NL1018547C2

NL1018547C2 - Magnetronverstuivingsinrichting en werkwijze voor het vervaardigen van optische opslagschijven.

Info

Publication number: NL1018547C2
Application number: NL1018547A
Authority: NL
Inventors: Walter Haag; Pius Gruenenfelder; Hans Hirscher; Walter Albertin
Original assignee: Balzers Hochvakuum
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2002-04-12
Also published as: CH691643A5; US5997697A; JPH09111450A; NL1004217A1; DE19639240C2; NL1018547A1; US6540883B1; DE19639240A1; NL1004217C2

Description

Magnetronverstuivingsinrichting en werkwijze voor het vervaardigen van optische opslagschijven.

De onderhavige uitvinding betreft een. magnetronverstuivingsinrichting en 5 werkwijze voor het vervaardigen van optische opslagschijven.

Met betrekking tot magnetronverstuifbronnen in het algemeen wordt verwezen naar: DE-OS-2.431.832 EP-A-0.330.445 10 - EP-A-0.311.697 US-P-5.164.063 DE-PS-4.018.914.

Uit EP-A-94105388.6 van dezelfde aanvraagster als onderhavige aanvrage, is een magnetronverstuifbron bekend, uitgevoerd met een focusserend targetlichaaminrichting, 15 dat een wezenlijke verbetering van de verhouding tussen de hoeveelheid verstoven materiaal en de op het werkstuk als laag afgezette hoeveelheid materiaal bewerkstelligt. Dit leidde tot een wezenlijke verhoging van de rendabiliteit. Bij de onderhavige bekende uitvoering wordt dit voor het belangrijkste deel bereikt, doordat het verstuivingsoppervlak van het terugplaatlichaam de procesruimte in hoofdzaak definieert, 20 waarmee naast het eigenlijke werkstuk nog slechts weinig vlakken blootstaan aan de materiaaldamp, hetgeen de materiaaloverdrachtsfactor van target naar werkstuk ongunstig beïnvloeden kan. Dit voordeel wordt in hoofdzaak bereikt, doordat aan de target een speciale konische respectievelijk holspiegelvormige vorm gegeven wordt, die op de werkstukoppervlakken afgestemd is. Deze uitvoering heeft als nadeel, dat targets 25 met de hiervoor genoemde vorm niet voor alle verstuivingsmaterialen goed te fabriceren zijn en anderzijds de voor de magnetronontlading benodigde speciale magneetvelden voor het bereiken van speciale proceseigenschappen niet zonder meer met de benodigde vrijheidsgraad gerealiseerd worden. De focusserende vorm van de target zou bijvoorbeeld ook aanzienlijke kosten vragen bij de vervaardiging van edelmetaaltargets. 30 De speciale vormgeving kan daarnaast problemen opleveren, wanneer voor de edelmetaaltargets uit procesoverwegingen bijvoorbeeld speciale legeringen of ook korrelstructuren noodzakelijk zijn. Een ander punt is, zoals genoemd, bijvoorbeeld de optimalisering van de magneetveldconfiguratie, zij het wegens voor het proces 101 854 7 - 2 noodzakelijke energetische omstandigheden, die op grond van de gevoeligheid van bepaalde substraten geëist worden.

Uit EP-A-0.558.797 is het bekend het van een rotatiesymmetrisch magnetrontarget afgeveegde materiaal naar een cirkelschijfvormig werkstuk te focusseren en dat het 5 verstuivingsvlak van het target een centraal, loodrecht op de symmetrieas staand cirkelringvlak heeft, waarop, geknikt, een kegelstompvormig targetringvlak aansluit.

Verder is het in de stand van de techniek bekend, meerdere ringvormige verstuivingszones zoals bijvoorbeeld twee zones te verschaffen, om aan de eis van een goede laagdikteverdeling op het vlakvormig substraat te voldoen. EP-0.095.211 toont 10 bijvoorbeeld zo een uitvoering, waarbij over een vlakke target op het bovenoppervlak daarvan met behulp van magnetronmagneetvelden twee concentrische plasmaringen ontstaan. Hierbij wordt op gebruikelijke manier geoptimaliseerd naar het zo goed mogelijk gebruiken van de target en naar een goede verdeling. Dit leidt tot brede naast elkaar liggende erosiegroeven en een relatief grote target-substraat afstand. De grote 15 target-afstand is hier ook noodzakelijk, om de geëmitteerde ladingsdragers zoals elektronen door de voorgestelde hulpmiddelen, zoals reflectoren, te hinderen, op het substraat te komen en dit te beschadigen respectievelijk op te warmen. Vanwege de grote afstand tussen de target en het substraat en de voor het afbuigen noodzakelijke ingebouwde delen is de met materiaalopbrengst respectievelijk de 20 materiaaloverdrachtsfactor niet gunstig.

Bij optische geheugenschijven zijn er zekere toepassingen, waar de behoefte bestaat edelmetaallagen met een bepaalde hoge kwaliteit zonder beschadiging van de geheugenschijf rendabel neer te slaan. In het bijzonder bij opnieuw-te-beschrijven compactdiscs bekend onder de naam CD-R worden dunne goudlagen met zeer bepaalde 25 eigenschappen vereist. Soortgelijke lagen worden daarnaast bij digitale videodiscs bekend als DVD of bij foto-CD's vereist. Een ander toepassingsgebied is het neerslaan op geheugenschijven, die naar het principe van de materiaalfaseverandering, ook "phase chance" techniek genoemd, bekend is. De target van edelmetaal moet gemakkelijk te vervaardigen en gemakkelijk recyclebaar zijn en bepaalde metallurgische eisen kunnen 30 vervullen. Vanwege de dure materialen is bovendien een uiterst hoge overdrachtsfactor respectievelijk benuttingsgraad van het verstoven materiaal noodzakelijk. Verder moet naast de zeer hoge vereiste reflectiviteit van de aangebrachte laag ook gezorgd worden, dat de gevoelige organische lagen op het werkstuk, waarop de edelmetaallaag, bij 1 01 854 7 -i 3 voorkeur een goudlaag, afgezet moet worden, niet door straling of deeltjesinslag gedurende het proces beschadigd wordt. De werkingswijze en de eisen aan zulke lagen zijn bijvoorbeeld beschreven in Magnetic- and Optical Media Seminar, 3-4 november 1994, Atlanta en in het bijzonder in de overeenkomstige seminarvoordracht The CDR: 5 yesterday, today and tomorrow van Tad Ishiguro.

De, in de laatstgenoemde literatuur, beschreven verstuivingsbronnen hebben het nadeel, dat deze de hiervoor genoemde eisen gezamenlijk niet vervullen kunnen. Het is in het bijzonder niet mogelijk een magnetronontlading met een daarbij behorend magneetveld zo te configureren, dat de optredende schade aan de organische 10 kleurstoflaag op het werkstuk geminimaliseerd wordt, zonder in te gaan op het nadeel gelijktijdig de hoge overdrachtsgraad bij een eenvoudige rendabele opbouw van de target te moeten reduceren.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om de genoemde nadelen van de stand van de techniek uit de weg te ruimen, en in het bijzonder een verstuivingsbron te 15 verschaffen, die edelmetaallagen, zoals bij voorkeur goudlagen, op gevoelige optische geheugenschijven kan neerslaan daarbij beschadiging van de organische onderlaag vermijdend en dit bij een hoge rendabiliteit.

Voomoemd doel wordt enerzijds bereikt met een inrichting volgens conclusie 1 en anderzijds met een werkwijze volgens conclusie 24.

20 Dit doel wordt verder bereikt door magnetronverstuivingsinrichting met een rotatiesymmetrische magnetronverstuivingsbron, een houder voor het opnemen van een cirkelvormig werkstuk, coaxiaal ten opzichte van een symmetrieas van de bron en op afstand daarvan, waarbij de verstuivingsbron ten minste twee ringvormige magnetronelektronenvallen heeft, waarvan elk een maximum van de 25 magneetveldsterktecomponent in radiale richting langs het verstuivingsbronvlak* definieert, en wel in steeds een ringzone op een kleinere straal Rif en op een grotere straal R2F, van welke ringzones het naar de bron toegekeerde vlak zijde van een werkstuk in de houder ieder een overeenkomstige afstand di en d2 heeft en d alle mogelijke waarden van di en d2 innemen kan, zodanig uit te voeren dat geldt: 1018547^ 4 0,80 < (R2F - R)F)/d < 3,0 bij voorkeur 5 1,0 < (R2F - RiF)/d < 2,2.

Doordat volgens de onderhavige uitvinding de verstuivingsgeometrie met de procesruimte in hoofdzaak door zeer korte target-substraat afstand gedefinieerd wordt en 10 door vastgelegde tweevoudig concentrische en smalle plasmaontlading met overeenkomstig gedefinieerde, geconcentreerde plasmainsluiting, wordt een overeenkomstige vermindering van substraatschade bij een hoge rendabiliteit bereikt.

De voorkeur hebbende uitvoeringsvormen van de magnetronverstuifbron volgens de onderhavige uitvinding worden in de overige conclusies gespecificeerd.

15 De uitvinding wordt aansluitend bij wijze van voorbeeld aan de hand van figuren voorgesteld. Daarin tonen: fig. 1 een vereenvoudigde dwarsdoorsnede-afbeelding van een magnetronverstuivingsbron volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2 een andere vereenvoudigde dwarsdoorsnede-afbeelding van een vandaag de 20 dag van voorkeur zijnde magnetronverstuivingsbron volgens de onderhavige uitvinding; fig. 3a een schematische voorstelling van de geometrische verhoudingen van de uitvoering van de target ten opzichte van het werkstuk; fig. 3b een andere voorstelling van fig. 3a met verschillende en hellend uitgevoerde targetringen; 25 fig. 3 c een andere voorstelling van fig. 3a en 3b met targetringen, die ten opzichte van het werkstuk verschillende afstanden hebben; fig. 4 een vergrote schematische voorstelling in dwarsdoorsnede van een target respectievelijk van een targetring met erosiegebieden alsook een voorstelling van de positie van de magnetische veldcomponenten.

30 Aan de hand van de volgende beschrijving worden naast de uitvoeringsvoorbeelden overeenkomstig fig. 1 en 2 ook de varianten betrekking hebbend op de opbouw van de bron volgens de onderhavige uitvinding verduidelijkt.

Fig. 1 toont bij wijze van voorbeeld en schematisch in dwarsdoorsnede een eerste 101 854 7^ 5 uitvoeringsvorm van een uitvoering van een magnetronverstuivingsbron volgens de onderhavige uitvinding. Met de voorgestelde uitvoering van de bron is het mogelijk edelmetaallagen bij voorkeur goudlagen zonder ontoelaatbare beschadiging van de gevoelige werkstukken over het gebruiksoppervlak ervan met een laagdikteverdeling van 5 beter dan 5% rendabel neer te slaan. Zoals gezegd betreft het hier werkstukken met daarop aangebracht een laag om optische geheugenschijven volgens de in de aanhef genoemde soort, die bijzonder gevoelig zijn voor beschadigingen door straling of deeltjesinslag en bijzonder hoge eisen aan de kwaliteit van de opgebrachte laag stellen. De uitvoering van de magnetronverstuiving bestaat bij het onderhavige voorbeeld uit een 10 magnetronverstuivingsbron 1, waarbij tegenover de vlakke schijfVormige verstuivingstarget 3, die uit edelmetaal of een andere legering bestaat, op een afstand d een schijfvormige geheugenschijf 9 aangebracht is. De geheugenschijf 9 is met de te bekleden zijde naar de te verstuiven target 3, bij voorkeur bestaand uit goud, gericht. De achterzijde van het werkstuk 9 is naar de vacuümkamer 2 gericht, waarin bijvoorbeeld 15 naast middelen om vacuüm te bereiken ook middelen voorhanden zijn voor het laden en ontladen van het werkstuk. Het werkstuk 9 wordt in de magnetronverstuivingsbron 1 in het centrum bijvoorbeeld met een centraal aangebracht binnenmasker 10 gemaskeerd. Het werkstuk 9 wordt aan de buitenrand met een buitenmasker 11 gemaskeerd. Het buitenmasker 11 omsluit het schijfvormige werkstuk, respectievelijk de torusvormig 20 uitgevoerde procesruimte 12. De maskers 10 öf 11 kunnen vanzelfsprekend ook opgebouwd zijn uit meerdere delen en nemen ook in de stand van de techniek bekende elektrodefunctie over voor de plasmaontlading. Aan de achterzijde van de target 3 bevindt zich een magneetsysteemruimte 13, die de magnetische middelen bevat, voor het verkrijgen van de benodigde magneetvelden, om aan het trelVlakoppervlak 25 magnetronringontlading te kunnen genereren. De magneetsystemen worden met voordeel stationair uitgevoerd, om kostbare constructies te vermijden. Daarnaast worden bij voorkeur permanente magneten gebruikt. De uitvoering van de magnetronverstuiver 1 is bijvoorbeeld direct in een opening van een vacuümkamerwand 14 niet een flens afdichtend aangebracht. De bron zou echter ook op een bekende wijze in een 30 vacuümkamer 2 ingebouwd in bedrijf genomen kunnen worden. Aangezien de werkstukken schijfvormig zijn, is de hele bron rotatiesymmetrisch, om een bronas 17 opgebouwd.

Het gebruik van dure edelmetaalmaterialen maakt het noodzakelijk, dat 10185473 6 oplossingen gevonden worden, die het mogelijk maken, de materiaalverliezen zo gering mogelijk te houden. Volgens de onderhavige uitvinding wordt nu de afstand d tussen het verstuivingsbronvlak 6,7, respectievelijk het targetoppervlak, zo klein mogelijk gekozen. Dit is echter in zoverre problematisch, dat gewone plasmauitzettingen het werkstuk 9 5 enerzijds kunnen beschadigen en anderzijds de verdelingseisen van < 5% bereikt moeten worden. Volgens de onderhavige uitvinding wordt voorgesteld, dat met een passend kleine afstand d twee plasmaontladingsringen verkregen worden, die een relatief geringe uitzetting uitwijzen en die ervoor zorgen, dat twee smalle concentrisch uitgevoerde verstuivingsbronvlakken respectievelijk ringzones ontstaan. De plasmaringen 10 bewerkstelligen door een ionenbombardement op de te verstuiven target, dat deze overeenkomstig erodeert en daar de overeenkomstige verstuivingsbronvlakken 6, 7 ontstaan. Het ringvormige binnenste verstuivingsbronvlak 6 ligt relatief dicht in het centrumbereik 17, daarentegen licht het buitenste ringvormige verstuivingsvlak 7 op een iets grotere afstand net zo ver respectievelijk iets verder van de as van de bron verwijderd 15 dan de buitenrand van het werkstuk 9. Tussen de verstuivingsbronvlakken 6, 7 moet volgens de onderhavige uitvinding een zone geschapen worden, die bij voorkeur en in hoofdzaak niet verstuift. Deze zone moet bij voorkeur minstens zo breed zijn als de kleinste breedte van één van de ringvormige verstuivingsbronvlakken 6, 7. De plasmaontladingen worden op een gewone manier met een werkgas zoals bijvoorbeeld 20 argon in een drukbereik van 1 · 10'1 mbar tot 1 · 10'3 mbar en bij voorkeur in het bereik van 1 · 10'1 mbar tot 1 · 10'2 mbar gebruikt. Vanzelfsprekend kunnen wanneer het nodig is ook reactieve gassen gebruikt worden.

Bij bekende uitvoeringen is het niet gewoon om zulke korte afstanden te gebruiken, vanwege de problemen met de hoge werkstukbelasting en daarboven is het niet gewoon 25 twee smalle ringvormige concentrische erosiesporen te laten ontstaan, die relatief ver van elkaar verwijderd zijn, omdat daardoor de gebruiksgraad van de target vanzelf slecht is. Bij de onderhavige toepassing volgens het gebied volgens de uitvinding gaat het uitsluitend om, enerzijds de materiaaloverdrachtsverliezen van de target op het substraat te minimaliseren en anderzijds om überhaupt een oplossing te vinden, de laag met de 30 vereiste eigenschappen te kunnen neerslaan. Wanneer de benutting van de target zelf niet zeer hoog is, is dit in dit geval van een grote betekenis, omdat het materiaal eenvoudig kan worden gerecycled. Niet zonder meer kan echter dat materiaal worden gerecycled, dat op delen van het masker of op andere ingebouwde delen verloren gaat.

101 854 7f 7

Volgens de onderhavige uitvinding wordt dat probleem opgelost, door de afstand d tussen het oppervlak van de target en het substraat optimaal te kiezen en enerzijds de plaats en de breedte van beide verstuivingsbronvlakken goed te kiezen. Voor de afstand d wordt een bereik van 15 mm tot 30 mm voorgesteld, waarbij de afstand bij voorkeur in.

5 het bereik van 20 mm tot 25 mm liggen moet. Het binnenste verstuivingsbronvlak 6 respectievelijk de ringzone heeft een middelste straal Rie van de bronas 17, waarbij de buitenste ring een middelste straal R2E heeft. Deze stralen van de verstuivingsbronvlakken moeten volgens de onderhavige uitvinding voldoen aan de voorwaarde 0,8 < (R2E - RiE)/d < 3,0 maar bij voorkeur 1,0 < (R2E - RiE)/d < 2,2 om de 10 gestelde eisen te kunnen vervullen.

Voor de positionering van de ringbronnen volgens de onderhavige uitvinding zijn in wezen ook de karakteristieke eisen aan het magneetveld voor magnetronelektronenvallen verantwoordelijk. Iedere elektronenval moet aan het verstuivingsbronoppervlak respectievelijk het oppervlak van de target 6, 7 een maximale 15 parallel ten opzichte van de hoofdrichting van het oppervlak radiale component hebben, die zowel in absolute zin, alsook wat betreft de positie ten opzichte van de as van de bron 17 gedefinieerd is. De eis aan de positie van deze maximale magneetveldcomponent komt in hoofdzaak overeen met de hiervoor genoemde eisen voor de verstuivingsbronvlakken. De exacte centrale positie van de verstuivingsbronvlakken 6, 7 20 gedefinieerd door een snijpunt van de middenas van de ringzone 21 met de verstuivingsbronoppervlakken 6, 7, wijkt echter maar weinig af van de plaats van de maximale positie van de parallelle veldvector 22. De maximale waarde van de veldvector 22 is ten opzichte van het centmm van het buitenste verstuivingsbronoppervlak 7 in geringe mate naar buiten geschoven circa 3 mm tot 5 mm en ligt op een ring met een 25 straal R2F, in tegenstelling waarmee de maximale parallelle veldvector 22 van de binnenste verstuivingsbronzone ten opzichte van het centrum van de binnenste verstuivingsbronvlak evenzo goed in geringe mate in de richting van de as van de bron 17 verschoven is, bij voorkeur circa 3 mm tot 5 mm, die op een ring met straal Rif ligt.

Voor een werkstukschijfdiameter Di van bijvoorbeeld 120 mm of ook 130 mm, die 30 bij voorkeur bij optische geheugenschijven ingezet worden, is een binnenste straal Ri bij voorkeur 20 mm tot 30 mm groot en verder bij voorkeur 24 mm tot 28 mm groot. Voor de straal R2 is bij voorkeur een bereik van 55 mm tot 65 mm te kiezen.

Verder is het van voordeel, dat de buitendiameter D3 van de target 3,5 met het naar 1 01 8547·« 8 buiten reikende buitenste verstuivingsbronvlak 7 iets groter gekozen wordt dan diameter Dj van het werkstuk 9 respectievelijk van de werkstukhouder 11. De diameter Dj moet ten hoogste 20% kleiner zijn dan de diameter D3 bij voorkeur echter hoogstens 10% kleiner.

5 Om gunstige uitbreidingsomstandigheden voor het plasma van het verstoven materiaal te bereiken, wordt bij voorkeur de diameter D2 van de plasmaontladingsruimte respectievelijk de torusruimte 12 groter gekozen dan de buitendiameter D3 van de target 3, 5, waarbij deze diameter bij voorkeur minstens 50% groter gekozen wordt dan de afstand d.

10 De plaatsing van het magneetveld 13 voor de magnetronelektronenval is zo te dimensioneren, dat die overeenkomstig geëiste smalle erosiezones 8 respectievelijk verstuivingsbronvlakken 6, 7 ontstaan. Hierbij treedt bij iedere ringzone 6, 7 op het verstuivingsbronoppervlak 6, 7 respectievelijk het targetoppervlak van de target 3, 4, 5 in het centrum van de toegevoegde ringzone in hoofdzaak op R] respectievelijk R2 liggend, 15 een ten opzichte van het nieuwe oppervlak van de target parallele magneetveldsterktecomponent 22, die daar in het snijpunt met het oppervlak en de ringzoneas 21a, respectievelijk op de stralen Rif en R2F een maximale waarde bereikt. Deze waarde moet bij voorkeur minstens 200 Gauss bedragen en meer in het bijzonder minstens 350 Gauss. De binnenste ringzone Rif moet hierbij echter bij voorkeur minstens 20 een waarde van 400 Gauss hebben. De uitbreiding en de soort van de plasmaontlading wordt verder gedefinieerd door het verloop van de in- en uittredende veldlijnen van de magnetronelektronenval over het verstuivingsbronvlak 6, 7. Over een afstand van 10 mm van het verstuivingsbronvlak 6, 7 langs de as 21a moet de parallelle component 23 van de magneetveldsterkte bij voorkeur een waarde van hoogstens 60% van de maximum 25 component 22 op de verstuivingsbronvlakken bedragen. Verder bij voorkeur echter hoogstens 55% van deze component 22. Deze tweede component 23 moet bij voorkeur echter een ringzone met een kleinere diameter Rif groter zijn, dan diegene met de grotere diameter R2F.

De ringzonebreedte van het verstuivingsbronvlak, waarvandaan 70% van het 30 momentaan aan de toegevoegde ringzone verstuivende materiaal komt, moet hoogstens 16 mm breed zijn, bij voorkeur echter slechts 12 mm en verder bij voorkeur minder dan 10 mm breed.

Fig. 2 volgt een andere voorkeur hebbende uitvoeringsvariant van de uitvoering 1 0 1 854 7¾ 9 van de onderhavige uitvinding. Een onderverdeling van de target 3 in twee ringtargets 4, 5, die in hoofdzaak slechts de erosieprofielen opnemen, brengt verdere voordelen met zich mee wat betreft de rendabele handhaving van de dure edelmetaalmaterialen en verdere voordelen wat betreft betere koelmogelijkheden en betere besturing van het 5 erosieprofiel door de betere mogelijkheid de configuratie van de magneetveldgeneratoren en de elektrodenplaatsing. Een goede koeling van de target bewerkstelligt een betere beheersing van de kristalstructuur van het edelmetaal, in het bijzonder van het wat dit betreft moeilijke goud. De extra mogelijkheden, tussen de targetringen 4, 5 extra inbouwelementen met elektroden 16 of magnetische materialen te kunnen aanbrengen, 10 maakt het mogelijk een extra optimalisering van het erosieprofiel 8 te bewerkstelligen, waarmee het gebruik van de target extra verhoogd kan worden, respectievelijk het emissieprofiel van het verstoven materiaal positief beïnvloed kan worden, om de rendabiliteit van de uitvoering verder te verhogen. Tussen de binnenste ringtarget 4 met het binnenste verstuivingsbronoppervlak respectievelijk de ringzone 6 en de buitenste 15 ringtarget 5 met het buitenste verstuivingsbronoppervlak respectievelijk de ringzone 7 wordt bij voorkeur een elektrode 16 geïsoleerd boven een isolator 15 aangebracht. De elektrode 16 kan naar keuze op een gewenste elektrische potentiaal gebracht worden of met zwevende potentiaal gebruikt worden. Hiermee kan enerzijds vermeden worden, dat in het tussenbereik van de beide targetringen materiaal verstoven wordt en anderzijds bij 20 het aanleggen van het extra potentiaal de ontladingsomstandigheden met betrekking tot de ladingsdragerbombardement van het werkstuk beïnvloed worden. Vanzelfsprekend moet bij alle uitvoeringen van de target op de gebruikelijke wijze daarvoor gezorgd worden, dat in het randbereik van de target geen ongewenst materiaal verstoven wordt, zoals dat op een gebruikelijke manier door het aanhouden van donkere kamerafstanden 25 tot de tegenelektroden 10,11 bereikt wordt.

In fig. 3 worden schematisch varianten getoond hoe de verstuivingsbronvlakken 6, 7 respectievelijk de targets 3, 4, 5 tegenover het schijfvormige werkstuk 9 geplaatst kunnen worden. Aan de rechterkant van de bronas 17 in fig. 3a is voorgesteld, hoe een vlak target met een afstand d tegenover het werkstuk 9 geplaatst kan worden, waarbij het 30 binnenste verstuivingsbronvlak 6 een gemiddelde straal Ri heeft en het buitenste verstuivingsbronoppervlak 7 een gemiddelde straal R.2 heeft. Het te verwachten erosieprofiel 8 is gestippeld weergegeven. Aan de linkerzijde van de bronas 17 wordt het oorspronkelijke oppervlak van de vlakke target 3 onverdeeld in twee ringtargets 4, 5 die 1018547« 10 concentrisch ten opzichte van elkaar in een vlak liggen. Deze uitvoering is een van voordeel zijnde uitvoeringsvorm, aangezien deze bijzonder gunstig en rendabel in te zetten is. Vanzelfsprekend kunnen zoals, dit in fig. 3b op de rechterzijde van de bronas weergegeven is, de targets 18 al van tevoren geprofileerd worden, bijvoorbeeld verhoogd 5 of verlaagd, om bepaalde emissie-eigenschappen of ook van voordeel zijnde eigenschappen met betrekking tot het gebruik van de target te bereiken. In fig. 3b is daarnaast getoond, dat de ringvormige target met haar verstuivingsbronoppervlak ten opzichte van de bronas respectievelijk het werkstuk 9 ook een zekere helling kan hebben. Hiermede bestaat een verdere mogelijkheid voor de beïnvloeding van de 10 emissiekarakteristiek van het verstoven materiaal en daarmee van de laagverdeling op het werkstuk 9. Een helling kan zowel aan de binnenste ring alsook aan de buitenring ingesteld worden, zowel naar binnen als naar buiten. In fig. 3c is bovendien schematisch weergegeven hoe de binnenste ring of de buitenste ring ten opzichte van het werkstuk 9 verschillende afstanden di respectievelijk d2 innemen kan. Hierbij moeten echter de 15 bereiken van di en d2 in het hiervoor genoemde bereik van d liggen.

Fig. 4 toont in dwarsdoorsnede schematisch een verstuivingsbronvlak 6, 7 respectievelijk een erosiegroef 8, die zich in de target 3,4, 5 kan vormen. De erosiegroef 8 toont in de regel bij magnetronontladingsuitvoeringen een erosiemaximum 20 in het centrum van het verstuivingsbronoppervlak. In dit geval ligt het maximum op de 20 ringzone R] en R2. De ringzoneas 21 gaat door het erosiemaximum 20 en snijdt het verstuivingsbronoppervlak 6, 7 rechthoekig. Het verstuivingsbronvlak 6, 7 dat het vlak is, dat door het ionenbombardement verstoven wordt, heeft van rand tot rand een breedte Z. Naar het centrum toe wordt het meeste materiaal verstoven, waarbij de breedte Z\ dat vlak opspant, waaruit 70% van het materiaal van de erosiegroef komt. De ringzoneas 21 25 valt in de regel zoals te verwachten is niet precies samen met de as, die bij het snijpunt met het verstuivingsbronvlak 6,7 de plaats van de maximale parallel ten opzichte van het verstuivingsbronoppervlak gelegen magneetveldcomponent 22 bepaalt. Deze as is in de figuur met 21a aangegeven. De tweede parallel aan het verstuivingsbronvlak gedefinieerde veldcomponent 23 is met een afstand 24 van het verstuivingsbronvlak van 30 10 mm gespecificeerd. De reeds aangegeven waarden van de maximale magneetveldcomponenten op de beide aangegeven punten tonen, dat het magneetveld van de typische elektronenval van de magnetron ten opzichte van de bekende uitvoering op een kleine ruimte een sterke inhomogeniteit heeft en daarmee een naar buiten

1 0 1 854 7J

11 ongewoon sterk afnemende veldgradiënten toont.

Een uitvoeringsvoorbeeld, die volgens de onderhavige uitvinding gerealiseerd is, wordt hierna beschreven:

Buitendiameter werkstuk 120 mm 5 - Afstand d 26 mm diameter torusruimte D2140 mm Buitenranddiameter target D3 (vlak target) 130 mm Straal R] 26 mm Straal R2 63 mm 10 - Breedte van het binnenste verstuivingsbronvlakZi 10 mm

Breedte van het buitenste verstuivingsbronvlak Z\ 1 mm Targetmateriaal goud Werkgas argon

Werkdruk in de ontladingskamer 5 x 10'2 mbar 15 - Parallelle maximum magneetveldcomponent 22 op het buitenste

verstuivingsbronvlak 350 Gauss over een afstand van 10 mm 150 Gauss Parallelle maximale magneetveldcomponent van het binnenste verstuivingsbronvlak 470 Gauss over een afstand van 10 mm 250 Gauss Verstuivingsvermogen 3 kW

20 - Ontladingsspanning 500-700 volt DC

Verstuivingsgraad 50 nms

Laagdikteverdeling van straal 20 tot straal 60 van het werkstuk beter dan 5%

Materiaaloverdragingsfactor beter dan 30-40% 25 De bereikte resultaten waren uiterst positief zonder beschadiging van de kwetsbare kleurstoflaag op de optische schijf, en dat bij een buitengewoon hoge overdragingsfactor. Normale overdrachtsfactoren bij statische laagaanbrengsystemen bij de vereiste hoge verdelingseisen liggen in het bereik van minder dan 30%, typisch in het bereik van 15-20%; vooral bij zulke kleine werkstukdiameters. De uitvoering volgens de 30 onderhavige uitvinding kan vanzelfsprekend ook succesvol gebruikt worden bij kleinere of grotere werkstukdiameters dan in het aangegeven voorbeeld aangegeven, bijvoorbeeld bij doorsneden van 50 mm tot 70 mm.

1018547-

Claims

1. Magnetronverstuivingsinrichting omvattende een verstuivingskamer bepaald door: een magnetronverstuivingsbron met een rondom een symmetrie hartlijn 5 rond verstuivingsoppervlak en met ten minste twee toroïdale magnetron-elektronenvallen; een kamerwand rond dat verstuivingsoppervlak en begrenzend een ronde werkstuk opening die coaxiaal is met die hartlijn evenwijdig aan een tegenover dat verstuivingsoppervlak, waarbij die wand, beschouwd in een dwarsdoorsnedevlak langs 10 die hartlijn, concaaf naar buiten is gebogen;

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de straal van dat verstuivingsoppervlak ten opzichte van die hartlijn groter is dan de straal van die opening.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het maximum van de buitenwaartse buiging van die wand ligt dichterbij een vlak begrensd door dat verstuivingsoppervlak dan bij een verder vlak, bepaald door die opening.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, verder omvattende een target 20 dat dat verstuivingsoppervlak bepaalt en van een edel metaal is.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het buitenste van die ten minste twee toroïdale magnetron elektronenvallen in hoofdzaak op één lijn ligt met die opening of radiaal naar buiten is verschoven ten opzichte van die opening. 25

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij die toroïdale magnetron elektronenvallen worden opgewekt door magnetische velden en waarbij de buitenste van die magnetron elektronenvallen een maximum voor de magnetische veldsterkte componenten bepaalt dat evenwijdig is aan dat verstuivingsoppervlak dat is 30 gelegen in hoofdzaak tegenover een rand van die opening of radiaal naar buiten toe ten opzichte daarvan verschoven is. 101 85474

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de toroïdale magnetron elektronenvallen radiaal zijn aangebracht zodat erosiegroeven worden gevormd in dat verstuivingsoppervlak, welke erosiegroeven verschillend zijn.

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de afstand van dat verstuivingsoppervlak in zijn nieuwe toestand tot een vlak van die opening niet meer dan ongeveer 15 a 30 mm. bedraagt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij die afstand ongeveer 30 mm. is. 10

10. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij die toroïdale magnetron elektronenvallen verschillende magnetische veldmaxima vormen met magnetisch veldsterkte componenten in de richting evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak. 15

11. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij die elektronenvallen zijn gevormd door magnetische velden met verschillende maxima voor de sterkte componenten evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak en respectieve toroïdale erosiesporen langs dat verstuivingsoppervlak bepalen, en waarbij de afstand van het 20 magnetische veldsterkte maximum en/of van de maximum erosie diepte van dat verstuivingsoppervlak bij de binnenzijde van die ten minste 2 elektronenvallen kleiner is dan de helft van de respectieve afstand van het buitenste van die ten minste twee elektronenvallen.

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij die afstand bij die binnenste elektronenval ligt tussen de 20 en 30 mm.

13. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij die afstand bij die buitenste elektronenval ligt tussen 55 mm. en 65 mm. 30

14. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de straal van die opening ten hoogste 20% kleiner is dan de straal van dat verstuivingsoppervlak. 1018547’

15. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de straal van die verstuivingsbron ten minste 50% groter is dan de afstand van dat verstuivingsoppervlak tot een vlak van die opening.

16. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij die elektronenvallen zijn gevormd door magnetische velden en waarbij de sterkte componenten evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak van dat magnetische veld van de binnenste elektronenval kleiner is dan die van de buitenste elektronenval.

17. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de buitenste van die ten minste twee elektronenvallen is gevormd door een magnetisch veld, waarvan de veldsterkte component evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak een maximum van ten minste 200 Gauss heeft.

18. Inrichting volgens conclusie 17, waarbij dat maximum ten minste 300 Gauss is.

19. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de binnenste van die ten minste twee elektronenvallen is gevormd door een magnetisch veld, waarbij de veldsterkte in de richting evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak een maximum 20 waarde heeft van ten minste 400 Gauss.

20. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de binnenste van die elektronenvallen is gevormd door een magnetisch veld, waarbij het patroon van dat magnetische veld zodanig is dat de magnetische veldsterkte evenwijdig aan dat 25 verstuivingsoppervlak en op een afstand van 10 mm. tot dat verstuivingsoppervlak ten hoogste 60% bedraagt van de magnetische veldsterkte in die richting net bij dat verstuivingsoppervlak.

21. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de buitenste van die 30 elektronenvallen is gevormd door een magnetisch veld, waarbij het patroon van dat magnetische veld zodanig is, dat de magnetische veldsterkte evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak en op een afstand van 10 mm. tot dat verstuivingsoppervlak ten 1 01 854 7·* hoogste 60% bedraagt van de veldsterkte in die richting net bij dat verstuivingsoppervlak.

22. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij die elektronenvallen 5 worden opgewekt door respectieve magneetsamenstellen omvattende elektromagneten.

23. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de verstuivingsbron een centrale magnetische pool omvat.

24. Werkwijze voor het vervaardigen van optische opslagschijven, omvattende de stappen van het verschaffen van een verstuivingskamer bepaald door een magnetronverstuivingsbron met een rondom een symmetrie hartlijn rond verstuivingsoppervlak en met ten minste twee toroïdale magnetron elektronenvallen, 15 een kamerwand voorzien rond het verstuivingsoppervlak en begrenzend een ronde werkstukopening coaxiaal met die hartlijn evenwijdig aan en tegenover dat verstuivingsoppervlak en van het vormen van die wand concaaf naar buiten gebogen, beschouwd in een dwarsdoorsnedevlak langs die hartlijn, 20 van het positioneren van een optische opslagschijf-werkstuk om te communiceren met die verstuivingskamer via die opening en van het door verstuiving neerslaan van ten minste een laag op dat optische opslagschijf-werkstuk.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij de straal van dat verstuivingsoppervlak ten opzichte van die hartlijn groter wordt gekozen dan de straal van die opening.

26. Werkwijze volgens een der conclusies 24-25, verder omvattende de stap van het selecteren van de plaats van een maximum van de buitenwaartse buiging van die wand 30 dichterbij een vlak bepaald door dat verstuivingsoppervlak dan bij een verder vlak bepaald door die opening. 1 01 854 7 ·*

27. Werkwijze volgens een der conclusies 24-26, waarbij men door verstuiving een edel metaal neerslaat.

28. Werkwijze volgens een der conclusies 24-27, verder omvattende de stap van het 5 selecteren van de buitenste van die twee toroïdale magnetron elektronenvallen zodanig dat ze liggen in hoofdzaak op één lijn met die opening of radiaal naar buiten verschoven ten opzichte van die opening.

29. Werkwijze volgens een van de conclusies 24-28, waarbij men die toroïdale 10 magnetron elektronenvallen opwekt door magnetische velden en verder de buitenste van die magnetron elektronenvallen inricht om een maximum magnetische veldsterkte component te bepalen evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak gelegen in hoofdzaak tegenover een rand van die opening of radiaal naar buiten toe ten opzichte daarvan verschoven. 15

30. Werkwijze volgens een van de conclusies 24-29, waarbij men die toroïdale magnetron elektronenvallen zódanig aanbrengt dat erosiegroeven in dat verstuivingsoppervlak ontstaan die verschillend zijn.

31. Werkwijze volgens een van de conclusies 24-30, waarbij men verder een afstand van dat verstuivingsoppervlak in zijn nieuwe toestand tot een vlak omvattende die opening zodanig selecteert dat deze niet meer is dan ongeveer 15 a 30 mm.

32. Werkwijze volgens conclusie 31, waarbij men die afstand kiest op ongeveer 30 25 mm.

33. Werkwijze volgens een der conclusies 24-32, waarbij men die toroïdale magnetron elektronenvallen zodanig inricht dat ze verschillende magnetische veld maxima van magnetische veldsterkte componenten in een richting evenwijdig aan dat 30 verstuivingsoppervlak vormen.

34. Werkwijze volgens een van de conclusies 24-33, waarbij men die elektronenvallen vormt door magnetische velden met verschillende maxima van sterkte

1 Pr 1 Q Γ. β 7 componenten evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak en waarbij men respectieve toroidal e erosiesporen langs dat verstuivingsoppervlak verkrijgt, waarbij men de afstand van het magnetische veldsterkte maximum en/of de maximale erosiediepte van dat verstuivingsoppervlak bij de binnenste van die ten minste twee elektronenvallen 5 zodanig inricht dat ze kleiner zijn dan de helft van de respectieve afstand tot de buitenste van die ten minste twee elektronenvallen. 3$. Werkwijze volgens conclusie 34, waarbij men die afstand bij die binnenste elektronenval zodanig kiest dat deze ligt tussen 20 en 30 mm. 10

36. Werkwijze volgens conclusie 34, waarbij men de afstand bij die buitenste elektronenval zodanig kiest dat deze ligt tussen 55 mm. en 65 mm.

37. Werkwijze volgens een der conclusies 24-36, waarbij men de straal van die 15 opening zodanig kiest dat deze ten hoogste 20% kleiner is dan de straal van dat verstuivingsoppervlak.

38. Werkwijze volgens een der conclusies 24-37, waarbij men de straal van het verstuivingsoppervlak ten minste 50% groter kiest dan de afstand van dat 20 verstuivingsoppervlak tot een vlak van die opening.

39. Werkwijze volgens een der conclusies 24-38, waarbij men die elektronenvallen zodanig inricht dat ze worden gevormd door magnetische velden en waarbij men de magnetische veldsterkte componenten evenwijdig aan het verstuivingsoppervlak van 25 het magnetische veld van de binnenste elektronenval zodanig inricht dat deze sterker is dan dat van de buitenste elektronenval.

40. Werkwijze volgens een van de conclusies 24-39, waarbij men die ten minste twee elektronenvallen vormt door magnetische velden en de veldsterkte componenten 30 daarvan evenwijdig aan dat verstuivingsoppervlak zodanig inricht dat ze een maximum hebben van ten minste 200 Gauss. 101 8547-*

41. Werkwijze volgens conclusie 40, waarbij men dat maximum zodanig kiest dat dit ten minste 300 Gauss is.

42. Werkwijze volgens een der conclusies 24-41, waarbij men de binnenste van die 5 twee elektronenvallen vormt door een magnetisch veld, waarbij men de magnetische veldsterkte in een richting evenwijdig aan het verstuivingsoppervlak een maximum waarde geeft van ten minste 400 Gauss.

43. Werkwijze volgens een der conclusies 24-42, waarbij men die binnenste van die 10 ten minste 2 elektronenvallen vormt door een magnetisch veld, waarbij het patroon daarvan zodanig is dat de magnetische veldsterkte evenwijdig aan het verstuivingsoppervlak en op een afstand van 10 mm. tot dat verstuivingsoppervlak ten hoogste 60% bedraagt van de magnetische veldsterkte in die richting en gemeten juist bij dat verstuivingsoppervlak. 15

44. Werkwijze volgens een der conclusies 24-43, waarbij men de buitenste van die ten minste twee elektronenvallen vormt door een magnetische veld, waarbij het patroon van dat magnetische veld zodanig is dat de magnetische veldsterkte evenwijdig aan het verstuivingsoppervlak en op een afstand van 10 mm. tot dat verstuivingsoppervlak ten 20 hoogste 60% bedraagt van de veldsterkte in die richting en gemeten juist bij dat verstuivingsoppervlak.

45. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij men die eerste elektronenval opwekt door middel van elektromagneten. 25

46. Werkwijze volgens conclusie 44, waarbij men die tweede elektronenval opwekt door elektromagneten.

47. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij men verder in het midden van dat 30 verstuivingsoppervlak een magnetisch poolstuk verschaft, dat een centrale markeringstap voor dat optische opslagschijfwerkstuk ondersteunt. 1018547*