DE9017728U1 - Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen - Google Patents
Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten in KatodenzerstäubungsanlagenInfo
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Description
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Leybold Aktiengesellschaft
Wilhelm-Rohn-Str. 25
Wilhelm-Rohn-Str. 25
D-6450 Hanau 1
Zerstäubungskatode für die Beschichtung von
Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen
Die Neuerung betrifft eine Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen
mit einem Katodengrundkörper und einem darauf angeordneten Hohltarget mit mindestens einer ebenen, beispielsweise
kreisringförmigen Zerstäubungsfläche, die von mindestens zwei in sich geschlossenen konzentrischen
Vorsprüngen umschlossen ist, sowie einer Magnetanordnung mit beiderseits des Targets liegenden Polflächen entgegengesetzter
Polung zur Erzeugung von im wesentlichen parallel zur Zerstäubungsfläche verlaufenden Magnetfeldlinien.
Es sind Zerstäubungskatoden für die Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen bekannt
(DE-OS 35 27 626, US-PS 4 486 287), die im wesentlichen
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aus einem Katodengrundkorper, einem darauf angeordneten
Hohltarget sowie einer das Target umfassenden Magnetanordnung bestehen und aufgrund ihrer Ausführungsform auch
als ZPT-Hohlmagnetron (ZPT = Zwischen-Pol-Target) bezeichnet
werden. Die in solchen Hohlmagnetrons üblicherweise verwendeten Hohltargets weisen in sich geschlossene
konzentrische Vorsprünge auf, wobei die sich an die Zerstäubungsfläche anschließenden Wandflächen der Vorsprünge
des Targets bislang lotrecht zur Zerstäubungsfläche in Zerstäubungsrichtung angeordnet sind.
Durch diese Ausführungsform stellen sich zwei gegenläufige
Erscheinungen ein, die sich bislang nicht miteinander vereinbaren ließen: Einerseits möchte man einen
Verlauf der Magnetfeldlinien parallel zur Zerstäubungsfläche erreichen, um eine möglichst hohe Zerstäubungsrate zu erzielen. Andererseits treten die Magnetfeldlinien
in im wesentlichen senkrechter Richtung aus der einen, sich an die Zerstäubungsfläche anschließenden
Wandfläche des einen Vorsprungs des Targets aus und nach dem Überqueren der Zerstäubungsfläche in die andere,
gegenüberliegende Wandfläche des anderen Vorsprungs in im wesentlichen senkrechter Richtung wieder ein. Da
diese Wandflächen von den Magnetfeldlinien im wesentlichen in senkrechter Richtung^ durchdrungen werden,
stehen diese für die Zerstäubung nicht mehr zur Verfügung; im Gegenteil, der während des Zerstäubungsprozesses
von der Zerstäubungsfläche abgelöste Werkstoff schlägt sich auf diesen Wandflächen nieder und baut mit
Nachteil eine an diesen Flächen unerwünschte Schicht auf. Nachdem sich durch den Zerstäubungsprozeß mit metallischem
Targetwerkstoff eine ausreichende Schichtdicke eingestellt hat, kommt es zum Abplatzen der sich
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einstellenden Schicht in den genannten Targetbereichen, was zur Unbrauchbarkeit des zu beschichtenden Substrats
und zwangsläufig zum Ausfall der gesamten Zerstäubungsanlage führt.
Im Reaktivbetrieb der Zerstäubungskatode findet eine unerwünschte Belegung der Targetränder mit dielektrischem
Werkstoff statt, was zum Arcing und somit ebenso zur Abschaltung des Zerstäubungsprozesses führt.
Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Belegung der Wandflächen der Targetvorsprünge mit Targetwerkstoff
zu vermeiden und die Vorteile des Hohlmagnetrons zu erhalten, d.h. einen guten seitlichen
elektrostatischen Einschluß des Plasmas und eine gute Ausnutzung des Targetwerkstoffs zu erreichen.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die sich an die Zerstäubungsflächen anschließenden Wandflächen
der Vorsprünge des Targets in einem Winkel &agr; zur Lotrechten der Zerstäubungsfläche angeordnet sind, wobei
dieser Böschungswinkel vorzugsweise in einem Bereich zwischen 30 und 70 Grad liegt.
Das neuerungsgemäße Hohltarget für eine Zerstäubungskatode zur Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen
weist alle Vorteile der bislang angewandten Hohltargets auf und vermeidet sowohl im metallischen
wie im reaktiven Betrieb das unerwünschte Beschichten der Wandflächen der Targetvorsprünge mit
Targetwerkstoff.
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Weitere Ausführungsmöglichkeiten und Merkmale sind in den Unteransprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.
Die Neuerung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen
näher dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen halben Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der wesentlichen Teile einer
Rundkatode mit dem neuerungsgemäßen Hohltarget für die Katodenzerstäubung,
Fig. 2 ein kreisringförmiges Hohltarget konventioneller Bauart im Schnitt und in vergrößerter
Darstellung, und
Fig. 3 ein neuerungsgemäßes Hohltarget gemäß Figur 1 im Schnitt und in vergrößerter Darstellung.
In Figur 1 ist ein Katodengrundkorper 1 dargestellt, der
aus einem ferromagnetisehen Werkstoff besteht und
gleichzeitig das Magnetjoch für das nachfolgend näher beschriebene Magnetsystem bildet. Der Katodengrundkorper
1 besteht aus einem im wesentlichen scheibenförmigen Körper mit einem ringförmigen Kühlkanal 2. Auf einer
oberen Ebene 3 des Grundkörpers 1 sind ringförmige Auflageflächen 3a, 3b vorgesehen, die zur Zentrierung einer
Hülse 4 und eines Rings 5 dienen, wobei beide Teile aus weichmagnetischem Werkstoff hergestellt sind. An beide
Teile 4, 5 schließen sich die Permanentmagnete 6a, 6b einer Magnetanordnung 6 an. Es handelt sich um einen
inneren Ringmagneten 6a und einen äußeren Ringmagneten
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6b, die beide in bezug auf auf die Mittenachse A-A des Systems in radialer Richtung magnetisiert sind, und zwar
derart, daß die Polungsrichtung (siehe Pfeile) beider Magnete 6a, 6b nach innen zur Achse A-A hin zeigen. Die
Magnete 6a, 6b weisen auf ihrer äußeren bzw. inneren zylindrischen Mantelflächen jeweils Polflächen auf,
wobei die Polflächen 6c, 6d gegenüberliegend angeordnet sind.
Zwischen den beiden Auflageflächen 3a, 3b liegt auf der
oberen Ebene 3 des Katodengrundkörpers 1 ein ringförmiger Isolierkörper 7, der zur Abstützung eines Hohltargets
8 dient. Dieses Target 8 stellt den Ausgangswerkstoff für die zu erzeugende Schicht, die auf einem nicht
näher dargestellten Substrat niedergeschlagen werden soll. Das Target 8 besteht im wesentlichen aus einem
ringförmigen Grundkörper, der in seiner Schnittdarstellung eine ebene Zerstaubungsflache 8a aufweist, die
beiderseits von zwei in sich geschlossenen konzentrischen Vorsprüngen 8b, 8c begrenzt ist, welche sich in
Zerstäubungsrichtung erstrecken und aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie der übrige Teil des Targets 8.
Die Vorsprünge 8b, 8c besitzen aufeinander zugerichtete Wandflächen 8d, 8e, die in einem Böschungswinkel schräg
zur Ebene der Zerstaubungsflache-8a verlaufen.
Um die bei der Zerstäubung in das Target 8 eintretende Wärmemenge abführen zu können, sind in der der oberen
Ebene 3 gegenüberliegende Seite des Targets 8 konzentrisch verlaufende Kühlkanäle 9a, 9b angeordnet, die
durch Ringscheiben 10a, 10b verschlossen sind.
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Die Polflächen 6c, 6d beiderseits der Vorsprünge 8b, 8c sind soweit über die Ebene der Zerstäubungsfläche 8a in
Zerstäubungsrichtung vorgezogen, daß die Magnetfeldlinien 11, 11' ... in im wesentlichen senkrechter Richtung
aus der einen Polfläche 6b austreten und nach dem Überqueren
der Zerstäubungsfläche 8a in die andere gegenüberliegende Polfläche 6c des anderen Magneten 6a in im
wesentlichen senkrechter Richtung wieder eintreten.
Das Magnetsystem 6 ist von einer Abschirmung 12 umgeben, die aus einem scheibenförmigen, zentralen Teil 12a und
einem ringförmigen peripheren Teil 12b besteht. Der zentrale Teil 12a liegt über einen Distanzring 13 auf
der Hülse 4 auf und ist über eine Schraube 14 elektrisch leitend mit dem Katodengrundkörper 1 verbunden. Der
periphere Teil 12b ist über einen weiteren Distanzring 15 mit dem Katodengrundkörper 1 elektrisch leitend verbunden.
Die beiden einander gegenüberliegenden Ränder 12c, 12d der Abschirmung 12 übergreifen auch die in
Zerstäubungsrichtung zeigenden Stirnseiten der Vorsprünge 8b, 8c.
Die Vorsprünge 16b, 16c eines konventionellen Hohltargets 16 (Figur 2) sind so ausgebildet, daß die Wandflächen
16d, 16e lotrecht zur Serstäubungsflache 16a
verlaufen. Dadurch entstehen auf den Flächen 16d, 16e Schichten 16f, 16g aus zerstäubtem Targetwerkstoff, der
sich hier niederschlägt und dessen Oberfläche eine unregelmäßige zerklüftete Form einnimmt. Zwischen den
beiden Wandflächen 16d, 16e bildet sich in der Zerstäubungsfläche 16a ein wannenförmiger Sputtergraben 17
(strichliert dargestellt), der eine untere Begrenzungslinie 17a aufweist, die etwa parallel zur Ebene der
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ursprünglichen Zerstäubungsfläche 16a verläuft, und der
weiterhin zwei seitliche Begrenzungslinien 17b, 17c aufweist, die in einem Winkel &agr;, dem Böschungswinkel, zu
den Wandflächen 16d, 16e verlaufen.Ein neuerungsgemäßes Target 8 (Figur 3) unterscheidet sich, im Vergleich zu
dem in Figur 2 beschriebenen Target 16 dadurch, daß die Wandflächen 8d, 8e der Vorsprünge 8b, 8c nicht lotrecht
zur Zerstäubungsfläche 8a angeordnet sind, sondern in Verlängerung der seitlichen Begrenzungslinien 18b, 18c
des sich einstellenden Sputtergrabens 18 in einem Winkel &agr; verlaufen. Der Böschungswinkel &agr; liegt vorzugsweise
zwischen 30 und 70 Grad zur Lotrechten der Zerstäubungsfläche 8a . Die untere Begrenzungslinie 18a des
Sputtergrabens 18 verläuft etwa parallel zur ursprünglichen Zerstäubungsfläche 8a.
11 9 15 6 1
1 | 3b | Katodengrundkörper |
2 | Kühlkanal | |
3 | obere Ebene | |
3a, | Auflagefläche | |
4 | Hülse | |
5 | Ring | |
6 | Magnetanordnung | |
6a | innerer Ringmagnet | |
6b | äußerer Ringmagnet | |
6c | innere Polfläche | |
6d | äußere Polfläche | |
7 | 8c | Isolierkörper |
8 | 8e | Hohltarget |
8a | 9b | Zerstäubungs flache |
8b, | 10b | Vorsprung |
8d, | 11' , ... | Wandfläche |
9a, | Kühlkanal | |
10a, | Ringscheibe | |
11, | Magnetfeldlinien | |
12 | 12d | Abschirmung |
12a | zentraler Teil | |
12b | peripherer Teil^ | |
12c, | Rand | |
13 | Distanzring | |
14 | Schraube | |
15 | 16c | Distanzring |
16 | Hohltarget | |
16a | Zers täubungs flache | |
16b, | Vorsprung | |
12 9 15 6 1
16d, | 16e | Wandfläche |
16f, | 16g | Schicht |
17 | Splittergraben | |
17a | Begrenzungslinie unten | |
17b, | 17c | Begrenzungslinie seitlich |
18 | Sputtergraben | |
18a | Begrenzungslinie unten | |
18b, | 18c | Begrenzungslinie seitlich |
A-A | Mittenachse | |
&agr; | Winkel, Böschungswinkel | |
L | Lotrechte |
Claims (4)
1. Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten
in Katodenzerstäubungsanlagen mit einem Katodengrundkörper (1) und einem darauf angeordneten
Hohltarget (16) mit mindestens einer ebenen, beispielsweise kreisringförmigen Zerstäubungsfläche
(16a), die von mindestens zwei in sich geschlossenen konzentrischen Vorsprüngen (16b, 16c) umschlossen
ist, sowie einer Magnetanordnung (6) mit beiderseits des Targets (16) liegenden Polflächen (6c,
6d) entgegengesetzter Polung zur Erzeugung von im wesentlichen parallel zur Zerstäubungsfläche (16a)
verlaufenden Magnetfeldlinien (11, 11'/ -··), dadurch gekennzeichnet,
daß die sich an die Zerstäubungsfläche (8a) anschließenden Wandflächen (8d,
8e) der Vorsprünge (8b, 8c) des Targets (8) in einem Winkel (&agr;) zur Lotrechten (L) der Zerstäubungsfläche
(8a) angeordnet sind, wobei der Winkel
(&agr;) vorzugsweise in einem Bereich zwischen 30 und 70 Grad liegt.
(&agr;) vorzugsweise in einem Bereich zwischen 30 und 70 Grad liegt.
2. Zerstäubungskatode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Erstreckungssrichtungen der Wandflächen (8d, 8e) der Vorsprünge (8b, 8c) etwa in
Verlängerung der Böschungen (18b, 18c) des Sputtergrabens (18) verlaufen, und zwar in Zerstäubungsrichtung.
9 15 6
3. Zerstäubungskatode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (8b, 8c) aus dem
gleichen Werkstoff wie die Zerstäubungsfläche (8a) bestehen.
4. Zerstäubungskatode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (8b, 8c) aus
einem vom Werkstoff der Zerstäubungsfläche (8a) abweichenden Werkstoff gebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9017728U DE9017728U1 (de) | 1990-12-31 | 1990-12-31 | Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4042286A DE4042286C1 (de) | 1990-12-31 | 1990-12-31 | |
DE9017728U DE9017728U1 (de) | 1990-12-31 | 1990-12-31 | Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9017728U1 true DE9017728U1 (de) | 1991-11-14 |
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ID=25899901
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE9017728U Expired - Lifetime DE9017728U1 (de) | 1990-12-31 | 1990-12-31 | Zerstäubungskatode für die Beschichtung von Substraten in Katodenzerstäubungsanlagen |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9017728U1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO1997039161A1 (de) * | 1996-04-13 | 1997-10-23 | Singulus Technologies Ag | Vorrichtung zur kathodenzerstäubung |
-
1990
- 1990-12-31 DE DE9017728U patent/DE9017728U1/de not_active Expired - Lifetime
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