DE3724937A1

DE3724937A1 - Zerstaeubungsquelle fuer kathodenzerstaeubungsanlagen

Info

Publication number: DE3724937A1
Application number: DE19873724937
Authority: DE
Inventors: Urs Wegmann
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1988-07-07
Also published as: US4983269A; GB2199340B; DE8710321U1; GB8727620D0; JPS63169377A; FR2608633B1; FR2608633A1; JP2739080B2; DE3724937C2; GB2199340A; CH669609A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäu bungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer Kathodenzerstäubungsanlage mittels einer derartigen Zerstäubungsquelle.

Der Vorgang des Kathodenzerstäubens hat ausser ordentlich weite Verbreitung zur Herstellung dünner Schichten gefunden. Das gewünschte Material wird dabei durch Ionenbe schuss einer geeigneten Quelle zerstäubt. Die dazu erforder lichen Ionen werden durch Anlegen einer negativen Spannung an die Kathode durch eine Gasentladung erzeugt und auf die Kathode beschleunigt. Die Plasmadichte und damit die Zer stäubungsrate kann dabei durch zusätzliche Magnetfelder er höht werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Plasmagenerator durch eine DC-, Wechselstrom-, Hochfrequenz- oder Mikrowellen entladung gebildet wird.

Im Zuge des Zerstäubungsvorganges erodiert das Kathodenmaterial mit fortschreitender Gebrauchsdauer. Ist eine bestimmte Masse des Materials abgestäubt, muss der Zerstäubungsvorgang unterbrochen und die erodierte Kathode durch eine neue ersetzt werden.

Die Kathodenmaterialien müssen während des Kathodenzerstäubungsprozesses sehr intensiv gekühlt werden. Dabei werden zwei Methoden unterschieden. Bei der direkten Kühlung wird die Kathodenrückseite vom Kühlmedium direkt be strichen. Nach der indirekten Methode wird die Kathode durch Anklemmen an einen geschlossenen Kühlmittelkanal kontaktiert. Würde man nun zulassen, dass eine derartige Kathode vollstän dig durcherodiert würde, so würde im einen Fall Kühlmittel in die Prozesskammer austreten und im anderen Fall das Kon struktionsmaterial der Kühlkanäle abgestäubt. Angesichts der hohen Reinheitsanforderungen, welche an die erzeugten dün nen Schichten gestellt werden, würde ein derartiges Durcherodieren zu einer unbrauchbaren Schichtqualität und damit zu einem Ausfall der gesamten Anlage führen. Die Verun reinigung der Anlage führt darüberhinaus zu langen Still standszeiten zur Durchführung der erforderlichen Reinigungs arbeiten.

Auf der anderen Seite erscheint es als wesent lich, dass möglichst viel Kathodenmaterial verbraucht wer den kann, bevor diese ersetzt werden muss, da unter Umstän den sehr wertvolle Werkstoffe wie Silber, Gold, Platin oder Palladium als Targets eingesetzt werden. Das Beherrschen der Erosionsvorgänge des Targets bestimmt daher nicht nur die Betriebssicherheit, sondern auch die Standzeiten der Targets und dadurch die Wirtschaftlichkeit einer Kathodenzerstäubungs anlage.

Eine bekannte Methode zur Erfassung der Ero sion eines Zerstäubungstargets besteht darin, die beim Be trieb dieses Targets aufgewendete elektrische Energie zu messen. Wird ein vorbestimmter akkumulierter Wert dieser Energie erreicht, so wird die Zerstäubungsquelle abgeschal tet. Da indessen die Erosionsrate eines Targets neben der aufgewendeten Energie von verschiedenen anderen Parame tern abhängt, wie Werkstoffeigenschaften, Druck, Art des eingesetzten Gases, konstruktive Merkmale der Quelle und elektrische Leistungsdichte, führt diese Methode nur zu einer indirekten Erfassung der Abtragung bzw. der noch verbleibenden Dicke des Targets und muss daher durch eine vorgängige Eichung des Systems ergänzt werden. Die Genauig keit und Zuverlässigkeit dieser Methode ist entsprechend gering. Um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, muss darü berhinaus verhältnismässig früh mit einer genügenden Reser ve abgeschaltet werden, was seinerseits zu niedrigen Stand zeiten der Anlage führt.

Daneben ist im Stand der Technik vorgeschla gen worden, im Kathodenaufbau an der Stelle stärkster Erosion des Targets einen Temperatursensor einzubauen. Die von einem solchen Sensor gemessene Temperatur ist ein Mass für die Dicke des Targetmaterials an dieser Stelle (US-PS 43 24 631 und 44 07 708). Wenn ein vorbestimmter Temperaturwert erreicht wird, wird die Quelle abgeschaltet. Der Nachteil dieser Metho de besteht darin, dass dieser kritische Temperaturwert gleich wie der gesamte Temperaturverlauf zunächst in einer Eichkurve empirisch ermittelt werden muss, da dieser nicht nur von der Zerstäubungsleistung, sondern auch vom Kathodenwerkstoff, von deren konstruktivem Aufbau sowie von der Kühlmethode abhängt. Eine direkte und zuverlässige Messung des Abstäubegrades wird daher auch mit dieser Methode nicht erreicht.

Schliesslich ist im Stand der Technik vor geschlagen worden, die Erosion des Targets durch Messung der Zerstäubungsspannung (CH-PS 6 57 382), bei ferromagnetischen Targets durch Messung der magnetischen Induktion unterhalb des Targets mittels Hall-Sonden (GB-OS 21 44 772, Anspruch 8), durch Messung der Induktion eines magnetischen Streufeldes (DE-OS 34 25 659, S. 73) oder bei nicht-magnetischen Target materialien durch Messung der Plasma-Impedanz bzw. der Plas ma-Spannung in der Prozesskammer zu erfassen (DE-OS 34 25 659 S. 75 ff). Alle diese Methoden führen indessen zu einer indi rekten Messung der Erosion des Targets, erfordern daher zusätz liche, zum Teil sehr aufwendige empirische Untersuchungen zur Eichung des betreffenden Systems und bleiben deshalb mit verhältnismässig hohen Unsicherheits faktoren behaftet, welche in der betrieblichen Praxis, namentlich beim Betrieb von Produktionsanlagen mit hohem Automatisierungsgrad, nicht akzeptiert werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung be steht dementsprechend darin, den Erosionszustand von Zer stäubungstargets während des Kathodenzerstäubungsvorganges direkt und zuverlässig festzustellen und dadurch die Be triebssicherheit und die Wirtschaftlichkeit der Zerstäubungs quellen wesentlich zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch eine Zerstäubungsquelle der im Gattungsbegriff umschriebenen Art gelöst, welche folgende kennzeichnenden Merkmale aufweist:

a) Der abzutragende Targetkörper weist an vorbe stimmten und während des Kathodenzerstäubungs vorganges unveränderlichen Stellen mindestens einen Sensor auf.
b) Dieser ist zur direkten Erfassung des Durchero dierens des Targetkörpers an der vorbestimmten Stelle bestimmt.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass ein Sensor auf eine Grösse anspricht, welche dadurch in sprunghafter Weise verändert wird, dass der Sensor bzw. die Ausnehmung des Targetkörpers, in der er befestigt ist, im Zuge der Erosion des Targetkörpers freigelegt wird und damit unmittelbaren Zugang zum Innern der Prozesskammer er hält. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik offenbarten Vorrichtungen und Verfahren ist daher für die erfindungsge mässe Vorrichtung keine vorgängige Eichung des Systems not wendig. Der Zeitpunkt der sprunghaften Veränderung der Mess grösse kann vielmehr durch eine entsprechende Plazierung des Sensors nach den Erfordernissen des konkreten Verfahrens frei ausgewählt werden. Da die gewählte Position des Sen sors während dem Kathodenzerstäubungsvorgang vorbestimmt ist und nicht mehr verändert wird, bildet die durch die Freilegung ("Durcherosion") erzeugte sprunghafte Veränderung der betref fenden Messgrösse ein direktes Mass für die Abtragung der Targetoberfläche im Gegensatz zu den im Stand der Technik offenbarten Vorrichtungen, welche diese Abtragung nur auf indirekte Weise anhand von Sekundäreffekten erfassen.

Als Messgrössen sind nach der Erfindung grund sätzlich alle Variablen geeignet, welche im Innern der Pro zesskammer während des Kathodenzerstäubungsvorganges wesent lich unterschiedliche Werte als ausserhalb derselben aufwei sen und daher beim Freilegen des Sensors durch Erosion eine sprunghafte Veränderung des Signals erzeugen: photometri sche Grössen (Lichtstärke, Leuchtdichte, Lichtstrom usw.), Anzahl und Dichte der elektrischen Ladungsträger, Tempera tur, Druck usw. Für Sonderanwendungen erscheinen auch wei tere Messgrössen als geeignet, wie beispielsweise der Par tialdruck bestimmter Komponenten in der Prozesskammer, die Wellenlänge emittierten Lichtes usw. Die Realisation der Erfindung ist besonders einfach und wirkungsvoll, wenn die Messgrössen der Plasmaentladung selbst zur Aus wertung verwendet werden.

Als besonders vorteilhaft erscheint es, den Sensor an derjenigen Stelle des Targetkörpers anzubringen, an der vermutlich die stärkste Erosion während des Katho denzerstäubungsprozesses auftreten wird. Bei Zerstäubungs quellen, bei denen nicht nur ein Endzustand, sondern auch Zwischenstadien der Targeterosion erfasst werden sollen, ist es darüberhinaus vorteilhaft, eine Mehrheit von Sensoren an in horizontaler Richtung unterschiedlichen Stellen des Targetkörpers anzubringen, wodurch eine schrittweise Beobach tung der Entwicklung des Erosionsbildes möglich ist. Die Aussagekraft dieses schrittweisen Beobachtungsvorganges wird noch erhöht, wenn eine Mehrheit von Sensoren an in vertikaler Richtung unterschiedlichen Stellen des Targets befestigt werden, welche der fortschreitenden Erosion der Targetoberfläche entsprechen. In allen diesen Ausführungsfor men der Erfindung können die Sensoren entweder in Ausnehmun gen im Innern des abzutragenden Targetkörpers oder in Aus nehmungen einer hinter diesem Targetkörper befindlichen Kühlplatte befestigt werden. Im letzteren Fall können die Sensoren entweder noch teilweise in eine Ausnehmung des Tar getkörpers hineinreichen, oder lediglich in Verbindung zu Ausnehmungen an der hinteren oder unteren Oberfläche des Targetkörpers stehen oder schliesslich nur noch in mechani schem oder optischem Kontakt zu dieser Oberfläche des Tar getkörpers stehen.

Nach dem Durcherodieren eines Targets und der damit verbundenen Freilegung des Sensors besteht die Gefahr, dass dieser selbst durch Rücksputtern von Material teilweise beschichtet wird. Im einfachsten Fall macht dies eine zu sätzliche Reinigung des Sensors notwendig, im ungünstige ren Fall wird dadurch das Messignal gestört. Dieser uner wünschten Nebenerscheinung kann dadurch begegnet werden, dass die vorbestimmte Stelle, an der das Durcherodieren des Targets festgestellt werden soll und die Stelle, an der der Sensor befestigt wird, nicht identisch sind und durch eine Ausnehmung im Targetkörper miteinander verbunden werden. Allenfalls rückgesputtertes Material setzt sich alsdann an den Wänden der Ausnehmung ab und der Sensor selbst wird davon verschont.

Nach dem Durcherodieren des Targets und der damit verbundenen Freilegung des Sensors wird während eines kurzen Zeitintervalls Material des Sensors selbst abge stäubt. Dies kann dazu führen, dass die in der Prozess kammer erzeugten dünnen Schichten verunreinigt werden, was angesichts der hohen Anforderungen an die Reinheit dersel ben unter Umständen zu enormen wirtschaftlichen Einbus sen führt. Diese Schwierigkeit kann dadurch behoben wer den, dass Targetkörper und Sensor, gegebenenfalls auch die Sensorhalterung oder eine Abdeckung im aktiven Be reich aus dem gleichen Werkstoff gefertigt werden. Wenn nunmehr das Material des freigelegten Sensors abgestäubt wird, beeinträchtigt dies die Schichtqualität in keiner Weise.

Für die einzelnen Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung steht eine Vielzahl von konstruktiven Möglichkeiten zur Verfügung. Sensoren können beispiels weise in Sacklöchern (blind holes) befestigt werden, deren Achse derjenigen des Erosionsvorganges des Targets ent spricht. Durch den Erosionsvorgang werden diese Sacklöcher auch auf der Seite der Prozesskammer eröffnet. Sensoren können aber auch in durchgehenden Bohrungen oder Nuten angebracht werden, deren Achse mehr oder weniger senk recht zu derjenigen des Erosionsvorganges des Targets ver läuft. Besonders vorteilhaft erscheint diese Variante bei Zerstäubungsquellen mit direkter Kühlung, bei denen eine Durchführung des Sensors durch einen Kühlmittelstrom kon struktive Schwierigkeiten bereiten würde. In dieser Aus führungsform können die Sensoren auch als Signalgeber und Signalempfänger ausgestaltet werden, und die Störung eines konstanten Signals durch die Freilegung der Bohrung oder Nut im Zuge des Erosionsprozesses bildet ihrerseits ein direktes Mass für die Abtragung des Targets. Nach dieser Überlegung können etwa Änderungen eines Lichtstromes, der elektrischen Leitfähigkeit oder des Druckes in der Bohrung zur Erfassung des Abtragungsvorganges dienen.

Das Verfahren zum Betreiben einer Kathodenzer stäubungsanlage mittels der erfindungsgemässen Zerstäubungs quelle weist folgende Einzelmerkmale auf:

a) Das Durcherodieren des Targetkörpers wird mit Hilfe mindestens eines Sensors an mindestens einer vorbestimmten und während des Kathodenzerstäubungs prozesses unveränderlichen Stelle im oder am Target körper unmittelbar und selbsttätig festgestellt.
b) Der Zerstäubungsprozess wird innerhalb eines vor gegebenen Zeitintervalls, nachdem die Erosion die betreffende Stelle des Targetkörpers erreicht hat, abgebrochen.
c) Der Targetkörper wird ersetzt.

Dieses Verfahren bietet gegenüber den im Stand der Technik offenbarten Methoden den Vorteil, dass die Ab tragung des Targetkörpers und damit das Durcherodieren unmittelbar und ohne Rückgriff auf Hilfsgrössen festge stellt wird, deren Verhalten zuerst in einer Eichkurve festgehalten werden müsste. Daneben liefert die erfindungs gemässe Methode eine sprunghafte Veränderung einer Mess grösse und damit ein Signal, welches völlig eindeutig und von geringer Störanfälligkeit ist. Schliesslich kann der Zeitpunkt dieser sprunghaften Veränderung der Messgrösse und damit auch der Zeitpunkt des Abschaltens der Zerstäu bungsquelle im Rahmen der vorgegebenen Systemparameter völlig frei durch Auswählen einer bestimmten Plazierung des Sensors im Targetkörper festgelegt werden.

Als Messgrössen können neben photometrischen Variablen (Lichtstärke, Leuchtdichte, Lichtstrom, spezifi sche Lichtausstrahlung, Lichtmenge, Beleuchtungsstärke, Belichtung usw.) elektrostatische oder elektrische Grössen (Anzahl oder Dichte der elektrischen Ladungsträger, elektri sche Leitfähigkeit usw.), die Temperatur von Wärmequellen und der Druck in der Prozesskammer eingesetzt werden. Eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung besteht in der Erfassung des Partialdruckes einzelner Komponenten in der Prozesskammer unter Verwendung chemischer Detektions methoden sowie in der selektiven Verarbeitung der erzeugten Signale anhand charakteristischer Frequenzen der Entladung während des Kathodenzerstäubungsvorganges oder anhand der charakteristischen Wellenlänge des Lichtes bei photometri schen Grössen. Im ersteren Fall bedeutet dies, dass die an den Messpunkten erfassten Signale derart verarbeitet werden, dass ausschliesslich charakteristische Frequenzen der Entladung während des Kathodenzerstäubungsprozesses ausgewertet, andere Frequenzen dagegen nicht verarbeitet werden. Im zweiten Fall erfordert die selektive Verarbei tung anhand der Wellenlänge eine Ergänzung des Verarbei tungssystems durch einen Monochromator.

Zur Übermittlung der Signale bei photometri schen Grössen eignen sich die bekannten Lichtleitfasern, die darüberhinaus den konstruktiven Vorteil bieten, dass der Sensorhalter (15) nicht aus einem isolierenden Werk stoff gefertigt werden muss.

Die Verarbeitung der Signale kann so angelegt sein, dass die sprunghafte Veränderung der Messgrösse beim Durcherodieren des Targetkörpers ohne Verzug zum Abschalten der Zerstäubungsquelle führt. Zweckmässiger kann es unter Umständen sein, die Tiefe des Sensors im Targetkörper der art auszuwählen, dass nach dem Durcherodieren noch genü gend Targetmaterial verbleibt, so dass der angefangene Prozesschritt noch in jedem Fall zu Ende gefahren werden kann. Zu diesem Zweck ist zwischen der sprunghaften Ver änderung des Signals beim Durcherodieren und dem Abschal ten der Anlage ein Zeitintervall vorzuprogrammieren, wel ches dem Zeitbedarf für einen vollständigen Prozessschritt unter den gegebenen Rahmenbedingungen entspricht. Auf die se Weise ist dafür gesorgt, dass ein einmal angelaufener Prozess nicht vorzeitig abgebrochen werden muss, ein un erwünschter Vorgang, der zu einer Beeinträchtigung der Qualität der produzierten Schichten oder sogar zu Aus schussprodukten sowie zu unwirtschaftlichen Produktions unterbrüchen führt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand verschie dener Ausführungsformen beispielhaft erläutert, ist jedoch nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt. Dabei stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit indirekter Kühlung;

Fig. 2 eine vergrösserte Einzelheit aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit einer Mehrzahl von Sen soren und indirekter Kühlung;

Fig. 4 einen weiteren Querschnitt durch eine erfindungs gemässe Zerstäubungsquelle, bei der die Stelle des mutmasslichen Durcherodierens nicht iden tisch mit der Position des Sensors ist;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit direkter Kühlung;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit indirekter Kühlung, bei der die beiden Sensoren als Signalgeber und -empfänger ausgestaltet sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Zerstäubungsquelle ist aufgebaut aus einem plattenförmigen Targetkörper 1, der im Zuge des Kathodenzerstäubungsverfahrens erodiert wird und dessen Material zur Erzeugung der betreffenden dünnen Schichten auf einem Substrat dient. Dieser Targetkörper 1 weist an seinem Rand eine Schulter auf und ist durch einen der Prozesskammer zugewandten und in diese Schulter einge setzten Targethalterrahmen 2 mittels Schraubverbindungen 3 mit einer Kühlplatte 5 verbunden. Der thermische Kontakt zwischen Targetkörper 1 und Kühlplatte 5 kann durch eine eingefügte Folie 4 aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleit fähigkeit verbessert werden. Die Kühlplatte 5 weist dabei eine Anzahl von Kanälen 6 auf, durch die ein Kühlmittel geleitet wird. Die Zusammensetzung aus Targetkörper 1 und Kühlplatte 5 ist auf dem Kathodenkörper 11 befestigt, in dessen Innern sich ein Magnetsystem aus Permanentmagneten 10 befindet. Der Kathodenkörper 11 ist mittels Isolatoren 9 an einem Prozesskammerflansch 8 befestigt, an dessen der Prozesskammer zugewandten Seite ein Dunkelraumschild 7 als Anode aufgesetzt ist.

Zur Erfassung der Erosion 12 des plattenförmigen Targetkörpers 1 weist dieser an seiner der Prozesskammer abgewandten Seite eine Ausnehmung 13 auf, der eine entspre chende Bohrung in der Kühlplatte 5 gegenüberliegt. In diese Bohrung der Kühlplatte 5 ist eine Halterung 15 für einen Sensor 14 eingeschraubt, dessen plättchenförmig ausgestal tetes Ende in die Ausnehmung 13 im Targetkörper 1 hinein ragt. Je nach der Art der von dem Sensor zu erfassenden Mess grösse ist dabei die Sensorhalterung 15 entweder aus einem isolierenden oder aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ausgeführt.

Wird der Rand der Ausnehmung 13 im Zuge des Katho denzerstäubungsverfahrens durcherodiert, so verändert sich der als Messgrösse eingesetzte Parameter (photometrische Grössen, elektrische Ladung, Temperatur, Druck usw.) sprung artig von einem Nullwert auf den in der Prozesskammer herr schenden Wert. Dieser Sprung wird vom Sensor 14 registriert und als ein entsprechendes Signal durch die Leitung 16 und die Bohrung 17 im Kathodenkörper 11 an das Verarbeitungssys tem weitergegeben, welches in an sich bekannter Weise aus Trennverstärker 18, Schaltverstärker 19 und Schalter 20 aufgebaut ist. Vorteilhafterweise werden dabei die Verhält nisse derart gewählt, dass die Zerstäubungsquelle erst nach einem vorgegebenen Zeitintervall abgeschaltet wird, wodurch eine optimale Ausnutzung des Targetkörpers 1 gewährleistet ist, welche die Standzeit erhöht und bei teuren Werkstoffen besonders ins Gewicht fallen kann.

Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Einzelheit aus der Fig. 1. Die Sensorhalterung 15 ist dabei als zapfenför mige Struktur erkennbar und weist ein Gewinde zum Verschrau ben in einer entsprechenden Bohrung der Kühlplatte 5 auf. Der Sensor 14 endet in einem Plättchen 21, das in die Aus nehmung 13 des Targetkörpers 1 hineinragt und beispielswei se als Elektrode zur Erfassung der elektrischen Ladungen in der Prozesskammer dienen kann. Dieses Plättchen wird zweckmäs sigerweise aus dem gleichen Werkstoff gefertigt wie der betref fende Targetkörper 1. Da nach dem Durcherodieren notwendiger weise während eines kurzen Zeitintervalls Material dieses Plätt chens abgestäubt wird, verhindert diese Massnahme, dass die erzeugte dünne Schicht durch diesen Vorgang verunreinigt wird.

In Fig. 3 ist ein weiterer Targetkörper mit in direkter Kühlung dargestellt. Dieser weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 13 a, 13 b und 13 c auf, welche von der Rückseite des Targetkörpers her in diesen eindringen und unterschied liche Tiefen aufweisen. Eine derartige Anordnung gestattet es, das Fortschreiten der Erosion 12 des Targetkörpers 1 zu verschiedenen Zeitpunkten während des Kathodenzerstäubungs verfahrens zu verfolgen und das Abschalten der Quelle mit den entsprechenden Zeitintervallen vorzuprogrammieren.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist die Besonderheit auf, dass die Stelle, an der das Durcherodieren des Targetkörpers 1 erwartet wird, nicht mit der Position des Sensors 14 übereinstimmt, der diesen Durchbruch registrieren soll. Vielmehr sind diese bei den Positionen lediglich durch eine Ausnehmung 13 miteinander verbunden. Der Sensor 14 ist darüberhinaus in der Bohrung der Kühlplatte 5 etwas versenkt eingesetzt und steht daher nicht in mechanischem Kontakt mit dem Targetkörper 1. Diese beson ders für optische Sensoren vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung verhindert nicht nur ein Abstäuben von Material des Sensors nach dem Durcherodieren des Targets, sondern sorgt auch dafür, dass dieser Sensor 14 nicht selbst durch abge stäubtes Material beschichtet wird und das Messresultat da durch verfälscht und eine aufwendige Reinigung des Sensors erforderlich wird. Um Verunreinigungen zu vermeiden, kann ein Abdeckplättchen 1 a aus Targetmaterial vorgesehen werden.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine direkte Kühlung auf, bei der der Kühl mittelkanal 6 unmittelbar an den Targetkörper 1 angrenzt und eine Dichtung 22 zwischen diesem und der Kühlplatte 5 vorge sehen ist. Bei dieser Ausführungsform erscheint es als weni ger zweckmässig, Sensoren von der Rückseite des Targetkörpers her an diesem zu befestigen. Aussichtsreicher erscheint es dagegen, den Sensor 14 in einer Ausnehmung 13 an der Seite des Targetkörpers 1 einzusetzen. Diese Ausnehmung 13 ist da bei als sog. Sackloch (blind hole) ausgestaltet, dessen Tiefe von der Lage derjenigen Stelle abhängt, an der die Erosion 12 des Targetkörpers 1 erfasst werden soll. Besteht der Sen sor 14, wie in der Figur dargestellt, aus einer Lichtleit faser, so ergeben sich aus der grösseren Tiefe des Sackloches 13 keine zusätzlichen Schwierigkeiten und die Sensorhalterung 15 braucht in diesem Fall auch nicht aus einem isolierenden Werkstoff gefertigt zu werden.

Eine Variante dieser Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 6. Nach dieser Variante werden zwei lateral be festigte Sensoren als Signalgeber 14 a und als Signalempfänger 14 b ausgestaltet und mit einer durchgehenden Bohrung 23 mitei nander verbunden. Wird dabei eine photometrische Grösse, wie beispielsweise die Beleuchtungsdichte als Messgrösse verwen det, so wirkt die dargestellte Anordnung als Durchlichtschran ke. Diese Variante bietet den Vorteil, dass die Erosion 12 des Targetkörpers 1 auf der ganzen Ausdehnung desselben gleich zeitig überwacht werden kann und dass daher die Stelle maxima ler Erosion 12 nicht punktuell genau vorbestimmt werden muss.

Claims

1. Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Erosion der Target oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass

a) der abzutragende Targetkörper (1) an vorbestimmten und während des Kathodenzerstäubungsvorganges unver änderlichen Stellen mindestens einen Sensor (14) aufweist,
b) welcher zur direkten Erfassung des Durcherodierens des Targetkörpers (1) an der vorbestimmten Stelle bestimmt ist.

2. Zerstäubungsquelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) an derjenigen Stelle angebracht ist, an welcher die stärkste Erosion des Targetkörpers (1) im Kathodenzerstäubungsprozess stattfindet.

3. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrheit von Sensoren (14) an in horizontaler Rich tung unterschiedlichen Stellen des Erosionsbildes des Targetkörpers (1) angebracht sind.

4. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrheit von Sensoren (14) an in vertikaler Rich tung unterschiedlichen Stellen des Targets (1) entspre chend Positionen fortschreitender Erosion (12) der Targetoberfläche angebracht sind.

5. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Stelle, an der das Durcherodieren des Targetkörpers (1) festgestellt werden soll, und die Stelle, an der der Sensor (14) angebracht ist, nicht identisch sind und durch eine Ausnehmung (13) im Tar getkörper (1) miteinander verbunden sind, welche dazu bestimmt ist, ein Verschmutzen des Sensors (14) im Zeitpunkt des Durcherodierens des Targetkörpers (1) zu verhindern.

6. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Targetkörper (1), Sensor (14) und Sensorhalterung (15) aus dem gleichen Werkstoff gefertigt sind, um eine Verunreinigung der erzeugten dünnen Schichten im Fal le des Durcherodierens des Targetkörpers (1) zu ver hindern.

7. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (13) im Targetkörper (1) in der Form von Sacklöchern (blind holes) ausgestaltet sind.

8. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausnehmungen (13) im Targetkörper (1) durch durchgehende Bohrungen (23) oder Nuten miteinander verbunden sind.

9. Zerstäubungsquelle nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) mindestens einen Signalgeber (14 a) und mindestens einen Signalempfänger (14 b) aufweisen.

10. Verfahren zum Betreiben einer Kathodenzerstäubungs anlage, dadurch gekennzeichnet, dass

a) ein Durcherodieren des Targetkörpers (1) mit Hilfe mindestens eines Sensors (14) an minde stens einer vorbestimmten und während des Ka thodenzerstäubungsvorganges unveränderlichen Stelle im oder am Targetkörper (1) unmittel bar und selbsttätig festgestellt wird,
b) dass der Zerstäubungsprozess innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, nachdem die Ero sion (12) die betreffende Stelle des Target körpers (1) erreicht hat, abgebrochen und
c) der Targetkörper (1) ersetzt wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) die Beleuchtungsstärke und/oder eine andere photometrische Grösse in der Prozesskam mer erfassen.

12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die photometrische Grösse mittels einer Lichtleit faser erfasst wird.

13. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) die elektrischen Ladungsträger in der Prozesskammer erfassen.

14. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) die Temperatur von Wärmequellen in der Prozesskammer erfassen.

15. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) den Druck in der Prozesskammer er fassen.

16. Verfahren nach den Patentansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Messpunkten erfassten Signale derart verar beitet werden, dass ausschliesslich charakteristische Frequenzen der Entladung während des Kathodenzerstäu bungsprozesses ausgewertet, andere Frequenzen dagegen nicht verarbeitet werden.

17. Verfahren nach den Patentansprüchen 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall zwischen dem Durcherodieren und dem Abschalten der Zerstäubungsquelle mindestens der für einen vollständigen Prozessschritt benötigten Zeit spanne entspricht.