DE2752848A1

DE2752848A1 - Cathodic sputtering appts. - for the successive coating of substrates with three different thin films

Info

Publication number: DE2752848A1
Application number: DE19772752848
Authority: DE
Inventors: Ralf-Dieter Boehnke
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-11-26
Filing date: 1977-11-26
Publication date: 1979-05-31

Abstract

The top surface of the cathode contains a row of V-shaped grooves; and a carrier with a triangular cross-section is located in each groove. The row of carriers form a flat target surface; and each of the three sides of each carrier is coated with a different material which is to be sputtered. The row of carriers can be lifted out of the cathode grooves, and all rotated through 120 degrees so another material forms the flat target surface. Both the cathode and the carriers are pref. made of Cu for good heat and electric conductivity. Each side of the carriers pref. has an auxiliary carrier for the three different materials to be sputtered. A sequence of three different films can be applied to substrates without interrupting the low pressure gas atmos. in the sputtering chamber.

Description

Vorrichtung zum Aufbringen dünner Device for applying thinner

Schichten durch Kathodenzerstäubung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten auf ein Substrat durch Kathodenzerstäubung in einer Gasatmosphäre niedrigen Drucks mit einem Target, das aus mindestens einem Trägerkörper besteht, auf dessen Umfang das zu zerstäubende Material in mehreren, voneinander getrennten Teilbereichen fest angebracht ist und das derart in deren Kathode eingesetzt ist, daß jeweils nur ein Teilbereich des zu zerstäubenden Materials der Gastatmosphäre ausgesetzt ist. Sputtering Layers The invention relates to a device for applying thin layers to a substrate by cathode sputtering in one Low pressure gas atmosphere with a target consisting of at least one support body consists, on the extent of which the material to be atomized in several, from each other separate subregions is firmly attached and used in such a way in their cathode is that in each case only a portion of the material to be atomized of the guest atmosphere is exposed.

Das Prinzip der Kathodenzerstäubung beruht im wesentlichen darauf, daß unter reduziertem Druck in einem Rezipienten bei Anlegen einer Gleich- oder Hochfrequenzspannung an ein im Rezipienten eingebautes Elektrodensystem, das aus einer Kathode mit einer Auftreffplatte (im weiteren Target genannt) und einem Substrathalter besteht, eine Gasentladung gezündet wird. Durch die am Target anliegende negative Spannung werden die im Plasma befindlichen Ionen in Richtung auf das Target beschleunigt und zerstäuben dieses beim Auftreffen. Mit diesem zerstäubten Targetmaterial werden die am Substrathalter, der Anode, befestigten Substrate beschichtet.The principle of cathode sputtering is essentially based on that under reduced pressure in a recipient when applying an equal or High-frequency voltage to an electrode system built into the recipient, which consists of a cathode with an impact plate (hereinafter referred to as target) and a substrate holder exists, a gas discharge is ignited. Because of the negative Voltage, the ions in the plasma are accelerated towards the target and atomize this on impact. With this sputtered target material are coated the substrates attached to the substrate holder, the anode.

PUr das Zerstäuben unterschiedlicher Materialien hintereinander, also ohne den Vakuumprozeß zu unterbrechen, müssen mehrere solcher Targets in einer Kathodenzerstäubungsanlage angeordnet werden.PUr the atomization of different materials one after the other, that is Without interrupting the vacuum process, several such targets have to be in a cathode sputtering system to be ordered.

Zur Beschichtung mehrerer einzelner Substrate mit unterschiedlichen Materialien ist es bekannt, auf der Kathode das zu zerstäubende unterschiedliche Material in mehreren Targets anzuordnen und die Substrate fUr den Beschichtungsprozeß mit Hilfe eines beweglichen Substrathalters über den einzelnen Targets zu positionieren und zu beschichten.For coating several individual substrates with different It is known that the different materials to be sputtered on the cathode To arrange material in several targets and the substrates for the coating process with the help of a movable Substrate holder over the individual targets to position and coat.

Bewegliche Elektroden, hier ist also an den beweglichen Substrathalter gedacht, haben für den Bau der Vorrichtung und für den Gang des Zerstäubungsverfahrens entscheidende Nachteile. Es ist z.B.Movable electrodes, so here is the movable substrate holder thought for the construction of the device and for the operation of the atomization process decisive disadvantages. It is e.g.

verhältnismäßig kompliziert, die bewegliche Elektrode mit Zusatzeinrichtungen auszustatten, z.B. mit einer Heizung für die einzelnen Substrate. Es wird daher in der Praxis so verfahren, daß die Substrate über eine in der stationär angeordneten Elektrode, also in diesem Falle der Kathode, angebrachte Heizvorrichtung beheizt werden. Damit ist aber eine konstante Substrattemperatur während eines Beschichtungsprozesses, bei dem mehrere Schichten aus unterschiedlichem Material nacheinander auf einem Substrat angebracht werden sollen, sehr oft nicht einstellbar.relatively complicated, the movable electrode with additional devices equipped, e.g. with a heater for the individual substrates. It will therefore In practice, proceed in such a way that the substrates have a stationary position in the Electrode, so in this case the cathode, attached heating device is heated will. However, this means a constant substrate temperature during a coating process, in which several layers of different material one after the other on one Substrate to be attached, very often not adjustable.

Aus der DE-OS 23 50 322 ist eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung mit Rohrtargets bekannt, auf deren Außenfläche das zu zerstäubende Material in Sektoren aus unterschiedlichen Materialien angebracht ist. Diese Rohrtargets sind drehbar in Längsbohrungen eines geerdeten Metallblocks gelagert. Nachteilig bei einer solchen für Vorrichtung ist, dafl/äedes einzelne Target eine gesonderte Stromzufuhr und ein gesondertes Kühlsystem erforderlich ist. Dies bedeutet für Targets, die zudem bewegbar, z.B. drehbar gelagert werden sollen, einen erheblichen apparativen Aufwand. Ein weiterer Nachteil ist, daß ebene Substrate aufgrund der gekrümmten Targetoberfläche mit nicht ausreichender Reproduzierbarkeit mit einer gleichmäßig dicken Schicht beschichtet werden können.DE-OS 23 50 322 discloses a device for cathode sputtering known with tube targets, on the outer surface of the material to be atomized in sectors made of different materials is attached. These tube targets can be rotated stored in longitudinal bores of a grounded metal block. A disadvantage of such for the device is that each individual target has a separate power supply and a separate cooling system is required. For targets, this also means movably, e.g. rotatably, a considerable expenditure on equipment. Another disadvantage is that planar substrates due to the curved target surface with insufficient reproducibility with a uniformly thick layer can be coated.

Ein weiterer Nachteil dieser Targetanordnung ist, daß die effektive Targetfläche durch die Bereiche der Abschirmung stark verkleinert und damit die Zerstäubungsausbeute im Vergleich zu planaren Systemen verringert wird.Another disadvantage of this target arrangement is that the effective The target area is greatly reduced by the areas of the shielding and thus the The sputtering yield is reduced compared to planar systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten mittels Kathodenzerstäubung zu schaffer mit welchem die Vorzüge der bekannten Mehrtarget-Vorrichtungen beibehalten werden, nämlich die Möglichkeit der Aufbringung mehrerer Schichten aus unterschiedlichem Material nacheinander, ohne die Druckverhältnisse im Rezipienten verändern zu müssen, mit welchem jedoch die Nachteile vermieden werden, die mit dem Erfordernis der Bewegbarkeit mindestens einer Elektrode bzw. der Targets und der Anbringung mehrerer Targets im Reaktionsraum verknüpft sind, nämlich ein komplizierter Aufbau und ein großes Volumen der Vorrichtung.The invention is based on the object of a device for applying to create thin layers by means of cathode sputtering with which the advantages of the known multi-target devices are retained, namely the possibility the application of several layers of different material one after the other, without having to change the pressure conditions in the recipient, but with which one the disadvantages are avoided with the requirement of mobility at least an electrode or the targets and the attachment of several targets in the reaction space are associated, namely a complicated structure and a large volume of the device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kathode an ihrer der Anode gegenüberliegenden Oberseite mit mindestens einer rillenförmigen Aussparung versehen ist, in welche der mit seinem Querschnitt dem der Aussparung angepaßte Trägerkörper von der Oberseite der Kathode her einsetzbar ist und daß die einzelnen Teilbereiche des zu zerstäubenden Materials durch Verkanten des Trägerkörpers um seine Längsachse nach vorherigem Herausheben aus der Aussparung in ihre jeweilige Arbeitsstellung gelangen und dann eine ebene, praktisch ununterbrochene Targetoberfläche bilden. NacE einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung bildet die Aussparung in der Kathodenoberseite im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck und der Trägerkörper ist ein gleichseitiges Prisma.According to the invention, this object is achieved in that the cathode on its upper side opposite the anode with at least one groove-shaped Recess is provided in which the with its cross section that of the recess adapted carrier body can be used from the top of the cathode and that the individual partial areas of the material to be atomized by tilting the carrier body around its longitudinal axis after previous lifting out of the recess in their respective Reach working position and then a flat, practically uninterrupted target surface form. According to a further advantageous embodiment of the invention, the recess forms in the top of the cathode in cross section an equilateral triangle and the support body is an equilateral prism.

Mit Hilfe dieser Geometrie ist es möglich, eine ebene großflächige Targetoberfläche zu erreichen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden bei Anwendung mehrerer Trägerkörper deren rillenförmige Aussparungen unmittelbar aneinander angrenzend in der Kathode angeordnet, um eine praktisch ununterbrochene Targetoberfläche zu erreichen. Wird das Target gemäß Anspruch 5 so gestaltet, daß das zu zerstäubende Material auf einen Hilfsträger aufgebracht wird und dieser dann lösbar mit dem eigentlichen Träge körper des Targets verbunden wird, ergibt sich der besondere Vorteil, daß das für eine Beschichtung zu verwendende Material auf dem Trägerkörper sehr schnell ausgewechselt werden kann und daß, wenn mehrere Schichten unterschiedlichen Materials auf ein Substrat aufgebracht werden sollen, Trägerkörper sehr schnell mit dem gewünschten Material bestückt werden können, da Hilfsträger mit unterschiedlichen Materialien ohne Schwierigkeiten als Vorrat gehalten werden können.With the help of this geometry it is possible to create a flat, large area To reach the target surface. According to a further embodiment of the invention when using several carrier bodies, their groove-shaped recesses immediately arranged adjacent to each other in the cathode to form a practically uninterrupted To reach the target surface. If the target is designed according to claim 5 so that the material to be atomized is applied to an auxiliary carrier and then this is detachably connected to the actual support body of the target, results the particular advantage that the material to be used for a coating on the carrier body can be exchanged very quickly and that, if several layers of different materials are applied to a substrate should, the carrier body can be equipped very quickly with the desired material, since auxiliary carriers with different materials can be easily stored in stock can be held.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen für ein Kathodenzerstäubungsverfahren, mit welchem nacheinander Schichten unterschiedlichen Materials auf einem Substrat angebracht werden sollen, darin, daß statt einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Targets aus unterschiedlichen Materialien, für welche ein großer Platzbedarf erforderlich ist, wobei die einzelne Targetfläche jedoch verhältnismäßig klein bleibt, bei einer insgesamt verhältnismäßig viel kleineren Vorrichtung eine im Vergleich zu den bekannten Mehrtarg et-Anordnung en nebeneinander sehr viel größere Targetfläche zur Verfügung steht.The advantages achieved with the invention exist for a cathode sputtering process, with which successive layers of different materials on a substrate should be attached, in that instead of a plurality of juxtaposed Targets made of different materials for which a large amount of space is required is, wherein the individual target area remains relatively small, however, at one Overall, a relatively much smaller device compared to the known Much larger target area is available next to each other with multiple tarpaulin arrangements stands.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß der Rezipient mit viel geringerem Pumpaufwand evakuiert werden kann, als es für die bekannten großen Rezipienten mit mehreren Targets erforderlich ist. Außerdem vermindert sich der Zeitaufwand für das Evakuieren bei einem Rezipienten mit kleinerem Volumen beträchtlich.Another advantage of the device according to the present invention is that the recipient can be evacuated with much less effort than pumping it is necessary for the known large recipients with several targets. aside from that the time required for evacuation is reduced in the case of a recipient with a smaller one Volume considerable.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß infolge der stationären Anordnung beider Elektroden ohne Schwierigkeit eine konstante Substrattemperatur eingestellt werden kann, da die Substrate während des Beschichtungsprozesses nicht bewegt zu werden brauchen und deswegen stationär beheizt werden können.Another advantage is that due to the stationary Arrangement of both electrodes without difficulty a constant substrate temperature can be adjusted because the substrates are not during the coating process need to be moved and can therefore be heated in a stationary manner.

Weiter ergibt sich bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Vorteil, daß keine Kontamination an nicht benötigten Targetflächen auftritt, da diese in der Kathodenoberfläche verdeckt liegen und damit aus dem aktiven Zerstäubungsbereich herausgehalten werden.Further results in the device according to the present invention the advantage that there is no contamination of unneeded target surfaces, because these are hidden in the cathode surface and thus out of the active sputtering area be kept out.

Daneben entsteht bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung außerdem der Vorteil, daß die für die elektrische Kontaktierung und Anpassung der Stromversorgung wie auch für die Kühlung des Targets erforderlichen Vorrichtungsteile mit erheblich geringerem konstruktivem und mechanischem Aufwand gebaut werden können, als es für Vorrichtungen mit bewegbaren Elektroden oder für Vorrichtungen mit einzeln elektrisch und mit Kühlmedien gespeisten Targets bekannt ist.In addition, the device according to the invention also arises the advantage that the electrical contact and adaptation of the power supply as well as device parts required for cooling the target with considerable less constructive and mechanical effort can be built than it is for Devices with movable electrodes or for devices with individually electric and targets fed with cooling media are known.

Sollen die niedergeschlagenen Schichten auf dem Substrat eine andere chemische Beschaffenheit haben, als das zu zerstäubende Material des Targets, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Kathodenzerstäubung in Gegenwart von reaktiven Gasen durchzuführen. Dies trifft z.B. zu bei der Herstellung von Metalloxidschichten aus metallischem Targetmaterial unter Einfluß einer Sauerstoffatmosphäre.Shall the deposited layers on the substrate be a different one have a chemical nature than the target material to be sputtered it is possible without difficulty, the sputtering in the presence of reactive To carry out gases. This applies, for example, to the production of metal oxide layers made of metallic target material under the influence of an oxygen atmosphere.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung gemäß der Erfindung mit einer Kathode und einem aus mehreren, mit zu zerstäubendem Material beschichteten Trägerkörpern gebildeten Target und den wichtigsten Versorgungseinrichtungen im Schnitt, Fig. 2 die Kathode der Vorrichtung gemäB Fig. 1, jedoch um 900 gedreht, Fig. 3 Draufsicht auf das Target der Kathode der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 4 Targetteil der Kathode der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung mit einem Hilfsträger für das zu zerstäubende Material.An exemplary embodiment of the invention is described with reference to the drawing and how it works. 1 shows a device for cathode sputtering according to the invention with a cathode and one of several, with to be sputtered Material coated carrier bodies formed target and the most important supply facilities in section, FIG. 2 shows the cathode of the device according to FIG. 1, but rotated by 900, 3 is a plan view of the target of the cathode of the device according to FIG. 1, FIG. 4 target part of the cathode of the device according to FIG. 1 in an enlarged view with an auxiliary carrier for the material to be atomized.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Rezipienten 1 ein Halter 3 für mindestens ein Substrat 5 fest angeordnet. Unterhalb des Substrathalters 3 ist eine als Kathode 7 geschaltete Basiselektrode angeordnet, deren Oberfläche mit Aussparungen, hier Gräben 9, mit praktisch aneinander angrenzenden Grabenwänden, die einen Winkel a von 600 einschließen, versehen ist, in welche Trägerkörper 11, die im Querschnitt ein gleichseitiges Prisma darstellen, einsetzbar sind.According to FIG. 1, a holder 3 is in a recipient 1 for at least a substrate 5 fixedly arranged. Below the substrate holder 3 is one base electrode connected as cathode 7, the surface of which is provided with recesses, here trenches 9, with practically adjacent trench walls that form an angle a of 600, is provided, in which carrier body 11, which in cross section represent an equilateral prism, can be used.

Auf dem Umfang dieser prismatischen Trägerkörper 11 ist unterschiedliches Material 13 als Schicht angebracht (vgl. auch Fig. 4), das im Zerstäubungsprozeß zerstäubt werden soll. Das Material der Kathode 7 wie auch der Trägerkörper 11 soll eine gute elektrische und eine gute Wärme-Leitfähigkeit haben, zwrckmäßigerweise werden beide Werkstücke aus ein und demselben Material hergestellt, z.B.On the circumference of this prismatic support body 11 is different Material 13 attached as a layer (see. Also Fig. 4), which in the sputtering process should be atomized. The material of the cathode 7 as well as the carrier body 11 should have good electrical and good thermal conductivity, preferably both workpieces are made from one and the same material, e.g.

aus Kupfer. Das zu zerstäubende Material 13 kann auf beliebige geeignete Weise auf dem Trägerkörper 11 fest angebracht werden, z.B. durch Aufkleben; es können aber auch andere Verfahren zum Bedecken der Trägerkörper mit dem zu zerstäubendem Material, z.B.made of copper. The material 13 to be atomized can be of any suitable type Manner can be firmly attached to the support body 11, for example by gluing; it can but also other methods of covering the carrier body with that to be atomized Material, e.g.

chemische Beschichtungsverfahren, angewendet werden. Die Kathode 7 ist durch eine vakuumdichte Bohrung im Rezipiententeller 15 über eine Stützsäule 17 und ein Außenrohr 19 elektrisch leitend mit einer Stromanschlußklemme 21 verbunden. Über ein Ringleitungssystem, dessen Zuführungsrohr 23 und dessen Ableitungsrohr 25 dargestellt ist, ist die Kathode 7 mit Kühlwasser zu versorgen.chemical coating processes. The cathode 7 is through a vacuum-tight hole in the recipient plate 15 via a support column 17 and an outer tube 19 are electrically conductively connected to a power connection terminal 21. Via a ring line system, its supply pipe 23 and its discharge pipe 25 is shown, the cathode 7 is to be supplied with cooling water.

Ein Zuführungsrohr 28 mit einem Dosierventil 27 dient zur Zuführung von Gasen, die je nach Erfordernis reaktiv oder inert sein können.A feed pipe 28 with a metering valve 27 is used for the feed of gases that can be reactive or inert, depending on requirements.

Die Trägerkörper 11 sind in Fig. 1 so dargestellt, daß sie von der strukturierten Oberfläche der Kathode 7 freikommend verkantet werden können. Die Verkantung der Trägerkörper 11 kann über eine vakuumdicht durch den Rezipiententeller 15 hindurchgeführte Dreh- und Schiebevorrichtung 41 (vgl. Fig. 2) bewirkt werden, nachdem die Trägerkörper 11 mit Hilfe von Hubachsen 31 und einer vakuumdicht durch den Rezipiententeller 15 hindurchgeführten Drehdurchführung 32 angehoben werden ; die Hubachse 31 sind miteinander durch einen Kettentrieb 29 verbunden. Zum Zerstäubungsprozeß werden die Trägerkörper 11 so abgesenkt, daß ihre Seitenflächen 111 eng mit Grabenwänden 99 der grabenförmigen Aussparung 9 kontaktiert sind und so thermisch und elektrisch an die Kathode 7 angekoppelt sind. Die jeweils frei der Gasatmosphäre des Rezipienten 1 ausgesetzten Flächen der Trägerkörper 11 bilden so eine ebene, praktisch ununterbrochene Targetoberfläche 33. Die Trägerkörper 11 sind gemeinsam mit der Kathode 7 isoliert in einem Abschirmgehäuse 35 befestigt. Das Innere des Rezipienten 1 ist mittels einer nicht dargestellten Rohrleitung mit einem Pumpsatz 37 verbunden, mit dem sich in der Rezipientenkammer ein für die Kathodenzerstäubung geeigneter Druck von ca. 101 bis 5 x 10 4 mbar erzeugen läßt.The carrier body 11 are shown in Fig. 1 so that they are of the structured surface of the cathode 7 can be canted coming free. the Canting of the carrier body 11 can be vacuum-tight through the recipient plate 15 passed rotating and sliding device 41 (see. Fig. 2) are effected, after the support body 11 by means of lifting axes 31 and a vacuum-tight the rotary feedthrough 32 passed through the recipient plate 15 are raised ; the lifting axes 31 are connected to one another by a chain drive 29. About the atomization process the carrier body 11 is lowered so that their side surfaces 111 closely with trench walls 99 of the trench-shaped recess 9 are contacted and so thermal and are electrically coupled to the cathode 7. Each free of the gas atmosphere of the recipient 1 exposed surfaces of the support body 11 thus form a flat, practically uninterrupted target surface 33. The carrier bodies 11 are common secured with the cathode 7 insulated in a shielding housing 35. The inside of the Recipient 1 is by means of a pipeline, not shown, with a pump set 37 connected, with which there is a cathode sputtering in the recipient chamber can generate a suitable pressure of about 101 to 5 x 10 4 mbar.

Zwischen dem Rezipiententeller 15 und den über den Innenraum des Rezipienten 1 und den Substrathalter 3 mit ihm verbundenen, zu beschichtenden Substraten 5 einerseits und der Stromanschlußklemme 21 und den mit dieser über das Außenrohr 19 und den Kathodenkörper 7 elektrisch leitend verbundenen Trägerkörpern 11 andererseits liegt eine Hochspannung an, die von einer nicht dargestellten Spannungsquelle erzeugt wird. Der Abstand zwischen dem zu zerstäubenden Material 13 auf dem Umfang der Trägerkörper 11 und den Substraten 5 beträgt zwischen 3 und 7 cm, vorzugsweise 4 cm. Das Zerstäubungsgas wird mittels des Dosierventils 27 über die Leitung 28 dem Innenraum des Rezipienten 1 zugeführt. Die Kathode 7 hat eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von 200 x 200 mm. Die in der Oberfläche der Kathode angebrachten grabenförmigen Aussparungen 9 stellen im Querschnitt gleichseitige Dreiecke dar, die Grabenwände schließen also einen Winkel a von 600 ein. Die Tiefe der grabenförmigen Aussparungen 9, die anders ausgedrückt eine Höhe h 1 des gleichseitigen Dreiecks ist, kann zwischen 5 und 200 mm, vorzugsweise 22 mm betragen. Die in diese grabenförmigen Aussparungen 9 einsetzbaren prismatischen gleichseitigen Trägerkörper 11, die im Querschnitt also ebenfalls ein gleichseitiges Dreieck bilden, haben eine um die Schichtdicke des auf dem Umfang des Trägerkörpers 11 angebrachten, zu zerstäubenden Materials 13 verringerte Höhe h 2 und eine Länge von 200 mm, die der Seitenlänge der Kathode 7 entspricht. Die Schichtdicke des abzutragenden Materials 13 kann im Bereich von 5/um bis 5 mm variieren. Between the recipient plate 15 and the interior of the Recipients 1 and the substrate holder 3 connected to it, substrates to be coated 5 on the one hand and the power connection terminal 21 and with this via the outer tube 19 and the cathode body 7 electrically conductively connected carrier bodies 11 on the other hand a high voltage is applied, which is generated by a voltage source (not shown) will. The distance between the material to be atomized 13 on the circumference of the carrier body 11 and the substrates 5 is between 3 and 7 cm, preferably 4 cm. The atomizing gas is by means of the metering valve 27 via the line 28 to the interior of the recipient 1 supplied. The cathode 7 has a square shape with a side length of 200 x 200 mm. The trench-shaped recesses made in the surface of the cathode 9 represent equilateral triangles in cross section, so the trench walls close an angle a of 600. The depth of the trench-shaped recesses 9, which is different expressed as a height h 1 of the equilateral triangle, can be between 5 and 200 mm, preferably 22 mm. Which can be inserted into these trench-shaped recesses 9 prismatic equilateral support body 11, which is also in cross section Form an equilateral triangle, have one around the thickness of the on the circumference The material 13 to be atomized attached to the carrier body 11 is reduced in height h 2 and a length of 200 mm, which corresponds to the length of the side of the cathode 7. the The layer thickness of the material 13 to be removed can vary in the range from 5 μm to 5 mm.

Als Beispiel für die Durchführung eines Beschichtungsverfahrens mit der erlindingsge;äßen Vorrichtung wird die Beschichtung von Quarz (SiO2)-Subætraten mit einer Schichtenfolge aus Titan Ti, Kupfer CLI und Gold Au beschrieben.As an example for the implementation of a coating process with The external device is coated with quartz (SiO2) substrates with a layer sequence made of titanium Ti, copper CLI and gold Au.

Die Trägerkörper 11 aus Kupfer wurden zunächst so vorbereitet, daß auf ihnen jeweils auf die drei Außenflächen Schichtmaterial -- -- - -- - - - - - - - - von Folie 15 aus Titan Ti, Kuprer Cu una Gold Au in r-orm/elner cnlcntalcKe von 50/um mit einem Zweikomponentenkleber auf Epoxidbasis aufgeklebt wurde. Es kann jedoch auch so verfahren werden, daß das zu zerstäubende Material 13 nicht durch Kleben sondern durch chemische Reaktionen, z.B. durch Aufdampfen oder Galvanisieren oder andere geeignete Beschichtungsverfahren auf den Trägerkörper 11 aufgebracht wird.The support bodies 11 made of copper were initially prepared so that on them on each of the three outer surfaces layer material - - - - - - - - - - - - of foil 15 made of titanium Ti, copper copper and gold Au in r-form / elner cnlcntalcKe of 50 / µm was glued with a two-component adhesive based on epoxy. It can however, the procedure is also such that the material 13 to be atomized does not pass through Gluing but rather through chemical reactions, e.g. through vapor deposition or electroplating or other suitable coating methods are applied to the carrier body 11 will.

Es ist nicht erforderlich, das zu zerstäubende Material 13 unlösbar mit dem Trägerkörper 11 zu verbinden. Es kann auch so, wie in Fig. 4 dargestellt, verfahren werden, daß das zu zerstäubende Material 13 zunächst auf Hilfsträger t0 fest aufgebracht wird und diese Hilfsträger 110 dann lösbar, z.B. mit Hilfe einer Druckkontaktierug 112 mit dem Trägerkörper 11 verbunden werden. Die Hilfsträger werden zweckmäßigerweise aus demselben Material hergestellt wie die Trägerkörper 11.It is not necessary for the material 13 to be atomized to be indissoluble to be connected to the carrier body 11. It can also, as shown in Fig. 4, be proceeded so that the material to be atomized 13 initially on auxiliary carrier t0 is firmly applied and this auxiliary carrier 110 is then detachable, for example with the aid of a Druckkontaktierug 112 are connected to the carrier body 11. The auxiliary carriers are expediently made of the same material as the carrier body 11.

Insgesamt wurden 8 Trägerkörper einer Kantenlänge von 25,4 mm in die grabenförmigen Aussparungen 9 der Kathode 7 so eingelegt, daß zunächst die Schicht 13 aus Titan Ti an der Oberseite der Kathode lag, also die Targetoberfläche 33 bildete. Drei Substrate aus Quarz SiO2 der Abmessung von 75 x 25 x 0,5 mm wurden am Substrathalter 3 befestigt, wobei die Oberfläche des aus den Trägerkörpern 11 gebildeten Targets der Kathode 7 zur zu beschichtenden Oberfläche der Substrate 5 in einem Abstand von 3,5 cm angeordnet war. Die Targetoberfläche betrug 200 x 200 mm. Nachdem im Rezipienten ein Druck von 4 x 1013bar durch Abpumpen erreicht war, wurde mit dem Zerstäubungsprozeß begonnen. Während des 20 min dauernden Zerstäubungsvorganges wurden dem Rezipienten 0,6 1 (N30 ml/min) Argon zugeführt. Nachdem die erste Schicht aus Titan Ti auf den Substraten 5 angebracht war, wurde ohne Beein- trächtigung der Druckverhältnisse im Rezipienten 1 die Aufbringung der nächsten Schicht aus Kupfer CLI auf den Substraten 5 vorbereitet, wobei die Trägerkörper 11 mittels der Hubachsen 31 und der Dreh- und Schiebevorrichtung 41 (vgl. Fig. 2) zunächst angehoben und dann einmal um 1200 gedreht wurden, so daß die nächste Fläche mit zu zerstäubendem Material 13 frei der Gasatmosphäre ausgesetzt war die Oberfläche des Targets der Kathode 7 bildete. Der Zerstäubungsprozeß wurde wiederholt und ebenso der Hub- und Drehprozeß der Trägerkörper 11, so daß schließlich eine Schichtenfolge von Titan, Kupfer und Gold auf den Substraten 5 angebracht war.A total of 8 support bodies with an edge length of 25.4 mm were inserted into the Trench-shaped recesses 9 of the cathode 7 inserted so that initially the layer 13 made of titanium Ti was on the upper side of the cathode, so the target surface 33 formed. Three quartz SiO2 substrates with dimensions of 75 × 25 × 0.5 mm were attached to the substrate holder 3 attached, the surface of the target formed from the carrier bodies 11 the cathode 7 to the surface to be coated of the substrates 5 at a distance of 3.5 cm was arranged. The target surface was 200 x 200 mm. After im A pressure of 4 x 1013 bar had been reached by pumping out the recipient, was used with the Atomization process started. During the 20 min atomization process 0.6 l (N30 ml / min) argon were fed to the recipient. After the first layer made of titanium Ti was attached to the substrates 5, was pregnancy the pressure conditions in the recipient 1, the application of the next layer Copper CLI prepared on the substrates 5, the carrier body 11 by means of the Lifting axles 31 and the rotating and sliding device 41 (see FIG. 2) are initially raised and then rotated 1200 once so that the next area to be atomized Material 13 freely exposed to the gas atmosphere was the surface of the target Cathode 7 formed. The atomization process was repeated and so was the stroke and Turning process of the carrier body 11, so that finally a layer sequence of titanium, Copper and gold on the substrates 5 was attached.

Sollen mehr als 3 Schichten aus unterschiedlichem Material auf den Substraten 5 angebracht werden, ist an die Verwendung von mehreren Kathoden zu denken, wobei dann so verfahren wird, daß die Substrate zunächst über der ersten Kathode 7 und anschließend über einer weiteren der Kathode 7 entsprechenden Kathode positioniert werden.Should more than 3 layers of different material on the Substrates 5 are attached, the use of several cathodes should be considered, the procedure then being such that the substrates are initially above the first cathode 7 and then positioned over a further cathode corresponding to the cathode 7 will.

Fig. 2 zeigt die Kathode der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Jedoch um 90° gedreht. Mittels der Dreh- und Schiebevorrichtung 41 ist es möglich, die Trägerkörper 11 Jeweils um 1200 zu drehen. Mit dem Bezugszeichen 43 ist eine Kettenspannvorrichtung mit Zahnrädern 45 zum FUhren des Kettentriebes 29 dargestellt. Die Kettenspannvorrichtung 43 dient zum Spannen des Kettentriebes 29, der in Fig. 1 dargestellt ist. Mit dem Bezugszeichen 47 ist eine Abschirmblende dargestellt (vgl. auch Fig. 3), die verhindern soll, daß auch andere Teile der Vorrichtung, z.B.Kettenräder 51, die die Drehung der einzelnen Trägerkörper 11 ermöglichen, durch den Zerstäubungsprozeß beschädigt werden.FIG. 2 shows the cathode of the device according to FIG. 1, but at 90 ° turned. By means of the rotating and sliding device 41, it is possible to move the carrier bodies 11 Rotate around 1200 each. With the reference numeral 43 is a chain tensioning device shown with gears 45 for guiding the chain drive 29. The chain tensioner 43 is used to tension the chain drive 29, which is shown in FIG. With the Reference numeral 47 shows a shielding screen (cf. also FIG. 3), which prevents is intended that other parts of the device, e.g. sprockets 51, which control the rotation allow the individual carrier body 11 to be damaged by the atomization process will.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht das Target aus den mit zu zerstäubendem Material beschichteten Trägerkörpern 11, die dicht nebeneinander in einer quadratischen Fläche angeordnet sind. Es gilt für alle Figuren, daß gleiche Bezugszeichen gleichen Vorrichtungsteilen entsprechen. Mit dem Bezugszeichen 39 sind Kegelräder bezeichnet, die die Bewegung der Dreh- und Schiebevorrichtung 41 auf die ein- zelnen Trägerkörper 11 übertragen (vgl. Fig. 2). Mit dem Bezugszeichen 53 sind keramische Isolatoren bezeichnet, die dazu dienen, das Abschirmgehäuse 35, das an Erdpotential liegt und die Basiselektrode 7, die an HF-Potential liegt, gegeneinander zu isolieren.Fig. 3 shows a plan view of the target from the to be sputtered Material-coated carrier bodies 11, which are close together in a square Area are arranged. It applies to all figures that the same reference numerals are the same Device parts correspond. With the reference numeral 39 bevel gears are designated, the movement of the rotating and sliding device 41 on the one individual Transfer carrier body 11 (see. Fig. 2). With the reference numeral 53 are ceramic Insulators referred to, which are used to the shielding 35, which is at ground potential and to isolate the base electrode 7, which is at HF potential, from one another.

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Claims

Claims: 1. Device for applying thin layers a substrate by sputtering in a low pressure gas atmosphere a target which consists of at least one support body, on the circumference of which the material to be atomized in several separate areas is attached and which is inserted into the cathode in such a way that only one Part of the material to be atomized is exposed to the gas atmosphere, thereby characterized in that the cathode (7) on its top opposite the anode is provided with at least one groove-shaped recess (9) into which the with its cross section that of the recess (9) adapted carrier body (11) from the top the cathode can be used and that the individual subregions (111) of the to be sputtered Material by tilting the support body (11) about its longitudinal axis after previous Lift it out of the recess (9) and get into its three respective working positions then, possibly with the sub-regions of further support bodies, a flat, practically uninterrupted one Form target surface.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the recess (9) forms an equilateral triangle in cross section in the top of the cathode and the support body (11) is an equilateral prism.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that when used several carrier bodies (11) whose groove-shaped recesses (9) are directly adjacent to one another are arranged adjacent in the cathode (7).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the cathode (7) and the carrier body (11) from one and the same heat and electrical Glt conductive material, in particular made of copper.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the material to be atomized is applied to an auxiliary carrier (110), which is releasably connectable to the carrier body (11).