DD284486A5 - Verfahren zur herstellung defektarmer, plasmagestuetzt abgeschiedener schichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung defektarmer, plasmagestuetzt abgeschiedener Schichten. Die Erfindung wird dabei insbesondere dort angewendet, wo Defekte innerhalb der Schicht durch Ablagerungen oder Einbau von Flitter- oder Staubpartikel aus dem Arbeitsraum vermieden werden sollen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem die staendigen und unvermeidbaren Abscheidungen an den Plasmabegrenzungsflaechen und Einbauten im Plasmaraum haftfest erfolgen, so dasz keine unerwuenschten Abplatzungen auftreten, die den eigentlichen Beschichtungsprozesz der Substrate unguenstig beeinflussen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe derart geloest, dasz waehrend der Beschichtung mindestens an einem Teil der Plasmakammer eine negative Spannung angelegt wird, die einen Wert von 50-90% der Substratspannung hat.{Plasmabeschichtung; Plasmakammer; Abscheidung, haftfest; Defekte; Substratspannung; Reinigung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung defektarmer, plasmagestützt abgeschiedener Schichten. Die Erfindung wird dabei insbesondere dort angewendet, wo Defekte innerhalb der Schicht durch Ablagerung oder Einbau von Flitter- oder Staubpartikel aus dem Arbeisraum vermieden werden sollen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Die plasmagestützte Schichtabscheidung ist in vielfältigen Varianten bekannt. Entsprechend ihres Mechanismus werden die Verfahren in Plasma-CVD (chemische Dampfphasenabscheidung) und Plasma-PVD (physikalische Schichtabscheidung)

unterschieden.

Bei dün Verfahren nach den Plasma-CVD besteht das Ziel darin, die Plasma-Polymerisat-Schichten bzw. die entsprechenden

modifizierten Zersetzungsprodukte auf den teilweise auch auf negativem Potential liegenden Substrat abzuscheiden. Die

Spezifik der Plasmaprozesse führt zwangsweise aber auch zur Beschichtung aller den Plasmaraum begrenzenden sonstigen Bauteilen mit Kondensaten oder Polymerisaten. Diese unerwünschten Beschichtungen sind insbesondere dann störend, wenn

sie ungewollt abplatzen oder durch Gasströme abgespült werden, in den Plasmaraum gelangen und auf den Schichtaufbau am

Substrat einwirken. In diesem Fall entstehen störende Fehlstellen in der Schicht. Bei den Plasma-PVD-Verfahren ist es ähnlich. Der in jedem Fall nur teilweise ionisierte Dampfstrahl weis! erhebliche Mengen Neutralteilchen auf, die sich auch an den Plasmabegrenzungen und sonstigen Bauteilen abscheiden. Auch diese Abscheidungen

sind wenig haftfest, können abplatzen und störend auf die Substrate gelangen. Bei allen Plasmaverfahren besteht somit die permanente Aufgabe, die unerwünschten Abscheidungen an den Plasmawänden bzw. Einbauten von den herzustellenden

Schichten auf den Substraten fernzuhalten. Das einfachste Mittel ist das ständig intensive und aufwendige Reinigen der Anlage vor jeder Charge. Abscheidungen an den Plasmawänden, die während der Beschichtung entstehen, können dabei immer noch schädigend auf die Schicht einwirken. In dem DD-WP210080 wird eine Lösung angegeben, die eine Auskleidung der Plasmakammer mit einer Metallfolie vorsieht. Damit wird nicht die Plasmakammer als stabiles Bauteil beschichtet, sondern nur die Folie, die im technologischen Rhythmus

ausgewechselt wird. Nachteilig ist hierbei der materielle und zeitliche Aufwand durch das Wechseln der Folie.

Es sind auch Versuche bekannt geworden, das Plasma innerhalb der Vakuumkammer auf einen engen Raum zu konzentrieren,

um den hohen Aufwand beim Reinigen der Vakuumkammer zu umgehen.

In der EP140125 wird eine Spüleinrichtung beschrieben, bei der mittels einer Fokussiereinrichtung versucht wird, das Plasma

auf einen Raum zwischen Target und Substrat zu konzentrieren. Dabei wird nur eine unvollständige räumliche Abgrenzung gegenüber den Vakuumxammerwandungen erreicht, so daß gesputterte Teilchen diese erreichen können und zu unerwünschten

Abscheidungen führen, die nach einiger Zeit abplatzen. Die JP58-164782 gibt eine Lösung an, mit der die auftretenden Abscheidungen nicht abplatzen sollen. Dazu werden die Kammerwände mit einem Gewebe ausgekleidet. Damit wird die unerwünschte abgeschiedene Schicht stark strukturiert, hat

somit weniger Eigenspannung und platzt nicht so leicht ab. Nachteilig ist hierbei der hohe Reinigungsaufwand nach einiger Zeit bei immer noch vorhandener Unvollkommenheit. Abscheidungen von Neutralteilchen können bereits mit leichten Gasströmen aufgewirbelt werden und die Verkleidung aller komplizierten Einbauten im Plasmaraum ist kaum möglich.

Das DD-WP141168 gibt eine Lösung an, bei der der Plasmaraum von der Beschichtungskammer durch ein gesondertes Gefäß

abgetrennt ist, welchus ein positives Potential gegenüber dem Rezipienten besitzt. Die Schichtabscheidung erfolgt auf den auf

Masse liegenden, d. h. negativ vorgespannten, Substraten. Auch bei dieser Lösung kommt es zur Abscheidung von verdampften Neutralteilchen, bzw. im Plasma zersetzten Substanzen, ohne zusammenhängende Schichtbildung an den positiven Gefäßwänden mit den bereits beschriebenen Folgen. Ziel der Erfindung Die Erfindung hat das Ziel, mittels plasmagestützter Beschichtungsverfahren defektarme Schichten effektiv herzustellen. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem die ständigen und unvermeidbaren Abscheidungen an den Plasmabegrenzungsflächen und Einbauten im Plasmaraum haftfest erfolgen, so daß keine unerwünschten Abplatzungen auftreten, die den eigentlichen Beschichtungsprozeß der Substrate ungünstig beeinflussen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß während der Beschichtung mindestens an einem Teil der Plasmakammer eine negative Spannung angelegt wird, die einen Wert von 50-90% der Substratspannung hat.

Mit dieser erfindungsgemäßen Verfahrensführung werden die unerwünschten Schichtabscheidungen, ähnlich wie am Substrat, deren Beschichtung durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht beeinflußt wird, unter loneneinwirkung abgeschieden und damit in typischer Weise entsprechend dicht und haftfest. Das hat zur Folge, daß diese unerwünschten Schichten nicht oder erst bei großen Schichtdicken abplatzen und damit keine Schädigungen an der Substrat-Schicht bewirken. Die gezielte Einstellung des Potentials der Plasma-Begrenzungsflächen, zwischen 50-90% des Substratpotentials, ermöglicht eine gezielte Einwirkung auf die Dichte und Haftfestigkeit dieser Schicht je nach Art der eingesetzten Substanzen. Damit kann vor allem die mögliche Chargenzahl bis zur nächsten Reinigung der Plasmakammer optimiert werden, d. h. möglichst viele Chargen-Beschichtungen ohne Abplatzungen bei noch relativ guter Reinigungsmöglichkeit. Wenn die Plasmakammer des weiteren optisch dicht ausgeführt ist, können sich auch nahezu keine Neutralteilchen an der Rezipientenwand abscheiden und die Reinigung des Rezipienten erübrigt sich weitgehend. Je nach vorliegenden Substanzen und den Plasmaparametern, kann es auch ausreichend sein, die Spannung an die Plasmakammer, bzw. die Teile davon und die Einbauten, nur impulsartig anzulegen. In diesem Fall werden die einfachen Abscheidungen durch den nachfolgenden impulsartigen lonenbeschuß nachträglich haftfest an die Unterlage befestigt. Mit dieser Verfahrensvariante kann teilweise eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden. Wenn im Verfahrensablauf der plasmagestützten Beschichtung eine Reinigung der Substrate vor der Beschichtung mit lonenbeschuß erfolgt, dann ist es vorteilhaft, die Plasmakammer oder Teile davon auf die gleiche Spannung zu legen wie die Substrate, damit auch der gleiche Reinigungseffekt, besonders von Kontaminationen, auftritt. Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist es möglich über lange Zeit, bzw. viele Chargen ohne Reinigung der Plasmakammer, jegliches Abplatzen oder Aufwirbeln von unerwünscht an den Plasmabegrenzungswänden abgeschiedenen Substanzen zu verhindern, ohne daß der eigentliche Schichtbildungsprozeß am Substrat beeinflußt wird.

Ausführungsbelsplel Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. Eine 14"-Magnetspeicherplatte als Substrat ist zum Zwecke des Verschleiß- und Korrosionsschutzes beidseitig mit einer etwa

100 nm dicken iC-Schicht (harter ionengestützt abgeschiedener Kohlenstoff) zu beschichten. Die Schicht muß eine gleichmäßige

Schichtdicke haben und sie darf keine Störstellen durch Fremdeinschlüsse oder Fehlstellen aufweisen. Die Schichtbildung

erfolgt nach dem Verfahren der Plasmabeschichtung. Es wird ein Kohlenwasserstoffgas, z.B. Benzen, in die Plasmazone innerhalb eines Rezipienten eingeleitet und im Plasma zersetzt. Dabei wird an allen angrenzenden Flächen Kohlenstoff abgeschieden. Vorfahrenstypisch wird an das Substrat ein negatives Potential angelegt, so daß dort die Kohlenstoffabscheidung unter gleichzeitiger lonenbombardierung abläuft und sich eine harte iC-Schicht abscheidet.

Im Beispiel wird das Substrat auf einem Substratträger angeordnet, der sich zentrisch im Rezipienten zwischen zwei Plasmaquellen befindet. Substratträger und Plasmaquellen sind radial von einer zylindrischen radialen Abschirmung umgeben,

die als Plasmakammer wirkt". Nach obc η ist die Plasmakammer von einer Plasmaabdeckung begrenzt und unten vom Boden des

Rezipienten. Bei dieser Anordnung sind es besonders die Abscheidungen an der oberen Plasmaabdeckung, die auf die Substrate gelangen

können und dort Störungen hervorrufen. Deshalb wird das erfindungsgemäße Verfahren für die Plasmaabdeckung angewandt und ein Potential im Wert von 80% des Substratpotentials gelegt.

Im Beispiel werden zur Erzielung einer harten iC-Schicht -500 V an die Substrate angelegt. An die Plasmaabdeckung werden

-400 V angelegt. Bei dieser Verfahrensführung erfolgt, ohne daß der Schichtaufbau am Substrat beeinflußt wird, an der

Plasmaabdeckung die zwangsläufige Kohlenstoffabscheidung ebenfalls unter loneneinwirkung, die aber geringer ist als am Substrat. Im Unterschied zur Schicht am Substrat, die haftfest und hart abgeschieden wird, erfolgt die Schichtabscheidung an

der oberen Plasmaabdeckung bei -400 V Vorspannung haftfest aber mit relativ geringer Härte, so daß es zu keinen unerwünschten Ablösungen kommt. Anriarprseits kann die Schicht nach einiger Zeit, die etwa bei Faktor 10 liegt, relativ einfach wieder entfernt werden.

Mit dieser Verfahrensführung können Magnetspeicherplatten in Serienbetrieb ohne das Auftreten von Störstellen durch Fremdeinschlüsse mit guter Effektivität hergestellt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung defektarmer, plasmagestützt abgeschiedener Schichten innerhalb einer Beschichtungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschichtung mindestens an einem Teil der Plasmakammer eine negative Spannung angelegt wird, die einen Wert von 50 bis 90% der Substratspannung hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Spannung an die Plasmakammer impulsartig angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, während der lonenbeschußreinigung der Substrate, Spannung an der Plasmakammer bis 100% der Substratspannung beträgt.