DE19617155A1 - Sputterbeschichtungsstation - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sputterbeschichtungs­ station mit einem Paar sich gegenüberliegender Sputterquel­ len.

Definition

Wenn im folgenden von "Targets" gesprochen wird, so wird nicht nur die zu zerstäubende Platte darunter verstanden, sondern auch die ganze Quelle.

Aus der US-A-4 407 894, der EP-A-0 273 685, der DE-A-39 31 212 sowie aus dem Artikel "Rf and dc discharge characteri­ stics for opposed-targets sputtering", M. Matsuoka et al., J. Appl. Phys. 60(6), 15. September 1986, sind Sputterbeschich­ tungsstationen mit einem Paar sich gegenüberliegender Sput­ terquellen (Zerstäubungsquellen) bekannt.

Zu beschichtende Werkstücke werden dabei seitlich, außerhalb des durch die sich gegenüberliegenden Sputterquellen defi­ nierten Raumes angeordnet. Dieses prinzipielle Vorgehen ist u. a. nachteilig, weil die Werkstücke außerhalb des Plasma­ raumes, aufgespannt zwischen den sich gegenüberliegenden Sputterquellen, angeordnet werden und damit relativ weit weg von den je den Quellen zugeordneten Targets, womit die Be­ schichtungsrate entsprechend tief ist.

Im weiteren führt dieses Prinzip zu relativ voluminösen Sta­ tionen, weil, zusätzlich zum genannten Raum zwischen den Sputterquellen, Raum für das Haltern sowie Ein- und Ausbrin­ gen der Werkstücke vorgesehen werden muß.

Im weiteren ist eine homogene Schichtdickenverteilung entlang der seitlich des genannten Raumes angeordneten Werkstückober­ flächen nur schwierig zu erreichen, weil die Abstandsrelatio­ nen von zu beschichtenden Flächenbereichen je zu den Target­ flächen entlang der zu beschichtenden Oberfläche variieren. Auch die Ausnützung des Targetmaterials ist unter zwei Aspek­ ten relativ schlecht, einerseits, weil zentrale Targetflä­ chenbereiche nur wenig zur Beschichtung bei tragen, sich die Targets in diesem Bereich im wesentlichen gegenseitig be­ schichten, und zweitens, weil die zentralen Targetbereiche an sich weniger sputtererodiert werden als periphere Bereiche.

Aus der US-A-4 558 388 sowie der EP-A-0 546 251 sind eben­ falls Sputterbeschichtungsstationen eingangs genannter Art, d. h. mit einem Paar sich gegenüberliegender Sputterquellen, bekannt. Hier werden zu beschichtende Werkstücke in den zwi­ schen den Sputterquellen aufgespannten Raum eingebracht, und zwar seitlich eingeschoben. Dadurch können Werkstücke gleich­ zeitig allseitig beschichtet werden, insbesondere scheiben­ förmige Werkstücke beidseitig.

Nachteilig an letzterwähntem Vorgehen ist, daß die so konfi­ gurierten Stationen voluminös sind, weil seitlich des zwi­ schen den Sputterquellen aufgespannten Raumes, entsprechend dem Transporthub vorgesehener Werkstück - Transportanordnungen, ausladende Antriebseinheiten vorgesehen werden müssen. Im weiteren ist auch hier das Erzielen einer homogenen Schicht­ dickenverteilung nur schwierig realisierbar, weil die sich gegenüberliegenden, im wesentlichen planen Targetflächen, wie bekannt, ungleichmäßig erodiert werden, d. h. im Zentralbe­ reich weniger als im Peripheriebereich, und daß, damit ein­ hergehend, das Targetmaterial schlecht ausgenützt wird. Zu­ sätzlich sind zwei Powersupplies notwendig, da die Entladun­ gen beider Quellen separat initiiert werden.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine Sput­ terbeschichtungsstation eingangs genannter Art zu schaffen, mittels welcher weiterhin Werkstücke gleichzeitig all- oder beidseitig beschichtet werden können,

• - die in ihrem Aufbau kompakt ist,
• - woran das Targetmaterial der Sputterquellen besser ausge­ nützt wird und
• - woran eine verbesserte Homogenität der Schichtdickenver­ teilung, insbesondere an scheibenförmigen Werkstücken, erzielbar ist.

Dies wird dadurch erreicht, daß mindestens eine der erwähn­ ten Sputterquellen eine lichte Öffnung umspannt und eine diesbezüglich ein Werkstück zentral positionierende Träger­ anordnung vorgesehen ist. Dadurch wird prinzipiell erreicht:

• - Weiterhin können Werkstücke in den zwischen den Sputter­ quellen aufgespannten Raum eingebracht werden und somit allseitig oder beidseitig gleichzeitig beschichtet wer­ den.
• - Es ist die Möglichkeit gegeben, mit einer Werkstück- Transportanordnung durch die erwähnte Öffnung durchzu­ greifen, womit keine seitlich ausladenden Transport- bzw. Antriebsvorkehrungen vorzusehen sind. Dabei kann eine Werkstückscheibe mit ihrer Fläche parallel oder senkrecht zur aufgespannten Öffnung in den Raum zwischen die Tar­ gets ein- oder durch den Raum durchgeschoben werden. Auch kann eine solche Scheibe seitlich zwischen die Targets eingeschoben werden und dort durch öffnungszentrale Fi­ xierorgane positioniert gehaltert werden.
• - Weil mindestens eine der Sputterquellen durch Umspannen der lichten Öffnung nur entlang einer rahmenartigen Struktur Sputterflächen aufweisen kann, wird das Target­ material verbessert ausgenützt; ein üblicherweise weniger abgesputterter Zentralbereich an einem durchgehend flä­ chigen Target ist schon gar nicht vorhanden.
• - Weil die die lichte Öffnung umspannende oder mindestens teilweise umspannende Sputterfläche ihrerseits relativ homogen sputtererodiert wird, ergibt sich eine verbesser­ te Schichtdickenhomogenität, insbesondere an den Flächen planer, scheibenförmiger Werkstücke.
• - Es können je Target tunnelförmige Magnetfelder vorgesehen werden und/oder von Target zu Target verlaufende Magnet­ felder. Dabei kann die Plasmaringentladung peripher außerhalb des Werkstückbereiches wesentlich intensiver sein als im Bereich des zentral angeordneten Werkstückes und/ oder ein Magnetfeld im Werkstückbereich homogen und/oder parallel zu Werkstück-Scheibenflächen angelegt werden.
• - Magnetische Targets können als Polschuhe des von Target zu Target verlaufenden Magnetfeldes eingesetzt werden, ohne dabei in magnetischer Sättigung betrieben werden zu müssen.
• - Wegen der Plasmaentladung, ringförmig um die Öffnung ausgebildet, ist es möglich, empfindliche Substrate, wie aus PMMA oder lackierte Substrate, nicht dem Plasma aus­ zusetzen, so daß daran nur Kondensationsenergie wirkt.

Bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Sput­ terbeschichtungsstation sind in den Ansprüchen 2 bis 11 spe­ zifiziert, erfindungsgemäße Verfahren in den Ansprüchen 12 bzw. 14/15, eine erfindungsgemäße Anlage in Anspruch 13 und bevorzugte Verwendungen in Anspruch 16.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch und im Querschnitt, die Minimalkonfi­ guration einer erfindungsgemäßen Station;

Fig. 2a in Darstellung analog zu Fig. 1, eine erste bevor­ zugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sta­ tion;

Fig. 2b in Darstellung analog zu Fig. 2a, eine weitere be­ vorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Station, wobei nur gegenseitige Lage von Sputter­ quellen und Transportanordnung nochmals darge­ stellt sind;

Fig. 3a schematisch, eine mit mehreren erfindungsgemäßen Stationen ausgerüstete Behandlungsanlage;

Fig. 3b ausgehend von einer Anlage gemäß Fig. 3a, eine weitere Ausbildungsvariante, um gleichzeitig meh­ rere Werkstücke an unterschiedlichen Stationen zu behandeln;

Fig. 4 schematisch eine weitere Ausbildungsvariante der erfindungsgemäßen Sputterbeschichtungsstation;

Fig. 5 schematisch und perspektivisch eine weitere Aus­ bildungsvariante der erfindungsgemäßen Sputter­ beschichtungsstation;

Fig. 6 in Darstellung analog zu Fig. 5, eine weitere Aus­ bildungsvariante;

Fig. 7 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Station;

Fig. 8a schematisch ein erster prinzipieller Magnetfeld­ verlauf an einer erfindungsgemäßen Station;

Fig. 8b in Darstellung analog zu Fig. 8a, ein zweiter prinzipieller Magnetfeldverlauf;

Fig. 9 in Abhängigkeit des Radius eines kreisförmigen, an einer erfindungsgemäßen Station gemäß einer der Fig. 1 bis 2b erreichtes qualitatives Erosionspro­ fil;

Fig. 10 die für die Ermittlung der Verläufe gemäß den Fig. 11 und 12 eingesetzte Stationenkonfiguration;

Fig. 11 die mit der Station gemäß Fig. 10 sich ergebende Schichtdickenverteilung bei einer Magnetfeldver­ teilung, wie in Fig. 12 dargestellt;

Fig. 12 die Magnetfeldverteilung an der Station gemäß Fig. 10 zur Erzielung einer Schichtdickenvertei­ lung gemäß Fig. 11.

Die nachfolgend beschriebene, erfindungsgemäße Sputterbe­ schichtungsstation kann zur Sputterbeschichtung in allen be­ kannten Varianten eingesetzt werden.

An Sputterbeschichtungsstationen notorisch vorgesehene Aggre­ gate, wie Evakuierungspumpen, Gaseinlässe für Arbeits- und/ oder Reaktivgas, sind als dem Fachmann bekannt vorausgesetzt und nicht beschrieben.

Wie nur in Fig. 1 schematisch mit den Wahlmöglichkeitsblöcken W dargestellt, kann an einer erfindungsgemäßen Sputterbe­ schichtungsstation das Werkstück auf Schwebepotential oder auf vorzugsweise einstellbares DC-Potential oder auf vorzugs­ weise einstellbares gepulstes Potential, generell auf ein AC- + DC-Mischpotential oder auf AC-, dabei z. B. auf Rf-Potential gelegt werden.

Jedes Target der Sputterquellen kann wahlweise auf DC-Poten­ tial oder gepulstes Potential, generell auf AC- + DC-Misch­ potential oder auf reines AC-, dabei z. B. auf Rf-Potential gelegt werden.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Sputterbeschichtungssta­ tion in Minimalkonfiguration dargestellt. In einem Rezipien­ tengehäuse 1 sind, sich gegenüberliegend, zwei Sputterquellen 3a und 3b, bezüglich Gehäuse 1 elektrisch isoliert, vorgese­ hen. Mindestens die eine Sputterquelle, gemäß Fig. 1 3a, um­ spannt eine lichte Öffnung 5, wobei bevorzugterweise ein Target 7a dieser Quelle die lichte Öffnung 5 rahmenartig um­ gibt, z. B. als Ring oder als rechteckförmiger Rahmen, gegebe­ nenfalls auch nur partiell umgibt. In Minimalkonfiguration ist die zweite Sputterquelle 3b als durchgehend flächige Quelle ausgebildet mit dem Target 7b.

In der dargestellten Ausführungsvariante greift eine Werk­ stück-Transporteinrichtung 9a durch die lichte Öffnung 5 so durch, daß mindestens ein Oberflächenbereich eines zu be­ schichtenden Werkstückes in bzw. am zwischen den Targets 7a, 7b in Fig. 1 gestrichelt eingetragenen Raum R freiliegt.

In Fig. 1 ist das Werkstück 11, als bevorzugt mit der erfin­ dungsgemäßen Station zu beschichtendes Werkstück, als pla­ nes, scheibenförmiges Substrat dargestellt. Die Öffnung 5 ist so dimensioniert, daß das jeweils zu beschichtende Werk­ stück 11 oder die größten, mit einer derartigen Station zu beschichtenden Werkstücke mit der Transportanordnung 9a durch die Öffnung 5 in den Raum R eingeführt werden können.

In bevorzugter Ausführungsform sind, wie anhand von Fig. 2a und 2b prinzipiell beschrieben werden soll, beide sich gegen­ überliegenden Sputterquellen, wie die Quelle 3a von Fig. 1, mit einer lichten Öffnung ausgebildet.

In Fig. 2a und 2b sind für dieselben Bauteile, die bereits anhand von Fig. 1 beschrieben wurden, dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei ist auch die zweite Sputterquelle, entspre­ chend 3a′, mit einer Öffnung 5′ versehen. Die Werkstück- Transportanordnung 13 ist als Transportstange ausgebildet, entlang welcher Werkstücke, insbesondere scheibenförmige Werkstücke 11, gelagert sind. Aufgrund der vorgesehenen fluchtenden zwei Öffnungen 5 und 5′ kann die Transportstange 13 mit hintereinander daran gelagerten Werkstücken 11 z. B. im Durchlaufbetrieb durch die erfindungsgemäße Station durch­ bewegt werden.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2a werden beide Flächen der Werkstückscheibe 11 gleichzeitig sputterbeschichtet, gleich bei gleichen Targets 7a, 7a′, gegebenenfalls unterschiedlich bei unterschiedlichen Targets, insbesondere was ihr Material anbelangt.

Wie gestrichelt in Fig. 2a dargestellt, wird dabei bevorzug­ terweise die zerstäubte Fläche F des Targetrahmens gegen die zugeordnete lichte Öffnung 5 hin geneigt, sei dies im Neuzu­ stand plan oder bereits, wie ebenfalls gestrichelt darge­ stellt, konkav eingeformt, um damit die erzielte Homogenität der Schichtdickenverteilung an den beiden gleichzeitig zu be­ schichtenden Werkstückoberflächen zusätzlich zu verbessern. Zudem sind an der erfindungsgemäßen Station, auch in Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1, vorzugsweise Spulen 15 vorgesehen, womit, im Raum zwischen den Sputterquellen, ein Magnetfeld erzeugt wird, mit dessen Hilfe die erzielte Beschichtungs­ dickenhomogenität weiter optimiert wird. Besteht dabei eines oder beide Targets aus magnetischem Material, so wird es bzw. werden sie vorzugsweise, wie bei der Quelle 3a′ schematisch dargestellt, gleichzeitig als Polschuh für das Magnetfeld eingesetzt. Das Magnetfeld wird vorzugsweise, wie darge­ stellt, von Target zu Target verlaufend angelegt, kann aber auch anstelle oder zusätzlich tunnelförmig je über einem oder beiden Targets verlaufen.

Ausgehend von der Darstellung gemäß Fig. 2a, sind in Fig. 2b nurmehr die beiden Sputterquellen 3a und 3a′ dargestellt, mit einer weiteren Ausführungsform der Werkstück-Transportanord­ nung und einer weiteren Beschichtungsart.

Gemäß Fig. 2b sind, jeder Quellenanordnung 3a, 3a′ zugeord­ net, je eine Werkstück-Trägeranordnung 9a gemäß Fig. 1 bzw. 9a′ vorgesehen, die je endständig ein scheibenförmiges, zu beschichtendes Substrat tragen. Mit den Transportanordnungen 9a und 9a′ werden die beiden Substrate 11 erst in der ausge­ zogen dargestellten Position "I" an je der einen ihrer Ober­ flächen beschichtet.

Werden mit den Transportanordnungen 9a, 9a′ die beiden Sub­ strate im Raum zwischen den Sputterquellen dann aneinanderge­ legt, so werden, in Analogie zur Beschichtung gemäß Fig. 2a und verglichen mit den Substraten in Position "I", je die beiden anderen Oberflächen beschichtet. Mithin können bei Vorgehen gemäß Fig. 2b in Position "I" die einen beiden Sub­ stratflächen beschichtet werden, durch Anheben in Position "II" die beiden anderen, so daß gleichzeitig zwei Substrate beidseits beschichtet werden können.

Die Ausführungsvariante nach Fig. 2a eignet sich vorzüglich als Station in einer Mehrstationen-Produktionsanlage, wie sie in Fig. 3a schematisch dargestellt ist.

Eine zu beschichtende Werkstückscheibe 11 wird mittels eines Beladeautomaten auf einen Schwenkdeckel 19 abgelegt, und zwar auf einen Teil 13a der Transportanordnung mit endständiger, kolbenartiger Dichtungsscheibe 21. Nach Schließen des Deckels 19 wird der Behandlungsraum der Anlage, 23, mit einer ersten Pumpe 25 evakuiert. Durch Vortreiben des Stößels 13 wird der Teil 13a mit der Scheibe 11 durch den Stößelteil 13b aufgenommen und, in der Figur, nach rechts bewegt. Die Scheibe 11 gelangt dadurch in eine erste, gemäß Fig. 2a auf­ gebaute Sputterstation 27, mit Sputterquellen 3a und 3a′, und wird darin einer ersten Beschichtung unterzogen. Darnach wird durch weitere Nach-rechts-Bewegung des Transportstößels 13 das Substrat 11 sequentiell in die weiteren erfindungsgemäßen Sputterstationen 29 und schließlich 31 bewegt.

Der kolbenartige Dichtteil 21 sowie ein entsprechender kol­ benartiger Dichtteil 21a am Teil 13b des Transportstößels 13 dichten dabei jeweils eine Station gemäß Fig. 2a von den üb­ rigen Anlagestationen ab, wie dies in Fig. 3 eingetragen ist. Eine Prozeßpumpanlage 33 konditioniert jeweils die Sputter­ stationen 27, 29, 31 gemeinsam oder selektiv.

Mit 15 sind wiederum die Spulen zur Steuerung der jeweiligen Beschichtungsdickenhomogenität dargestellt.

Wie insbesondere aus Fig. 3a ersichtlich, ermöglicht an sich bereits die erfindungsgemäße Einzelstation nach den Fig. 2a oder 2b, aber insbesondere das Hintereinanderanordnen mehre­ rer derartiger Stationen, derart, daß jeweils zwei Quellen praktisch Rücken an Rücken aneinanderliegen, mit optimal we­ nig Aufwand die Sputterquellen elektrisch voneinander zu iso­ lieren, wie schematisch in Fig. 3a bei 35 eingetragen, sie gemeinsam zu kühlen und gegebenenfalls auch mit optimal kom­ binierten elektrischen Quellen zu verbinden, um sie zu be­ treiben. So ist es ohne weiteres möglich, jeweils Rücken an Rücken liegende Quellen ab dem gleichen Generator praktisch wie eine einheitliche Quelle zu betreiben. Gegebenenfalls kann auch die Zwischenisolation 35 weggelassen werden, und es können die beiden aneinanderliegenden Sputterquellen auf gleichem Potential betrieben werden. Dann muß lediglich die Isolation zur Anlagenwand 37 hin gewährleistet werden. An den einzelnen Sputterstationen werden die Substrate vorzugsweise mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen.

Bei Betrachtung von Fig. 3a ist unmittelbar ersichtlich, daß auch mehrere Substrate 11 am gleichen Transportstößel 13, 13b stapelartig angeordnet werden können, derart, daß gleichzeitig an mehreren Sputterstationen gemäß 27 bis 31 jeweils ein Substrat beschichtet wird. Schematisch ist dies in Fig. 3b dargestellt.

Es versteht sich von selbst, daß je nach den an den erfindungsgemäßen Stationen und übrigen an der Anlage gemäß Fig. 3a vorgesehenen Behandlungsstationen durchzuführenden Prozes­ sen die jeweiligen Kammertrennungen durch die Dichtkolben 21 bzw. 21a in gefordertem Umfang form- oder kraftschlüssig oder mittels Spaltdichtungen oder überhaupt nicht erfolgen.

In Fig. 4 ist, ausgehend von einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sputterbeschichtungsstation nach Fig. 2a, sche­ matisch, eine weitere Ausführungsform, insbesondere was Werk­ stücktransport und Werkstückhalterung während des Beschich­ tungsprozesses anbelangt, dargestellt.

Eine Substratscheibe 11, beispielsweise in Form einer CD oder einer anderen Speicherplatte, wird lateral mit einer hier nicht dargestellten Transporteinrichtung, wie mit dem Pfeil P dargestellt, zwischen die erfindungsgemäß ausgebildeten Tar­ gets bzw. Sputterquellen 3a bzw. 3a′ eingeführt und, bezüg­ lich der Öffnungen 5, 51 zentriert, zwischen zwei angetrie­ benen, wie mit den Pfeilen F schematisch dargestellt, beweg­ ten Maskierungsstößeln eingeklemmt. Damit wird der zentrale Scheibenbereich einerseits maskiert und gleichzeitig die Scheibe 11 während des Beschichtungsprozesses positioniert. Selbstverständlich ist es auch ohne weiteres möglich, das ak­ tive Festklemmen zwischen den Maskierungsstößeln 40, 40′ vorzunehmen, indem der eine stationär bleibt und nur der zweite gegen den stationären, die Scheibe 11 dazwischen fest­ klemmend, wirkt.

In Fig. 5 ist schematisch und perspektivisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sputterbeschich­ tungsstation dargestellt. Die Targets bzw. Sputterquellen 40′, 43a bzw. 43a′, je mit einer Öffnung 45 bzw. 45′, sind in dieser Ausführungsform rechteckförmig ausgebildet und spannen ebenso rechteckförmige Öffnungen auf.

Beispielsweise auf einer Halte- und Transportplatte 47 beid­ seitig angeordnet, werden eine oder mehrere Substratscheiben 51, im wesentlichen senkrecht zu den Target- bzw. Zerstäu­ bungsflächen, durch die Öffnungen 45, 45′ durchbewegt und dabei beschichtet. Wiederum ist das Magnetfeld in bevorzug­ ter Ausrichtung dargestellt, wobei die Targets direkt als Ma­ gnetpolschuhe eingesetzt werden und hierfür aus magnetischem Material ausgebildet sind.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Targets analog zu der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wirkend darge­ stellt, bei der, wie als Beispiel dargestellt, die Zerstäu­ bungsflächen, einander gegenüberliegend, konkav geformt sind, z. B. um gezielt erwünschte Schichtdickenverteilungen am da­ zwischenliegenden Werkstück zu erzielen.

An dieser Stelle sei ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Sputterbeschichtungsstation erwähnt: Durch die gegenseitige Beschichtung der Targets ist es durchaus möglich, sicherzustellen, daß diese im metallischen Mode be­ trieben werden. Dies auch, wenn im Mittenbereich, d. h. im Be­ reich der Öffnungen, ein Reaktivgasfluß bzw. ein Reaktiv­ gaspartialdruck so gewählt wird, daß dort, auch aufgrund der dort vorherrschenden geringeren Rate abgestäubten Materials, im reaktiven oder im Intra-Mode beschichtet wird. Im Metall- Mode wird eine isolierende Störbeschichtung der Targets mit einhergehender Störfunkenbildung verhindert.

Das Vorgehen nach Fig. 5 bzw. Fig. 6 ist insbesondere für Schichten und Substrate geeignet, welche empfindlich auf Plasmaeinflüsse reagieren, wie aus Indium/Zinnoxid, Tellur usw. Die Plasmadichte im Zentralbereich der Targets ist im wesentlichen verschwindend, und die zu beschichtenden Flächen liegen parallel zum homogenen Magnetfeld.

In Fig. 7 ist, wiederum schematisch, die Anordnung der Tar­ gets 3a bzw. 3a′ dargestellt, mit bevorzugterweise vorgesehe­ ner Elektrodenanordnung 53 bzw. 53′, welche die innere und die äußere Peripherie je der Targets umschließt, diesbezüg­ lich mindestens auf Dunkelraumabstand gehalten. Gemäß Fig. 7 werden diese Elektroden einerseits, anderseits die beiden Targets 3a, 3a′ von einer einzigen Quelle 55 betrieben, die Elektroden 53, 53′ dabei als Anoden, die Targets als Katho­ den. Selbstverständlich ist es auch ohne weiteres möglich, die Elektroden 53, 53′ potentialfliegend als Schirme zu be­ treiben oder als dritte, elektrisch aktiv gespiesene Elektro­ den, beispielsweise auf einem Bias-DC-Potential.

In Fig. 8a ist, wiederum schematisch, die Anordnung einer er­ sten Magnetanordnung 57 dargestellt, mittels welcher ein ma­ gnetisches Feld zwischen den Targets 3a, 3a′ erzeugt wird, welches im wesentlichen senkrecht zu den Targetneuflächen, d. h. achsparallel zur Achse der Öffnungen 5 bzw. 5′ ver­ läuft. Dieses Magnetfeld kann, wie dargestellt, durch Spulen 59 erzeugt werden oder durch entsprechend angeordnete Perma­ nentmagnete oder durch Kombination von Elektro- und Perma­ nentmagneten.

Eine zweite prinzipielle Art, ein Magnetfeld vorzusehen, ge­ mäß ′ von Fig. 8b, entspricht derjenigen an einem planaren Magnetron, bei welchem die Magnetfeldlinien an mindestens ei­ nem der Targets 3a, 3a′ tunnelförmig verlaufen. In bekannter Art und Weise wird dies durch statische oder bewegte Perma­ nent- und/oder Elektromagnetanordnungen, je den Targets zu­ geordnet, realisiert, wie dies schematisch bei 61 dargestellt ist. Verläufe von Magnetfeldern gemäß Fig. 8a und gemäß Fig. 8b können selbstverständlich beliebig kombiniert werden. Insbesondere können an Elektromagneten Stelleingriffe oder zeitlich variable Magnetfelder, wie gepulste Magnetfelder, durch entsprechende Ansteuerung realisiert werden.

In Fig. 10 ist schematisch eine erfindungsgemäße Sputter­ beschichtungsstation dargestellt, welche einer Kombination der anhand von Fig. 7 und der anhand von Fig. 8a dargestell­ ten Konstellationen entspricht. In Millimetern sind die Di­ mensionen eingetragen.

In Fig. 12 ist das an den entsprechend markierten Bereichen gemäß Fig. 10 gemessene bzw. entsprechend realisierte Ma­ gnetfeld bzw. dessen Verlauf dargestellt. Es wurden Alumi­ niumtargets zerstäubt und dabei im Prozeßraum ein Druck von 8·10^-3mbar eingestellt.

In Fig. 11 ist die sich ergebende Schichtdickenverteilung am Substrat 11 gemäß Fig. 10 dargestellt, wobei bis auf eine zentrale Halterung, wie in Fig. 10 angedeutet, der Mittenbe­ reich nicht maskiert war. Es ergibt sich, wie ohne weiteres ersichtlich, eine äußerst homogene, im wesentlichen gleiche Beschichtung der beiden Substratflächen.

In Fig. 9 ist in Funktion des Targetringradius die relative Erosionstiefe dargestellt; es ergibt sich eine gute, im we­ sentlichen gleichmäßige Erosion und damit Ausnützung des Targetmaterials.

Die erfindungsgemäße Sputterbeschichtungsstation eignet sich insbesondere für die Beschichtung scheibenförmiger Werk­ stücke, insbesondere für die Beschichtung von Hard Disks, Mini Disks und CDs.

Zusammengefaßt ergeben sich mit der erfindungsgemäßen Sta­ tion folgende Vorteile:

• - kompakte Bauweise;
• - gleichzeitiges Rundumbeschichten von Werkstücken, insbe­ sondere gleichzeitiges Beschichten beider Flächen schei­ benförmiger Werkstücke oder gleichzeitiges Beschichten der Oberflächen zweier, insbesondere scheibenförmiger Werkstücke und gegebenenfalls anschließendes gleichzei­ tiges Beschichten ihrer anderen Fläche, sowohl mittels kreisringförmiger Targets wie auch mittels rechteckförmi­ ger, rahmenartiger Targets gemäß Fig. 5;
• - aufgrund der mit den Magnetfeldern steuerbaren Plasmaein­ schnürung kann bei sehr tiefen Arbeitsgas-Partialdrücken beschichtet werden;
• - die Schichtdickenverteilung kann mit den dargestellten Magnetfeldern optimiert werden;
• - der homogene Targetabtrag ergibt eine hohe Targetausnüt­ zung, und es können magnetische Targetmaterialien zer­ stäubt werden;
• - vorgesehene elektrische Betriebsquellen können optimiert für den Betrieb mehrerer Zerstäubungsquellen eingesetzt werden;
• - vorzusehende Kühlkreisläufe können optimiert über mehrere Quellen geführt werden;
• - eine genügend homogene Schichtdickenverteilung ist auch ohne Werkstückbewegung gewährleistet;
• - die gegenseitige Isolation der Quellen ist konstruktiv einfach;
• - eine beidseitige Beschichtung eines Substrats oder eine einseitige Beschichtung zweier Substrate kann mit Vor­ sehen einer einzigen elektrischen Betriebsquelle reali­ siert werden;
• - es können äußerst dicke Targets eingesetzt werden, bei­ spielsweise von bis zu 6 cm Dicke, weil in der bevorzugten Ausführungsform, bei der die Feldlinien des Magnetfeldes von Targetfläche zu Targetfläche gerichtet sind, der Feldverlauf nurmehr unwesentlich von der momentanen Ero­ sionsform und der Targetdicke abhängt;
• - sollte ein zu beschichtendes Substrat während des Schichtwachstums in einem homogenen Magnetfeld geführt werden, wie dies z. B. für high density Hard Disks er­ wünscht ist, so ist dies wie durch ein Vorgehen gemäß Fig. 5 ohne Zusatzeinrichtungen möglich;
• - bei Hintereinanderschalten mehrerer erfindungsgemäßer Sputterbeschichtungsstationen können alle Targets mit der gleichen elektrischen Quelle betrieben werden, wobei die Plasmen wahlweise durch Ein- und Ausschalten der Magnet­ felder aktiviert bzw. desaktiviert werden;
• - aufgrund der unterschiedlichen Verhältnisse im Öffnungs­ bereich der Targets und im Zerstäubungsflächenbereich kann im Öffnungsbereich eine Schichtabscheidung im Re­ aktivmode mit elektrisch isolierendem Material erfolgen, wobei die bekannte Targetvergiftung im Zerstäubungsflä­ chenbereich im wesentlichen unterbleibt.

Claims (16)

1. Sputterbeschichtungsstation mit einem Paar sich gegen­ überliegender Sputterquellen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine (3a) eine lichte Öffnung (5) umspannt und eine in diese (5) eingreifende Werkstückhalterung (9a, 13, 13a, 13b, 40, 47) vorgesehen ist.

2. Station nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalterung einen durch die Öffnung (5) durchgreifen­ den, getrieben beweglichen, vorzugsweise als Maskierung für ein Werkstück wirkenden Positionierungsstempel (40) umfaßt, vorzugsweise mit einem ihm gegenüberliegenden weiteren Stem­ pel (40′) zusammenwirkend.

3. Station nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Sputterquellen eine lichte Öffnung (5, 5′) und je eine in jeweils eine der Öffnungen (5, 5′) eingreifende Werkstückhalterung (9a, 9a′, 13a, 13b, 40, 40′) oder eine gemeinsam durch beide Öffnungen (5, 5′) durchgrei­ fende Werkstückhalterung (13, 47) umfassen.

4. Station nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalterung für die Aufnahme von Werkstückscheiben ausgebildet ist, mit Scheibenflächen, im wesentlichen paral­ lel zu den Achsen der Öffnungen (5, 5′).

5. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mindestens eine Sputterquelle ein um die Öffnung mindestens teilweise umlaufendes rahmenförmiges Tar­ get umfaßt, rechteckrahmenförmig umlaufend oder kreisring­ förmig umlaufend.

6. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sputterneufläche der Targets gegen die Öffnung hin geneigt ist, vorzugsweise linear oder konkav.

7. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkstückhalterung eine im wesentlichen parallel zur Öffnungsachse getrieben bewegliche Transport­ anordnung umfaßt.

8. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Magnetfeld-Erzeugungsanordnung vorgesehen ist, welche zwischen den Sputterquellen ein im wesentlichen zur Öffnungsachse paralleles Magnetfeld erzeugt und/oder ein über der Targetfläche tunnelförmig gebogenes Magnetfeld, wo­ bei die Magnetanordnung Elektro- und/oder Permanentmagnete umfaßt.

9. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine lateral zwischen die Sputterquellen ge­ trieben bewegliche Werkstück-Transportanordnung vorgesehen ist und eine mindestens durch die eine lichte Öffnung ge­ trieben durchgreifende Werkstückhalterung zur Übernahme und Positionierung des Werkstückes während der Beschichtung.

10. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkstückhalterung und die Sputter­ quellen während des Beschichtungsbetriebes relativ zueinan­ der, vorzugsweise gleichförmig beweglich, antriebsgekoppelt sind.

11. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß entlang der Öffnungsberandung und vor­ zugsweise entlang der äußeren Sputterquellenberandung, dies­ bezüglich mindestens auf Dunkelraumabstand gehalten, eine Elektrodenanordnung vorgesehen ist, bevorzugterweise als Anode betrieben.

12. Verfahren zur Sputterbeschichtung von Werkstücken, da­ durch gekennzeichnet, daß sie durch eine Öffnung in einer Sputterquelle hindurch im Beschichtungsraum mindestens gehal­ tert werden und dort, bis auf einen Halterungsbereich frei­ liegend, von besagter Sputterquelle und einer weiteren, ihr gegenüberliegenden beschichtet werden.

13. Vakuumbehandlungsanlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit mindestens einer Sputterbeschichtungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

14. Verfahren zur Sputterbeschichtung von Werkstücken, vor­ zugsweise nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ringplasmaentladung elektrisch leitendes Material zer­ stäubt wird, das zerstäubte Material im Ringzentralbereich mit einem Reaktivgas zur Reaktion gebracht wird und in diesem Bereich ein Werkstück mit dem Reaktionsprodukt beschichtet wird, vorzugsweise mit einem Reaktionsprodukt, welches elek­ trisch schlechter leitet als das zerstäubte Material.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringplasmaentladungsraum ein bezüglich Ringachse im we­ sentlichen achsparalleles Magnetfeld erzeugt wird.

16. Verwendung der Station nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bzw. des Verfahrens nach Anspruch 12 bzw. der Anlage nach An­ spruch 13 für die Beschichtung scheibenförmiger Substrate, insbesondere von Speicherplatten.