FI100540B - Laitteisto sputterointilaitosta varten tarkoitetun tasomaisen magnetro nin magneettijärjestelyn käyttämiseksi - Google Patents

Description

100540

Laitteisto sputterointilaitosta varten tarkoitetun tasomaisen magnetronin magneettijärjestelyn käyttämiseksi

Keksinnön kohteena on laitteisto sputterointilai-5 tosta varten tarkoitetun tasomaisen magnetronin magneetti- järjestelyn käyttämiseksi, joka laitteisto käsittää kiinteän moottorin, sputterointikohdetta vastapäätä liikkuvasti asennetun magneettijärjestelyn ikeen, ja magneetti-ikeen kanssa vaikutusyhteydessä olevan epäkeskokiekon, 10 jossa on epäkeskonokka. Tämäntyppinen laitteisto tunnetaan julkaisuista EP-A-0 399 70 ja EP-A-0 213 922.

Tällöin käytetään reagoivia kaasuja, kuten 02, N2, CH4, H2S jne. Päällystysprosessin yhteydessä syntyvät vastaavat yhdisteet: oksidi, nitridi, karbidi tai sulfidi, 15 jotka levitetään kerroksina alustakerroksen päälle. Tämä reaktiivinen sputterointiprosessi on osoittautunut valmistustekniikassa sangen luotettavaksi. Se tarjoaa käyttöön mm. sen edun, että se tekee kemiallisten yhdisteiden valmistuksen toistettavaksi. Vain esimerkin vuoksi voidaan 20 mainita, että tällaisten reaktiivisten sputterointiproses- sien avulla on valmistettu sähköä johtavia kerroksia nestekidenäyttöjä (LCD = Liquid Crystal Display) varten.

Tunnetaan tasajännitesputterointi ja suurtaajuus-sputterointi sekä niiden sekamuodot. Lisäksi tunnetaan 25 esimagnetoinnin (esijännitteen) avulla tapahtuva sputte- rointi. Tällöin alustakerros asetetaan sähköisesti eristetylle kantokerrokselle, joka on varustettu katodiin verrattuna pienellä negatiivisella esijännitteellä.

Tasajännitesputterointi on rajoittunut katodina 30 (kohteena) käytettyihin sähköä johtaviin materiaaleihin, koska jos katodi ei johda sähköä, virta tulee katkaistuksi eristeen välityksellä.

Edellä mainitun suurtaajuussputteroinnin yhteydessä hajotetaan myös eristimet. Sputterointilaitteiston elekt-35 rodeihin syötetään tällöin virtaa suurjännitelähteestä.

2 100540

Sputterointiprosesseja sovelletaan käytännössä mm. sellaisissa suurtehoisissa sputterointilaitteissa, joissa ennen katodia olevan magneettikentän avulla lisätään törmäys- ja siten myös ionisointitodennäköisyyttä.

5 Tällainen suurtehoinen sputterointilaite on selos tettu esimerkiksi saksalaisessa patenttijulkaisussa DE 24 17 288.

Tällöin käytetään sputterointiteholtaan suurta ka-todisputterointilaitetta varustettuna katodilla, jonka 10 pinta on varustettu sputteroitavalla ja alustakerrokselle levitettävällä materiaalilla, käyttäen sillä tavoin asetettua magneettilaitetta, että sputterointipinnasta lähtevät ja -siihen palaavat magneettikenttälinjat muodostavat purkauskentän, joka on suljetun silmukan muotoinen, sekä 15 sputteroidun ja sputterointipinnasta alustakerrokseen liikkuvan materiaalin liikeratojen ulkopuolelle asetettua anodia.

Edellä mainitussa patenttijulkaisussa ehdotetaan, että sputteroitava ja sputteroitavaa alustakerrosta päin 20 oleva katodipinta on tasainen, ,että purkausalueen lähei syydessä oleva alustakerros voi liikkua tasaisen sputte-rointipinnan yli sen suuntaisesti, ja että magneettikentän muodostava magneettilaite on asetettu katodin tasaisesta sputterointipinnasta poispäin olevalle sivulle.

25 Edellä mainitun suurtehosputteroinnin (magnetroni- sputteroinnin) etuina ovat kuitenkin alhainen alustaker-roslämpötila, suuri kondensaatioteho ja niihin liittyvä levitetyn kerroksen hyvä puhtaus, mutta toisaalta on epähomogeenisen syövytyksen seurauksena olevaa huono kohde-30 hyödyntämistä pidettävä haitallisena tekijänä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten mahdollistaa kohteen jatkuva homogeeninen syövytys. Tällöin saavutetaan parempi kohdehyödyntäminen sputteroinnin yhteydessä. Kalliin kohdemateriaalin käyttö tulee siten ta-35 loudellisemmaksi.

3 100540

Keksinnön tarkoituksena on myös välttää reaktiivisen sputteroinnin yhteydessä eristävän päällyskerroksen syntyminen kohdepinnalla.

Keksinnön avulla lisätään periaatteessa reaktii-5 visen sputterointiprosessin stabiilisuutta.

Esillä olevan keksinnön perustana olevan periaatteen toteuttaminen ei ole rajoittunut katodisputteroin-tiin, joka on selostettu edellä mainitussa saksalaisessa patenttijulkaisussa 24 17 288. Keksinnöllistä periaatetta 10 voidaan soveltaa yleisesti aina kun halutaan saavuttaa kohteen homogeeninen syövytys.

Asetettuihin tavoitteisiin päästään keksinnön mukaisella laitteistolla, joka on tunnettu epäkeskokiekon moottorin käyttöakseliin yhdistävästä hihnasta, käyttöak-15 seliin yhdistettävästä, elliptiseksi muodostetusta, pyöri misliikkeen epäkeskokiekkoon siirtävästä hihnapyörästä, ja hihnan päällä pyörivästä, joustavasti asennetusta kiris-tysrullasta.

Keksinnön muut yksityiskohdat, tarkoitukset ja sen 20 avulla saavutetut edut käyvät ilmi keksinnön seuraavasta selostuksesta, joka liittyy piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista sputte-rointilaitteistoa ja kuvio 2 esittää keksinnön mukaista laitteistoa si-25 vukuvana.

Keksinnön sovellutusesimerkin seuraavassa selostuksessa lähdetään tekniikan tasosta, joka on selostettu saksalaisessa patenttijulkaisussa DE 24 17 288.

Tämän patenttijulkaisun mukaisiin selostuksiin ja 30 kuvioihin voidaan viitata lähtökohdan havainnollistamiseksi keksinnön seuraavassa selostettujen esimerkkisovellu- tusten yhteydessä.

Kuvio 1 esittää aikaisemmin tunnetun sputterointi-laitteiston olennaisia rakenneosia. Kysymys on tällöin 35 kokooja-astiasta, jota on kokonaisuudessaan merkitty nume- 4 100540 rolla 1. Tähän kokooja-astiaan on asetettu suojauskotelo 2. Kokooja-astian pohjassa on alustakerros 3. Sputteroin-tiprosessin aikana tälle alustakerrokselle levitetään kerros 4. Sputterointiprosessin aikana kokooja-astian tai 5 vastaavasti suojauskotelon sisätila on tyhjön alaisena eli tarkeminin määritellen kokooja-astiassa vallitseva paine saatetaan sputterointiprosessia varten vaaditulle alhaiselle painetasolle.

Kokooja-astian ylemmälle alueelle on asetettu mag-10 netronikatodi, jota on kokonaisuudessaan merkitty numerol la 5. Tämän suurtehokatodin yksityiskohdat käyvät ilmi edellä mainitusta saksalaisesta patenttijulkaisusta DE 24 17 288.

Luonteenomaista tälle suurtehokatodille on magneet-15 tijärjestely, joka käsittää magneetit 6, 7, 8. Tämä mag neetti järjestely on asetettu katodiammeeseen 9.

Katodiammeen kokooja-astian keskustasta poispäin olevalle sivulle on asetettu kohde 10.

Esillä oleva sputterointilaitteisto on varustettu 20 tasavirtaenergialähteellä 11 ja suurtaajuusenergialähteel- lä 12.

Numeroilla 13 ja 14 on merkitty 02-säiliÖtä tai vastaavasti Ar-säiliötä. 02 ja Ar tulevat johtojen 15 ja 16 välityksellä kokooja-astiaan.

25 Ne muodostavat tällöin reaktiivista sputterointi prosessia varten vaaditun reaktiivisen kaasuseoksen tai vastaavasti vaaditun reaktiivisen kaasuilmakehän.

Kohteen pinnasta 17 voidaan havaita syövytetyt alueet 18 ja 19 (syövytysurat).

30 Näiden syövytysurien välissä sijaitsee keskialue 20, jota ei ole syövytetty tai syövytetty vain vähän. Samalla tavoin reuna-alueet 21, 22 ovat vain vähän tai ei ollenkaan syövytettyjä.

Kuvion 1 esittämä epähomogeenisestä syövytetty syö-35 vytyskuva on tyypillinen nykyisen tekniikan tason mukai- 5 100540 sille laitteistoille. Keksinnön avulla on tarkoitus saavuttaa homogeeninen tai suunnilleen homogeeninen syövytys kohteen pinnan kaikilla alueilla.

Keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa tarkoituk-5 senmukaisesti ja tehokkaasti monella eri tavalla. Tämä on selostettu esimerkiksi patenttivaatimuksessa ja tämän selityksen yleisessä osassa.

Seuraavassa selostettu sovellutusesimerkki on siten vain yksi useista käytännössä esiintyvistä ratkaisumahdol-10 lisuuksista.

Kuvion 2 mukaisen sovellutusesimerkin yhteydessä liikutetaan sputterointimagneettikenttää, joka on asetettu ikeeseen, edestakaisin ammetilassa määrätyn ohjausominais-käyrän mukaisesti (ei esitetty). Näiden liikkeiden mahdol-15 listamiseksi ikeen mitat on tehty katodiammeen rajoittaman ammetilan mittoja pienemmiksi.

Varsinaista magneettijärjestelyä liikutetaan kier-tokankimekanismin välityksellä, jolloin aikaansaadaan plasman liike ennen sen tuloa kohteen 27 pinnalle. Mag-20 neettijärjestelyn liikkeen avulla saavutetaan plasman syö vyttävä vaikutus myös reuna-alueilla ja keskialueella ja myös plasman pidentynyt pitoaika, jonka ansiosta saavutetaan kohteen suunnilleen homogeeninen hyödyntäminen.

Kuvio 4 esittää kaavamaisesti magneettijärjestelyä 25 edestakaisin liikuttavan hihnavoimansiirron olennaisia yk sityiskohtia. Muodoltaan elliptinen pyörä 59 käyttää käyt-töhihnaa 58. Tämä elliptinen pyörä on asetettu moottoriak-selille 60. Numerolla 61 on merkitty aivan pyöreää ajo-pyörää, joka on varustettu epäkeskonokalla 62. Numerolla 30 63 on merkitty kiristys- tai puristusrullaa, joka pitää esimerkiksi jousen välityksellä käyttöhihnan kiristettynä. Tämä kiristystela kääntyy lisäksi yhdessä vipunsa 64 kanssa akselin 65 ympäri.

Jos nyt elliptistä pyörää 59 käytetään vakiokulma-35 nopeudella, niin aivan pyöreän pyörän 61 yhteydessä saavu- 6 100540 tetaan jatkuvat kulmanopeuden kiihdytykset ja hidastukset. Niitä käytetään magneettijärjestelyn liikuttamiseksi nokkien 62 välityksellä siten, että pitoajat kohteen normaalisti huonosti syövytetyillä alueilla pitenevät.

5

Claims (1)

1. 7 100540 Patenttivaatimus Laitteisto sputterointilaitosta varten tarkoitetun tasomaisen magnetronin magneettijärjestelyn käyttämiseksi, 5 joka laitteisto käsittää kiinteän moottorin, sputterointi- kohdetta vastapäätä liikkuvasti asennetun magneettijärjestelyn ikeen, ja magneetti-ikeen kanssa vaikutusyhteydessä olevan epäkeskokiekon (61), jossa on epäkeskonokka (62), tunnettu epäkeskokiekon (61) moottorin käyttöakse-10 liin (60) yhdistävästä hihnasta (58); käyttöakseliin (60) yhdistetystä, elliptiseksi muodostetusta, pyörimisliikkeen epäkeskokiekkoon (61) siirtävästä hihnapyörästä (59); ja hihnan (58) päällä pyörivästä, joustavasti asennetusta kiristysrullasta. 15 100540 8 Anordning för drift av ett magnetaggregat i en för en förstoftningsanläggning avsedd plan magnetron, vilken 5 anordning omfattar en fast motor, ett ok för magnetaggre- gatet anordnat att röra sig mittemot förstoftningsföremi-let, och en med en excenternock (62) försedd excenterskiva (61) som stir i verkningsförbindelse med magnetoket, kännetecknad av en rem (58) som förbinder ex-10 centerskivan (61) med motorns drivaxel (60); ett med dri- vaxeln (60) förbundet, elliptiskt utformat remhjul (59) som överför rotationsrörelsen tili excenterskivan (61); och en pa remmen (58) roterande, fjädrande anordnad spänn-rulle. il