DE4138793A1 - Process and appts. for coating substrate - uses current source connected to cathodes in evacuated coating chamber - Google Patents
Process and appts. for coating substrate - uses current source connected to cathodes in evacuated coating chamberInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats, insbesondere mit elek trisch nichtleitenden Schichten von elektrisch leitfähi gen Targets in reaktiver (z. B. oxidierender) Atmosphäre, bestehend aus einer Stromquelle, die mit in einer evaku ierbaren Beschichtungskammer angeordneten, Magnete ein schließende Kathoden verbunden ist, die elektrisch mit den Targets zusammenwirken, die sich auf dem Substrat niederschlagen, wobei elektrisch voneinander und von der Sputterkammer getrennte Anoden angeordnet sind, die in einer Ebene zwischen den Kathoden und dem Substrat vorge sehen sind.The invention relates to a method and a device for coating a substrate, especially with elec trically non-conductive layers of electrically conductive targets in a reactive (e.g. oxidizing) atmosphere, consisting of a power source that is included in an evaku arranged coating chamber, magnets closing cathodes, which is electrically connected to interact with the targets that are on the substrate knock down, being electric from each other and from the Sputter chamber separate anodes are arranged which in a plane between the cathodes and the substrate are seen.
Es ist bereits eine Zerstäubungseinrichtung zur Herstel lung dünner Schichten bekannt (DD 2 52 205): bestehend aus einem Magnetsystem und mindestens zwei darüber angeordne ten Elektroden aus dem zu zerstäubenden Material, wobei diese Elektroden elektrisch so gestaltet sind, daß sie wechselweise Kathode und Anode einer Gasentladung sind. Die Elektroden sind zu diesem Zwecke an eine sinusförmige Wechselspannung von vorzugweise 50 Hz angeschlossen.It is already an atomizing device for manufacturing known thin layers (DD 2 52 205): consisting of a magnet system and at least two above it th electrodes made of the material to be atomized, where these electrodes are electrically designed so that they are alternately cathode and anode of a gas discharge. The electrodes are sinusoidal for this purpose AC voltage of preferably 50 Hz connected.
Diese bekannte Zerstäubungseinrichtung soll besonders für die Abscheidung dielektrischer Schichten durch reaktive Zerstäubung geeignet sein. Durch den Betrieb der Einrich tung mit etwa 50 Hz soll vermieden werden, daß es zur Flitterbildung an der Anode und im Falle von Metallbe schichtung zu elektrischen Kurzschlüssen (sogenannten Arcs) kommt.This known atomizing device is intended especially for the deposition of dielectric layers by reactive Atomization may be suitable. By operating the facility tion with about 50 Hz should be avoided that it Tinsel formation on the anode and in the case of metal stratification to electrical short circuits (so-called Arcs) is coming.
Bei einer anderen bereits bekannten Vorrichtung zum Auf stäuben eines dünnen Films, bei der die Geschwindigkeit des Niederbringens von Schichten unterschiedlicher Mate rialien regelbar ist (DE 39 12 572), um so zu extrem dünnen Schichtpaketen zu gelangen, sind mindestens zwei unterschiedliche Arten von kathodenseitig vorgesehenen Gegenelektroden angeordnet.In another already known device for opening dust a thin film at which the speed bringing down layers of different mate rialien is adjustable (DE 39 12 572), so too extreme to arrive at thin layer packages is at least two different types of cathode side provided Counter electrodes arranged.
Weiterhin ist eine Anordnung zum Abscheiden einer Metall legierung mit Hilfe von HF-Kathodenzerstäubung bekannt (DE 35 41 621), bei der abwechselnd zwei Targets ange steuert werden, wobei die Targets die Metallkomponenten der abzuscheidenden Metallegierung jedoch mit unter schiedlichen Anteilen enthalten. Die Substrate sind zu diesem Zweck auf einem Substratträger angeordnet, der von einer Antriebseinheit während des Zerstäubungsvorgangs in Rotation versetzt wird. Furthermore, there is an arrangement for depositing a metal alloy known with the help of HF cathode sputtering (DE 35 41 621), in which two targets alternately are controlled, the targets being the metal components of the metal alloy to be deposited, however, with under different proportions included. The substrates are closed arranged for this purpose on a substrate carrier by a drive unit during the atomization process in Rotation is set.
Durch eine vorveröffentlichte Druckschrift (DE 38 02 852) ist es außerdem bekannt, bei einer Einrichtung für die Beschichtung eines Substrats mit zwei Elektroden und wenigstens einem zu zerstäubenden Material das zu be schichtende Substrat zwischen den beiden Elektroden in einem räumlichen Abstand anzuordnen und die Wechselstrom-Halb wellen als niederfrequente Halbwellen mit im wesent lichen gleichen Amplituden zu wählen.Through a previously published publication (DE 38 02 852) it is also known at a facility for the Coating a substrate with two electrodes and at least one material to be atomized layered substrate between the two electrodes in to arrange a spatial distance and the AC half waves as low-frequency half-waves with essentially to choose the same amplitudes.
Gemäß einer anderen vorveröffentlichten Druckschrift (DE 22 43 708) ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Glimmentladung bekannt mit einer in einem Arbeitsgas angebrachten Elektrodenanordnung, an die eine Betriebs spannung angelegt wird, wobei das Verfahren durch die Erzeugung eines Magnetfeldes, das zusammen mit der Elek trodenanordnung mindestens eine Falle zum Festhalten praktisch aller von der Elektrodenanordnung emittierten Elektronen ergibt, die eine zur Ionisierung des Arbeits gases ausreichende Energie haben. Für dieses Verfahren findet eine Elektrodenanordnung Verwendung, bei der die Elektroden paarweise vorgesehen sind. Insbesondere be schreibt diese Druckschrift auch Hohlelektroden, in deren Innerem eine Glimmentladung erzeugbar ist, wobei die Elektroden als Rohrschalen ausgebildet sind.According to another previously published document (DE 22 43 708) is a method for generating a Glow discharge known with one in a working gas attached electrode assembly to which an operating voltage is applied, the process by the Generation of a magnetic field, which together with the elec Trodenanordnung at least one trap to hold practically everything emitted by the electrode arrangement Results in electrons, one to ionize the work gases have sufficient energy. For this procedure finds an electrode arrangement in which the Electrodes are provided in pairs. In particular be this publication also writes hollow electrodes in their Inside a glow discharge can be generated, the Electrodes are designed as tubular shells.
Weiterhin sind ein Verfahren und eine Vorrichtung in einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung beschrieben (P 41 06 770.3) zum reaktiven Beschichten eines Substrats mit einem elektrisch isolierenden Werk stoff, beispielsweise mit Siliziumdioxid (SiO2), beste hend aus einer Wechselstromquelle, die mit in einer Beschichtungskammer angeordneten Magnete einschließende Kathoden verbunden ist, die mit Targets zusammenwirken, wobei zwei erdfreie Ausgänge der Wechselstromquelle mit je einer ein Target tragenden Kathode verbunden sind, wobei beide Kathoden in der Beschichtungskammer neben einanderliegend in einem Plasmaraum vorgesehen sind und zum gegenüberliegenden Substrat jeweils etwa den gleichen räumlichen Abstand aufweisen. Der Effektivwert der Ent ladespannung wird dabei von einer über eine Leitung an die Kathode angeschlossenen Spannungseffektivwerterfas sung gemessen und als Gleichspannung einem Regler über eine Leitung zugeführt, der über ein Regelventil den Reaktivgasfluß vom Behälter in die Verteilerleitung so steuert, daß die gemessene Spannung mit einer Sollspan nung übereinstimmt.Furthermore, a method and a device are described in an older, not previously published patent application (P 41 06 770.3) for the reactive coating of a substrate with an electrically insulating material, for example with silicon dioxide (SiO 2 ), consisting of an alternating current source which is associated with in a coating chamber arranged magnets including cathodes are connected, which cooperate with targets, two floating outputs of the AC power source are each connected to a cathode carrying a target, both cathodes are provided in the coating chamber next to each other in a plasma space and to the opposite substrate each about have the same spatial distance. The effective value of the discharge voltage is measured by a voltage rms value connected via a line to the cathode and fed as a DC voltage to a controller via a line which controls the reactive gas flow from the container into the distribution line via a control valve so that the measured voltage with a target voltage match.
Schließlich ist eine Vorrichtung zum reaktiven Beschich ten eines Substrats in einer älteren, nicht vorveröffent lichten Patentanmeldung beschrieben (P 41 36 655.7; Zu satz zu P 40 42 289.5), bei der eine elektrisch von der Vakuumkammer getrennte, als Magnetronkathode ausgebilde te, aus zwei elektrisch voneinander getrennten Teilen bestehende Kathode, bei der der Targetgrundkörper mit Joch und Magneten als der eine Teil - unter Zwischen schaltung einer Kapazität - an den negativen Pol einer Gleichstrom-Spannungsversorgung und das Target als der andere Teil über eine Leitung und unter Zwischenschaltung einer Drossel und einem dieser parallel liegenden Wider stand an die Stromversorgung angeschlossen ist und wobei das Target über eine weitere Kapazität mit dem Pluspol der Stromversorgung und mit der Anode verbunden ist, die ihrerseits - unter Zwischenschaltung eines Widerstands - auf Masse liegt, wobei in Reihe zur induktionsarmen Kapa zität eine Induktivität in die Zweigleitung zum Wider stand und zur Drossel eingeschaltet ist und der Wert für den Widerstand typischerweise zwischen 2 KΩ und 10 KΩ liegt.Finally, there is a device for reactive coating a substrate in an older one, not pre-published light patent application described (P 41 36 655.7; Zu sentence for P 40 42 289.5), in which one is electrically powered by the Vacuum chamber separate, designed as a magnetron cathode te, from two electrically separated parts existing cathode, in which the target body with Yoke and magnets as one part - under intermediate switching a capacitance - to the negative pole of a DC power supply and the target as that other part via a line and with interposition a choke and one of these parallel opposites stood connected to the power supply and being the target has an additional capacity with the positive pole the power supply and connected to the anode which in turn - with the interposition of a resistor - to ground, in series with the low induction Kapa an inductance in the branch line to the contrary stood and turned on to the throttle and the value for the resistance typically between 2 KΩ and 10 KΩ lies.
Diese ältere Vorrichtung ist bereits so ausgebildet, daß sie die überwiegende Zahl der während eines Beschich tungsprozesses auftretenden Arcs unterdrückt und die Energie der Arcs absenkt und die Wiederzündung des Plas mas nach einem Arc verbessert.This older device is already designed so that they are the vast majority of those during a Beschich arcs suppressed and the Energy of the arcs lowers and the re-ignition of the plas mas improved after an arc.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrun de, die während des Beschichtungsprozesses mittels Magne tronsputterquelle in reaktiver Atmosphäre auftretenden Arcs möglichst völlig zum Verschwinden zu bringen bzw. bereits in einer Phase des Prozesses, in der die Neigung zur Bildung eines Arcs zunimmt, diese Neigung zu erkennen und ihr entgegenzuwirken. Diese Stabilisierung des Sput terprozesses soll darüber hinaus besonders unempfindlich gegenüber Wasserdampfresten im Rezipienten sein.The present invention is based on the object de, which during the coating process by means of Magne tronsputter source occurring in a reactive atmosphere Make arcs disappear as completely as possible or already in a phase of the process in which the inclination to form an arc increases to recognize this tendency and counteract it. This stabilization of the sput The process should also be particularly insensitive against water vapor residues in the recipient.
Insbesondere soll das Verhalten der Vorrichtung gegenüber der Neigung, Arcs zu bilden, für solche Verfahren verbes sert werden, die geeignet sind zur Beschichtung von Glas scheiben von metallisch leitfähigen Targets in reaktiver (z. B. oxidierender) Atmosphäre nichtleitende Schichten abzuscheiden.In particular, the behavior of the device should the tendency to form arcs for such procedures that are suitable for coating glass slices of metallic conductive targets in reactive (e.g. oxidizing) atmosphere non-conductive layers to separate.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfah ren gelöst, bei dem die Mittelfrequenzspannung so niedrig bemessen ist, daß die Plasmaentladung bei jedem Null durchgang der Wechselspannung verlischt und in jeder Halbwelle der Wechselspannung erneut zündet, wenn die Spannung des Transformators ausreichend angestiegen ist, wozu die beiden Ausgänge der Sekundärwicklung des - unter Zwischenschaltung einer Drosselspule - mit einem Mittel frequenzgenerator verbundenen Transformators jeweils an eine Kathode über Versorgungsleitungen angeschlossen sind, die über eine Zweigleitung untereinander verbunden sind, in die ein Schwingkreis, vorzugsweise eine Spule, und ein Kondensator eingeschaltet sind, wobei jede der beiden Versorgungsleitungen jeweils sowohl über ein das Gleichspannungspotential gegenüber Erde einstellendes erstes Netzwerk mit der Beschichtungskammer als auch über ein entsprechendes zweites Netzwerk mit der jeweiligen Anode verbunden sind.This object is achieved according to the invention by a method ren resolved where the medium frequency voltage is so low is dimensioned so that the plasma discharge at every zero passage of AC voltage goes out and in everyone Half wave of the AC voltage re-ignites when the Voltage of the transformer has risen sufficiently, why the two outputs of the secondary winding of - under Interposition of a choke coil - with an agent frequency generator connected transformer each a cathode connected via supply lines are connected to each other via a branch line into which an oscillating circuit, preferably a coil, and a capacitor are turned on, each of the two supply lines each via both the DC potential setting towards earth first network with the coating chamber as well a corresponding second network with the respective Anode are connected.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Ausgänge der Sekundärwicklung eines - unter Zwischen schaltung einer Drosselspule - mit einem Mittelfrequenz generator verbundenen Transformators jeweils (über Ver sorgungsleitungen an eine der Kathoden angeschlossen sind, wobei die Versorgungsleitungen über eine Zweiglei tung untereinander verbunden sind, in die ein Schwing kreis, vorzugsweise eine Spule, und ein Kondensator ein geschaltet sind, und wobei jede der beiden Versorgungs leitungen jeweils sowohl über ein das Gleichspannungs potential gegenüber Erde einstellendes erstes Netzwerk mit der Beschichtungskammer als auch über ein entspre chendes zweites Netzwerk mit der jeweiligen Anode ver bunden sind.According to the invention, a device is provided in which the outputs of the secondary winding one - under intermediate switching a choke coil - with a medium frequency generator connected transformer (via Ver supply lines connected to one of the cathodes are, the supply lines via a branch tion are interconnected, in which a vibration circuit, preferably a coil, and a capacitor are switched, and being each of the two supply lines each have a DC voltage First network that sets potential to earth with the coating chamber as well as an equivalent appropriate second network with the respective anode are bound.
Gemäß der Erfindung kommt es also darauf an, die Kathoden "weich" zu zünden, was mit Hilfe einer Drossel geschehen kann, die zwischen dem Transformator und dem Mittelfre quenzgenerator eingeschaltet ist. Weiterhin ist eine Umschwinganordnung zwischen den Kathoden vorgesehen, die durch ein Arc zum Schwingen angeregt werden kann und die den Arc beim Umschwingen löscht. Die Eigenresonanz des Schwingkreises muß dabei ein Vielfaches der Arbeitsfre quenz der Anordnung sein.According to the invention, the important thing is the cathodes "soft" to ignite what happened with the help of a choke can between the transformer and Mittelfre sequence generator is switched on. Furthermore, one Swinging arrangement provided between the cathodes can be made to vibrate by an arc and the clears the arc when swinging. The resonance of the The resonant circuit must be a multiple of the work frequency sequence of the arrangement.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist in der anliegenden Zeich nung, die das Schaltschema einer Vorrichtung zeigt, schematisch näher dargestellt.The invention allows a wide variety of designs opportunities to; one of them is in the attached drawing voltage, which shows the circuit diagram of a device, shown schematically in more detail.
Es werden in der Beschichtungskammer 15 zwei Kathoden 1, 2 von dem Mittelfrequenzgenerator 13 mit sinusförmigem Wechselstrom der Frequenz von 40 kHz so gespeist, daß die Kathoden abwechselnd den Minus- und den Pluspol der Sput terentladung darstellen.There are two cathodes 1 , 2 fed from the medium frequency generator 13 with sinusoidal alternating current of the frequency of 40 kHz in the coating chamber 15 so that the cathodes alternately represent the negative and positive poles of the sputtering discharge.
In der Beschichtungskammer 15 sind zwei Magnetronkathoden 1, 2 so benachbart angeordnet, daß zwischen den beiden Kathoden ein Plasma gezündet werden kann. Dabei werden die Kathoden so orientiert, daß die Oberflächen der auf den Kathoden angeordneten Targets 3, ,4 in einer Ebene und parallel zur Ebene des Substrats 7 liegen oder unter einem Winkel zueinander und zur Substratebene angeordnet sind.In the coating chamber 15 , two magnetron cathodes 1 , 2 are arranged so that a plasma can be ignited between the two cathodes. The cathodes are oriented such that the surfaces of the targets 3 , 4 arranged on the cathodes lie in one plane and parallel to the plane of the substrate 7 or are arranged at an angle to one another and to the substrate plane.
Zwischen den Targets 3, 4 und der Substratebene ist ein Abstand A eingehalten. In diesem Zwischenraum sind die Elektroden 5, 6 angeordnet, die über die elektrischen Netzwerke 8 und 9 mit den Kathoden 1 bzw. 2 in den Punk ten 10 bzw. 11 verbunden sind.A distance A is maintained between the targets 3 , 4 and the substrate plane. In this space, the electrodes 5 , 6 are arranged, which are connected via the electrical networks 8 and 9 to the cathodes 1 and 2 in the points 10 and 11 respectively.
In den Verbindungspunkten 10 bzw. 11 der Versorgungslei tungen 20, 21 sind die Kathoden 1 bzw. 2 außerdem mit jeweils einem Anschluß 12a, 12b der Sekundärwicklung des Transformators 12 verbunden. Dieser Transformator 12 erhält seine Energie aus dem Mittelfrequenzgenerator 13, in dem eine Ausgangsklemme 22 dieses Mittelfrequenzgene rators 13 mit einem Anschluß der Drosselspule 14, die andere Ausgangsklemme 23 des Mittelfrequenzgenerators 13 mit einem Anschluß 12c der Primärwicklung des Transfor mators 12 und der andere Anschluß 12d der Primärwicklung des Transformators 12 mit dem zweiten Anschluß der Dros selspule 14 verbunden sind.In the connection points 10 and 11 of the supply lines 20 , 21 , the cathodes 1 and 2 are also connected to a connection 12 a, 12 b of the secondary winding of the transformer 12 . This transformer 12 receives its power from the intermediate frequency generator 13 in which an output terminal 22 of this center frequency genes rators 13 to one terminal of the choke coil 14, the other output terminal 23 of the medium-frequency generator 13 to a terminal 12 c of the primary winding of the transfor mators 12 and the other terminal 12 d the primary winding of the transformer 12 with the second terminal of the Dros selspule 14 are connected.
Die Verbindungspunkte 10 bzw. 11 sind außerdem noch an die Netzwerke 16 bzw. 17 angeschlossen. Der jeweils zweite Anschluß 24, 25 der Netzwerke 16, 17 ist mit der Beschichtungskammer 15 verbunden. An den Verknüpfungs punkt 10 ist der eine Anschluß einer Spule 19 angeschlos sen, deren zweiter Anschluß mit einem Anschluß des Kon densators 18 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Kon densators ist mit Verknüpfungspunkt 11 über die Zweiglei tung 22 verbunden.The connection points 10 and 11 are also still connected to the networks 16 and 17 . The respective second connection 24 , 25 of the networks 16 , 17 is connected to the coating chamber 15 . At the point of connection 10 , a connection of a coil 19 is ruled out, the second connection of which is connected to a connection of the capacitor 18 . The second terminal of the capacitor is connected to node 11 via the device 22 line 22 .
Die Netzwerke 8, 9 und 16, 17 bestehen aus Reihenschal tungen von Dioden, Widerständen und Kondensatoren und stellen insgesamt das Gleichspannungspotential gegenüber der Erde (Masse) ein.The networks 8 , 9 and 16 , 17 consist of series circuits of diodes, resistors and capacitors and set a total of the DC potential against the earth (ground).
In der vorstehend beschriebenen Anordnung erzeugt der Mittelfrequenzgenerator 13 eine sinusförmige Wechselspan nung, die mit dem Transformator 12 so hochgespannt wird, daß der Spannungsbereich an die Arbeitsspannung der Magnetronkathode 1, 2 angepaßt ist. Die beschriebene Schaltung Kathode 1, Transformator 12 zu Kathode 2 impli ziert, daß zwischen den beiden Kathoden eine galvanische Verbindung besteht, in die über den Transformator 12 die Wechselspannung induziert wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß zu einem Zeitpunkt die Kathode 1 den Minus pol, d. h. den sputternden Teil der Entladung, und Katho de 2 den Pluspol der Entladung bilden. Zu einem anderen Zeitpunkt bildet die Kathode 1 den Pluspol der Entladung, und Kathode 2 ist der Minuspol und sputtert damit.In the arrangement described above, the medium frequency generator 13 generates a sinusoidal AC voltage, which is so high-voltage with the transformer 12 that the voltage range is adapted to the working voltage of the magnetron cathode 1 , 2 . The circuit described cathode 1 , transformer 12 to cathode 2 implies that there is a galvanic connection between the two cathodes, into which the AC voltage is induced via the transformer 12 . This measure ensures that at one point in time the cathode 1 forms the negative pole, ie the sputtering part of the discharge, and cathode 2 the positive pole of the discharge. At another point in time, cathode 1 forms the positive pole of the discharge, and cathode 2 is the negative pole and sputtered with it.
Die Frequenz der Mittelfrequenzspannung wird so niedrig gewählt, daß die Plasmaentladung bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung verlischt. Sie zündet in jeder Halb welle der Wechselspannung neu, sobald die Spannung am Transformator 12 genügend angestiegen ist.The frequency of the medium frequency voltage is chosen to be so low that the plasma discharge extinguishes with every zero crossing of the AC voltage. It reignites in each half wave of the AC voltage as soon as the voltage at the transformer 12 has risen sufficiently.
Dieses Wechselspiel sorgt dafür, daß die Entladung immer eine durch das Absputtern blanke Oberfläche als Pluspol findet. Wenn die eine Kathode als Pluspol dient, wird sie von der anderen in diesem Moment sputternden Kathode mit nichtleitenden Schichten belegt. Die Wechselfrequenz muß nun so hoch gewählt werden, daß die Belegung unwesentlich für den Prozeß bleibt.This interplay ensures that the discharge is always a bare surface by sputtering as a positive pole finds. If one cathode serves as a positive pole, it becomes from the other cathode sputtering at that moment non-conductive layers. The alternating frequency must should now be chosen so high that the occupancy is insignificant remains for the trial.
Da der physikalische Mechanismus identisch zum Gleich spannungssputtern ist, treten natürlich auch Arcs auf. Aber die Entstehung eines Arcs ist neben den Bedingungen an der Targetoberfläche auch an Zeit, Strom- und Poten tialbedingungen geknüpft (wählt man die Wechselfrequenz so hoch, daß die Polarität schon wieder wechselt, bevor sich der Arc ausbilden konnte). Die Drossel 14 bewirkt eine Verzögerung im Stromanstieg sowohl beim Zünden als auch bei der Ausbildung der Arcs. Der aus der Spule 19 und dem Kondensator 18 gebildete Schwingkreis ist auf eine Frequenz eingestellt, die wesentlich höher ist als die Arbeitsfrequenz - etwa das 50fache. Sollte sich ein Arc ausbilden, schwingt dieser Schwingkreis an und verur sacht einen zusätzlichen Wechsel in der Polarität der Kathoden, so daß der Arc sofort verschwindet. Die Netz werke 8, 9 bzw. 16, 17 sorgen dafür, daß die Potentiale der Elektroden 5, 6 und der Beschichtungskammer 15 so gehalten werden, daß geringe Feldstärken in der Kammer 15 auftreten und damit die Arc-Bildung ebenfalls verzögern. Die praktische Arc-Freiheit wird nun durch die Kombina tion dieser Maßnahmen erreicht: 2 galvanisch verbundene Kathoden, Frequenz, Drossel, Netzwerke für Potentialein stellung.Since the physical mechanism is identical to DC sputtering, arcs also occur, of course. But in addition to the conditions on the target surface, the formation of an arc is also linked to time, current and potential conditions (if the alternating frequency is chosen so high that the polarity changes again before the arc was able to form). The choke 14 causes a delay in the current rise both in the ignition and in the formation of the arcs. The resonant circuit formed from the coil 19 and the capacitor 18 is set to a frequency which is substantially higher than the working frequency - approximately 50 times. Should an arc form, this resonant circuit swings and gently causes an additional change in the polarity of the cathodes, so that the arc disappears immediately. The networks 8, 9 and 16, 17 ensure that the potentials of the electrodes 5, 6 and the coating chamber 15 are held so that low field strengths occur in the chamber 15 and thus the arc formation also delayed. The practical freedom from arc is now achieved by combining these measures: 2 galvanically connected cathodes, frequency, choke, networks for potential setting.
- Für die Arbeitsfrequenz wurde ein Optimum bei 40 kHz gefunden. Die Anwendung von Frequenzen abweichend von 40 kHz im Bereich von 8 kHz bis 70 kHz ist bei Hinnahme von Qualitätseinbußen denkbar.An optimum at 40 kHz was achieved for the working frequency found. The application of frequencies deviates from 40 kHz in the range from 8 kHz to 70 kHz is at Acceptance of loss of quality conceivable.
- Statt einphasigem Wechselstrom kann eine Anordnung mit mehrphasigem (Drehstrom) Wechselstrom benutzt werden.An arrangement can be used instead of single-phase alternating current used with multi-phase (three-phase) alternating current will.
- Der Transformator 12 kann mit mehreren Sekundärwick lungen versehen werden, so daß mehrere Paare von Kathoden betrieben werden.The transformer 12 can be provided with several secondary windings, so that several pairs of cathodes are operated.
-
Die Anordnung der Kathoden kann statt nebeneinander
- - ineinander geschachtelt,
- - dachförmig über dem Substrat,
- - gegenüberliegend mit durchbrochenem Substrat in der Mitte,
- - ähnlich einem Quadrupol räumlich verteilt sein.
- - nested,
- - roof-shaped over the substrate,
- - opposite with openwork substrate in the middle,
- - be spatially distributed like a quadrupole.
-
Die Konstruktionsform der verwendeten Kathoden kann
neben dem Planarmagnetron auch
- - ein Zwischenpoltarget,
- - ein Rohrmagnetron,
- - ein Torusmagnetron
- - an intermediate pole target,
- - a tubular magnetron,
- - a torus magnetron
- sein.be.
BezugszeichenlisteReference list
1 Kathode
2 Kathode
3 Target
4 Target
5 Anode, Elektrode
6 Anode, Elektrode
7 Substrat
8 elektrisches Netzwerk
9 elektrisches Netzwerk
10 Verbindungspunkt, Verknüpfungspunkt
11 Verbindungspunkt, Verknüpfungspunkt
12 Transformator
12a, 12b Anschlußklemmen
12c, 12d Anschlußklemmen
13 Mittelfrequenzgenerator
14 Drosselspule
15 Beschichtungskammer
16 Netzwerk
17 Netzwerk
18 Kondensator
19 Spule
20 Versorgungsleitung
21 Versorgungsleitung
22 Zweigleitung
23 Ausgangsklemme
24 Anschluß
25 Anschluß
26 Ausgangsklemme 1 cathode
2 cathode
3 target
4 target
5 anode, electrode
6 anode, electrode
7 substrate
8 electrical network
9 electrical network
10 connection point, connection point
11 connection point, connection point
12 transformer
12 a, 12 b terminals
12 c, 12 d terminals
13 medium frequency generator
14 inductor
15 coating chamber
16 network
17 network
18 capacitor
19 coil
20 supply line
21 supply line
22 branch line
23 output terminal
24 connection
25 connection
26 output terminal
Claims (2)
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914138793 DE4138793C2 (en) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | Method and device for coating a substrate, in particular with electrically non-conductive layers |
DE4204999A DE4204999A1 (en) | 1991-11-26 | 1992-02-19 | METHOD AND DEVICE FOR COATING A SUBSTRATE, ESPECIALLY WITH ELECTRICALLY NON-CONDUCTING LAYERS |
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