DE3724937C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäu­ bungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen von der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Art 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 Targetmaterial mit fortschreitender Gebrauchsdauer. Ist eine bestimmte Masse des Materials abgestäubt, muß der Zerstäubungsvorgang unterbrochen und die erodierte Kathode bzw. der Targetkörper ersetzt werden.

Die Kathodenmaterialien müssen während des Kathodenzerstäubungsprozesses sehr intensiv gekühlt werden. Dabei werden zwei Methoden unterschieden. Bei der direkten Kühlung wird die Rückseite des Targetkörpers vom Kühlmedium direkt be­ strichen. Nach der indirekten Methode wird der Targetkörper durch Anklemmen mit einem geschlossenen Kühlmittelkanal in Wärmekontakt gebracht. Würde man nun zulassen, daß ein derartiger Targetkörper vollständig durcherodiert, 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 darüber hinaus zu langen Still­ standszeiten zur Durchführung der erforderlichen Reinigungs­ arbeiten.

Auf der anderen Seite ist es erwünscht, daß möglichst viel Targetmaterial 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 Kathodenzerstäubungs­ anlage.

Eine Zerstäubungsquelle der eingangs genannten Art ist aus US-PS 44 07 708 bekannt. Bei ihr ist unmittelbar hinter der Rückseite des Targetkörpers ein Temperatursensor angeordnet. Der von ihm gemessene Temperaturanstieg ist ein Maß für die fortschreitende Abnahme der Dicke der vor dem Temperatursensor liegenden Schicht aus Targetmaterial. Der Zusammenhang zwischen der Schichtdicke und der vom Sensor angezeigten Temperatur muß in Form einer Eichkurve empirisch ermittelt werden. Dieser hängt von den jeweiligen Prozeßbedingungen, wie z. B. Zerstäubungsleistung, Kühlleistung, dem verwendeten Targetmaterial und dgl. ab und ändert sich somit bei Änderung dieser Bedingungen. Es ist deshalb mit dieser bekannten Zerstäubungsquelle schwierig, das Erreichen einer vorgegebenen Erosionstiefe des Targetkörpers hinreichend präzise und zuverlässig anzuzeigen. Um einen Targetdurchbruch mit Sicherheit auszuschließen, muß deshalb die Abschaltung relativ frühzeitig erfolgen, wenn noch eine ausreichende Reserve an Targetwanddicke vorhanden ist, was zu einem unwirtschaftlichen Betrieb der Anlage führt.

Bei einer aus US-PS 45 45 882 bekannten Zerstäubungsquelle ist im Targetkörper eine Einlage aus targetfremdem Material angeordnet und es wird detektiert, wenn dieses targetfremde Material zerstäubt und auf dem Substrat niedergeschlagen wird. Bei einer aus US-PS 43 74 722 bekannten Zerstäubungsquelle ist hinter dem Targetkörper ein mit Gas gefüllter Hohlraum vorgesehen, und es wird der beim Targetdurchbruch stattfindende Austritt dieses Gases in die Vakuumkammer erfaßt. In beiden Fällen kommt es zu unerwünschten Verunreinigungen der Vakuumkammer und der in ihr zu erzeugenden dünnen Schichten.

Bekannt sind ferner indirekte Meßmethoden zur kontinuierlichen Überwachung der Materialabnahme des Targets, z. B. durch Messen der Laufzeit von am Targetkörper erzeugten akustischen Oberflächenwellen (DD-PS 2 16 258), 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 Targetmaterialien durch Messung der Plasma-Impedanz bzw. der Plasma- Spannung in der Prozeßkammer (DE-OS 34 25 659, S. 75 ff.). Alle diese Methoden einer indirekten Messung der Erosion des Targets erfordern zusätzliche, 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 nicht vorveröffentlichte DE-PS 36 30 737 beschreibt eine Zerstäubungsquelle, bei der im Targetkörper in vorgegebenem Abstand von dessen Frontseite eine Sonde angeordnet ist, die über eine Leitung mit einem außerhalb des Targetkörpers angeordneten Sensor verbunden ist. Dieser spricht auf eine Meßgröße an, die eine sprunghafte Änderung zeigt, wenn die Erosion des Targetkörpers die Sonde erreicht. Die Sonde kann beispielsweise aus einer gasgefüllten Kammer bestehen, und der Sensor erfaßt die Druckänderung des Gases, wenn die Erosion die Kammern erreicht. Die Sonde kann auch ein elektrischer Meßdraht sein, dessen Potential oder Widerstand vom Sensor überwacht wird. Bei den beschriebenen Anordnungen wird nicht vermieden, daß Gas aus der Sonde und/oder Sondenmaterial in die Vakuumkammer gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäubungsquelle der eingangs genannten Art anzugeben, bei der das Erreichen einer vorgegebenen Erosionstiefe des Targets direkt und mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit festgestellt werden kann und die dadurch einen Betrieb der Zerstäubungsanlage mit hoher Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit ermöglicht.

Erfindungsgemäße Lösungen der Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben. Hierbei bezieht sich Anspruch 1 auf die Erosionskontrolle mit einem unmittelbar im Targetkörper angeordneten Sensor, während sich Anspruch 2 auf die Erosionskontrolle durch Lichtmessung mit einem entfernt vom Targetkörper angeordneten Sensor bezieht.

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 vorbekannten Vorrichtungen und Verfahren ist daher bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zerstäubungsquelle keine vorherige Eichung des Systems notwendig. Der Zeitpunkt der sprunghaften Veränderung der Meßgröße kann vielmehr durch eine entsprechende Plazierung des Sensors bzw. des Lichtleiters nach den Erfordernissen des konkreten Verfahrens frei ausgewählt werden. Da die gewählte Position des Sen­ sors während des Kathodenzerstäubungsvorgangs vorgegeben ist und nicht mehr verändert wird, bildet die durch die Freilegung 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 oder des Lichtleiters 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 des 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 oder Lichtleiter an derjenigen 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 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 Ausführungsformen der Erfindung können die Sensoren entweder vollständig in Ausnehmungen im Innern des abzutragenden Targetkörpers oder in Ausnehmungen einer hinter diesem Targetkörper befindlichen Kühlplatte befestigt werden, wobei sie teilweise in eine Ausnehmung des Targetkörpers hineinreichen oder mit dieser in Verbindung 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 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. Um zu vermeiden, daß dadurch 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, werden die der Zerstäubung evtl. ausgesetzten Teile des Sensors, gegebenenfalls auch der Sensorhalterung oder einer Abdeckung im aktiven Bereich aus dem gleichen Werkstoff wie der Targetkörper gefertigt. 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 befestigt werden, deren Achse der Richtung 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 zur Richtung 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.

Da die erfindungsgemäße Zerstäubungsquelle eine sprunghafte Veränderung einer Meßgröße und damit ein Signal liefert, welches eindeutig und von geringer Störanfälligkeit ist, 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, 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 darüber hinaus den konstruktiven Vorteil bieten, daß der Sensorhalter 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 Prozeßschritt 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 unterbrechungen 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 zweckmä­ ßigerweise 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 13a, 13b und 13c 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 darüber hinaus 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 1a 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 14a und als Signalempfänger 14b 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 (15)

1. Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen mit einem Targetkörper (1) aus zu zerstäubendem Targetmate­ rial, der eine beim Zerstäuben der Erosion ausgesetzte Frontseite aufweist, und mit mindestens einem im oder am Targetkörper im vorgegebenen Abstand von dessen Frontseite angeordneten Sensor (14) zur Überwachung der Targeterosion, wobei der Sensor auf eine von der Targeterosion abhängige Meßgröße anspricht und ein entsprechendes Ausgangssignal in einer vom Targetkörper wegführenden Signalleitung (16) er­ zeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (14) auf eine Meßgröße anspricht, die eine sprunghafte Änderung zeigt, wenn die Erosion des Targets eine vorgegebene Stelle im Targetkörper erreicht, bei der der Sensor (14) von der Frontseite des Targetkörpers her zugänglich wird, und daß der Sensor (14) derart ausgebildet und/oder ange­ ordnet ist, daß alle Oberflächen, die der Zerstäubung aus­ gesetzt sind, wenn die Erosion die vorgegebene Stelle im Targetkörper erreicht hat, aus Targetmaterial bestehen.

2. Zerstäubungsquelle für Kathodenzerstäubungsanlagen mit einem Targetkörper (1) aus zerstäubendem Targetmate­ rial, der einem beim Zerstäuben der Erosion ausgesetzte Frontseite aufweist, und mit mindestens einem im oder am Targetkörper im vorgegebenen Abstand von dessen Frontseite angeordneten Sensor zur Überwachung der Targeterosion, da­ durch gekennzeichnet, daß im oder am Tar­ getkörper (1) in vorgegebenem Abstand von dessen Frontseite mindestens ein Lichtleiter (14, Fig. 5) oder Lichtkanal (13, Fig. 4; 23, Fig. 6) angeordnet ist, in welchem eine sprunghafte Änderung der Lichtverhältnisse eintritt, wenn die von der Frontseite fortschreitende Erosion den Ort des Lichtleiters oder Lichtkanals erreicht hat, und daß an den Lichtleiter oder Lichtkanal ein diese Änderung der Licht­ verhältnisse erfassender Sensor (14, 16) angeschlossen ist.

3. Zerstäubungsquelle nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehr­ heit von Sensoren (14) an entlang der Frontseite unter­ schiedlichen Stellen des Targetkörpers (1) angebracht sind.

4. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrheit von Sensoren (14) in unterschiedlichen Abständen von der Frontseite des Targetkörpers (1) angebracht sind.

5. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Targetkörper (1) mehrere Lichtleiter oder Lichtkanäle vorgesehen sind.

6. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ausneh­ mungen (13) im Targetkörper (1) in der Form von Sacklöchern zur Aufnahme der Sensoren vorgesehen sind.

7. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausnehmungen (13) im Targetkörper (1) durch durchgehende Lichtleiter oder Lichtkanäle miteinander verbunden sind.

8. Zerstäubungsquelle nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (14) minde­ stens einen optischen Signalgeber (14a) und mindestens einen optischen Signalempfänger (14b) aufweist.

9. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen­ sor (14) eine an der Frontseite des Targetkörpers (1) herr­ schende, photometrische Größe, insbesondere die Beleuch­ tungsstärke erfaßt.

10. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen­ sor (14) elektrische Ladungsträger aus der Prozeßkammer er­ faßt.

11. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen­ sor (14) Wärme aus der Prozeßkammer erfaßt.

12. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen­ sor (14) ein Drucksensor ist.

13. Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sensor (14) eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten der Sen­ sorsignale selektiv in einem oder mehreren vorgegebenen Frequenzbereichen angeschlossen ist.

14. Verfahren zum Betrieb einer Zerstäubungsanlage mit einer Zerstäubungsquelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Sensors ein Signal erzeugt wird, wenn die Erosion des Targetkörpers eine vorgegebene Stelle erreicht hat, und daß der Zerstäubungsprozeß nach einem vorgegebenen Zeitinter­ vall nach Auftreten des Signals abgebrochen wird.

15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Zerstäubungsquelle ver­ wendet wird, deren Sensor in solchem Abstand von der Front­ seite angeordnet ist, daß bei Auftreten des Sensorsignals noch ausreichend Targetmaterial für die Beendigung einer angefangenen Zerstäubungscharge vorhanden ist, und daß das Zeitintervall gleich der für eine vollständige Zerstäu­ bungscharge benötigten Zeit gewählt wird.