DD230021A1

DD230021A1 - DEVICE FOR PRODUCING MULTILAYERS THROUGH ION EXTRACTS

Info

Publication number: DD230021A1
Application number: DD27064984A
Authority: DD
Inventors: Peter Purps; Rainald Mientus; Lutz Eichhorn
Original assignee: Werk Fernsehelektronik Veb
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1985-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der zeitlich nacheinander mehrere Schichten durch Ionenzerstäuben auf einem Substrat abgeschieden werden können. Ziel der Erfindung war es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die Mehrfachanordnung von Ionen quellen sowie die Unterbrechung des Evakuierungsprozesses vermeidet. Die Aufgabe bestand weiterhin darin, den Ionenstrahl in seiner Geometrie so zu begrenzen, dass er gerade nur die Beschichtung der Substratfläche gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen Ionenquelle und Target eine von außerhalb des Vakuumraumes bedienbare Blende angeordnet ist, deren freie Durchgänge der Ionenstrahl wahlweise zeitlich nacheinander entsprechen der gewünschten Schichtfolge auf verschiedene Targets treffen lässt. Die Anordnung der Blende verhindert einen Austritt des Ionenstrahls aufgrund der Geometrie der Blendenöffnung über die gewünschte Substratfläche hinaus. Die Erfindung wird man bevorzugt dann anwenden, wenn es technologisch notwendig ist, die Targets mit einer Wasserkühlung auszurüsten und/oder die Geometrie der zu beschichtenden Fläche von der des Ionenstrahls wesentlich abweicht.The invention relates to a device with which successively several layers can be deposited by ion-sputtering on a substrate. The aim of the invention was to develop a device that swells the multiple arrangement of ions and avoids the interruption of the evacuation process. The task continued to be to limit the ion beam in its geometry so that it just ensures the coating of the substrate surface. According to the invention, this object is achieved in that between the ion source and target an operable from outside the vacuum chamber aperture is arranged, the free passages of the ion beam optionally meet in time corresponding to the desired layer sequence to different targets. The arrangement of the aperture prevents leakage of the ion beam due to the geometry of the aperture beyond the desired substrate area. The invention is preferably used when it is technologically necessary to equip the targets with water cooling and / or the geometry of the surface to be coated differs significantly from that of the ion beam.

Description

Titel der Erfindung Title of the invention

Vorrichtung zur Herstellung .von Mehr fachschient en durch IonenzerstäubenApparatus for the production of multi-conductor chips by ion-sputtering

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der zeitlich nacheinander mehrere Schichten durch.Ionenzerstäuben auf einem Substrat abgeschieden werden können, ohne den Evakuierungsprozeß zu unterbrechen. Die Erfindung wird man bevorzugt dann anwenden, wenn es technologisch notwendig ist, die Targets mit einer Wasserkühlung auszurüsten und/oder die Geometrie der zu beschichtenden Fläche von der des Ionenstrahls wesentlich abweicht.The invention relates to a device with which a plurality of layers can be successively deposited by ion sputtering on a substrate without interrupting the evacuation process. The invention is preferably used when it is technologically necessary to equip the targets with water cooling and / or the geometry of the surface to be coated differs significantly from that of the ion beam.

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Es sind Vorrichtungen zur Herstellung von Mehrfachschichten durch Ionenzerstäuben bekannt, bei denen das dein Ionenstrahl zum Zerstäuben ausgesetzte Target, durch mechanische Manipulation in dem für die Zerstäubung notwendigen Vakuumrsum, gewechselt wird. Das Wechseln von Targets wird beschrieben im DDR-Pat ent 44819 und DDR-Patent 52181.Devices are known for producing multilayers by ion-sputtering, in which the target exposed to the sputtering of the ion beam is changed by mechanical manipulation in the vacuum space necessary for the sputtering. Changing targets is described in DDR Pat 44819 and DDR Patent 52181.

Dieses '. Verfahren führt insbesondere zu aufwendigen kon-This '. In particular, this method leads to complex

12.OrZ. Id 3^-21 S 07 512.OrZ. Id 3 ^ -21 S 07 5

struktiven. Lösungen und Unsicherheiten, .für..die ...Erzeugung des. .notwendigen .Vakuums wenn eine Wasserkühlung des targets notwendig ist.constructive. Solutions and uncertainties, ..for..the ... generation of the .available .vacuum when a water cooling of the target is necessary.

Weiterhin ist bekannt,.daß zwei oder mehrere Systeme, bestehend aus Ionenstrahlquellen. und Targets, verwendet werden, wobei das für die Mehrfachbeschichtung vorgesehene Substrat in.das entsprechende Zerstäubungssystem zeitlich nacheinander manipuliert wird· Im DB-Patent 78460 v/ird ein Rezipient.. beschrieben, in dem durch Mehrfachanordnung von lonenquellen und Targets Mehrfachschichten erzeugt werden können. Eine modifizierte Anwendung dazu, wobei, mehrere unabhängig schaltbare Ionenquellen in einem Gehäuse integriert sind, ist von Fiedler (Beitrag zur Entwicklung und Anwendung von "Verfahren zur Ionenzerstäubung, Dissertation A Karl-Mars-Stadt beschrieben worden. Dieses Verfahren hat den flachteil, daß die notwendige Mehrfachanordnung von lonenquellen und Targets den anlagentechnischen Aufwand vervielfacht.Furthermore, it is known that two or more systems consisting of ion beam sources. and Targets, wherein the substrate provided for the multi-coating in the corresponding sputtering system is temporally manipulated one after the other · In the DB Patent 78460 v / ird a recipient .. will be described, in which multiple layers can be generated by multiple arrangement of ion sources and targets. A modified application thereto, wherein a plurality of independently switchable ion sources are integrated in a housing, has been described by Fiedler (contribution to the development and application of "Sputtering Methods, Dissertation A Karl-Mars-Stadt necessary multiple arrangement of ion sources and targets multiplied the plant engineering effort.

Beide Lösungen haben den Mangel, daß der.insgesamt zur Verfügung stehende Ionenstrahl zur Zerstäubung des Targets benutzt wird, obwohl dessen Geometrie mit -der der zu beschichtenden Fläche des Substrates nicht übereinstimmen muß. Dies führt zur ungenutzten Masseabtragung des Targets und zum störenden Niederschlag an den Innenflächen des Vakuumraumes durch den vom Target ungenutzt ausgehenden.Massestrahl.Both solutions have the defect that the total available ion beam is used to atomize the target, although its geometry does not have to coincide with that of the surface of the substrate to be coated. This leads to unused mass erosion of the target and to disturbing precipitation on the inner surfaces of the vacuum space by the unused emanating from the target.Massestrahl.

Sine Anwendung von Blenden zur Materialrückgewinnung wird im DD-Patent 159351 beschrieben, in dem vorgeschlagen wird, die Blenden vor oder hinter dem Substrat anzuordnen und nicht zwischen. Ionenquelle und Target, um eine Zerstäubung grundsätzlich auf die notwendige Geometrie zu beschränken. Diese Anordnung bringt zur Herstellung von Mehrfächschichten, auf Grund derThe use of apertures for material recovery is described in DD patent 159351 which proposes to place the apertures in front of or behind the substrate and not between them. Ion source and target, in order to limit atomization in principle to the necessary geometry. This arrangement brings to the production of multi-layers, due to the

Problematik, der Lokalisierung des DampfStrahls, keine guten Ergebnisse.Problematic, the localization of the steam jet, no good results.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Torrichtung zur Herstellung von Mehrfachschicirten durch Ionenzerstäubung einzusetzen, die die Mehrfachanordnung von Ionenquellen sowie die Unterbrechung des Evakuierungsprozesses vermeidet. Targetmaterial wird eingespart da vermieden wird, daß sich niederschlage außerhalb der Substratfläche absetzen,The aim of the invention is to use a gate direction for the production of Mehrfachschicirten by ion sputtering, which avoids the multiple arrangement of ion sources and the interruption of the evacuation process. Target material is saved since it is avoided that precipitates settle outside the substrate surface,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung für die Herstellung von Mehrfachschichten durch Ionenzerstäuben ohne Unterbrechung des Evakuierungsprozesses zu entwickeln, bei dem eine Manipulation eines notwendig wassergekühlten Targets und die Unordnung von mehr als einer Ionenquelle vermieden wird. Der Ionenstrahl- soll in seiner Geometrie so begrenzt ?/erden, daß er gerade nur die Beschichtung der Substratfläche gewährleistet·The object of the invention was to develop an apparatus for the production of multilayers by ion sputtering without interruption of the evacuation process, in which a manipulation of a necessary water-cooled target and the disorder of more than one ion source is avoided. The ion beam should be limited in its geometry in such a way that it only guarantees the coating of the substrate surface.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Ionenquelle und Target eine von außerhalb des Yakuumraumes bedienbare Blende angeordnet ist, deren freie Durchgänge den Ionenstrahl wahlweise zeitlich nacheinander entsprechend der gewünschten Schichtfolge auf verschiedene Targets treffen läßt. Die Targets sind dabei in einem Winkel so zueinander anzuordnen, daß sich die Flächennonnalenνder abzustäubenden Targets in der Mitte der zu beschichtenden Substratoberfläche schneiden. Der freie Durchgang der Blende kann so dimensioniert werden, daß ein Ionenstrahl mit den äußeren Abmessungen das Target trifft, der einen Masseatrahl aus dem Target, ablöst, um gerade noch die zu beschichtende Substratfläche zu bedecken.The object is achieved in that between the ion source and target operable from outside the Yakuumraumes aperture is arranged, whose free passages make the ion beam optionally temporally successively according to the desired layer sequence to meet different targets. The targets are to be arranged at an angle to each other so that the surface normal of the targets to be spun intersect in the middle of the substrate surface to be coated. The free passage of the aperture can be dimensioned so that an ion beam of the outer dimensions hits the target, which detaches a mass beam from the target, to just cover the substrate surface to be coated.

Als Blendenmaterial sind schwer zerstäubbare Materialien oder Materialien zu benutzen, die die Schichteigenschaften nicht nachteilig beeinflussen oder auch das gleiche Material, wie es zur Schichterzeugung durch Zerstäuben vorgesehen ist.The diaphragm material used are materials or materials which are difficult to atomise and which do not adversely affect the layer properties or else the same material as is provided for nebulization of the layer.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Mehrfachschichten durch Ionenzerstäuben soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel erläutert v/erden.The device according to the invention for producing multilayers by ion sputtering is explained below using an exemplary embodiment.

In den Pig. 1 und 2 ist eine Anordnung dargestellt, die geeignet ist, zwei Schichten zeitlich nacheinander auf dem Substrat abzuscheiden·In the pig. 1 and 2, an arrangement is shown which is suitable for depositing two layers one behind the other on the substrate.

Der von der Ionenquelle 9 ausgesandte Ionenstrahl 8 wird durch eine in der Höhe verschiebbare Blende 2 so abgedeckt, daß der durch die Blendöffnung 3 durchtretende Ionenstrahl 4 auf das erste Target 5 trifft, der einen Materialstrom 6 auslöst, der sich als dünne Schicht auf dem Substrat 1 abscheidet (Pig. 1 ), Uach Erreichen der gewünschten Schichtdicke wird automatisch oder manuell durch Verschieben der Blende 2 der obere Teil des Ionenstrahls 8 abgedeckt und die öffnung 3 gibt den Ionenstrahl 10 zum zweiten Target 7 frei. Der daraus resultierende Materialstrom erzeugt auf dem Substrat 1 die zweite Schicht.The emitted from the ion source 9 ion beam 8 is covered by a height-slidable aperture 2 so that the passing through the aperture 3 ion beam 4 strikes the first target 5, which triggers a stream of material 6, which is a thin layer on the substrate After the desired layer thickness has been reached, the upper part of the ion beam 8 is covered automatically or manually by moving the diaphragm 2 and the opening 3 releases the ion beam 10 to the second target 7. The resulting material flow generates the second layer on the substrate 1.

Claims

'D-claim

1. An apparatus for producing multilayers by ionizing dust, which is suitable to produce a layer sequence _; without the evacuation process too.

interruption, characterized .dadurch, that between 'ion source and targets a diaphragm is arranged, which makes it possible to selectively direct the ion beam temporally successively on one of the arranged targets, wherein the targets are arranged at an angle to each other, that their Plauennornialen in the center to cut the substrate surface to be coated.

2. A device for the production of multiple layers according to item 1, characterized in that the opening in the aperture releases only an ion beam, which prevents a coating on the desired substrate surface due to the geometry of the aperture.

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