DE19643841A1 - Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, insbesondere mit magnetisierbaren Werkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be­ schichten von Substraten (9) insbesondere mit ma­ gnetischen Werkstoffen, beispielsweise NiFe, be­ stehend aus einem kreisscheibenförmigen, rotierbar gelagerten Substrathalter (3) zur Aufnahme minde­ stens eines Substrates (9), der mit einer HF-Bias- Spannung verbindbar ist, und der auf seiner dem Substrat abgewandten Seite und längs des Umfanges mit einer konzentrischen Dunkelraumabschirmung (1) versehen ist, einer Einrichtung zur Erzeugung ei­ nes zur Substratebene parallelen äußeren Feldes (13) sowie mindestens einer Kathode (7), unter der sich der Substrathalter während der Beschichtung dreht.

Derartige Vorrichtung werden u. a. für die Ferti­ gung sogenannter Schreib-Lese-Köpfe für Magnet­ plattenspeicher benötigt (siehe z. B. H. H. Gat­ zen, Schreib-Lese-Köpfe für Magnetplattenspeicher in konventioneller und Dünnfilm-Technologie, Fein­ werkgerätebau und Meßtechnik, 88 Jg., Heft 2, März 1980, S. 53-104).

Bekannt sind NiFe-Schichten für Köpfe in Dünn­ schichttechnologie mit Magnetronsputtern herzu­ stellen, wobei die Substrate zur Einstellung der Anisotropie in einem schwachen äußeren Magnetfeld parallel zur Substratoberfläche angeordnet sind (M. Hanazono u. a., Fabrication of a thin film head, using polyimide resin and sputtered NiFe­ films, J. Appl. Phys. 53 (3), March 1982, S. 2608-2610).

Bekannt ist auch der Einfluß einer RF-Biasspannung auf die magnetischen Eigenschaften von gesputter­ ten Schichten mit der Magnetisierungsrichtung in Schichtebene. (Miaogen Lu, u. a., Effects of RF Bias on the Texture, Magnetics and recording properties of RF Sputtered Cocr/Cr Longitudinal Thin Film Media, Transactions on Magnetics, Vol. 26, No. 5, Sept. 1990), S. 1581-1583).

Bekannt ist schließlich aus der DE 43 12 444 zur Erzeugung der gewünschten Anisotropie einen Perma­ nentmagneten zu verwenden, dessen Feldstärke und Richtung in Bezug auf das Substrat einstellbar ist.

In der Fertigung werden mehrere Substrate, im all­ gemeinen Keramikscheiben, auf einem Drehteller kreisförmig angeordnet, im dynamischen Beschich­ tungsbetrieb unter der Kathode vorbeibewegt. In einer solchen Anordnung muß auch das zur Erzeugung der Anisotropie erforderliche Äußere Magnetfeld mit dem Substrat mitbewegt werden, um für das Substrat eine bevorzugte Anisotropierichtung bei der Rotation aufrechtzuerhalten.

Natürlich ist auch eine statische Beschichtung denkbar, bei der ein Substrat nach dem anderen un­ ter die Kathode gefahren wird. Dies läßt zwar die Anordnung eines statischen Magnetfeldes zu, hat aber in Verbindung mit einer Sputterdiode den Nachteil, daß die Diodenentladung durch das Äußere Magnetfeld verzerrt wird und die Schichten un­ gleichmäßig abgeschieden werden.

Im Falle einer Magnetronkathode ist umgekehrt der Einfluß des Magnetron-Magnetfeldes auf das äußere Feld in Substratebene möglichst klein zu halten, was im allgemeinen nur über einen großen Abstand zu erreichen ist, da das Magnetronfeld im Ver­ gleich zum Äußeren Feld etwa 10-fach stärker ist.

Schließlich werden die Substrate während des Be­ schichtens im Äußeren Feld bevorzugt einer HF- Bias-Spannung ausgesetzt, um die magnetischen Schichteigenschaften in gewünschter Weise beein­ flussen zu können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, bei dynamischer Beschichtung die Erzeugung des Äu­ ßeren Feldes so zu gestalten, daß die Magnetfeld­ stärke am Substrat, welches auf einem rotierenden Substrathalter angeordnet und mit einer HF-Bias- Spannung verbunden ist, variabel einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Drehteller mit einer Dunkelraumabschirmung und zur Erzeugung eines variablen Äußeren Feldes mit einem Elektromagneten versehen wird, dessen Polschuhe in Substratnähe mit der HF-Bias-Spannung verbunden sind und dessen Joch mit der Spule in der geerdeten Dunkelraumabschirmung untergebracht ist.

Durch diese Aufteilung des Magnetjoches in zwei elektrisch voneinander isolierte Teile ergibt sich der Vorteil, daß die Erregerspule und ihre Zulei­ tung in der geerdeten Dunkelraumabschirmung des Substrathalters gegen störende Einflüsse des HF- Feldes abgeschirmt sind.

Die Erfindung läßt die unterschiedlichsten Ausfüh­ rungsformen zu. Ein Beispiel ist in der anhängen­ den, schematischen Zeichnung näher beschrieben.

Der Drehteller ist mehrteilig aufgebaut und be­ steht im wesentlichen aus dem Substrathalter 3 und der Dunkelraumabschirmung 1. Diese wird über die geerdete Hohlwelle 6 geführt und angetrieben. Durch die Hohlwelle 6 wird isoliert durch den Iso­ lator 5 zentral die Hochfrequenzverbindung zum Substrathalter 3 hergestellt. Dieser ist derart in den Drehteller eingelassen, daß der Drehteller den Substrathalter in Form einer Dunkelraumabschirmung auf der Rückseite und am Umfang umgibt. Der Dun­ kelraumspalt 2 richtet sich nach den Potential- und Druckverhältnissen. Seine Spaltbreite liegt in der Größenordnung von 1-2 mm.

Eingelassen in den Substrathalter 9 wird das Substrat 9 im dynamischen Betrieb unter der Katho­ de 7 durchgedreht und mit dem Targetmaterial 8 be­ schichtet. Zur Erzeugung eines Äußeren Feldes 13 parallel zur Substratebene ist ein Elektromagnet 10 mit einer Spule 11 in die Dunkelraumabschirmung 1 eingebaut. Der von der Spule 11 mit ihren An­ schlüssen 14 erzeugte Magnetfluß wird durch das Joch 10 zu den Polschuhen 12, 12' geleitet, die getrennt durch den Dunkelraumspalt den Fluß in ei­ ner solchen Weise weiterleiten, daß das Magnetfeld im wesentlichen parallel zur Substratebene ver­ läuft.

Bezugszeichenliste

1

Dunkelraumabschirmung

2

Dunkelraumspalt

3

Substrathalter

4

HF-Zuführung

5

Isolator

6

Hohlwelle

7

Kathode

8

Target

9

Substrat

10

Joch

11

Spule

12

,

12

' Polschuhe

13

äußeres Magnetfeld

14

Spulenanschluß

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Beschichten von Substraten (9), insbesondere mit magnetischen Werkstof­ fen, beispielsweise NiFe, bestehend aus einem kreisscheibenförmigen, rotierbar gelagerten Substrathalter (3) zur Aufnahme mindestens eines Substrates (9), der mit einer HF-Bias- Spannung verbindbar ist, und der auf seiner dem Substrat abgewandten Seite und längs des Umfanges mit einer konzentrischen Dunkelrau­ mabschirmung (1) versehen ist, einer Einrich­ tung zur Erzeugung eines zur Substratebene parallelen äußeren Feldes (13) sowie minde­ stens einer Kathode (7), unter der sich der Substrathalter während der Beschichtung dreht, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Feld durch einen Elektromagneten mit Joch (10) erzeugt wird, wobei das untere Jochteil (10) mit der Erregerspule (11) in der geerde­ ten Dunkelraumabschirmung (1) und seine ver­ längerten Polschuhe (12, 12') elektrisch ge­ trennt, im Substratträger (3) in der Nähe des Substrates (3) untergebracht sind.