DE4115663A1

DE4115663A1 - Verfahren zur herstellung eines targets, insbesondere eines rohrtargets einer sputtervorrichtung

Info

Publication number: DE4115663A1
Application number: DE4115663A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Hartig; Anton Dr Dietrich; Joachim Dr Szczyrbowski
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1992-11-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Targets, insbesondere eines rotierenden Targets in der Form eines Rohrtargets, einer Sputtervorrichtung, die vorzugsweise mit einer Magnetronkatode ausgerüstet ist.

Bei Zerstäubungsprozessen (Sputterprozessen) werden in der Praxis u. a. solche Hochleistungszerstäubungsvorrich tungen (Sputtervorrichtung) eingesetzt, bei denen durch ein Magnetfeld vor der Katode die Kollisions- und damit Ionisationswahrscheinlichkeit der Teilchen erhöht wird. Kernstück dieser Hochleistungszerstäubungsvorrichtungen ist die sogenannte Magnetronkatode.

Eine derartige Magnetronkatode wird beispielsweise in der deutschen Patentschrift 24 17 288 beschrieben.

Dort wird eine Katodenzerstäubungsvorrichtung mit hoher Zerstäubungsrate mit einer Katode, die auf einer ihrer Oberflächen das zu zerstäubende und auf einem Substrat abzulagernde Material aufweist, mit einer derart angeord neten Magneteinrichtung, daß von der Zerstäubungsfläche ausgehende und zu ihr zurückkehrende Magnetfeldlinien einen Entladungsbereich bilden, der die Form einer in sich geschlossenen Schleife hat, und mit einer außerhalb der Bahnen des zerstäubten und sich von der Zerstäubungsfläche zum Substrat bewegenden Materials angeordneten Anode gezeigt.

In der genannten Patentschrift wird vorgeschlagen, daß die zu zerstäubende und dem zu besprühenden Substrat zugewandte Katodenoberfläche eben ist, daß sich das Substrat nahe dem Entladungsbereich parallel zu der ebenen Zerstäubungsfläche über diese hinwegbewegen läßt, und daß die das Magnetfeld erzeugende Magneteinrichtung auf der der ebenen Zerstäubungsfläche abgewandten Seite der Katode angeordnet ist.

Zum Stand der Technik gehören weiterhin Sputteranlagen mit einer rotierenden Magnetronkatode. Der Prospekt der Firma Airco Coating Technology, A Division of the BOC Group, Inc. mit der Kennzeichnung ACT10110K988, weiterhin "Airco-Prospekt" genannt, beschreibt den Aufbau und die Arbeitsweise einer solchen an sich bekannten Sputteranlage mit einer rotierenden Magnetronkatode. Wie aus den Abbil dungen und dem Text des Airco-Prospekts ersichtlich, rotiert genau genommen nur das zylindrisch oder rohrförmig geformte Target. Im Innern des Targets befindet sich das stationäre Magnetaggregat der Magnetronkatode.

Wesentliche Bestandteile einer solchen an sich bekannten Magnetronkatode sind unter anderem, siehe hierzu den Airco-Prospekt, neben dem rotierenden zylindrischen Target und dem stationären Magnetaggregat das Targetantriebs system, ein Wasserkühlsystem, eine Vakuumkammer, in der sich unter anderem das rotierende Target und das Substrat befinden, und eine Energieversorgungseinheit für die Katode. In der Praxis wird das Target als eine Schicht auf einem zum Beispiel aus Kupfer bestehendem Rohr aufgebracht. Das System, bestehend aus einer Targetschicht und Kupferrohr, rotieren vor dem brennenden Plasma.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin die europäische Patentschrift 00 70 899. In dieser Schrift wird eine Vorrichtung zur Aufstäubung von dünnen Filmen eines ausgewählten Überzugsmaterials auf wesentlich planare Substrate, bestehend aus einer evakuierbaren Beschich tungskammer, einer in dieser Beschichtungskammer horizon tal angebrachten Katode mit einem länglichen, zylindri schen Rohrelement, auf dessen äußerer Fläche eine Schicht des zu zerstäubenden Überzugsmaterials aufgetragen worden ist, und Magnetmitteln, die in diesem Rohrelement angeord net werden, um eine sich in Längsrichtung davon erstreckende Zerstäubungszone vorzusehen, beschrieben.

Der Gegenstand der europäischen Patentschrift ist gekenn zeichnet durch Mittel zum Drehen dieses Rohrelements um seine Längsachse, um verschiedene Teile des Überzugs materials in eine Zerstäubungsstellung gegenüber den vorerwähnten Magnetmitteln und innerhalb der vorerwähnten Zerstäubungszone zu bringen, und durch in der Beschich tungskammer befindliche Mittel zum horizontalen Abstützen der Substrate und zum Transportieren dieser an den Magnet mitteln vorbei, damit diese Substrate das zerstäubte Material empfangen.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zugrunde:

Es sollen gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Voraussetzungen für die kostengünstige Herstellung von Targets, insbesondere von rotierenden Targets, die Eigenschaften besitzen, die sie auch für komplizierte Sputterprozesse, inklusive komplizierte reaktive Sputter prozesse, geeignet machen, geschaffen werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

Zur Erhöhung der Qualität des Targets wird vorgeschlagen, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Korngrößenverteilung im Target und/oder eine vorgegebene Dichteverteilung im Target erreicht werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Stöchiometrie für ein späteres Reaktivsputtern erreicht wird.

Um ein späteres DC-Magnetronsputtern vom Target möglich zu machen, wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine ausreichende Restleitfähigkeit des Targets erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewendet werden für Targetausgangsmaterial, das aus Metall, einer Legierung oder einer chemischen Verbindung besteht.

In besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren beim Einsatz von Indium-Zinn-Oxid, bzw. In₂O₃ dotiert mit Sn (Kurzbezeichnung: ITO), Ag, TiN, Si, Si- Legierungen angewendet werden.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

Neben der kostengünstigen Herstellung von Rohrtargets mit Eigenschaften, die diese für komplizierte Sputter prozesse, auch reaktive Sputterprozesse, geeignet machen, wird es durch die Erfindung in überraschender Weise möglich gemacht, die Korngrößenverteilung im Target, die Dichteverteilung im Target und die Zusammensetzung des Targetmaterials in ihrer Qualität zu verbessern und den speziellen Anwenderwünschen anzupassen.

Bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels der Erfindung wird von einem Stand der Technik ausgegangen, wie er sich in Form der oben zitierten Schriften darstellt.

Die Beschreibungen und die Figuren dieser Schriften können zur Erläuterung der Ausgangsbasis für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung heran gezogen werden.

Plasma-Spritzverfahren sind in der Literatur ausführlich beschrieben, so daß sich eine detaillierte Erläuterung von Plasma-Spritzverfahren hier erübrigt.

Bei dem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel wird Target ausgangsmaterial verdüst. Das heißt, Targetausgangsma terial, das in Pulverform vorliegt, wird in einem Schutz gasstrom, beispielsweise in einem Argonstrom, in einen Reaktionsraum und dort durch ein Lichtbogenplasma trans portiert.

Die Partikel des Targetausgangsmaterials werden im Licht bogenplasma erhitzt und verflüssigt. Die Targetausgangs materialpartikel werden, nachdem sie das Lichtbotenplasma passiert haben, durch den Schutzgasstrom auf die Ober fläche des Targetträgerrohrs geblasen. Die Targetausgangs materialpartikel haften an der Oberfläche des Targetträ gerrohrs. Das heißt, die Partikel kondensieren auf der Oberfläche des Targetträgerrohrs. Sie geben dort ihre thermische Energie ab. Es kommt zur Bildung eines Targets auf dem Targetträgerrohr.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Targets, insbesondere eines rotierenden Targets in der Form eines Rohrtargets, einer Sputtervorrichtung, die vorzugsweise mit einer Magnetronkatode ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Korngrößenverteilung im Target erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Dichteverteilung im Target erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine vorgegebene Stöchiometrie für ein späteres Reaktivsputtern erreicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma-Spritzverfahren so gesteuert wird, daß eine ausreichende Restleitfähigkeit des Targets für ein späteres DC-Magnetronsputtern erreicht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß metallisches Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer Legierung bestehende Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer chemischen Verbindung bestehende Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Indium-Zinn-Oxid, bzw. In₂O₃ dotiert mit Sn (Kurzbezeich nung: ITO), bestehende Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Ag bestehende Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus TiN bestehende Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Si oder Si-Legierungen bestehende Targetausgangsmaterial durch die Anwendung eines an sich bekannten Plasma-Spritzverfahrens auf einen Targetträger, insbesondere auf ein Targetträgerrohr, aufgebracht wird.