DE1790178A1 - Kathoden-Zerstaeubungsvorrichtung - Google Patents
Kathoden-ZerstaeubungsvorrichtungInfo
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- 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
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Description
Pt 91 D
VARIAF ASSOCIATES
Palo Alto, California, USA
Palo Alto, California, USA
Kathoden-Zerstäubungsvorrichtung
Priorität: 11. Oktober 1967 - Vereinigte Staaten
3er.No. 674 539
Es v/ird das sequentielle Aufstäuben von dünnschichtigen Mimen während eines einzigen Abpuiapzyklus in Verbindung irdt einer Vorrichtung
beschrieben, bei der ein geerdeter Schirm zwischen mehreren Targetelektroden befestigt ist und nach unten in den Raum
zwischen den Targetelektroden und einem Trägerhalter hineinragt.
Stattdessen kann der Schirm auch am Trägerhaitsr befestigt werden und nach oben in den Raum zwischen den Target Elektroden und
dem Trägerhalter hineinragen. Bei beiden Ausführungsformen v/ird
Material, das von den an den Targetelektroden befestigten Targets zerstäubt wird, zusammengefaßt, so daß es nur auf den einem
bestimmten Target atisgesetzten Trägern niedergeschlagen wird. Der
.Trägerhalter ist mit einem Antrieb versehen, der selektiv gesteuert
werden kann, so daß der Halter derart-gedreht wird, daß ausgewählte
Targets ausgewählten Trägern dargeboten werden. Desientsprechend können dünnschichtige Filme während eines einzigen Abpumpzyklus
hergestellt werden.
109884/ US8
8AD ORIGINAL
Die Erfindung, "betrifft allgemein Z er ε täubungs vorrichtungen zur
Verwendung beim Niederschlagen von dünnen Filmen, auf ausgewählte
Träger, und insbesondere eine Zerstäubungsvorrichtung zum sequentiellen Zerstäuben bei der Herstellung von dünnschichtigan
Filmen und dünnen Fi La en von unterschiedlicher und sich ändernder Zusammensetzung.
In Zerβ täubungsvorrichtungen wird im allgemeinen die Bombardierung
eines Targets aus ausgewähltem. Material mit energiersichen
positiven Tonen verwendet, um Partikel aus dem Material herauszuschlagen,
. die dann auf Träger niedergeschlagen.werden und an '
diesen haften, die auf Haltern oder Platinen in der ITähe der Targets
angeordnet sind,.
Dia wachsende Verwendung von dünnen Filmen sowohl in der Forschung
als. auch in industriellen und kor-i.ierziellen Anwendungen
einschließlich üblicher.und kr-o.genischer Elektronik hat einen
Bedarf an dünnen Filmen von.größerer Reinheit, größerer Gleichförmigkeit
bei geringeren Kosten mit ^ich gebracht.
Da die Ionenstromdichte und die Zerstäubungsrate direkt mit dem
Systemdruck zusammenhängen, werden relativ hohe Drucke benötigt, um zu gewährleisten, daß eine ausreichend große Ionenmenge zum
Zerstäuben vorhanden-ist. Unter diesen Bedingungen sind die IdOglichkeiten
natürlich sehr hoch, daß der dünne Film verunreinigt wird und mit restlichen Gasen chemisch reagiert. Um eine Verunreinigung
zu verringern, ist es üblich gewesen, den Restgasdruck sehr stark herabzusetzen und dann das Vakuumgefäß, das die Zerstäubungsvorrichtung
enthält, mit einem inerten, chemisch reinen Gas,- beispielsweise Argon, wieder zu füllen. Di-ase Lösung war
zwar sehr wirksam, um eine Verunreinigung zu vermeiden, der Zeitaufwand
und die Produktionskosten bei der Herstellung von gewöhnlichen
einschichtigen dünnen Filmen wurden jedoch erhöht.
10388A/1A58
ORIGINAL
Bis Tervv-endLtng vcn "bekannten ZerstÖAibungsvorrichtungeii zur Herstellung iron diinnseliichtigen .l?ilnen aus Verbindungen erhöht noch
ölen Bedarf an Zeit raid Produkt ions auf wand, und die Verunreini-■^ungs:.jroblene
werden Boch in unerwünschtem Maße erneut herbeigeführt,
Kail es bei den bekannten Systemen erforderlich ist,
daß diese .zwischen aufeinanderfolgenden Zersteubungszyklen der
Luft ausgesetzt werden, um dae Targetmaterial- zu wechseln.
I*bliche ZaretäuibtmgsTorriciitungen der bisher bekannten Art sind
■im allgemeinen auf sogenannte partiaweise Produktion von dünnen
"Filmen beschränkt gewesen, im Unterschied zu einer sequentiellen 'Zeri?t5ubungstechaI3i,'wie sie beim Anrneldungsgegenstand möglich
ist. \
liine partieweise Produktion erfordert ein vollständiges Durchlaufen
des Arbeitszyklus des Takuumsystems jedesnal, wenn eine andere
und verschiedene Schicht aus einem dünnen Film niedergeschlagen
wird,, weil jede Schicht erfordert, daß andere Targets
an den Targetelektraien cefestitt v.rerden. Dabei werden die Träger
in den Zwischenstufen des Yerfahrens der Luft ausgesetzt,
\\'odureli sie sehr oft -in-unerwünscht em Maße verunreinigt und beschädigt v/erden, teispi^lsv/eise werden Löcher durch kleinste
Staubpartikel hervorgerufen, die sich auf den Trägern sammeln.
Sine Anzahl sequentieller Zerstäubungssj^steme ist bereits, vorgeschlagen
worden. Sechnische Schwierigkeiten haben jedoch dazu geführt,
daß diese als unbrauchbar bezeichnet werden- müssen. Bei einigen Systemen sind umlaufende Targets verwendet worden, während
bei anderen komplizierte mehrstufige ZerstäubungsStationen
verv.'Giidet warden, die 2iit empfindlichen Eingangs-Ausgangs-Luftschleusen
versehen sind. Umlaufende Targets bringen das Problem einer .ausreichenden Kühlung der Targetelektroden nit sich, während
Luftschieusensysteme in erheblichem Umfang zusätzliche und
auf wendige Einrichtungen benötigen, was in vielen üblichen Anvendungsfallen
der Zerstäubungstechnik unerwünscht'öder unwirtschaftlich
ist. :
■■-■■.. .../4
109884/1458
Es ist deshalb eine Zerstäubungsvorrichtung erwünscht, bei der die Vorteile üblicher. Vorrichtungen beibehalten werden, während
es möglich ist, hochreine dünnschichtige Filme mit geringen Kosten herzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung . .. . ..
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet die meisten der oben
beschriebenen Nachteile üblicher Zerstäubungsvorrichtungen und ermöglicht es, bei niedrigen Kosten reine dünnschichtige Filme
herzustellen. Weiterhin können vorhandene Zerstäubungsvorrichtungen
mit geringem Aufwand so modifiziert v/erden, daß die Erfindung
ausgewertet werden kann. .
Wie noch naher.beschrieben"wird, wird erfindungsgemäß ein sequentielles
Zerstäuben von dünnschichtigen Filmen verfügbar gemacht, indem in Kombination-ein neuartiger Trägerhalter und Targetelektrodenschirm
verwendet werden.
Der Trägerhalter, der unter den Targetelektroden angeordnet ist,
wird mit einer Einrichtung versehen, die eine vertikale und winkelmäßige"
Verstellung der Träger relativ zu den darüber befindlichen
Targets ermöglicht-wird. Eine geerdete Abschirmung, die
das Fiederschlagen von Material auf ausgewählte Träger beschränkt,
ist zwischen den Elektroden befestigt und ragt nach unten in den Raum zwischen den Elektroden und den Trägern.
Stattdessen kann eine in ähnlicher Weise geerdete Abschirmung fest
am Trägerhalter selbst befestigt v/erden und nach oben in den G-liramentladungsraum
hineinragen, in jedem Falle kann eine sequentielle
Zerstäubung dadurch, bewirkt werden, daß verschiedene Targetmaterialien
an den verschiedenen. Targetelektrodenplatten befestigt v/erden und der Trägerhalter verdreht wird, bis die Träger sich
unter dem jeweils gewünschten Targetmaterial befinden. Die Abschirmung
beschränkt das Zerstäuben des Materials auf den gewählten Träger, wie noch beschrieben wird.
.../5 1098 84/U5 8
Die Einfachheit der neuartigen Anordnung führt von selbst zum
gleichzeitigen Zerstäuben von mehreren verschiedenen Targets, eine Anpassung an verschiedene Typen von Zerstäubungsvorrichtungen, die sowohl mit Glimmentladungen als auch mit gestützten Entladungen
arbeiten, und zur Freiheit von Zwischenstufen-Yerunreini-■gung
der dünnschiehtigen Filme. Dabei werden selbstverständlich die Vorteile einer adäquaten Targetelektrodenkühlung und eines zuverlässigen
elektrischen Betriebes der üblichen Zerstäubungssysteme beibehalten.
Durch die Erfindung soll also eine sequentielle Zerstäubungsvorrichtung
verfügbar gemacht werden, mit der dünnschichtige Filme höherer Qualität bei niedrigeren Kosten hergestellt werden können.
Weiter soll durch die Erfindung eine Vorrichtung dieser Art verfügbar
gemacht -werden, bei der eine Abschirmung innerhalb des
Gliimnentladungsraumes angeordnet ist, um die Zerstäubung auf gewählte Träger zu beschranken.
Ferner soll durch die Erfindung eine Vorrichtung der genannten
Art verfügbar gemacht werden, bei der ein Trägerhalter einstellbar
für vertikale und Winkelmaßige Verstellungen relativ zu den
Targets ist, um die Zerstäubung des Material auf gewählte Träger
zu kontrollieren.
Diese und weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der
Zeichnung; es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform
der Erfindung; und
Hg. 2 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Hg. 2 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
109884/U58
In Pig. 1 ist eine Zerstäubungsvorrichtung nit gestützter Entladung
dargestellt, bei der eine Induktionsspule 1 (unterbrochene Linie) Hochfrequenzenergie an ein Plasma liefert, um eine GlLarientladung
zwischen ζ v/ei Targetelektroden 2, 3 und einem geerdeten Trägerhalter 4 aufrechtzuerhalten. Das Targetmaterial 5, 6, das
zur Erzeugung von dünnschichtigen Filmen von unterschiedlicher Zusammensetzung ist, ist in geeigneter Weise, beispielsweise rait
nicht dargestellten Klemmen, an den Elektroden 2, 3 befestigt.
Eine geerdete Abschirmung 10 ist über der Oberseite der Elektroden 2, 3 angeordnet und gegen diese isoliert und beschränkt zusammen
ait der Spule 1 und dem geerdeten Trägerhalter 4 die Glimmentladung, so daß eine sehr dichte Ionenquelle zum optimalen
Zerstäuben gewährleistet ist. Eine vertikal ansteigende Sperr-Abschirmung
15 ist am geerdeten Trägerhalter 4 befestigt und unterteilt "diesen in wenigstens zwei gleiche Sektionen. Ein Antrieb
11, beispielsweise ein von außen steuerbarer Servomotor, ist in irgendeiner bekannten V/eise ,:.it den Irägerhalter 4 rekuppelt.
Träger 7 werden vom Halter 4 gehaltert und werden nit dem Antrieb
11 unter gewählten Targetaaterialien 5, 6 positioniert.
Zv/ei Haltearme 16, 17 sind einstellbar an vertikal nach oben führenden
Rohren 13 aus rostfreiem Stahl befestigt, um die Elektroden 2, 3 bzw. den Trägerhalter 4 festzuhalten, εο daß oine Ilöslichkeit
besteht, den Abstand, zwischen Target und Träger zum optimalen
Zerstäuben einzustellen. Zwei Kühlrohre 22, 23 sind an den Elektroden 2, 3 befestigt und bilden eine Leitung fur Kühlmittel
zum Kühlen derselben. Gewünschtenfalls können die Rohre
22, 23 aus leitendem Werkstoff bestehen und dauit gleichzeitig dazu dienen, elektrische Energie den Elektroden 2, 3 zuzuführen.
Die ganze beschriebene Vorrichtung ist in eine Vakuumkammer 25
eingeschlossen, beispielsweise eine Vakuumglocke, deren offenes Ende vakuumdicht an eine Unter druckverteilung 26 auti rostfreiem
.../7 109884/U58
Stahl ;it spxilenartigem Aufbau angesetzt ist. Eine Hochvakuumpumpe
27 ist an die Verteilung 26 angeschlossen, um die Kammer 25 zu evakuieren und. ti it einem chemisch reinen inerten Gas, beispielsweise
Argon, wieder zu füllen. Eine oder mehrere Öffnungen 27 sind in der Verteilung 26 vorgesehen, um Kühlmittel und elektrische
leitungen in die Kanter 25 hinein- und aus dieser herauszuf'.'hren.
Ih Pig. 2 ist eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt,
die im &esamtaufbau im"wesentlichen der Ausführungsform
nach Pig. 1 gleicht.
Bei der Ausführungsform nach Pig. 2 ist jedoch eine Sperr-Abschirraung
15' an der geerdeten Abschirmung 10 befestigt und ragt nach
unten in. den Raum zwischen den Elektroden 2, 3 und dem Trägerhalter 4. T"/ie- in Verbindung .mit Pig. 1 bereits beschrieben worden
ist, schränkt die Sperr-Abschirmung 15' die Zerstäubung des Materials
von jeden der "Tar^etiriaterialien 5, 6 auf ausgewählte der
."rager 7 ein.
Im Betrieb wird die Vakuumkammer 25 xit der Pumpe 27 auf einen
Druck von 10~° bis 10""' Torr evakuiert, je nach den zulässigen
Restgasdruck. Je nach dem Restgasdruck wird zum Auspumpen eine
Zeitspanne von 10 Hinuten oder mehr als 24 Stunden benötigt, üblicherweise dauert das Abpumpen 30 Ilinuten.
lach, dem Rückfällen der evakuierten Kammer 25 nit einem inerten
chenisch reinen Sas. beispielsweise Argon, wird geeignete elektrische
Energie an die Elektroden 2, 3 und Hochfrequenzenergie
an die Induktionsspule 1 gelegt. Das Zerstäuben des Materials beginnt
sofort, so daß die/Träger 7 in der gewünschten Dicke beschichtet wsrden. Wenn die gewünschte Dicke erreicht: ist, verdreht
der Antrieb 11 den Trägerhalter 4 derart, daß Träger 7 unter
ein anderes target kommen, und daraufhin wird die Zerstäubung
erneut eingeleitet.
109884/1458
31G1NAL
Da der dünnschichtige PiIm niedergeschlagen werden kann, ohne
daß die Träger 7 der Luft ausgesetzt v/erden, wird eine Verunreinigung, die durch Berührung mit der Luft verurse,cht wird, vollständig
vermieden. Weiterhin wird die Herstellungszeit für einen
zweischichtigen dünnen Film wesentlich herabgesetzt, weil die
Zwischenstufe einer Evakuierung der Karamer 25 nicht mehr nötig
ist. ·
SIOWiU UM
BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
Claims (5)
1. Kathodenzerstäubungsvorrichtung zur sequentiellen Zerstäubung,
mit Targetelektroden, mit denen Targetmaterial auf Träger zerstäubt
wird, die auf ein era Trägerhalter in der ITähe der Targetelektroden
gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschirmung in den Raum zwischen den Targetelektroden und
dem Träger hineinragt, .und ein Antrieb mit dem Trägerhalter gekuppelt ist, um auf dem Trägerhalter gehalterte Träger wahlweise
so zu positionieren, daß sie zerstäubtes Material "von
einer ausgewählten der Targetelektroden erhalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
• Abschirmung von den Targetelektroden nach unten hervorsteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch.1, dadurch gekennzeicimet, daß die
Abschirmung am Trägerhalter befestigt ist und von. diesem zu
den Targetelektroden hin hervorsteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschirmung geerdet ist,
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Elektromotor ist.
109884/1458
SAO ORIGINAL
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US67453967A | 1967-10-11 | 1967-10-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1790178A1 true DE1790178A1 (de) | 1972-01-20 |
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ID=24706998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681790178 Pending DE1790178A1 (de) | 1967-10-11 | 1968-09-24 | Kathoden-Zerstaeubungsvorrichtung |
Country Status (3)
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DE (1) | DE1790178A1 (de) |
FR (1) | FR1588300A (de) |
GB (1) | GB1241213A (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1937175A1 (de) * | 1969-07-22 | 1971-02-04 | Schuermann & Co Heinz | Zwei untereinander verbundene Bauteile |
DE4010495A1 (de) * | 1990-03-31 | 1991-10-02 | Leybold Ag | Vorrichtung zum beschichten eines substrats mit werkstoffen, beispielweise mit metallen |
DE4022708A1 (de) * | 1990-07-17 | 1992-04-02 | Balzers Hochvakuum | Aetz- oder beschichtungsanlagen |
DE4042417A1 (de) * | 1990-07-17 | 1992-05-14 | Balzers Hochvakuum | Aetz- oder beschichtungsanlagen |
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---|---|---|---|---|
DE2307649B2 (de) * | 1973-02-16 | 1980-07-31 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Anordnung zum Aufstäuben verschiedener Materialien auf einem Substrat |
-
1968
- 1968-09-24 DE DE19681790178 patent/DE1790178A1/de active Pending
- 1968-10-08 FR FR1588300D patent/FR1588300A/fr not_active Expired
- 1968-10-09 GB GB4792568A patent/GB1241213A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1241213A (en) | 1971-08-04 |
FR1588300A (de) | 1970-04-10 |
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