DE19609248A1

DE19609248A1 - Vorrichtung zum Beschichten von Substraten mittels Kathodenzerstäubung mit einem Hohltarget

Info

Publication number: DE19609248A1
Application number: DE19609248A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Scherer
Original assignee: Balzers Process Systems GmbH
Current assignee: Balzers Process Systems GmbH
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-03-09
Publication date: 1997-08-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be schichten von Substraten mittels Kathodenzerstäu bung mit einem nach dem zu beschichtenden Substrat hin offenen Hohltarget.

Bekannt ist eine Anordnung zur Beschichtung von Substraten mittels Kathodenzerstäubung (DE 35 06 227 C2) mit einer hohlkörperförmigen, dem zu bestäubenden Substrat zu offenen Kathode und einer Anode, wobei auf der vom Substrat abge wandten Außenseite der hohlkörperförmigen Kathode ein Magnetsystem zur Festlegung der Zerstäubungs zone auf der Innenseite der Kathode vorgesehen ist, und wobei das Magnetsystem derart ausgebildet ist, daß beim Betrieb auf der zu zerstäubenden In nenseite der Kathode zwei Zerstäubungszonen ent stehen und das Verhältnis der Zerstäubungsleistun gen der beiden Zerstäubungszonen einstellbar ist. Die hohlkörperförmige Kathode besitzt die Form ei nes einseitig offenen Hohlzylinders, und eine er ste Zerstäubungszone ist im wesentlichen auf die innere Zylindermantelfläche und eine zweite Zer stäubungszone auf die geschlossene Stirnseite des Zylinders beschränkt.

Diese bekannte Anordnung hat insbesondere den Vor teil einer verbesserten Stufenbedeckung bei unver mindert guter Schichtdickenhomogenität.

Weiterhin ist eine Beschichtungsvorrichtung be kannt (EP 0 459 413 A2), bei der das Substrat auf einem Drehteller angeordnet ist und sich während des Beschichtungsvorganges unter zwei Targets hin durch bewegt, die beide an eine RF-Quelle ange schlossen sind und durch eine Blende voneinander getrennt, dem Drehteller gegenüber liegend orts fest gehalten sind. Die bekannte Beschichtungsvor richtung dient in erster Linie der Erzeugung von magnetischen Aufzeichnungsschichten, bestehend aus einem Schichtpaket, dessen Schichten abwechselnd aus einer Co- und einer Pt- oder Pd-Schicht gebil det sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine im Aufbau vergleichsweise einfache und damit preiswert herstellbare Sputterquelle zu schaffen, die eine niederenergetische Abscheidung erlaubt, wobei die einzelnen Schichten und deren Grenzflächen möglichst wenige Störstellen und Strahlenschäden aufweisen und frei von Inert gas-Einbau bleiben sollen. Die Schichten sollen darüber hinaus als MR/GMR Schichten (Magneto Resi stiv / Gigant Magneto Resistiv) abscheidbar und insbesondere für Dünnfilmköpfe geeignet sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine die Seitenwand des Targets begrenzende Dun kelraumabschirmung und einen am Bodenteil des Tar gets befestigter, sich über einen Isolator an der Wand der Vakuumkammer abstützender, mit einer Stromquelle elektrisch verbundenen Kathodengrund körper und mit einem sich über einen durch eine zentrale Öffnung im Bodenteil des Targets und im Bodenteil des Kathodengrundkörpers hindurch er streckender und über einen Isolator auf diesem ab gestützten Halter für eine scheibenförmige, das Bodenteil des Targets abschirmende Blende und mit einem den Substrathalter bildenden, rotierbar ge lagerten, motorisch angetriebenen Drehteller, des sen Rotationsachse sich parallel, jedoch um ein Maß seitlich zur Rotationsachse des topfförmigen Targets versetzt erstreckt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den Un teransprüchen näher beschrieben und gekennzeich net.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an hängenden Zeichnung schematisch näher dargestellt, die eine Beschichtungsvorrichtung im Schnitt zeigt.

Die Beschichtungsvorrichtung besteht im wesentli chen aus dem in einer Öffnung 26 in der Wand 10 der Vakuumkammer angeordneten, über einen Isola torring 9 abgestützten Kathodengrundkörper 11, der seinerseits mit dem topfförmigen Target 4 bzw. mit dessen Bodenteil 8 fest verbunden ist, einer kreisringförmigen, das zylindrische Seitenwandteil 5 des Targets 4 umschließenden Dunkelraumabschir mung 7 mit U-förmiger Querschnittsfläche, deren einer Schenkel mit einer kreisringförmigen Blende 22 verbunden ist, einem durch eine zentrale Öff nung 30 im Bodenteil 13 hindurchragenden Halter 15 mit einer kreisscheibenförmigen Blende 16, einem ortsfesten, jedoch rotierbar in der Wand 28 gela gerten Drehteller 18 zur Halterung der Substrate 3, 3′, . . . und einer an der Unterseite des Drehtel lers 18 gehaltenen Magnetanordnung 21.

Der Drehteller 18 weist auf dem radial äußeren Be reich seiner oberen Fläche verteilt angeordnete Vertiefungen 27, 27′, . . . auf, in die die einzelnen Substrate 3, 3′, . . . eingelegt sind. Die Vertiefun gen 27, 27′, . . . sind jeweils im Abstand A von der Rotationsachse 19 des Drehtellers 18 vorgesehen, der im unteren Wandteil 28 gelagert ist, wobei der Abstand A auch der seitlichen Versetzung der Rota tionsachse 20 der Kathode 29 bzw. des topfförmigen Targets 4 und des Halters 15 mit Blende 16 ent spricht.

Der mit dem Target 4 fest verbundene, über einen Isolator 9 abgestützte Kathodengrundkörper 11 ist an eine Stromquelle 6 angeschlossen und im übrigen von Kanälen 25, 25′, . . . durchzogen, die an eine Kühlwasserquelle angeschlossen sind. Auch der in der zentralen Öffnung 30 des Kathodengrundkörpers 11 eingesetzte, über einen Isolator 14 abgestützte Halter 15 weist Kühlkanäle 24 auf, die der Wärme abfuhr von der Blende 16 dienen. Unterhalb der zentralen Öffnung der kreisringförmigen Blende 22 und unterhalb des Drehtellers 18 ist eine statio näre Magnetanordnung 21 an Drehteller 18 befe stigt.

Nach dem Abpumpen der Vakuumkammer 2 und dem Ein laß des Prozeßgases wird der Drehteller 18; in Ro tation versetzt, so daß sich die einzelnen Substrate 3, 3′, . . . der Reihe nach zusammen mit der Magnetanordnung unter der Blendenöffnung 31 hin durch bewegen, wobei sie mit Hilfe der aus dem Target 4 herausgeschlagenen Werkstoffpartikel be schichtet werden. Die einzelnen Parameter, wie z. B. die Drehzahl des Drehtellers 18 und der an der Kathode 29 angelegte elektrische Leistung, sind dabei so gewählt, daß eine gleichmäßige und homogene Schicht auf den Substraten 3, 3′, . . . abge schieden wird.

Bezugszeichenliste

2 Vakuumkammer
3, 3′, . . . Substrat
4 Target
5 Seitenwandteil
6 HF-Quelle
7 Dunkelraumabschirmung
8 Bodenteil des Targets
9 Isolator, Isolatorring
10 Wand der Vakuumkammer
11 Kathodengrundkörper
12 zentrale Öffnung
13 Bodenteil des Kathodengrundkörpers
14 Isolator
15 Halter
16 Blende
17 Substrathalter
18 Drehteller
19 Rotationsachse
20 Symmetrieebene
21 Magnet, Magnetanordnung
22 Blende
23 innere Partie
24 Kanal
25, 25′, . . . Kanal
26 Öffnung
27, 27′, . . . Vertiefung
28 untere Wand
29 Kathode
30 zentrale Öffnung
31 Blendenöffnung
32 Buchse

Claims

1. Vorrichtung zum Beschichten von Substraten (3) mittels Kathodenzerstäubung mit einem nach dem zu beschichtenden Substrat (3) hin offenen Hohltarget (4) und einer sich paral lel zu den Seitenwänden (5) des Targets (4) erstreckenden Dunkelraumabschirmung (7) und einem am Bodenteil (8) des Targets (4) befe stigten, sich über einen Isolator (9) an der Wand (10) der Vakuumkammer (2) abstützenden, mit einer Stromquelle (6) elektrisch verbun denen Kathodengrundkörper (11) und einem sich über einen durch eine zentrale Öffnung (30) im Bodenteil (8) des Targets (4) und im Bo denteil (13) des Kathodengrundkörpers (11) hindurch erstreckenden und gegen Kathoden grundkörper und Target isoliert angeordneten Halter (15) für eine das Bodenteil (8) des Targets (4) abschirmenden Blende (16) und ei nem den Substrathalter (17) bildenden, ro tierbar gelagerten, motorisch angetriebenen Drehteller (18), dessen Rotationsachse (19) parallel, zur Symmetrieebene (20) des Hohl targets (4) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß im Bereich der Symmetrieebene (20) des Targets (4) auf der diesem abgewand ten Seite des Drehtellers (18) an diesem eine Magnetanordnung (21) vorgesehen ist, wobei die auf dem Drehteller (18) aufliegenden Substrate (3) während der Rotation des Dreh tellers (18) den Wirkbereich des Targets (4) passieren.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß auf der Unterseite des Drehtellers (18) im Bereich der Vertiefungen (23) oder Halterungen für das Substrat (3) eine Magnet anordnung (21) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß die parallel zum Target (4) verlaufende Dunkelraumabschirmung (7) ein etwa U-förmiges Querschnittsprofil aufweist, wobei der einen Schenkel bildende Abschnitt der Dunkelraumabschirmung (7) mit einer Blende (22) verbunden ist, deren der Symmetrieebene (20) zugewandte Partie (23) das Seitenwandteil (5) des Targets (4) radial nach innen zu übergreift.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Halter (15) und/oder der Kathodengrundkörper (11) von vom Kühlmittel durchströmten Kanälen (24, 25) durchzogen sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Blende (23) als Schichtdicken verteilungsblende mit einer den Sputterver hältnissen angepaßten Blendenöffnung (31) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Drehteller (18) von einer Hülse (32) aus elektrisch isolierendem Werkstoff gehalten ist, der die Einstellung eines be stimmten elektrischen Potentials gegenüber den die Anode bildenden Teilen ermöglicht.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß die radial innere Seitenwandfläche des Targets (4) zur lotrech ten Symmetrieebene (20) geneigt verläuft.