DE19730884A1 - Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit Chromoxinitrid - Google Patents
Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit ChromoxinitridInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten
eines Substrates mit Chromoxinitrid durch Sputtern mit
tels eines Targets aus reinem Chrom in einem Rezipienten,
dem Argon, Sauerstoff und Stickstoff zugeführt wird.
Ein solches Verfahren ist allgemein bekannt und wird
derzeit bei der Displayherstellung zur Beschichtung von
glasförmigen Substraten angewandt, um durch das Chromoxi
nitrid die Reflexion zu vermindern. Üblicherweise werden
dabei auf das glasförmige Substrat in Line zunächst die
Chromoxinitridschicht und anschließend eine weitere
Schicht aus metallischem Chrom und gegebenenfalls weitere
Schichten aufgebracht. Das Erzeugen der Chromoxinitrid
schicht begrenzt die Geschwindigkeit des Aufbringens des
gesamten Schichtsystems, da hierbei statische Sputterra
ten in der Größenordnung von nur 0,4 nm/s erreichbar
sind.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei der
Erzeugung einer Chromoxinitridschicht möglichst hohe
Sputterraten zu erreichen sind.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zusätzlich in den Rezipienten ein Kohlenwasserstoffgas
eingegeben wird.
Überraschenderweise zeigte sich bei einem solchen Verfah
ren, daß die statische Sputterrate wesentlich anstieg,
ohne daß die Qualität der Chromoxinitridschicht schlech
ter wurde. Als Ursache für diesen Anstieg der Sputterrate
wird vermutet, daß das Kohlenwasserstoffgas im Plasma zu
Kohlenstoff und Wasserstoff gespalten wird und insbeson
dere der Wasserstoff sich nahe der Oberfläche des Targets
mit dem dort im Rezipienten befindlichen Sauerstoff ver
bindet. Dadurch wird verhindert, daß auf der Oberfläche
des Targets Chromoxide entstehen, welche gegenüber dem
Chrom einen hohen elektrischen Widerstand haben und da
durch die Sputterrate senken. Ein weiterer Grund für die
mögliche, höhere Sputterrate liegt darin, daß durch die
Zugabe des Kohlenwasserstoffgases die Regelbarkeit der
Sputteranlage wesentlich verbessert wird, da durch das
Kohlenwasserstoffgas die Sputterrate mit steigendem
O2-Partialdruck wesentlich flacher und mit geringerer Hys
terese abfällt. Deshalb braucht man bei dem erfin
dungsgemäßen Verfahren bei einem Absinken der Sputterrate
den O2-Partialdruck wesentlich geringer abzusenken als
bei dem bekannten Verfahren, um wieder die ursprüngliche,
höhere Sputterrate zu erreichen.
Die angestrebte, reduzierende Wirkung des zusätzlich ein
gegebenen Gases könnte man auch mit reinem Wasserstoff
erreichen. Das bedingte jedoch unverhältnismäßig hohe An
lagekosten, da der freie Wasserstoff im Rezipienten durch
die Anwesenheit von Sauerstoff zu einer Explosionsgefahr
führt. Diese besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht, weil sich das Kohlenwasserstoffgas erst im Plasma
zu Kohlenstoff und Wasserstoff spaltet und dieser Wasser
stoff unmittelbar wieder eine Verbindung mit dem Sauer
stoff eingeht. Auch der Kohlenstoff vermag eine reduzie
rende Wirkung auszuüben, indem er mit O2 zu CO2 reagiert.
Bei dem für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehenen
Anwendungsfall der Erzeugung einer Blackmatrix als
Display stört im übrigen in die Schicht gelangender
Kohlenstoff nicht, weil die Chromoxinitridschicht ohnehin
schwarz ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt,
wenn gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens das Kohlenwasserstoffgas Methan (CH4) ist. Versu
che zeigten, daß bei Verwendung eines solchen Gases die
statische Sputterrate von etwa 0,4 nm/s auf 1,5-2,0
nm/s anstieg, ohne daß die Qualität der erzeugten
Schicht schlechter wurde.
Zur weiteren Erhöhung der statischen Sputterrate trägt es
bei, wenn das Kohlenwasserstoffgas innerhalb einer Ab
schirmung des Targets in den Rezipienten eingegeben wird.
Hierdurch wird erreicht, daß der Wasserstoff des Kohlen
wasserstoffgases nach dem Aufspalten der Gasmoleküle un
mittelbar an der Oberfläche des Targets mit Sauerstoff
reagiert und deshalb den unerwünschten Zutritt von Sauer
stoff zur Targetoberfläche verhindert oder sogar sich be
reits auf der Targetoberfläche gebildete Chromoxide redu
zieren.
Das zerstäubte Chrom wird zuverlässig auf dem Substrat
oder auf dem Weg vom Target zum Substrat zu Chromoxini
trid oxidiert, ohne daß die Gefahr einer Oxidation der
Targetoberfläche besteht, wenn gemäß einer anderen Wei
terbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Kohlen
wasserstoffgas und Argon innerhalb der Abschirmung und
außerhalb der Abschirmung zusätzlich Argon, Sauerstoff
und Stickstoff eingegeben wird.
Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens nach der Erfin
dung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen. In
ihr ist stark schematisch eine Sputteranlage zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen Rezipienten 1 mit einem an
Masse anliegenden Gehäuse 2 aus Metall. In den Rezipien
ten 1 ragt eine gegenüber dem Gehäuse 2 mittels eines
Isolators 3 elektrisch isolierend und dichtend angeord
nete, Sputterkathode 4, auf der ein Target 5 aus reinem
Chrom angeordnet ist. In der Sputterkathode 4 ist ein
übliches Magnetsystem 6 angeordnet.
In dem Rezipienten ist das Target 5 von einer Abschirmung
7 seitlich eingefaßt. Innerhalb dieser Abschirmung 7
befinden sich Gasauslässe 8, über welche Argon und Methan
zugeführt wird. Weitere Gasauslässe 9 außerhalb der
Abschirmung 7 dienen der Zufuhr von Sauerstoff,
Stickstoff und nochmals Argon. An der der Sputterkathode
4 gegenüberliegenden Seite des Rezipienten 1 ist ein
Substrat 10 angeordnet, welches in der Sputteranlage
beschichtet wird.
Das durch die Energiezufuhr über die Sputterkathode 4
sich bildende Plasma im Rezipienten 1 führt zur
Zerstäubung des Chroms des Targets 5. Dieses zerstäubte
Chrom reagiert auf dem Weg zu dem Substrat 10 und/oder
nach dem Niederschlagen auf das Substrat 10 mit dem
Sauerstoff und Stickstoff, so daß Chromoxinitrid
entsteht. Eine Oxidation der Oberfläche des Targets 5
durch den Sauerstoff im Rezipienten 1 verhindert das
Methan, welches sich im Plasma zu Wasserstoff und
Kohlenstoff spaltet, so daß in unmittelbarer Nähe des
Targets 5 insbesondere stark reduzierend wirkender
Wasserstoff vorhanden ist.
1
Rezipient
2
Gehäuse
3
Isolator
4
Sputterkathode
5
Target
6
Magnetsystem
7
Abschirmung
8
Gasauslaß
9
Gasauslaß
10
Substrat
Claims (4)
1. Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit Chrom
oxinitrid durch Sputtern mittels eines Targets aus reinem
Chrom in einem Rezipienten, dem Argon, Sauerstoff und
Stickstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich in den Rezipienten ein Kohlenwasserstoffgas
eingegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kohlenwasserstoffgas Methan (CH4) ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffgas innerhalb
einer Abschirmung des Targets in den Rezipienten eingege
ben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kohlenwasserstoffgas und Argon innerhalb der Ab
schirmung und außerhalb der Abschirmung zusätzlich Argon,
Sauerstoff und Stickstoff eingegeben wird.
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Publications (1)
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