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EP0803587A1

Method and apparatus for sputter coating

Abstract

The method concerns sputter coating of workpieces (12), according to which two opposing surfaces (3a, 3b) are sputtered, and a gas stream (G) produced between these surfaces is directed against at least one workpiece. The opposing surfaces are surfaces with a closed configuration, while the gas stream is produced in a gap (5) with a closed configuration. Also claimed are a corresponding apparatus, and applications of the invention for coating of workpieces with dielectric and ferromagnetic materials.

EP0803587A1, drawing sheet 1
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28 claims: 5 independent, 23 dependent

  1. 1
    Verfahren zum Sputterbeschichten von Werkstücken (12), bei dem zwei sich gegenüberliegende Zerstäubungsflächen (3a, 3b) gegeneinander zerstäubt werden und zwischen den Zerstäubungsflächen eine Gasströmung (G) erstellt und gegen mindestens ein Werkstück (12) gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die sich gegenüberliegenden Zerstäubungsflächen je in sich geschlossen werden und die Gasströmung (G) durch einen in sich geschlossenen Spalt (15) im wesentlichen der zu Schnittebenen (E) erzeugt wird, in denen der Spalt in sich geschlossen erscheint.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zerstäubungsflächen (3a, 3b) je als Zerstäubungsflächen getrennter Targets (6a, 6b) ausbildet.
  3. 3
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gasanteil ein Edelgas, wie Ar, zur Erstellung der Strömung (G) einsetzt, und für Reaktivsputtern das Reaktivgas (G r ) vorzugsweise in den Werkstückbereich einlässt.
  4. 4
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man an mindestens einer der Zerstäubungsflächen ein Metall oder eine Metallverbindung zerstäubt.
  5. 5
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Beschichtung mit einem Material mit mindestens einer ferromagnetischen Komponente oder mit einem dielektrischen Material vornimmt.
  6. 6
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Beschichtung mit MgO oder ITO vornimmt, durch reaktives Sputtern metallischer Zerstäubungsflächen (3a, 3b) oder durch gegebenenfalls zusätzlich reaktives Sputtern oxydischer Zerstäubungsflächen.
  7. 7
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man von den Zerstäubungsflächen (3a, 3b) gleiche oder verschiedene Materialien sputtert.
  8. 8
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man im Spalt (5) ein Magnetfeld (H) erzeugt, vorzugsweise gebildet durch ein Feld an mindestens einer der Zerstäubungsflächen (3a, 3b) mit einem tunnelförmigen Feldlinienverlauf mit Tunnelachse (A T ) quer zur Gasströmungsrichtung (G), vorzugsweise mit je einem solchen Feld an jeder der Zerstäubungsflächen, wobei vorzugsweise der Feldlinientunnel über dem Target eine geschlossene Schleife bildet.
  9. 9
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man im Betrieb das Magnetfeld (H) im Spalt (5) verschiebt.
  10. 10
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das oder die Targets (6a, 6b) mit den Zerstäubungsflächen (3a, 3b) mit DC oder mit DC und überlagertem AC betreibt, vorzugsweise zwei getrennt vorgesehene Targets mit DC.
  11. 11
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das mindestens eine Werkstück (13) potential-schwebend oder auf einem Biaspotential betreibt, dabei vorzugsweise auf einem DC-Biaspotential oder einem Biaspotential aus überlagertem DC und AC.
  12. 12
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen dem Spalt (5) und dem mindestens einen Werkstück (12) eine Druckstufe (10b) für die Strömung (G) erstellt.
  13. 13
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Strömung im knudsenschen oder im viskosen Bereich im Spalt (5) realisiert, vorzugsweise im knudsenschen Bereich.
  14. 14
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zerstäubungsflächen (3a, 3b) äquidistant oder mit sich gegen das Werkstück (12) hin verjüngendem Abstand anordnet.
  15. 15
    Sputterbeschichtungsguelle mit zwei sich gegenüberliegenden Zerstäubungsflächen (3a, 3b), einer zwischen den Zerstäubungsflächen vorgesehenen Anodenanordnung (8) und einer in einem zwischen den Zerstäubungsflächen definierten Spalt (5) wirkenden Gasauslassanordnung (36), dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsflächen (3a, 3b) je in sich geschlossene Flächen bilden, der Spalt (5) ein sich geschlossener, mindestens einseitig offener Spalt ist und die Gasauslassanordnung der Spaltöffnung (10) gegenüberliegend angeordnet ist.
  16. 16
    Quelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsflächen je durch ein Target (6a, 6b) gebildet sind und diese gemeinsam oder vorzugsweise getrennt mit Anschlüssen für Speisequellen (14a - 14c) versehen sind.
  17. 17
    Quelle nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zerstäubungsflächen eine Metallfläche ist oder eine Metallverbindungsfläche, vorzugsweise eine Mg- bzw. MgO-Fläche oder eine In-Sn- bzw. ITO-Fläche und dass weiter bevorzugterweise beide Zerstäubungsflachen aus gleichem Material bestehen.
  18. 18
    Quelle nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zerstäubungsflächen, vorzugsweise beide, aus ferromagnetischem Material, wie z.B. aus Fe, besteht.
  19. 19
    Quelle nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Permanent- und/oder Elektromagnetanordnung (44) vorgesehen ist, welche im Spalt (5) ein Magnetfeld (H) erzeugt.
  20. 20
    Quelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (44) über mindestens einer der Zerstäubungsflächen, vorzugsweise über beiden, ein Tunnelfeld erzeugt mit einer entlang der Spaltöffnung (10) verlaufenden Tunnelachse (A T ).
  21. 21
    Quelle nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (44) relativ zu mindestens einer der Zerstäubungsflächen (3a, 3b) verschiebliche Magnete umfasst.
  22. 22
    Quelle nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (5) einseitig geschlossen (36) ist und in diesem Bereich die Anodenanordnung (34) vorgesehen ist.
  23. 23
    Quelle nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltöffnung (10) durch eine in sich geschlossene, umlaufende Schlitzblende (10b) gebildet ist.
  24. 24
    Sputterbeschichtungsanlage mit mindestens einer Quelle nach einem der Ansprüche 15 bis 23 in einer Vakuumkammer, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die die Zerstäubungsflächen bildenden Targets (6a, 6b) mit einem DC-Generator (14a - 14c) oder mit einem Generator zur Abgabe von DC und überlagertem AC, insbesondere gepulstem DC, verbunden sind, vorzugsweise zwei die Sputterflächen definierende Targets je mit einem gleichartigen Generator.
  25. 25
    Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Gasauslassanordnung in die Vakuumkammer mit einem Reaktivgasvorrat (43), vorzugsweise mit O 2 , verbunden ist.
  26. 26
    Verwendung des Verfahrens bzw. der Quelle bzw. der Anlage für die Beschichtung mindestens eines Werkstückes mit einem ein ferromagnetisches Material enthaltenden Material oder mit einem dielektrischen Material.
  27. 27
    Verwendung des Verfahrens bzw. der Quelle bzw. der Anlage für die Beschichtung mindestens eines Werkstückes mit einer MgO- oder ITO-Schicht.
  28. 28
    Verwendung des Verfahrens bzw. der Quelle bzw. der Anlage für die Beschichtung von Plasma Display Panels.
Independent claims28