CH669609A5

CH669609A5 -

Info

Publication number: CH669609A5
Application number: CH5207/86A
Authority: CH
Inventors: Urs Wegmann
Original assignee: Balzers Hochvakuum
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1989-03-31
Also published as: JPS63169377A; FR2608633A1; GB2199340A; US4983269A; FR2608633B1; DE3724937C2; DE8710321U1; DE3724937A1; JP2739080B2; GB8727620D0; GB2199340B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen.

Der Vorgang des Kathodenzerstäubens hat ausserordentlich weite Verbreitung zur Herstellung dünner Schichten gefunden. Das gewünschte Material wird dabei durch Ionenbeschuss einer geeigneten Quelle zerstäubt. Die dazu erforderlichen Ionen werden durch Anlegen einer negativen Spannung an die Kathode durch eine Gasentladung erzeugt und auf die Kathode beschleunigt. Die Plasmadichte und damit die Zerstäubungsrate kann dabei durch zusätzliche Magnetfelder erhöht werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Plasmagenerator durch eine DC-, Wechselstrom-, Hochfrequenz- oder Mikrowellenentladung 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 bestrichen. Nach der indirekten Methode wird die Kathode durch Anklemmen an einen geschlossenen Kühlmittelkanal kontaktiert. Würde man nun zulassen, dass eine derartige Kathode vollständig durcherodiert würde, so würde im einen Fall Kühlmittel in die Prozesskammer austreten und im anderen Fall das Konstruktionsmaterial der Kühlkanäle abgestäubt. Angesichts der hohen Reinheitsanforderungen, welche an die erzeugten dünnen Schichten gestellt werden, würde ein derartiges Durcherodieren zu einer unbrauchbaren Schichtqualität und damit zu einem Ausfall der gesamten Anlage fuhren. Die Verunreinigung der Anlage fuhrt darüber hinaus zu langen Stillstandszeiten zur Durchführung der erforderlichen Reinigungsarbeiten.

Auf der anderen Seite erscheint es als wesentlich, dass möglichst viel Kathodenmaterial verbraucht werden kann, bevor diese ersetzt werden muss, da unter Umständen 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 Kathodenzerstäubungsanlage.

Eine bekannte Methode zur Erfassung der Erosion eines Zerstäubungstargets besteht darin, die beim Betrieb dieses Targets aufgewendete elektrische Energie zu messen. Wird ein vorbe2

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stimmter akkumulierter Wert dieser Energie erreicht, so wird die Zerstäubungsquelle abgeschaltet. Da indessen die Erosionsrate eines Targets neben der aufgewendeten Energie von verschiedenen anderen Parametern abhängt, wie Werkstoffeigenschaften, Druck, Art des eingesetzten Gases, konstruktive Merkmale der Quelle und elektrische Leistungsdichte, fuhrt 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 Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieser Methode ist entsprechend gering. Um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, muss darüber hinaus verhältnismässig früh mit einer genügenden Reserve abgeschaltet werden, was seinerseits zu niedrigen Standzeiten der Anlage führt.

Daneben ist im Stand der Technik vorgeschlagen 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 4 324 631 und 4 407 708). Wenn ein vorbestimmter Temperaturwert erreicht wird, wird die Quelle abgeschaltet. Der Nachteil dieser Methode 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 Stande der Technik vorgschlagen worden, die Erosion des Targets durch Messung der Zerstäubungsspannung (CH-PS 657 382), bei ferromagnetischen Targets durch Messung der magnetischen Induktion unterhalb des Targets mittels Hall-Sonden (GB-OS 2 144 772, Anspruch 8), durch Messung der Induktion eines magnetischen Streufeldes (DE-OS 34 25 659, S. 73) oder bei nicht-magnetischen Targetmaterialien durch Messung der Plasma-Impedanz bzw. der Plasma-Spannung in der Prozesskammer zu erfassen (DE-OS 34 25 659, S. 75ff.). Alle diese Methoden führen indessen zu einer indirekten Messung der Erosion des Targets, erfordern daher zusätzliche zum Teil sehr aufwendige empirische Untersuchungen zur Eichung des betreffenden Systems und bleiben deshalb mit verhältnismässig hohen Unsicherheitsfaktoren behaftet, welche in der betrieblichen Praxis, namentlich beim Betrieb von Produktionsanlagen mit hohem Automatisierungsgrad, nicht akzeptiert werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementsprechend darin, den Erosionszustand von Zerstäubungstargets während des Kathodenzerstäubungsvorganges direkt und zuverlässig festzustellen und dadurch die Betriebssicherheit und die Wirtschaftlichkeit der Zerstäubungsquellen wesentlich zu verbessern.

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

a) Der abzutragende Targetköiper weist an vorbestimmten und während des Kathodenzerstäubungsvorganges unveränderlichen Stellen mindestens einen Sensor auf.

b) Dieser ist zur direkten Erfassung des Durcherodierens 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 erhält. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik offenbarten Vorrichtungen und Verfahren ist daher für die erfindungsgemässe Vorrichtung keine vorgängige Eichung des Systems notwendig. Der Zeitpunkt der sprunghaften Veränderung der Messgrösse kann vielmehr durch eine entsprechende Plazierung des Sensors nach den Erfordernissen des konkreten Verfahrens frei ausgewählt werden. Da die gewählte Position des Sensors während dem Kathodenzerstäubungsvorgang vorbestimmt ist und nicht mehr verändert wird, bildet die durch die Freilegung («Durcherosion») erzeugte sprunghafte Veränderung der betreffenden 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 grundsätzlich alle Variablen geeignet, welche im Innern der Prozesskammer während des Kathodenzerstäubungsvorganges wesentlich unterschiedliche Werte als ausserhalb derselben aufweisen und daher beim Freilegen des Sensors durch Erosion eine sprunghafte Veränderung des Signals erzeugen: photometrische Grössen (Lichtstärke, Leuchtdichte, Lichtstrom usw.), Anzahl und Dichte der elektrischen Ladungsträger, Temperatur, Druck usw. Für Sonderanwendungen erscheinen auch weitere Messgrössen als geeignet, wie beispielsweise der Partialdruck 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 Auswertung verwendet werden.

Als besonders vorteilhaft erscheint es, den Sensor an deijeni-gen Stelle des Targetkörpers anzubringen, an der vermutlich die stärkste Erosion während des Kathodenzerstäubungsprozesses auftreten wird. Bei Zerstäubungsquellen, bei denen nicht nur ein Endzustand, sondern auch Zwischenstadien der Targeterosion erfasst werden sollen, ist es darüber hinaus vorteilhaft, eine Mehrheit von Sensoren an in horizontaler Richtung unterschiedlichen Stellen des Targetkörpers anzubringen, wodurch eine schrittweise Beobachtung der Entwicklung des Erosionsbüdes 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 Ausfuhrungsformen der Erfindung können die Sensoren entweder in Ausnehmungen im Innern des abzutragenden Targetkörpers oder in Ausnehmungen einer hinter diesem Targetkörper befindlichen Kühlplatte befestigt werden. Im letzteren Fall können die Sensoren entweder noch teilweise in eine Ausnehmung des Targetkörpers hineinreichen, oder lediglich in Verbindung zu Ausnehmungen an der hinteren oder unteren Oberfläche des Targetkörpers stehen oder schliesslich nur noch in mechanischem oder optischem Kontakt zu dieser Oberfläche des Targetkörpers 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 zusätzliche Reinigung des Sensors notwendig, im ungünstigeren Fall wird dadurch das Messsignal gestört. Dieser unerwünschten 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 abgestäubt. Dies kann dazu fuhren, dass die in der Prozesskammer erzeugten dünnen Schichten verunreinigt werden, was angesichts der hohen Anforderungen an die Reinheit derselben unter Umständen zu enormen wirtschaftlichen Einbussen führt. Diese Schwierigkeit kann dadurch behoben werden, dass Targetkörper und Sensor, gegebenenfalls auch die Sensorhalterung oder eine Abdeckung im aktiven Bereich aus dem gleichen Werkstoff gefertigt werden. Wenn nunmehr das Material des freigelegten Sensors abgestäubt wird,

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beeinträchtigt dies die Schichtqualität in keiner Weise.

Für die einzelnen Ausfuhrungsformen der vorliegenden Erfindung steht eine Vielzahl von konstruktiven Möglichkeiten zur Verfügung. Sensoren können beispielsweise in Sacklöchern (blind holes) befestigt werden, deren Achse degenigen des Erosionsvorganges des Targets entspricht. 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 senkrecht zu deqenigen des Erosionsvorganges des Targets verläuft. Besonders vorteilhaft erscheint diese Variante bei Zerstäubungsquellen mit direkter Kühlung, bei denen eine Durchführung des Sensors durch einen Kühlmittelstrom konstruktive Schwierigkeiten bereiten würde. In dieser Ausführungsform 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 Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen mittels der erfindungsgemässen Zerstäubungsquelle weist folgende Einzelmerkmale auf:

a) Das Durcherodieren des Targetkörpers wird mit Hilfe mindestens eines Sensors an mindestens einer vorbestimmten und während des Kathodenzerstäubungsprozesses unveränderlichen Stelle oder im oder am Targetkörper unmittelbar und selbsttätig festgestellt.

b) Der Zerstäubungsprozess wird innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, nachdem die Erosion die betreffende Stelle des Targetkörpers erreicht hat, abgebrochen.

c) Der Targetköiper wird ersetzt.

Dieses Verfahren bietet gegenüber den im Stand der Technik offenbarten Methoden den Vorteil, dass die Abtragung des Targetkörpers und damit das Durcherodieren unmittelbar und ohne Rückgriff auf Hilfsgrössen festgestellt wird, deren Verhalten zuerst in einer Eichkurve festgehalten werden müsste. Daneben liefert die erfindungsgemässe Methode eine sprunghafte Veränderung einer Messgrösse 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 Zerstäubungsquelle 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, spezifische Lichtausstrahlung, Lichtmenge, Beleuchtungsstärke, Belichtung usw.) elektrostatische oder elektrische Grössen (Anzahl oder Dichte der elektrischen Ladungsträger, elektrische 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 Detektionsmethoden sowie in der selektiven Verarbeitung der erzeugten Signale anhand charakteristischer Frequenzen der Entladung während des Kathodenzerstäubungsvorganges oder anhand der charakteristischen WeEenlänge des Lichtes bei photometrischen 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 Verarbeitung anhand der Wellenlänge eine Ergänzung des Verarbeitungssystems durch einen Monochromator.

Zur Übermittlung der Signale bei photometrischen Grössen eignen sich die bekannten Lichtleitfasern, die darüber hinaus den konstruktiven Vorteil bieten, dass der Sensorhalter (15) nicht aus einem isolierenden Werkstoff 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 derart auszuwählen, dass nach dem Durcherodieren noch genügend Targetmaterial verbleibt, so dass der angefangene Prozessschritt noch in jedem Fall zu Ende gefahren werden kann. Zu diesem Zweck ist zwischen der sprunghaften Veränderung des Signals beim Durcherodieren und dem Abschalten der Anlage ein Zeitintervall vorzuprogrammieren, welches dem Zeitbedarf für einen vollständigen Prozessschritt unter den gegebenen Rahmenbedingungen entspricht. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, dass ein einmal angelaufener Pro-zess nicht vorzeitig abgebrochen werden muss, ein unerwünschter Vorgang, der zu einer Beeinträchtigung der Qualität der produzierten Schichten oder sogar zu Ausschussprodukten sowie zu unwirtschaftlichen Produktionsunterbrüchen führt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Aus-führungsformen beispielhaft erläutert, ist jedoch nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt. Dabei stellen dar:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit indirekter Kühlung;

Figur 2 eine vergrösserte Einzelheit aus Figur 1 ;

Figur 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit einer Mehrzahl von Sensoren und indirekter Kühlung;

Figur 4 einen weiteren Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle, bei der die Stelle des mutmasslichen Durcherodierens nicht identisch mit der Position des Sensors ist;

Figur 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Zerstäubungsquelle mit direkter Kühlung;

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

Die in Figur 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 eingesetzten 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 Wärmeleitfähigkeit 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 Kathodenköiper 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 entsprechende Bohrung in der Kühlplatte 5 gegenüberliegt. In diese Bohrung der Kühlplatte 5 ist eine Halterung 15 für einen Sensor 14 eingeschraubt, dessen plättchenförmig ausgestaltetes Ende in die Ausnehmung 13 im Targetkörper 1 hineinragt. Je nach Art der von dem Sensor zu erfassenden Messgrösse 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 Kathodenzerstäubungsverfahrens durcherodiert, so verändert sich der als

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Messgrösse eingesetzte Parameter (photometrische Grössen, elektrische Ladung, Tempratur, Druck usw.) sprungartig von einem Nullwert auf den in der Prozesskammer herrschenden 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 Verarbeitungssystem weitergegeben, welches in an sich bekannter Weise aus Trennverstärker 18, Schaltverstärker 19 und Schalter 20 aufgebaut ist. Vorteilhafterweise werden dabei die Verhätnisse 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.

Figur 2 zeigt eine vergrösserte Einzelheit aus der Figur 1. Die Sensorhalterung 15 ist dabei als zapfenförmige Struktur erkennbar und weist ein Gewinde zum Verschrauben in einer entsprechenden Bohrung der Kühlplatte 5 auf. Der Sensor 14 endet in einem Plättchen 21, das in die Ausnehmung 13 des Targetkörpers 1 hineinragt und beispielsweise als Elektrode zur Erfassung der elektrischen Ladungen in der Prozesskammer dienen kann. Dieses Plättechen wird zweckmässigerweise aus dem gleichen Werkstoff gefertigt wie der betreffende Targetkörper 1. Da nach dem Durcherodieren notwendigerweise während eines kurzen Zeitintervalls Material dieses Plättchens abgestäubt wird, verhindert diese Massnahme, dass die erzeugte dünne Schicht durch diesen Vorgang verunreinigt wird.

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

Die in Figur 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 beiden Positionen lediglich durch eine

Ausnehmung 13 miteinander verbunden. Der Sensor 14 ist darüber hinaus in der Bohrung der Kühlplatte 5 etwas versenkt eingesetzt und steht daher nicht in mechanischem Kontakt mit dem Targetkörper 1. Diese besonders für optische Sensoren vorteil-5 hafte 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 abgestäubtes Material beschichtet wird und das Messresultat dadurch verfälscht und eine aufwendige Reinigung io des Sensors erforderlich wird. Um Verunreinigungen zu vermeiden, kann ein Abdeckplättchen la aus Targetmaterial vorgesehen werden.

Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine direkte Kühlung auf, bei der der Kühlmittelkanal 6 i5 unmittelbar an den Targetkörper 1 angrenzt und eine Dichtung 22 zwischen diesem und der Kühlplatte 5 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform erscheint es als weniger zweckmässig, Sensoren von der Rückseite des Targetkörpers her an diesem zu befestigen. Aussichtsreicher erscheint es dagegen, den Sensor 14 in einer 20 Ausnehmung 13 an der Seite des Targetkörpers 1 einzusetzen. Diese Ausnehmung 13 ist dabei als sog. Sackloch (blind hole) ausgestaltet, dessen Tiefe von der Lage deijenigen Stelle abhängt, an der die Erosion 12 des Targetkörpers 1 erfasst werden soll. Besteht der Sensor 14, wie in der Figur dargestellt, aus einer 25 Lichtleitfaser, 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 30 Figur 6. Nach dieser Variante werden zwei lateral befestigte Sensoren als Signalgeber 14a und als Signalempfanger 14b ausgestaltet und mit einer durchgehenden Bohrung 23 miteinander verbunden. Wird dabei eine photometrische Grösse, wie beispielsweise die Beleuchtungsdichte als Messgrösse verwendet, so wirkt 35 die dargestellte Anordnung als Durchlichtschranke. Diese Variante bietet den Vorteil, dass die Erosion 12 des Targetkörpers 1 auf der ganzen Ausdehnung desselben gleichzeitig überwacht werden kann und dass daher die Stelle maximaler Erosion 12 nicht punktuell genau vorbestimmt werden muss.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Zerstäubungsquelle fur Kathodenzerstäubungsanlagen mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Erosion der Targetoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass a) der abzutragende Targetkörper (1) an vorbestimmten und während des Kathodenzerstäubungsvorganges unveränderlichen 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 Richtung unterschiedlichen Stellen des Erosionsbildes des Targetköipers (1) angebracht sind.
4. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrheit von Sensoren (14) an in vertikaler Richtung unterschiedlichen Stellen des Targets (1) entsprechend 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 Targetköiper (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 Sensorhaltung (15) aus dem gleichen Werkstoff gefertigt sind, um eine Verunreinigung der erzeugten dünnen Schichten im Falle des Durcherodierens des Targetkörpers (1) zu verhindern.
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 (14a) und mindestens einen Signalempfanger (14b) aufweisen.
10. Verfahren zum Betreiben einer Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Durcherodieren des Targetkörpers (1) mit Hilfe mindestens eines Sensors (14) an mindestens einer vorbestimmten und während des Kathodenzerstäubungsvorganges unveränderlichen Stelle im oder am Targetkörper (1) unmittelbar und selbsttätig festgestellt wird,

b) dass der Zerstäubungsprozess innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, nachdem die Erosion (12) die betreffende Stelle des Targetkörpers (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 Prozesskammer erfassen.
12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekenzeich-net, dass die photometrische Grösse mittels einer Lichtleitfaser 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 erfassen.
16. Verfahren nach den Patentansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, 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.
17. Verfahrennach 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 Zeitspanne entspricht.