wesentlichen parallele Längskanten. Die Enden können bevorzugt gerundet sein. Mit streifenförmigen Einsätzen kann leicht ein relativ großer Flächenanteil der Oberfläche des Zerstäubungstargets mit dem zweiten Zerstäubungs material bereitgestellt werden.
Streifenförmige Einsätze können auf der Oberseite eine Breite von bspw. 5 - 20 mm, bevorzugt 8 - 16 mm, besonders bevorzugt von 10 - 15 mm aufweisen. Die Länge kann dabei von der Anordnung innerhalb einer rechteckigen Target-Platte abhängen, so dass bei einer Quer-Anordnung oder diagonalen Anordnung kürzere Einsätze, bei einer Längs- Anordnung längere Einsätze verwendet werden können. Die Länge kann bspw. gemäß einer kurzen Ausführung bei 20 - 100 mm, bevorzugt bei 25 - 80 mm, besonders bevorzugt bei 30 - 50 mm liegen. Bei einer langen Ausführung kann die Länge bspw. bis zu 500 mm betragen.
Die streifenförmigen Einsätze können mit einer Konizität versehen sein, indem sich ihre Länge und/oder ihre Breite in der Tiefenrichtung vergrößert. Bevorzugt vergrößert sich sowohl die Breite als auch die Länge.
Streifenförmige Einsätze können bevorzugt parallel zueinander angeordnet sein. Als beson ders günstig hat sich eine schräge, d.h. diagonale Anordnung der Einsätze in einer recht eckigen Target-Fläche erwiesen, bei der die Einsätze mit ihrer Längsachse unter einem Winkel vom bevorzugt 20 - 70°, besonders bevorzugt 30 - 6o°, insbesondere 450 +/- io° relativ zu Längs- und/oder Querberandung einer rechteckigen Target-Fläche ausgerichtet sind. So kann eine gute Homogenität in der Verteilung des ersten und zweiten Zerstäu bungsmaterials auf der Oberfläche des Zerstäubungstargets erreicht werden.
Die Erfindung betrifft weiter eine Beschichtungsanlage, bei der in an sich bekannter Weise in einer Beschichtungskammer mittels geeigneter Mittel ein Vakuum erzeugt und ein zu beschichtendes Substrat angeordnet werden kann. Innerhalb der Beschichtungskammer ist zumindest eine Kathode, bevorzugt mehrere Kathoden angeordnet, insbesondere Magnet ron-Kathoden. Auf zumindest einer, bevorzugt mehrerer oder allen der Kathoden ist ein Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche angebracht.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Beschichtungsverfahren, bei dem in einem Vakuum ein erfindungsgemäßes Zerstäubungstarget mittels Kathodenzerstäubung zerstäubt und eine Beschichtung aus zerstäubten Bestandteilen des Zerstäubungstargets auf einem Substrat aufgebracht wird.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Figur l in perspektivischer Ansicht eine erste Ausführungsform eines Zerstäubungstar gets mit teilweisen eingesetzten Einsätzen;
Figur 2 das Zerstäubungstarget aus Figur l in Draufsicht;
Figur 3 eine Ansicht eines Längsschnitts durch das Target entlang der Linie A..A in Figur 2;
Figur 4 eine Vergrößerung des Bereichs B aus Figur 3, aus der die Form eines Einsatzes gemäß der ersten Ausführungsform des Zerstäubungstargets ersichtlich ist;
Figur 5 eine Beschichtungsanlage in schematischer Darstellung
Figur 6 in Draufsicht eine zweite Ausführungsform eines Zerstäubungstargets mit eingesetzten Einsätzen;
Figur 7a - 7c Ansichten eines Einsatzes des Zerstäubungstargets gemäß Figur 6;
Figur 8 in Draufsicht eine dritte Ausführungsform eines Zerstäubungstargets mit eingesetzten Einsätzen
Figur 9 ein Diagramm zum Verlauf des Anteils eines Zerstäubungsmaterials über den Abtrag eines Zerstäubungstargets
Figur 10, 11 in Draufsicht eine vierte und fünfte Ausführungsform eines Zerstäubungstar gets mit eingesetzten Einsätzen.
Die Zeichnungen sind illustrativ zu verstehen und nicht notwendigerweise maßstäblich. Figur l zeigt eine erste Ausführungsform eines Zerstäubungstargets 10.
Das Zerstäubungstarget 10 ist von rechteckiger, flacher Form. Es umfasst eine rechteckige Grundplatte 12 aus Kupfer und eine darauf angeordnete Target-Platte 14 aus einem ersten Zerstäubungsmaterial, hier beispielsweise reinem Titan.
Auf einer vorderen Oberfläche 16 der Target-Platte sind Aussparungen 18 vorgesehen, in denen Einsätze 20 aus einem zweiten Zerstäubungsmaterial eingesetzt sind, hierbeispiels weise aus reinem Aluminium. Die Einsätze 20 werden auch als Stopfen bezeichnet.
In Figur 1 sind zur besseren Anschauung in der rechten Hälfte des Zerstäubungstargets 10 die Aussparungen 18 ohne darin eingesetzte Einsätze 20 gezeigt und in der linken Hälfte mit Einsätzen 20. Tatsächlich sind bei dem Zerstäubungstarget 10 in allen Aussparungen 18 jeweils Einsätze 20 so eingesetzt, dass die Aussparungen 18 vollständig oder zumindest überwiegend gefüllt sind. Die Oberseiten der Einsätze 20 bilden jeweils mit der Oberfläche 16 der Target-Platte 14 eine durchgängige plane Fläche oder schließen alternativ zwar an die Oberfläche 16 an, weisen dann aber eine konkave obere Einbuchtung auf (nicht dargestellt).
Das Zerstäubungstarget 10 ist in Figur 2 in Draufsicht gezeigt. Die Aussparungen 18 und darin eingesetzten Einsätze 20 sind auf der Oberfläche 16 in einer ringförmigen Anordnung platziert entlang eines umlaufenden Streifens, der die Form eines schmalen, länglichen, an den Ecken stark abgerundeten Rechtecks aufweist. Dabei sind zumindest entlang der Längskanten des Zerstäubungstargets 10 jeweils aufeinanderfolgende Einsätze 20 abwech selnd seitlich gegeneinander versetzt und so eng aufeinanderfolgend angeordnet, dass sich deren Ränder fast berühren.
In den Ecken weist die Target-Platte 14 Aussparungen auf, während die darunter liegende Grundplatte 12 Schraublöcher aufweist zur Befestigung des Zerstäubungstargets 10 an einer Kathode einer Beschichtungs anlage, wie nachfolgend im Hinblick auf Figur 5 erläutert wird. Weiter weisen die Target-Platte 14 und die Grundplatte 12 eine Reihe mittig angebrachter Bohrungen auf, die ebenfalls zur Befestigung dienen. Figur 3 zeigt für einen Längsschnitt durch das Zerstäubungstarget io entlang der Linie A..A in Figur 2 Anordnung und Form von Grundplatte 12, Target-Platte 14 und Aussparungen 18 sowie Einsätzen 20. Figur 4 zeigt den Bereich B aus Figur 3 in Vergrößerung.
Die Einsätze 20 haben im dargestellten Beispiel jeweils gleiche Form. Jeder Einsatz 20 ist geformt als Kegelstumpf mit einem oberen, geringeren Durchmesser Di an der Oberfläche 16 sowie einen unteren, größeren Durchmesser D2. Über eine Tiefenrichtung T, die sich von der Oberfläche 16 rechtwinklig in Richtung der Grundplatte 12 erstreckt, vergrößert sich demnach die hier als Durchmesser gemessene Querabmessung in der Messrichtung parallel zur Oberfläche 16 linear vom Durchmesser Di auf den Durchmesser D2. Folglich vergrößert sich auch die jeweils parallel zur Oberfläche 16 gemessene Querschnittsfläche des Einsatzes 20 entsprechend.
In vergrößerten Längsschnitt von Figur 4 ist bezüglich der Kontur des gezeigten Einsatzes 20 erkennbar, dass sich dessen seitliche, an die Ränder der Aussparung 18 angrenzende Ränder schräg erstrecken, d.h. unter einem Konizitätswinkel a zur Senkrechten bzw. unter einem Winkel ß zur Oberfläche 16 (wobei ersichtlich ß= 90°-a gilt).
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel abei ca.8° und der Winkel ß folglich bei ca. 82°.
Aus Figur 4 ist weiter ersichtlich, dass sich der Einsatz 20 in der Tiefenrichtung weiter erstreckt als es der Dicke Ti der Target-Platte 14 entspricht, nämlich bis in Aussparungen 22 in der Grundplatte 12 hinein. Die Grundplatte 12 weist hier eine Dicke T2 auf und der Einsatz 20 erstreckt sich um einen Betrag T3 in die Grundplatte 12 hinein.
In bevorzugten Ausführungsformen liegt die Länge bzw. Tiefe der Einsätze 20 (Ti + T3) bei ca. 4 bis 20 mm, bevorzugt bei etwa 7 mm. Dabei liegt der obere Durchmesser Di der Einsätze 20 beispielsweise im Bereich von 10 bis 20 mm und beträgt bevorzugt etwa 15 mm und der untere Durchmesser D2 ist bspw. 5 - 20 % größer als Di, bevorzugt etwa 13 %.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Beschichtungsanlage 30 mit einer Vakuumkammer 32, in der beispielhaft vier als unbalancierte Magnetrons ausgebildete Kathoden 40 um einen Sub- strattisch 38 herum angeordnet sind. Jede der Kathoden 40 ist jeweils mit einem Zerstäu bungstarget 10 ausgestattet.
An die Vakuumkammer 32 sind Mittel 34 zur Vakuumerzeugung (Pumpsystem) sowie Mittel 36 zur Zuführung von Prozessgas sowie ggfs. Reaktivgas angeschlossen.
Die Kathoden 20, der Substrattisch 38 und eine ebenfalls in der Vakuumkammer 32 ange ordnete Anode 44 sind an ein elektrisches Leistungsversorgungssystem 42 angeschlossen.
Die Beschichtungsanlage 30 kann bspw. wie in der WO 98/46807 der Anmelderin offenbart aufgebaut sein und betrieben werden. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hier einbezogen, insbesondere betreffend die elektrische Konfiguration der dargestellten Elemente der Beschichtungsanlage 30 sowie betreffend die Abläufe bei der Beschichtung.
In der Vakuumkammer 32 wird durch das elektrische Leistungsversorgungssystem 42 mittels einer elektrischen Spannung zwischen den Kathoden 40 und der Anode 44 ein Plasma erzeugt, so dass die Zerstäubungstargets 10 zerstäubt werden. Auf dem Substrattisch 38 angeordnete Substrate werden so mit einer Beschichtung aus den abgestäubten Bestand teilen der Zerstäubungstargets 10 versehen.
Im Betrieb der Beschichtungsanlage 10 wird von der Oberfläche 16 der Zerstäubungstargets 10 Material abgetragen, vornehmlich entlang eines Erosionsgrabens, der sich entlang der Anordnung der Einsätze 20 (s. Fig. 2) ringförmig über das Zerstäubungstarget erstreckt. Dabei wird Material abgetragen sowohl von der jeweils freiliegenden Oberfläche der Target- Platte 14 als auch von den Einsätzen 20.
Allerdings ist der Abtrag nicht gleichmäßig, sondern gestaltet sich für das erste Zerstäu bungsmaterial, hier Titan, und das zweite Zerstäubungsmaterial, hier Aluminium, unter schiedlich entsprechend der jeweiligen Sputterausbeute dieser Materialien.
Nachfolgend werden beispielhaft (für Sputtern mit Ar-Ionen) für einige Materialien Werte für die Sputterausbeute bei 600 eV angegeben: Al (Aluminium) 1,24 Ti (Titan) 0,58
Cr (Chrom) 1.3
Si (Silizium) 0,53
V (Vanadium) 0,7
Ta (Tantal) 0,62
Für die bevorzugte Materialpaarung Titan/Aluminium ist also die Sputterausbeute des zweiten Zerstäubungsmaterials Aluminium ca. 100% höher als die Sputterausbeute des ersten Zerstäubungsmaterials Titan.
Durch die höhere Sputterausbeute des zweiten Zerstäubungsmaterials, aus dem die Einsätze 20 bestehen, ergibt sich nach einiger Betriebszeit eine Oberfläche 16 des Zerstäubungstar gets, die nicht mehr plan ist, sondern bei der die Einsätze 20 muldenartig vertieft sind. Durch diese Vertiefungen wiederum kommt es z.T. zur Abschattung gegen auftreffende Ionen, so dass sich aus den Querschnitten der Einsätze 20 und der Fläche der Target-Platte 14 unter Berücksichtigung der o.g. Sputterausbeute nicht direkt die jeweiligen Anteile des ersten und zweiten Zerstäubungsmaterials ergeben, sondern die Verhältnisse komplexer sind. Jedenfalls aber zeigt sich im nicht erfindungsgemäßen Vergleichsfall zylindrisch geformter Einsätze 20 über die Lebensdauer des Zerstäubungstargets 10 eine Verringerung des Anteils des zweiten Zerstäubungsmaterials in der Vakuumkammer 32 bzw. der auf dem Substrat erzeugten Beschichtung.
Bei der in Fig. 3, 4 dargestellten konischen Form der Einsätze 20, die sich über die Tiefen richtung vergrößern, wird durch den fortschreitenden Abtrag nach und nach eine größer werdende Fläche freigelegt. Hiermit wird dem Abfall des Anteils des zweiten Zerstäu bungsmaterials entgegengewirkt oder dieser im Idealfall sogar vollständig kompensiert.
Während bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Zerstäubungstargets 10 alle Einsätze 20 gleiche Form aufweisen, können die Formen der einzelnen Einsätze 20 desselben Zerstäubungstargets 10 auch voneinander abweichen, insbesondere können Einsätze 20 verschieden starke Konizität (d.h. insbesondere unterschiedliche Konizitätswin kel) aufweisen oder auch Einsätze 20 zylindrische Form, also keine Konizität aufweisen. So wird als alternative Ausführungsform (nicht dargestellt) ein Zerstäubungstarget 10 vorgeschlagen, das dieselbe Form wie die Target-Platte 14 sowie dieselbe Anzahl und Anordnung von Einsätzen 20 aufweist wie das gezeigte Zerstäubungstarget 10, wobei allerdings entlang einer Strecke von bspw. 250 mm mittig entlang der Längsseiten der Target-Platte 14 Einsätze 20 von zylindrischer Form vorgesehen sind, also ohne Konizität. Ein solches Target ist besonders für den Betrieb gemäß dem HIPIMS-Verfahren geeignet, bei dem sich ein höherer Abtrag in der Mitte der Längsseiten ergibt.
Fig. 6, 7a - 7c zeigen ein Zerstäubungstarget 110 gemäß einer bevorzugten, zweiten Ausfüh rungsform und Einsätze 120 dafür. Das Zerstäubungstarget 110 gemäß der zweiten Ausfüh rungsform entspricht weitgehend dem Zerstäubungstarget 10 gemäß der ersten Ausfüh rungsform; identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Zerstäubungs target 110 weist wie das Zerstäubungstarget 10 eine rechteckige Target-Platte 14 mit darun ter liegender Grundplatte 12 (in Fig. 6 nicht sichtbar) auf.
Nachfolgend wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen Bezug genommen.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die abweichende Querschnittsform der Aussparungen 118 und der darin passend aufgenomme nen Einsätze 120. Diese sind jeweils von streifenförmigem, d.h. länglich rechteckigem Querschnitt, allerdings mit abgerundeten Enden.
Dabei sind die Aussparungen 118 und Einsätze 120 konisch ausgebildet, d.h. sie vergrößern sich in Tiefenrichtung T. An der Oberfläche 16 weisen die Einsätze 120 eine Länge Li und am unteren Ende eine Länge L2 auf, die größer ist als Li. Auch quer dazu ist eine Breite B2 am unteren Ende größer als eine Breite Bi an der Oberfläche 16. Dabei ist aufgrund der länglichen Form die Länge Li, L2 jeweils deutlich größer als die zugehörige Breite Bi, B2 und beträgt hier etwa das 10-fache. Lediglich an den Längsenden der Target-Platte 14 sind abweichende, nämlich verkürzte Einsätze 122 passend in entsprechenden Aussparungen aufgenommen. Bei dem Zerstäubungstarget 110 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Target-Platte 14 bevorzugt aus Titan und die Einsätze 120 bestehen aus Aluminium. Die Breite der Einsät ze 120 vergrößert sich über die Tiefenrichtung T von der Breite Bi auf die Breite B2 so dass - in Längsrichtung der Einsätze 120 gesehen - die Seitenwand unter einem Winkel ßi ver läuft. Gleichzeitig vergrößert sich die Länge der Einsätze 120 über die Tiefenrichtung T von der Länge Li zu L2, so dass - in Querrichtung der Einsätze 120 gesehen - die Seitenwand unter einem Winkel ß2 verläuft. Somit vergrößert sich die Querschnittsfläche der Einsätze 120 (parallel zur Oberfläche 14) von der Oberfläche 16 von einer Fläche Li x Bi in Tiefen richtung T auf eine Fläche L2 x B2 (wobei die Abrundung in dieser Rechnung nicht berück sichtigt ist).
Die Maße für die Größen Li, L2, Bi, B2, ßi, ß2 können für verschiedene Ausführungsformen voneinander abweichen. Dabei kann insbesondere auch LI=L2 oder BI=B2 sein, d.h. die Einsätze 120 können bspw. ausschließlich in Längs- oder Querrichtung eine Konizität aufweisen. Insbesondere kann es sich als fertigungstechnisch einfacher erweisen, eine Konizität nur in Querrichtung vorzusehen, nicht aber in Längsrichtung (d.h. LI=L2), da der Einfluss der Konizität in Querrichtung ohnehin stärker ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Einsätze 120 bspw. durch folgende Werte gekennzeichnet sein:
Li = 95 mm
L2 = 95 mm (in einer Tiefe T von 5 mm)
Bi = 15 mm
B2 = 18 mm (in einer Tiefe T von 5 mm) ßi = 73,3° ß2 =90°.
Hieraus ergibt sich eine ca. 20%-ige Vergrößerung der Querschnittsfläche in einer Tiefe von 5mm gegenüber der Oberfläche 16.
Die länglichen Einsätze 120 erstrecken sich gemäß der Ausführungsform in Fig. 6 auf der Oberfläche 16 parallel zueinander in diagonaler Ausrichtung zu den Kanten der Target- Platte 14, hier unter einem Winkel von ca. 450.
Durch die längliche Form der Einsätze 120 lässt sich - verglichen mit dem runden Quer schnitt der Einsätze 20 gemäß der ersten Ausführungsform - an der Oberfläche 16 ein höherer Anteil des Materials der Einsätze 120 (hier: Aluminium) gegenüber dem Material der Target-Platte 114 (hier: Titan) erreichen. Vor allem kann durch die Konizität der Einsät ze 120 einfacher ein deutlicher Anstieg des Flächenanteils des Materials der Einsätze 120 an der Gesamtfläche erreicht werden, ohne dass es Probleme bereitet, die Einsätze 120 noch nebeneinander zu platzieren.
Fig. 8 zeigt ein Zerstäubungstarget 210 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Zerstäu bungstarget 210 gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht weitgehend dem Zerstäu bungstarget 110 gemäß der zweiten Ausführungsform; auch hier sind identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Nachfolgend wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen Bezug genommen.
Bei der dritten Ausführungsform sind die Aussparungen 218 und darin eingesetzten Einsät ze 220 ebenfalls länglich, allerding mit einem Verhältnis von Breite zu Länge von ca. 1:4 deutlich kürzer. Die Einsätze 220 sind diagonal, hier ebenfalls unter ca. 450 zu den Kanten ausgerichtet und in zwei parallelen Reihen entlang der Längskanten der Target-Platte 14 angeordnet. Die Einsätze 220 sind ebenfalls konisch ausgebildet, d.h. ihre Länge und/oder Breite vergrößert sich über die Tiefenrichtung T (in Fig. 8 nicht dargestellt).
Für die Einsätze 220 gelten ebenfalls die Darstellungen der Einsätze 120 gemäß Fig.7a - 7c, d.h. für die Form und Vergrößerung in Tiefenrichtung T gelten ebenfalls die Maße Li, L2, Bi, B2, ßi, ß2. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können diese wie folgt gewählt sein:
Li = 31 mm
L2 = 34 mm (in einer Tiefe T von 5 mm)
Bi = 15 mm
B2 = 18 mm (in einer Tiefe T von 5 mm) ßi = 73,3° ß2 = 73,3°.
Hieraus ergibt sich eine ca. 32%-ige Vergrößerung der Querschnittsfläche in einer Tiefe von 5mm gegenüber der Oberfläche 16.
Fig. 9 zeigt Ergebnisse von Beschichtungsversuchen unter Nutzung verschiedener Zerstäu bungstargets 210 gemäß der dritten Ausführungsform. Dabei wurden mittels der Zerstäu bungstargets 210 bestehend aus einer Target-Platte 14 aus Titan und Einsätzen 220 aus Aluminium in der Anlage 30 wie oben beschrieben Beschichtungen aufgebracht. Dargestellt ist der Aluminium -Anteil (in at-% der metallischen Schichtanteile) in den erzeugten Schich ten über den Abtrag des Zerstäubungstargets 210 (in mm)
In Fig. 9 sind drei verschiedene Verläufe für unterschiedliche Konizität der Einsätze 220 dargestellt, angegeben jeweils durch das Flächenverhältnis zwischen der Querschnittsfläche an der Oberfläche 16 und am unteren Ende. Die unterste Linie, bezeichnet mit 1:1, steht somit für Einsätze, die sich in Tiefenrichtung nicht vergrößern (Vergleichsbeispiel); die beiden darüberliegenden Linien zeigen die Verläufe für eine geringe Konizität (1:1,2, d.h. 20%-ige Vergrößerung der Querschnittsfläche über 5mm Tiefe) und stärkere Konizität (1:1,3, d.h. 30%-ige Vergrößerung der Querschnittsfläche über 5mm Tiefe).
Im Vergleichsbeispiel der nicht konisch geformten Einsätze (Line 1:1) zeigt sich ein starker Abfall des Al-Anteils von anfänglich ca. 58 at-% auf unter 50 at-% wenn das Zerstäubungs target auf eine Tiefe von 5mm abgetragen ist. Eine Konizität mit 20%-iger Vergrößerung der Querschnittsfläche verringert den Abfall des Al-Anteils bereits deutlich auf ca.54 at-%. Eine noch stärkere Konizität mit 30%-iger Vergrößerung der Querschnittsfläche zeigt nach wie vor einen Abfall des Al-Anteils, der aber deutlich geringer ausfällt.
Fig. 10, Fig. 11 zeigen Zerstäubungstargets 310, 410 gemäß einer vierten und fünften Aus führungsform. Das Zerstäubungstarget 310, 410 gemäß der vierten und fünften Ausfüh rungsformen entspricht dabei weitgehend den Zerstäubungstargets 110, 210 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsformen; auch hier sind identische Teile sind mit densel ben Bezugszeichen versehen. Nachfolgend wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen Bezug genommen. Bei der vierten und fünften Ausführungsform sind die Aussparungen 318, 418 und darin eingesetzten Einsätze 320, 420 nicht diagonal, sondern parallel zu den Kanten der Target- Platte 14 angeordnet; im Beispiel von Fig. 10 parallel zu den Schmalseiten und in Fig. 11 parallel zu den Längsseiten. Auch hier sind die Einsätze 320, 420 konisch ausgebildet, d.h. ihre Länge und/oder Breite vergrößert sich über die Tiefenrichtung T (in Fig. 10, 11 nicht dargestellt).
Zusammenfassend zeigt sich, dass eine Konizität von Einsätzen eines Zerstäubungstargets dazu genutzt werden kann, den relativen Anteil der Beschichtungsmaterialien in den erzeugten Schichten zu homogenisieren. Eine solche Konizität kann für Einsätze 20, 120, 220, 320, 420 verschiedener Querschnittsform und Anordnung in der Target-Platte 14 vorgesehen werden.

Claims

Ansprüche
1. Zerstäubungstarget (io), mit einer Grundplatte (12), einer darauf befestigten Target-Platte (14) aus einem ersten Zerstäubungsmaterial mit einer Oberfläche (16) und einer Mehrzahl von darin gebildeten Aussparungen (18), einer Mehrzahl von Einsätzen (20), die in den Aussparungen (18) angeordnet sind, wobei mindestens ein Teil der Einsätze (20) aus einem zweiten Zerstäubungsmate rial gebildet ist,
- wobei das zweite Zerstäubungsmaterial eine höhere Sputterausbeute hat als das ers te Zerstäubungsmaterial, und wobei mindestens ein Teil der Einsätze (20) aus dem zweiten Zerstäubungsma terial so geformt ist, dass sich über eine Tiefenrichtung (T) ausgehend von der Ober fläche (16) zur Grundplatte (12) hin ihre Ausdehnung (Di, D2), gemessen in einer Messrichtung parallel zur Oberfläche (16), kontinuierlich vergrößert.
2. Zerstäubungstarget nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil der Einsätze (20) aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial min destens abschnittsweise konisch oder pyramidal geformt ist.
3. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Teil der Einsätze (20) aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial so ge formt ist, dass sich ihre Querschnittsfläche über eine Tiefe von 5mm in der Tiefen richtung (T) um 4 bis 40% vergrößert.
4. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Teil der Einsätze (20) aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial so ge formt ist, dass im Längsschnitt ein Rand unter einem Winkel von 70° bis 89° zur Oberfläche (14) verläuft.
5. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Grundplatte (12) Vertiefungen (22) aufweist, und die Einsätze (20) aus dem zweiten Zerstäubungsmaterial bis in die Vertiefungen (22) der Grundplatte (12) hineinragen.
6. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das erste Zerstäubungsmaterial Titan und das zweite Zerstäubungsmaterial Alumi nium ist.
7. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Grundplatte (12) vollständig oder mindestens überwiegend aus Kupfer oder ei ner Kupferlegierung besteht.
8. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem auf der Target-Platte (14) die Einsätze (20) in einem ringförmigen Bereich angeord net sind.
9. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Einsätze (20) auf der Target-Platte (14) entlang einer Linie angeordnet sind, wo bei die Einsätze (20) jeweils in Richtungen seitlich zu der Linie versetzt angeordnet sind.
10. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich die Form und/oder Größe von zwei an unterschiedlichen Positionen auf der Target-Platte (14) angeordneten Einsätzen (20) unterscheidet.
11. Zerstäubungstarget nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Einsätze (120, 220, 320, 420) streifenförmigen Querschnitt aufweisen mit einer Länge, die mindestens dem 2-fachen einer Breite entspricht.
12. Zerstäubungstarget nach Anspruch 11, bei dem die Länge und/oder Breite sich in Tiefenrichtung (T) vergrößern.
13. Zerstäubungstarget nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Target-Platte (14) rechteckig ausgebildet ist, und die streifenförmigen Einsätze (120, 220) unter einem Winkel von 20 - 70° rela tiv zu einer Längs- und/oder Querberandung der Target-Platte (14) ausgerichtet sind.
14. Beschichtungsanlage, mit einer Beschichtungskammer (32),
Mitteln (34) zur Herstellung eines Vakuums in der Beschichtungskammer (32), Mitteln (38) zur Anordnung eines zu beschichtenden Substrats in der Beschich tungskammer (32), und mindestens einer Kathode (40), die in der Beschichtungskammer (32) angeord net ist,
- wobei auf der Kathode (40) ein Zerstäubungstarget (10) nach einem der vorange henden Ansprüche angebracht ist.
15. Beschichtungsverfahren bei dem, in einem Vakuum ein Zerstäubungstarget (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mittels Kathodenzerstäubung zerstäubt und eine Beschichtung aus zerstäubten Be standteilen des Zerstäubungstargets (10) auf einem Substrat aufgebracht wird.
PCT/EP2022/054443 2021-02-23 2022-02-22 Zerstäubungstarget WO2022180055A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280016152.3A CN116897220A (zh) 2021-02-23 2022-02-22 溅射靶
EP22708892.9A EP4281596A1 (de) 2021-02-23 2022-02-22 Zerstäubungstarget
US18/547,678 US20240229224A9 (en) 2021-02-23 2022-02-22 Sputtering target
JP2023548566A JP2024506646A (ja) 2021-02-23 2022-02-22 スパッタリングターゲット

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021104255.0 2021-02-23
DE102021104255.0A DE102021104255A1 (de) 2021-02-23 2021-02-23 Zerstäubungstarget

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022180055A1 true WO2022180055A1 (de) 2022-09-01

Family

ID=80684119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/054443 WO2022180055A1 (de) 2021-02-23 2022-02-22 Zerstäubungstarget

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4281596A1 (de)
JP (1) JP2024506646A (de)
CN (1) CN116897220A (de)
DE (1) DE102021104255A1 (de)
WO (1) WO2022180055A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4724060A (en) * 1984-11-14 1988-02-09 Hitachi, Ltd. Sputtering apparatus with film forming directivity
EP0634499A1 (de) * 1993-07-15 1995-01-18 Japan Energy Corporation Mosaik-Target
US20030173216A1 (en) * 2000-08-08 2003-09-18 Bernd Hermeler Sputtertarget
WO2013003065A2 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Soladigm, Inc. Sputter target and sputtering methods

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2940369C2 (de) 1979-10-05 1982-10-21 W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau Target
JPS59133369A (ja) 1983-01-21 1984-07-31 Hitachi Ltd スパツタリング用のタ−ゲツト構造体
WO1998046807A1 (en) 1997-04-14 1998-10-22 Cemecon-Ceramic Metal Coatings-Dr.-Ing. Antonius Leyendecker Gmbh Method and device for pvd coating

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4724060A (en) * 1984-11-14 1988-02-09 Hitachi, Ltd. Sputtering apparatus with film forming directivity
EP0634499A1 (de) * 1993-07-15 1995-01-18 Japan Energy Corporation Mosaik-Target
US20030173216A1 (en) * 2000-08-08 2003-09-18 Bernd Hermeler Sputtertarget
WO2013003065A2 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Soladigm, Inc. Sputter target and sputtering methods

Also Published As

Publication number Publication date
EP4281596A1 (de) 2023-11-29
DE102021104255A1 (de) 2022-08-25
US20240133022A1 (en) 2024-04-25
CN116897220A (zh) 2023-10-17
JP2024506646A (ja) 2024-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69332009T9 (de) Zerstäusungsanlage mit magnetanordnung deren geometrie ein vorgegebenes targetprofil erzeugt
DE69122757T2 (de) Vorrichtung zum magnetronsputtern mit geschlitzter zylindrischer hohlkathode
DE3211229A1 (de) Vorrichtung zur ferromagnetischen schnellzerstaeubung
EP2018653A2 (de) Arcquelle und magnetanordnung
EP2778253B1 (de) Zylinderförmige Verdampfungsquelle
DE102020208160A1 (de) Magnetblech, Verfahren zur Fertigung eines Magnetblechs, Rotor und elektrische Maschine
EP2777061A1 (de) Hipims-schichten
DE4109018A1 (de) Vorrichtung zum beschichten eines substrats
DE3541911C2 (de) Verfahren zur Vakuumbeschichtung einer Mikrovertiefungen aufweisenden Substratoberfläche
WO2022180055A1 (de) Zerstäubungstarget
DE60104709T2 (de) Zerstäubungstarget
EP2754729B1 (de) Beschichtungsquelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE10232179B4 (de) PVD-Verfahren
WO2003081634A2 (de) Rohrmagnetron
EP2989654B1 (de) Lichtbogenverdampfungs-beschichtungsquelle mit permanentmagnet
DE4424544C2 (de) Target für Kathodenzerstäubungsanlagen und seine Verwendung
EP3017079B2 (de) Verfahren zur herstellung von tixsi1-xn schichten
EP1520290B1 (de) Vorrichtung zur beschichtung von substraten mittels physikalischer dampfabscheidung über den hohlkathodeneffekt
WO2015003806A1 (de) Target zur reaktiven sputter-abscheidung elektrisch-isolierender schichten
DE1817014C3 (de) Verfahren zum Spriihniederschlagen von Material von einem Target zur Bildung eines legierten Niederschlages auf einem Substrat
DE102004031161A1 (de) Targetanordnung
DD291424A5 (de) Anordnung zur erzeugung eines homogenen laserstrahlprofiles
DE102009037853B3 (de) Gasflusssputterquelle
WO2022034023A1 (de) Beschichtung einer strukturierten implantatoberfläche
WO2013045493A1 (de) Verfahren zum magnetronsputtern mit ausgleich der targeterosion

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22708892

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023548566

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280016152.3

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18547678

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022708892

Country of ref document: EP

Effective date: 20230823

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE