DE19962889A1 - Apparatus for cathodic sputtering used in the production of layers on a substrate in a vacuum chamber has screening elements in the region of the sputtering cathode, the yoke, pole piece and/or the substrate to be coated - Google Patents
Apparatus for cathodic sputtering used in the production of layers on a substrate in a vacuum chamber has screening elements in the region of the sputtering cathode, the yoke, pole piece and/or the substrate to be coatedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ka thodenzerstäubung für die Herstellung von Schichten auf einem Substrat mittels einer in eine Vakuumkammer ein bringbaren, ein Joch und Polschuhe aufweisenden Zerstäu bungskathode.The invention relates to a device for Ka sputtering for the production of layers a substrate by means of a vacuum chamber bringable, having a yoke and pole shoes exercise cathode.
Es ist bereits eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Herstellung von Schichten auf einem Substrat be kannt, die in eine Vakuumkammer einbringbar ist und aus mindestens einem Joch, Polschuhen sowie einem Target be steht. Für die Zerstäubung wird hinter der Kathode ein Magnetsystem angeordnet. Die magnetischen Feldlinien durchdringen das Target und werden im Entladungsraum von den elektrischen Feldlinien überlagert. Diese Anordnung bewirkt, daß die Elektronen unmittelbar vor dem Target konzentriert werden. Der Verlauf der Magnetfeldlinien wird im wesentlichen durch die Magnetronanordnung be stimmt. Befinden sich im näheren Bereich der Zerstäu bungskathode ferromagnetische Bauteile, so kommt es zu einer Ablenkung des Magnetfeldes und dadurch zu einer un gleichmäßigen Beschichtung des Substrats. Bisher hat man bei auftretenden. Störungen durch ferromagnetische Bau teile das Magnetfeld entsprechend vorverzerrt, um auf diese Weise einen gleichmäßigen Schichtauftrag auf dem Substrat sicherzustellen.It is already a cathode sputtering device for the production of layers on a substrate knows, which can be placed in a vacuum chamber and from Be at least one yoke, pole pieces and a target stands. For the atomization, a behind the cathode Magnet system arranged. The magnetic field lines penetrate the target and are in the discharge space of superimposed on the electric field lines. This arrangement causes the electrons just in front of the target be concentrated. The course of the magnetic field lines will be essentially by the magnetron arrangement Right. Are in the vicinity of the atomizer Exercise cathode ferromagnetic components, so it happens a deflection of the magnetic field and thereby un uniform coating of the substrate. So far you have when occurring. Faults caused by ferromagnetic construction divide the magnetic field accordingly pre-distorted to this way an even layer application on the Ensure substrate.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung für die Herstel lung von Schichten auf Substraten derart auszubilden und anzuordnen, daß eine gleichmäßig dicke Verteilung der Schicht auf dem zu beschichtenden Substrat, insbesondere auf flach ausgebildeten Substraten, erfolgt.In contrast, the invention is based on the object the device for cathode sputtering for the manufacturer development of layers on substrates in such a way and to arrange that a uniformly thick distribution of Layer on the substrate to be coated, in particular on flat substrates.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung im Bereich der Zerstäubungskathode und/oder im Bereich des Jochs, der Polschuhe und/oder des zu beschichtenden Substrats Abschirmelemente aufweist, die die von der Zerstäubungskathode ausgehenden Magnetfelder gegenüber außerhalb der Zerstäubungskathode auftretenden Einflußgrößen abschirmt.The object is achieved in that the device for Sputtering in the area of the sputtering cathode and / or in the area of the yoke, the pole shoes and / or the has shielding elements to be coated, which emanate from the sputtering cathode Magnetic fields opposite outside of the sputtering cathode shields occurring influencing variables.
Durch die vorteilhafte Ausbildung und Anordnung der Vor richtung zur Kathodenzerstäubung wird sichergestellt, daß ein gleichmäßiger Schichtauftrag auf dem Substrat insbe sondere auch bei flachen Substraten erfolgt, wobei stö rende Einflüsse von ferromagnetischen Teilen, die im Be reich der Zerstäubungskathode vorgesehen sind, einen ne gativen Einfluß auf den Verlauf der Magnetfeldlinien neh men. Durch diese Anordnung wird also sichergestellt, daß ein ausgewogenes bzw. konzentrisch zur Mittelachse der Kathode ausgerichtetes Magnetfeld entsteht, und damit ge währleistet, daß über die gesamte Oberfläche des flach ausgebildeten Substrats ein gleichmäßiger Schichtauftrag mit gleichbleibender Dicke erfolgt.Due to the advantageous design and arrangement of the front direction of sputtering ensures that an even layer application on the substrate in particular also takes place especially with flat substrates, with interference Influences of ferromagnetic parts, which in Be the atomizing cathode are provided, a ne negative influence on the course of the magnetic field lines men. This arrangement thus ensures that a balanced or concentric to the central axis of the Cathode-aligned magnetic field arises, and thus ge ensures that the entire surface of the flat trained substrate an even layer application done with constant thickness.
Hierzu ist es ferner vorteilhaft, daß die Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung im Bereich der Zerstäubungskathode und/oder im Bereich des Jochs, der Polschuhe und/oder des zu beschichtenden Substrats und/oder einer Maske Abschirmelemente aufweist, die aus einem ferroma gnetischen Material gebildet sind.For this purpose, it is also advantageous that the device for Sputtering in the area of the sputtering cathode and / or in the area of the yoke, the pole shoes and / or the substrate to be coated and / or a mask Has shielding elements made of a ferroma genetic material are formed.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil dung, daß die Abschirmelemente konzentrisch zur Mit telachse der Zerstäubungskathode angeordnet sind. Da die Abschirmelemente konzentrisch zur Mittelachse der Zer stäubungskathode angeordnet sind, wird auf optimale und platzsparende Weise eine sehr gute Abschirmung gegenüber ferromagnetischen Bauteilen erzielt und damit - wie be reits erwähnt - die Schichtverteilung auf dem zu be schichtenden Substrat durch Ausdehnung der aktiven Sput terfläche am inneren Magnetpol der Hochleistungs-Zerstäu bungskathode erreicht und das Eliminieren von störenden Einflüssen ferromagnetischer Maschinenteile in der Nähe der Hochleistungs-Zerstäubungskathode bewirkt.An additional option is according to a continuation that the shielding elements are concentric with telachse the sputtering cathode are arranged. Since the Shielding elements concentric to the central axis of the Zer Dust cathode are arranged on optimal and space-saving way against very good shielding achieved ferromagnetic components and thus - as be already mentioned - the layer distribution on the be stratifying substrate by expanding the active sput surface on the inner magnetic pole of the high-performance atomizer exercise cathode and eliminating annoying Influences of ferromagnetic machine parts nearby the high-performance sputtering cathode.
Ferner ist es vorteilhaft, daß die Abschirmelemente konzentrisch und ringförmig zur Mittelachse der Zerstäu bungskathode angeordnet sind.It is also advantageous that the shielding elements concentric and ring-shaped to the central axis of the atomizer exercise cathode are arranged.
Vorteilhaft ist es außerdem, daß die Abschirmelemente einen geschlossenen, kreisförmig ausgebildeten Mantel bilden. It is also advantageous that the shielding elements a closed, circular jacket form.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbil dung, daß die Abschirmelemente aus zahlreichen einzelnen ferromagnetischen, nebeneinander angeordneten Bauele menten bestehen, die endseitig mit geringfügigem oder ohne Abstand zum jeweiligen Bauelement angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine hohe Variabilität und die Mög lichkeit, eine optimale Positionierung der Abschirmele mente je nach Kathodengröße oder -ausbildung vorzunehmen. Die einzelnen Abschirmelemente, die aus zahlreichen ein zelnen ferromagnetischen Bauelementen bestehen, können auch einstückig ausgebildet sein.An additional option is according to a continuation that the shielding elements from numerous individual ferromagnetic components arranged side by side elements exist with a slight or are arranged without distance to the respective component. This results in a high variability and the possibility optimal positioning of the shielding element elements depending on the cathode size or design. The individual shielding elements, which consist of numerous one individual ferromagnetic components can exist also be formed in one piece.
Vorteilhaft ist es außerdem, daß die Zerstäubungskathode mit ihrem Außenumfang einen Hüllmantel bildet, in dessen Bereich das oder die Abschirmelemente vorgesehen sind, und daß die Stirnseite der Zerstäubungskathode und die außenliegenden Enden einer Maske auf je einer Querebene liegen, zwischen denen die Abschirmelemente vorgesehen sind.It is also advantageous that the sputtering cathode with its outer circumference forms an envelope, in the Area or shielding elements are provided, and that the face of the sputtering cathode and the outer ends of a mask each on a transverse plane lie between which the shielding elements are provided are.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil haft, daß die Zerstäubungskathode eine Rückseite und eine das Sputtermaterial aufweisende äußere Begrenzung oder Stirnfläche hat, wobei die Abschirmelemente zwischen der Stirnfläche der Zerstäubungskathode und der Oberfläche eines Substrats oder einer Querebene des Substrats liegen, und daß die Abschirmelemente in einem Träger oder in einer oder mehreren der Zerstäubungskathode zuge ordneten Masken befestigbar sind.In a further embodiment of the invention, it is advantageous liable that the sputtering cathode has a back and a the outer boundary having the sputtering material or Has end face, the shielding elements between the End face of the sputtering cathode and the surface a substrate or a transverse plane of the substrate lie, and that the shielding elements in a carrier or in one or more of the sputtering cathode ordered masks are attachable.
Ferner ist es vorteilhaft, daß die Position der Ab schirmelemente über den Bereich der Querebenen der Zer stäubungskathode, des Substrats und/oder den Bereich des Hüllmantels beliebig veränderbar ist, wobei die Abschirm elemente in jeder beliebigen Position an einem Träger fi xierbar sind, und daß auf oder im Bereich der Rückseite des Substrats ein oder mehrere Abschirmelemente vorgesehen sind.It is also advantageous that the position of the Ab screen elements over the area of the transverse planes of the Zer Dust cathode, the substrate and / or the area of the Envelope is arbitrarily changeable, the shield elements in any position on a support fi are xbare, and that on or in the area of the back of the substrate one or more shielding elements are provided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil haft, daß das Abschirmelement eine Höhe H1 aufweist, die gleich oder kleiner ist als der Abstand A zwischen der Stirnfläche oder der Rückseite der Zerstäubungskathode und/oder der Oberfläche des Substrats.In a further embodiment of the invention, it is advantageous that the shielding element has a height H 1 which is equal to or less than the distance A between the end face or the back of the sputtering cathode and / or the surface of the substrate.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil haft, daß das Abschirmelement eine untere und eine obere Stirnkante aufweist, wobei die untere und/oder obere Stirnkante jeweils mit Abstand zur Rückseite der Zerstäubungskathode oder Stirnfläche der Zerstäubungska thode und/oder mit Abstand zur Oberfläche des Substrats angeordnet ist, daß der Abstand fest oder beliebig verän derbar ist und daß das Abschirmelement aus einer die Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung bzw. die Zerstäu bungskathode und/oder das Substrat vollständig umschlie ßenden oder ummantelnden Umhüllungsvorrichtung bzw. einem Abschirmgehäuse gebildet ist.In a further embodiment of the invention, it is advantageous adheres that the shielding element a lower and an upper Has front edge, the lower and / or upper Front edge at a distance from the back of the Atomizing cathode or face of the atomizing box method and / or at a distance from the surface of the substrate is arranged that the distance changes fixedly or arbitrarily is derbar and that the shielding element from a Device for sputtering or atomizing Exercise cathode and / or completely enclose the substrate ßenden or encasing wrapping device or a Shield housing is formed.
Vorteilhaft ist es ferner, daß das Joch als Hüllmantel ausgebildet ist und daß das Joch im äußeren Randbereich sich von einer Seite des Jochs weg erstreckende Teile aufweist, die als Abschirmelemente ausgebildet sind und die mit den übrigen im Bereich der Kathode und/oder im Bereich des Substrats angeordneten Abschirmelementen in etwa ein Gehäuse bilden.It is also advantageous that the yoke as an envelope is formed and that the yoke in the outer edge region parts extending from one side of the yoke has, which are designed as shielding elements and which with the rest in the area of the cathode and / or in Area of the substrate arranged shielding elements in form about a housing.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:Further advantages and details of the invention are in the claims and explained in the description and shown in the figures. It shows:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Zerstäu bungskathode mit den erfindungsgemäßen Abschirmelementen, Fig. 1 is a sectional view of a bung Zerstäu cathode with shielding elements according to the invention,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zerstäubungskathode mit einem das Sub strat vollständig umgebenden Abschirm element, Fig. 2 shows another embodiment of a sputter cathode with a sub strate completely surrounds the shielding element,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Zerstäubungskathode. Fig. 3 is a perspective view of the sputtering cathode.
In der Zeichnung ist in Fig. 3 eine perspektivische Dar stellung eines oberen Teils einer Sputteranlage 16 mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen dargestellt, wobei einige Teile der Einfachheit halber weggelassen sind. Die Sputteranlage 16 weist gemäß Fig. 1 und 3 einen um 180° drehbar gelagerten Greiferarm 17 auf, der die in Fig. 1 mit 4 bezeichneten Substrate bzw. Compact Disks (CD) einer Vorrichtung zum Greifen von Substraten zu führt. Über diese Vorrichtung gelangen dann die Substrate zu der in Fig. 3 dargestellten Prozeßstation mit der in einer geöffneten Darstellung wiedergegebenen Zerstäu bungskathode 2.In the drawing, a perspective view of an upper part of a sputtering system 16 is shown in FIG. 3 with the parts essential to the invention, some parts being omitted for the sake of simplicity. The sputtering device 16 comprises according to FIG. 1 and 3, a 180 ° pivoted gripper arm 17 which leads to the substrates respectively designated in Fig. 1 with 4 Compact discs (CD) of a device for gripping substrates. Via this device, the substrates then reach the process station shown in FIG. 3 with the atomization cathode 2 shown in an open representation.
Ein Teil der Sputteranlage 16 mit einer Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung 1 ist in den Fig. 1 und 3 schema tisch dargestellt. An der nach unten gerichteten Seite weist die Zerstäubungskathode 2 ein Target 8 auf. Die Zerstäubungskathode 2 ist in einem Kathodengehäuse 2' ge mäß Fig. 1 angeordnet, das auf einer ortsfesten Kammer wand 18 angeordnet ist. In der Kammerwand 18 befindet sich eine ringförmige Nut 19 zur Aufnahme einer Vakuum dichtung 20. Die Kammerwand 18 weist eine ringförmige Öffnung 21 auf, in die sich eine Maske 10 und 10' er streckt.Part of the sputtering system 16 with a device for sputtering 1 is shown schematically in FIGS . 1 and 3. The sputtering cathode 2 has a target 8 on the downward-facing side. The sputtering cathode 2 is arranged in a cathode housing 2 'according to FIG. 1, which is arranged on a stationary chamber wall 18 . In the chamber wall 18 there is an annular groove 19 for receiving a vacuum seal 20th The chamber wall 18 has an annular opening 21 into which a mask 10 and 10 'it stretches.
Die Zerstäubungskathode 2 besteht aus einem in etwa scheibenförmig ausgebildeten, ferromagnetischen Joch 5 und einer schematisch angedeuteten Kühlplatte 23. Zwi schen einer Gehäuseplatte 52 und der Kühlplatte 23 befin det sich ein scheibenförmiger Isolator 24. Das Joch 5 und die Kühlplatte 23 werden von einem Polschuh 3 umgeben, der über Schraubenbolzen 26 lösbar mit der Gehäuse platte 52 verbunden ist.The sputtering cathode 2 consists of an approximately disc-shaped, ferromagnetic yoke 5 and a schematically indicated cooling plate 23 . A disc-shaped insulator 24 is located between a housing plate 52 and the cooling plate 23 . The yoke 5 and the cooling plate 23 are surrounded by a pole piece 3 , which is detachably connected to the housing plate 52 via screw bolts 26 .
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, befindet sich unterhalb der Kühlplatte 23 das zu zerstäubende Target 8, das in den durch den Polschuh 3 gebildeten Ringraum einsetzbar und mittels einer Targethalteschraube 27 mit der Kühl platte 23 kontaktiert ist. Auf der Rückseite bzw. im Be reich des Außenumfangs der Kühlplatte 23 befindet sich ein oder mehrere Ringmagneten 28. Das Joch 5, der Isola tor 24 und die Kühlplatte 23 werden durch die Schrauben bolzen 27', 27" zusammengehalten, wobei die Schrau ben 27' gegenüber dem Joch 5 durch je einen Isolator 29 isoliert und mittels eines in der Zeichnung nicht darge stellten Kabels mit einer ebenfalls nicht dargestellten Sputter-Strom-Versorgungseinrichtung verbunden sind. As can be seen from FIG. 1, below the cooling plate 23 is the target 8 to be atomized, which can be inserted into the annular space formed by the pole piece 3 and is contacted with the cooling plate 23 by means of a target holding screw 27 . On the back or in the loading area of the outer circumference of the cooling plate 23 there is one or more ring magnets 28 . The yoke 5 , the isolator gate 24 and the cooling plate 23 are held together by the screw bolts 27 ', 27 ", the screws ben 27 ' being insulated from the yoke 5 by an insulator 29 and by means of a cable not shown in the drawing are connected to a sputter power supply device, also not shown.
Im äußeren Bereich der in etwa radial verlaufenden Stirn fläche des Jochs 5 kann sich - wie bereits erwähnt - der Ringmagnet 28 mit den zugehörigen Polschuhen 3 befinden.In the outer area of the approximately radially extending end face of the yoke 5 can - as already mentioned - the ring magnet 28 with the associated pole pieces 3 are located.
Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, ist im inneren Bereich der Zerstäubungskathode 2 eine Bohrung 30 vorge sehen, die sich von der Rückseite der Gehäuseplatte 52 bis zur Vorderseite des Targets 8 erstreckt. In dieser Axialbohrung 30 befindet sich die Maske 10 (Mittelanode) mit einer sich daran anschließenden Kühleinrichtung 35, die hohlförmig ausgebildet ist und mit einer Kühllei tung 32 verbunden ist. Die Kühleinrichtung 35 mit einer Kühlsäule 35', die sich durch die Bohrung 30 erstreckt, ist im oberen Bereich mit einem Auslegerarm verbunden und kann über diesen verstellt bzw. verschwenkt werden.As can also be seen from the drawing, a bore 30 is provided in the inner region of the sputtering cathode 2 , which extends from the rear of the housing plate 52 to the front of the target 8 . In this axial bore 30 is the mask 10 (central anode) with an adjoining cooling device 35 , which is hollow and is connected to a cooling line 32 . The cooling device 35 with a cooling column 35 ', which extends through the bore 30 , is connected in the upper region to a cantilever arm and can be adjusted or pivoted about this.
Ein einen Atmosphärendruck Pa aufweisender Raum 33 ist ge genüber einer Vakuumkammer 34 abgedichtet. Hierzu dienen unter anderem die zylinderförmige Kühleinrichtung 35 und eine in der Zeichnung nicht dargestellte Membrane, die aus einem zylinderförmigen Teil bzw. Mittelstück bestehen kann, an das endseitig je ein Flansch angeschlossen ist.A room 33 having an atmospheric pressure P a is sealed against a vacuum chamber 34 . This is done, inter alia, by the cylindrical cooling device 35 and a membrane, not shown in the drawing, which can consist of a cylindrical part or middle piece, to each of which a flange is connected at the end.
In Fig. 1 ist das eine Ausführungsbeispiel einer Ab schirmvorrichtung wiedergegeben. Die Abschirmvorrichtung gemäß Fig. 1 kann aus Abschirmelementen 6 bis 6"" be stehen, die in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Halterung vorgesehen oder mit einer ringförmig ausgebil deten Maske 22 oder dem Kathodengehäuse 2' verbunden sind. Die Maske 22 ist in Fig. 1 im Schnitt dargestellt und weist in ihrem oberen Bereich eine ringförmige Aus sparung 36 auf, die beispielsweise im Innen- oder auch im Außenumfang der Maske 22 vorgesehen sein kann. Die Aus sparung 36 kann zur Aufnahme der Abschirmelemente 6, 6' dienen.In Fig. 1, an embodiment of an umbrella device is shown. The shielding device of FIG. 1 may be of shielding members 6 to 6 "" be provided in a not shown in the drawing, holder or with an annularly ausgebil Deten mask 22 or the cathode housing 2 connected '. The mask 22 is shown in FIG. 1 in section and has in its upper region an annular cutout 36 which can be provided, for example, in the inner or outer circumference of the mask 22 . From the savings 36 can serve to accommodate the shielding elements 6 , 6 '.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 befindet sich die Aussparung 36 im Außenumfang der Maske 22. In dieser Aus sparung 36, die auch am Innenumfang vorgesehen sein kann, kann beispielsweise ein durchgehendes, ringförmiges Ab schirmelement 6' eingebaut sein. Es ist jedoch auch mög lich, daß das Abschirmelement 6' aus zahlreichen einzel nen Bauelementen besteht, die mit oder ohne Abstand an einander angereiht sind und damit ein ringförmiges Ab schirmelement 6 ergeben. Das Abschirmelement 6 bzw. 6" ist nur schematisch angedeutet.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the recess 36 is located in the outer circumference of the mask 22 . In this recess 36 , which can also be provided on the inner circumference, for example, a continuous, ring-shaped shielding element 6 'can be installed. However, it is also possible that the shielding element 6 'consists of numerous individual components which are lined up with or without spacing from one another and thus give an annular shielding element 6 . The shielding element 6 or 6 "is only indicated schematically.
Die Abschirmelemente 6, 6' sind in vorteilhafter Weise aus einem ferromagnetischen Material gebildet bzw. aus einer ferromagnetischen Legierung, die Eisen, Kobalt und Nickel enthalten kann. Das Abschirmelement 6 bildet gemäß Fig. 1 ein nach oben bzw. auch nach unten offenes Ab schirmgehäuse und dient insbesondere dazu, das Magnetfeld der Zerstäubungskathode von Einflüssen ferromagnetischer Bauteile, die in der Nähe der Zerstäubungskathode ange ordnet sind, abzuschirmen. Hierzu sind die Abschirmele mente 6 konzentrisch zu einer Mittelachse 7 der Zerstäu bungskathode 2 angeordnet und befinden sich gemäß Fig. 1 unterhalb der Stirnfläche oder einer unteren Begren zung 38, der Kühlplatte 23 oder des Targets 8.The shielding elements 6 , 6 'are advantageously formed from a ferromagnetic material or from a ferromagnetic alloy, which can contain iron, cobalt and nickel. The shielding element 6 forms an upward or downward open shield housing according to FIG. 1 and serves in particular to shield the magnetic field of the sputtering cathode from influences of ferromagnetic components which are arranged in the vicinity of the sputtering cathode. For this purpose, the Abschirmele elements 6 are arranged concentrically to a central axis 7 of the atomization cathode 2 and are shown in FIG. 1 below the end face or a lower limit 38 , the cooling plate 23 or the target 8th
Das in Fig. 1 dargestellte Abschirmelement 6' weist eine Höhe H1 und H3 auf, die in etwa gleich oder etwas kleiner ist als der Gesamtabstand A zwischen der Begrenzung 38' und einer Oberfläche 39 des Substrats 4. Die Höhe bzw. Länge H1, H3 des Abschirmelements 6 kann auch gleich oder größer als der Abstand H1, H3 sein. Dabei ist es möglich, daß eine untere Kante 40 des Abschirmelements 6, 6' kurz vor der Oberfläche 39 des Substrats 4 oder auch unterhalb einer Unterseite 41 des Substrats 4 endet und einen Spalt S bildet. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich das Abschirmelement 6 insbesondere zwischen der Targetober fläche 38 und der Substratoberfläche 39 befindet.The shielding element 6 ′ shown in FIG. 1 has a height H 1 and H 3 that is approximately the same or slightly smaller than the total distance A between the boundary 38 ′ and a surface 39 of the substrate 4 . The height or length H 1 , H 3 of the shielding element 6 can also be equal to or greater than the distance H 1 , H 3 . It is possible that a lower edge 40 of the shielding element 6 , 6 'ends just before the surface 39 of the substrate 4 or below an underside 41 of the substrate 4 and forms a gap S. However, it is advantageous if the shielding element 6 is located in particular between the target surface 38 and the substrate surface 39 .
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bildet die untere Begrenzung des Targets 8 die Stirnfläche 38', die auf einer Querebene 11 liegt. Mit Abstand dazu befindet sich das Substrat 4, dessen Oberfläche 39 ebenfalls eine Querebene 12 bildet. Die beiden Querebenen 11, 12 sind durch den Abstand A gekennzeichnet. Zwischen den beiden Querebenen 11 und 12 ist vorzugsweise das Abschirmele ment 6 (ohne 6') vorgesehen. Das Abschirmelement 6 kann aber auch in seiner Lage zwischen den beiden Querebe nen 11 und 12 oder auch zwischen einer Rückseite 13 des Targets 8 und der Querebene 12 in eine vorteilhaftere Po sition verschoben werden. Hierzu können in der Zeichnung nicht dargestellte Einstellelemente bzw. Arretierungsele mente vorgesehen sein, die eine kontinuierliche Verschie bung der Abschirmelemente 6 zwischen den beiden Querebe nen 11 und 12 bzw. der Rückseite 13 und der Querebene 12 ermöglichen. Diese Arretierungselemente können auch so ausgebildet sein, daß ein Verstellen des Abschirmele ments 6 über die untere und/oder obere Querebene 11, 12 hinaus möglich ist.As can be seen from FIG. 1, the lower boundary of the target 8 forms the end face 38 ', which lies on a transverse plane 11 . At a distance from this is the substrate 4 , the surface 39 of which likewise forms a transverse plane 12 . The two transverse planes 11 , 12 are characterized by the distance A. Between the two transverse planes 11 and 12 , the Abschirmele element 6 (without 6 ') is preferably provided. The shielding element 6 can also be moved in its position between the two Querebe NEN 11 and 12 or between a back 13 of the target 8 and the transverse plane 12 in a more advantageous position. For this purpose, setting elements or Arretierungsele elements, not shown, can be provided in the drawing, which enable a continuous displacement of the shielding elements 6 between the two Querebe NEN 11 and 12 or the rear 13 and the transverse plane 12 . These locking elements can also be designed so that an adjustment of the Abschirmele element 6 on the lower and / or upper transverse plane 11 , 12 is also possible.
In vorteilhafter Weise sind gemäß Fig. 1 zusätzliche Ab schirmelemente 6''' oberhalb der Rückseite 13 bzw. der Oberfläche 43 des Kathodengehäuses 2' vorgesehen. Die Ab schirmelemente 6''' sind ebenso wie die Abschirmele mente 6, 6' konzentrisch zu einer Mittelachse 37 der Zer stäubungskathode 2 ausgerichtet und können die gesamte untere Kreisfläche der Maske 22 überspannen. Die Ab schirmelemente 6" sind ebenfalls aus einem ferromagneti schen Material gebildet und können als Ringscheibe oder scheibenförmige Platten ausgebildet sein, die zusammen eine Ringplatte bilden.In an advantageous manner, as shown in FIG. 1 from additional screen elements 6 '''above the back 13 or the surface 43 of the cathode housing 2' is provided. From the shielding elements 6 ''', like the shielding elements 6 , 6 ', are concentrically aligned with a central axis 37 of the atomizing cathode 2 and can span the entire lower circular area of the mask 22 . From the shielding elements 6 "are also made of a ferromagnetic material and can be designed as an annular disk or disk-shaped plates which together form an annular plate.
Ferner ist es möglich, daß auch unterhalb der Unter seite 41 des Substrats 4 zusätzliche Abschirmelemente 6" vorgesehen sind, die ebenso ausgebildet sein können wie die vorerwähnten Abschirmelemente 6'.Furthermore, it is possible that below the underside 41 of the substrate 4 additional shielding elements 6 "are provided, which can be designed in the same way as the aforementioned shielding elements 6 '.
Alle in der Anmeldung beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Abschirmelemente 6 bis 6''' bzw. 6"" sind in vorteilhafter Weise aus einem ferromagnetischen Mate rial hergestellt.All of the shielding elements 6 to 6 '' or 6 "" described in the application and shown in the drawing are advantageously produced from a ferromagnetic material.
Das Joch 5 kann (Fig. 1) mittels eines Abschirmele ments 6"" so verlängert werden, daß es mit den ringför migen Abschirmelementen 6' bzw. 6" insgesamt ein gehäu seartiges Abschirmelement bildet. Die Wandteile des Ab schirmelements 6' und 6"" können auch mit Bezug auf die Zeichnung gemäß Fig. 1 auf der vertikalen Ebene angeord net sein. Die genaue Lage der einzelnen Abschirmele mente 6 bis 6"" wird durch die Konfiguration der Ka thode bzw. deren Magnetfeld mit bestimmt.The yoke 5 can ( FIG. 1) by means of a shielding element 6 "" be extended so that it forms a housing-like shielding element with the ring-shaped shielding elements 6 'or 6 ". The wall parts of the shielding elements 6 ' and 6 " 1 can also be arranged on the vertical plane with reference to the drawing according to FIG. 1. The exact position of the individual shielding elements 6 to 6 is determined by the configuration of the method or its magnetic field.
In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 befin det sich die gesamte Vorrichtung der Kathodenzerstäu bung 1, d. h. auch die Zerstäubungskathode 2 bzw. das Ka thodengehäuse 2', innerhalb eines Abschirmgehäuses 45, das ebenfalls wie die Abschirmelemente 6 aus einem ferro magnetischen Material besteht.In another embodiment according to FIG. 2, the entire device of the cathode atomization 1 , ie also the sputtering cathode 2 or the cathode housing 2 ', is located within a shielding housing 45 , which, like the shielding elements 6, also consists of a ferromagnetic material.
In Fig. 2 ist das Abschirmgehäuse 45 lediglich schema tisch angedeutet und kann aus einem gehäuseartigen Ober teil 46 und einem Unterteil 47 bestehen. Die beiden Ge häuseteile 46 und 47 können über in der Zeichnung nicht dargestellte Flanschverbindungen bzw. Schraubenelemente lösbar miteinander verbunden sein. Eine Trennfläche 48 von Gehäuseoberteil 46 und Gehäuseunterteil 47 befindet sich in etwa im Bereich der Querebene 11 der unteren Stirnkante des Jochs 5, wobei der obere Teil des Gehäu ses 46 den Raum 33 und der untere Teil des Gehäuses 47 den Raum 34 aufnimmt. Im vorliegenden Fall liegt das Sub strat 4 auf einem Drehteller 49, der über eine Achse 50 aus einer Arbeitsposition in eine das Substrat 4 zu ent nehmende Stellung verstellt werden kann. Um also den Drehteller 49 zwischen den beiden Positionen verstellen zu können, weist das Abschirmgehäuse 45 im Bereich der Drehachse 50 eine Schleuse bzw. Öffnung 51 auf, durch die das Substrat 4 mittels des Drehtellers 49 bewegt werden kann. Die Abschirmvorrichtung bzw. das Abschirmgehäuse 45 kann ebenfalls an einer Stellvorrichtung vorgesehen wer den, um das Abschirmgehäuse 45 in eine weitere in Fig. 3 nicht dargestellte Stellung zu verschwenken, so daß dann die Zerstäubungskathode 2 gemäß Fig. 3 in eine Offenstel lung verschwenkt werden kann, um das fertig gestellte Substrat 4 entnehmen zu können.In FIG. 2, the shield case 45 is indicated only schematically, and may consist of a housing-like upper part 46 and a lower portion 47. The two Ge housing parts 46 and 47 can be releasably connected to one another via flange connections or screw elements not shown in the drawing. A separating surface 48 of the upper housing part 46 and lower housing part 47 is located approximately in the area of the transverse plane 11 of the lower end edge of the yoke 5 , the upper part of the housing 46 accommodating the space 33 and the lower part of the housing 47 accommodating the space 34 . In the present case, the sub strate 4 lies on a turntable 49 , which can be adjusted via an axis 50 from a working position into a position to be removed from the substrate 4 . In order to be able to adjust the turntable 49 between the two positions, the shielding housing 45 has a lock or opening 51 in the area of the axis of rotation 50 , through which the substrate 4 can be moved by means of the turntable 49 . The shielding device or the shielding housing 45 can also be provided on an actuating device in order to pivot the shielding housing 45 into a further position not shown in FIG. 3, so that the sputtering cathode 2 according to FIG. 3 can then be pivoted into an open position in order to be able to remove the finished substrate 4 .
Durch die verschieden ausgebildeten Abschirmelemente 6, 6', 6" wird auf jeden Fall sichergestellt, daß sich mit Bezug auf die Mittelachse 37 ein gleichmäßiges Magnetfeld bildet und dadurch eine Verbesserung der Schichtvertei lung auf dem zu beschichtenden Substrat 4 eintritt. Hier durch kann auch die aktive Sputterfläche bis in den Rand bereich der Abschirmvorrichtung 6 vollständig genutzt werden. Durch die Abschirmelemente 6 bzw. das Abschirmge häuse 45 werden - wie bereits erwähnt - alle störenden Einflüsse außerhalb der Abschirmvorrichtung fern gehal ten, die sonst einen ungünstigen Einfluß auf das Magnet feld der Sputterkathode bzw. der Zerstäubungskathode 2 haben würden. Die Abschirmelemente 6 bzw. die ferromagne tischen Abschirmelemente oder magnetisch nicht veränder baren Elemente sind - wie bereits erwähnt - in vorteil hafter Weise gemäß Fig. 1 im Bereich der Kathode bzw. der Zerstäubungskathode 2 vorgesehen. The differently designed shielding elements 6 , 6 ', 6 "ensure in any case that a uniform magnetic field is formed with respect to the central axis 37 and thereby an improvement in the layer distribution occurs on the substrate 4 to be coated . active sputtering surface up to the edge of the shielding device are fully used 6 region by the shield 6 or the Abschirmge housing 45 are - as already mentioned - all disturbing influences outside of the shielding device away th supported, otherwise the field an unfavorable effect on the magnet of Sputter cathode or sputtering cathode 2. The shielding elements 6 or the ferromagnetic shielding elements or magnetically non-changeable elements are - as already mentioned - provided in an advantageous manner according to Fig. 1 in the region of the cathode or the sputtering cathode 2 .
11
Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
Cathode sputtering device
22nd
Zerstäubungskathode
Atomizing cathode
22nd
' Kathodengehäuse
'' Cathode housing
33rd
Polschuh Zerstäubungskathode
Pole sputtering cathode
44th
Substrat
Substrate
55
Joch
yoke
66
, ,
66
', ',
66
", ",
66
''', '' ',
66
"" Abschirmelemente für
entsprechende Magnetfeldsammler
"" Shielding elements for corresponding magnetic field collectors
77
Mittelachse
Central axis
88th
Target (= Zerstäubungskathode)
Target (= sputtering cathode)
99
Hüllmantel
Cloak
1010th
Maske (mittlere)
Mask (middle)
1010th
' Maske
'Mask
1111
Querebene
Transverse plane
1212th
Querebene
Transverse plane
1313
Rückseite Target
Back of target
1414
Querebene
Transverse plane
1515
Stirnkante
Front edge
1616
Sputteranlage
Sputtering system
1717th
Greiferarm
Gripper arm
1818th
ortsfeste Kammergrand
stationary chamber border
1919th
Ringnut
Ring groove
2020th
Vakuumdichtung
Vacuum seal
2121
ringförmige Öffnung
annular opening
2222
Maske
mask
2323
Kühlplatte (Kathodenpotential)
Cooling plate (cathode potential)
2424th
Isolatorplatte
Insulator plate
2626
Schraubenbolzen
Bolts
2727
, ,
2727
', ',
2727
" Schraubenbolzen bzw.
Targethalteschraube
"Bolt or target holding screw
2828
Ringmagnet
Ring magnet
2929
Isolator
insulator
3030th
Bohrung, Axialbohrung
Bore, axial bore
3131
Mittelmaske
Middle mask
3232
Kühlleitung
Cooling pipe
3333
Raum
room
3434
Vakuumkammer
Vacuum chamber
3535
Kühleinrichtung
Cooling device
3535
' Kühlsäule
'' Cooling column
3636
Aussparung in der Maske Cutout in the mask
2222
3838
Stirnfläche, Stirnseite, Begrenzung
(Targetoberfläche)
End face, end face, boundary (target surface)
3838
' Begrenzung
'Limitation
3939
Oberfläche des Substrats Surface of the substrate
44th
4040
Unterkante des Teils Lower edge of the part
66
4141
Unterseite des Substrats Bottom of the substrate
44th
4242
obere Kante des Teils upper edge of the part
66
4343
Rückseite, Oberfläche des Jochs
Back, surface of the yoke
4444
Magnet
magnet
4545
Abschirmgehäuse
Shielding housing
4646
Gehäuseoberteil, Gehäuseteil
Upper housing part, housing part
4747
Gehäuseunterteil, Gehäuseteil
Lower housing part, housing part
4848
Trennfläche
Interface
4949
Drehteller
Turntable
5050
Drehachse
Axis of rotation
5151
Öffnung
opening
5252
Gehäuseplatte
Housing plate
5353
Auslegerarm
H1 Cantilever arm
H 1
Höhe Abschirmteil C
H2 Height of shielding part C
H 2
Abstand
H3 distance
H 3
Höhe Abschirmelement
A Abstand
S Spalt
Height shielding element
A distance
S gap
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999162889 DE19962889A1 (en) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | Apparatus for cathodic sputtering used in the production of layers on a substrate in a vacuum chamber has screening elements in the region of the sputtering cathode, the yoke, pole piece and/or the substrate to be coated |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999162889 DE19962889A1 (en) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | Apparatus for cathodic sputtering used in the production of layers on a substrate in a vacuum chamber has screening elements in the region of the sputtering cathode, the yoke, pole piece and/or the substrate to be coated |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19962889A1 true DE19962889A1 (en) | 2001-07-05 |
Family
ID=7934410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1999162889 Ceased DE19962889A1 (en) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | Apparatus for cathodic sputtering used in the production of layers on a substrate in a vacuum chamber has screening elements in the region of the sputtering cathode, the yoke, pole piece and/or the substrate to be coated |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19962889A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19731025A1 (en) * | 1997-07-18 | 1999-01-28 | Ardenne Anlagentech Gmbh | Magnetron |
-
1999
- 1999-12-24 DE DE1999162889 patent/DE19962889A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TELLING, N.D. et al: J.Vac.Sci.Technol. A 16 (1998) 1, 145-147 * |
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|---|---|---|---|
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