DE19607803A1

DE19607803A1 - Vorrichtung zur Überwachung der Targetabnutzung von Sputterkathoden

Info

Publication number: DE19607803A1
Application number: DE1996107803
Authority: DE
Inventors: Manfred Schuhmacher; Andreas Sauer; Johannes Kunz
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Oerlikon Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Über wachung der Targetabnutzung von Sputterkathoden, bestehend aus einem mit einem Kathodengrundkörper fest verpratzten oder verschraubten Target und mit einer zwischen der dem Target zugewandten Fläche des Kathodengrundkörpers und der Targetrückseite eingelegten Membrane, die Kühlmittelkanäle zum Target hin verschließt, die in den Kathodengrund körper oder in vom Kathodengrundkörper gehaltenen Kühlkörpern eingeschnitten sind.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Abscheiden dünner Schichten mit Hilfe der Kathodenzerstäubung (DE-OS 38 10 175), umfassend eine Kathode, die mit tels Kühlflüssigkeit gekühlt und auf ihrer Ober seite mit einem Target belegt ist, wobei die Ka thode in einer mit Gas von reduziertem Druck ge füllten Vakuumglocke angeordnet ist und wobei zwi schen Kühlwasser und Target eine dünne Folie aus einem gut wärmeleitenden Material angeordnet ist. Das Target ist dazu mit der Kathode vakuumdicht verbunden, wobei in der Unterseite des Targets und in der Oberseite der Kathode wenigstens je eine Nut eingebracht ist, wobei beide Nuten an wenig stens einer Stelle miteinander in Verbindung ste hen und die Nuten über eine Meßleitung mit einge setzter Drossel und angeschlossenem Vakuummeßgerät an Hochvakuum angeschlossen sind.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Kühlen von Targets in Zerstäubungsquellen (EP 0 401 622 B1), bei welchem man das Kühlmedium direkt oder über eine folienartige Wand auf die Targetrückseite einwirken läßt, wobei man die Targetrückseite aus schließlich in Bereichen direkt oder über die fo lienartige Wand mit dem Kühlmedium kontaktiert, die nicht als erste durcherodiert werden. Die Ste ge sind dazu aus einem Material hergestellt oder mit einem Material beschichtet, welches beim Durcherodieren des Targets die Entladungscharakte ristik des Plasmas so ändert, daß die resultieren den optischen und elektrischen Signaländerungen zur Erfassung dieses Betriebszustandes verwendbar sind und daß das Material so ausgewählt wird, daß der Prozeß nicht störend kontaminiert wird.

Schließlich ist eine Zerstäubungskathode nach dem Magnetronprinzip mit einem aus mindestens einem Teil bestehenden Target bekannt (EP 0 337 012 A2) mit einem hinter dem Target angeordneten Magnetsy stem mit mehreren, ineinanderliegenden und in sich geschlossenen Magneteinheiten abwechselnd unter schiedlicher Polung, durch die mindestens zwei gleichfalls in sich geschlossene, ineinanderlie gende magnetische Tunnel aus bogenförmig gekrümm ten Feldlinien gebildet werden, wobei die dem Tar get abgekehrten Pole der Magneteinheiten über ein Magnetjoch miteinander verbunden sind und wobei die magnetische Feldstärke mindestens eines Ma gnetfeldes relativ zu der magnetischen Feldstärke mindestens eines weiteren Magnetfeldes über ein Verschieben eines der Jochteile zum Target über eine Verstelleinrichtung veränderbar ist, wobei die Verstelleinrichtung über einen elektrischen Schaltkreis ansteuerbar ist, der mit mindestens einem optischen Sensor zusammenwirkt, der auf min destens einen der sich beim Beschichtungsvorgang einstellenden Plasmaringe ausgerichtet ist und auf die Helligkeit dieses Plasmaringes anspricht.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Sputterkathode des Magnetron-Typs zu schaffen, bei der einerseits eine optimale Küh lung des Targets gesichert und andererseits stets sichergestellt ist, daß kein Wassereinbruch in die Prozeßkammer erfolgt, wenn das Target verbraucht ist. Die Sputterkathode soll dabei so ausgebildet sein, daß sie automatisch im Augenblick des Durch bruchs des Targets ein Signal abgibt, das von ei ner an sich bekannten Abschaltvorrichtung direkt registrierbar und verarbeitbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Targetrückseite mit mindestens einer Nut versehen ist, die mit dem Kopfteil eines Lichtlei ters korrespondiert, der im Bereich einer Pratz leiste im Randbereich des Kathodengrundkörpers an geordnet ist, wobei ein mit dem Kopfteil verbunde nes, sich etwa lotrecht zur Ebene der Nut erstrecken des Lichtleiterkabel das Plasmalicht bei bis zur Nut durchgesputtertem Target empfängt und an eine Warn- oder Abschalteinheit leitet.

Weitere Einzelheiten sind in den Unteransprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den an hängenden Zeichnungen schematisch näher darge stellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 den Teilschnitt durch eine planare Sput terkathode nach den Linien A-A′ gemäß Fig. 2 und

Fig. 2 die Draufsicht auf die Sputterkathode, und zwar von der Targetseite aus gese hen.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem topf- oder wannenförmigen Kathodengrundkörper 3, einem sich auf der umlaufenden Randpartie 12 des Kathodengrundkörpers 3 abstützenden, etwa rahmen förmigen Target 4, einem in die Senke 17 des Ka thodengrundkörpers 3 eingelegten, ebenfalls rah menförmigen Magnetjoch 15 mit etwa U-förmiger Querschnittsfläche, einer Vielzahl von auf den um laufenden Randpartien des Magnetjochs 15 angeord neten Permanentmagneten 16, 16′, . . ., einem rahmen förmigen Kühlkörper 7 mit in diesen eingeschnitte nen nutförmigen Kühlkanälen 6, 6′, . . ., einer Stütz leiste 18 mit Isolator 19, dem Lichtleiter 10 mit Kopfteil 9 und den Pratzleisten 11, 11′, . . . zur Halterung des Targets 4 auf dem Kathodengrundkör per 3 bzw. der Stützleiste 18.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die auf der Membrane 5 aufliegende Rückseite des Targets 4 mit einer sich quer erstreckenden Nut 8 versehen, wo bei die Anordnung der Nut 8 so getroffen ist, daß sie mit Sicherheit im Bereich des sich ausbilden den Sputtergrabens liegt, der sich etwa im Bereich der mittleren Partie jedes Schenkels 4′, 4′′ des Targets 4 bzw. im Bereich der tiefsten Stelle des sich ausbildenden race-track 20 befindet. Wenn das Target 4 durchgesputtert ist, breitet sich das vom Plasma im Sputtergraben erzeugte Licht in der Nut 8 aus und wird vom Kopfteil 9 in den Lichtleiter 10 umgelenkt, der mit einem (nicht näher darge stellten) Photodetektor zusammenwirkt, der dann seinerseits ein Signal erzeugt, das über eine an sich bekannte Vorrichtung ein Abschalten des Ka thodenstroms bewirkt.

Bezugszeichenliste

3 Kathodengrundkörper
4, 4′, . . . Target
5 Membrane
6, 6′, . . . Kühlmittelkanäle
7 Kühlkörper
8 Nut
9 Kopfteil
10 Lichtleiter
11, 11′, . . . Pratzleiste
12 Schenkel, Randpartie
13 Targetfläche
14 mittlerer Schenkel
15 Joch
16, 16′, . . . Magnet
17 Senke
18 Stützleiste
19 Isolator
20 race-track

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung der Targetabnut zung von Sputterkathoden, bestehend aus einem mit einem Kathodengrundkörper (3) fest ver pratzten oder verschraubten Target (4) und mit einer zwischen der dem Target (4) zuge wandten Fläche des Kathodengrundkörpers (3) und der Targetrückseite eingelegten Membrane (5), die Kühlmittelkanäle (6, 6′, . . .) zum Tar get (4) hin verschließt, die in den Kathoden grundkörper (3) oder in vom Kathodengrundkör per (3) gehaltenen Kühlkörpern (7) einge schnitten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Targetrückseite mit mindestens einer Nut (8) versehen ist, die mit dem Kopfteil (9) eines Lichtleiters (10) korrespondiert, der im Bereich einer Pratzleiste (11) im Randbe reich des Kathodengrundkörpers (3) angeordnet ist, wobei das mit dem Kopfteil (9) verbunde ne, sich etwa lotrecht zur Ebene der Nut (8) erstreckende Lichtleiterkabel (10) das Plas malicht bei bis zur Nut (8) durchgesputtertem Target (4) empfängt und an eine Warn- oder Abschalteinheit leitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kathodengrundkörper (3) ei ne etwa U-förmige Querschnittsfläche auf weist, wobei das plattenförmige Target (4) mit seiner Randpartie auf den Schenkeln (12) des Kathodengrundkörpers (3) abgestützt und von Pratzleisten (11) gehalten ist, die den Randbereich des Targets (4) übergreifen und auf der dem Substrat zugekehrten Fläche (13) des Targets (4) aufliegen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, ge kennzeichnet durch ein mit dem mittleren Schenkel (14) des Kathodengrundkörpers (3) verschraubtes Joch (15) einer Magnetanordnung (16, 16′, . . .) und mit einem von Kühlwasserka nälen (6, 6′, . . .) durchzogenen Kühlkörper (7), der einerseits von der Magnetanordnung (16, 16′, . . .) umgriffen ist und andererseits an der Membrane (5) anliegt, deren Randberei che von den Pratzleisten (11, 11′, . . .) an die Stirnflächen der beiden äußeren Schenkel (12, 12′, . . .) des Kathodengrundkörpers (3) ge preßt werden.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Kathodengrundkörper (3) eine et wa trogförmige Konfiguration aufweist, wobei in die Senke (17) des Kathodengrundkörpers (3) eine Stützleiste (18) eingelegt ist, auf der sich die beiden zueinander parallelen Targetschenkel (4′, 4′′) einer ovalen Target platte (4) mit ihren einander zugekehrten Randbereichen abstützen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die sich in der Nut (8) ausbreiten den, auf den Lichtleiterkopf (9) auftreffen den Lichtstrahlen von diesem in das Lichtlei terkabel (10) umgelenkt und einem Photodetek tor zugeführt werden.