DD298529A5 - Substrathalte- und -bewegungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung hat als Aufgabe, eine Substrathaltevorrichtung und -bewegungsvorrichtung fuer den Einsatz in Bedampfungsanlagen anzugeben, mit der sich zur Anpassung an unterschiedliche Aufgabenstellungen verschiedene komplexe Bewegungsablaeufe der Substrate im Teilchenstrom realisieren lassen. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, dasz der Substrathalter um den Mittelpunkt seiner Oberflaeche schwenk- und drehbar gelagert ist, dasz die Mittelsymmetrischen vorhandener Schwenkachsen einen gemeinsamen Schnittpunkt mit der Senkrechten durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle haben, dasz infolge geeigneter Antriebe fuer Schwenkung und Eigenrotation des Substrathalters sowie einer zweckmaeszigen Ausgestaltung der Substrataufnahmen die Substrate im Teilchenstrom komplexe Bewegungen unterschiedlicher Art ausfuehren koennen, dasz durch sinnvolle Ausgestaltung der Antriebe allein durch AEnderung der Drehrichtung eines Hauptantriebes die Umschaltung zwischen unterschiedlichen Bewegungsablaeufen des Substrathalters erfolgt, und dasz der Substrathalter aus einer Ablage und einem mit Substraten bestueckbaren Substrattraeger besteht.{Substrat; Substrathalter; Bedampfungsanlage; Teilchenstrom; Bewegungsablaeufe, komplex; kardanische Lagerung; Teilchenquelle; Antrieb}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft eine universelle Substrathallevorrichtung und -bewegungsvorrichtung, die überall dort Anwendung

finden kann, wo Substrate möglichst unter äquivalenten Bedingungen für alle Oberflächenpunkte bzw. mit definierten

Bewegungsabläufen einem Teilchenstrom ausgesetzt werden sollen. Neben dem Einsatz zum gezielten Materialabtrng,

beispielsweice durch lonenstrahlen, werden derartige Vorrichtungen damit vorrangig in Bedampfungsanlagen für Aufgaben der Beschichtung von Halbleitersubstraten bzw. Teilen für optische Einrichtungen benötigt.

In Bedampfungsanlagen kann es durch verschiedene Faktoren wie Änderungen der Verdampfungsleistung, Änderung der

Oberflächengeometrie des Verdampfungsgutes u.a. sowohl zu zeitlichen als auch räumlichen Schwankungen der

Dampfstromdichte kommen. Zum Ausgleich dieser Schwankungen sowie der ohnehin räumlich inhomogenen

Dampfstromdichte werden mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen die Substrate derart im Dampfstrahl bewegt (wobei gleichzeitig Blenden geeigneter Formgebung im Dampfstrom angeordnet sein können), daß die auf den Substraten abgeschiedenen

Schichten eine möglichst gute Dickenhomogenität aufweisen.

In bekannten Vorrichtungen zur Substratbewegung werden kalotten- bzw. pastenförmige Substratträger eingesetzt, die in der Vakuumkammer rotieren und an ihnen befestigte Substrate in statistisch verteilt unterschiedlicher Neigung und

Neigungsrichtung sowie wechselnder Entfernung über eine oder mehrere Dampfquellen führen (Frey, H., Kienel, G.;

Dünnschichttechnologie, Düsseldorf, 1987).

Ebenfalls zur Erzeugung homogener dünner Aufdampfschichten dient eine in der DD-PS 143332 beschriebene Vorrichtung, bei der kegelmantelförmige Substratträger mit auf den Kegelmantelinnenflächen befestigten Substraten eine

Präzessionsbewegung um die Dampfquelle ausführen, wobei unter Einhaltung spezieller geometrischer Bedingungen

(Neigungs- und Öffnungswinkel der Substratträger) nahezu gleiche Bedingungen für das Schichtwachstum an allen Punkten der zu beschichtenden ebenen Flächen erreicht werden.

Zum Bedampfen strukturierter Oberflächen bekannt gewordene Vorrichtungen sind im allgemeinen den speziellen

Aufgabenstellungen angepaßt und lassen wenig Spielraum für Modifikationen. Zum Bedampfen von Strukturen mit dem Ziel einer allseitigen Bedeckung der Strukturkanten werden Vorrichtungen der bereits beschriebenen Art eingesetzt.

Von CHA Industries (USA) ist ein Planetenantriebssystem bekannt, bei dem der Winkel, unter dem die Dampfteilchen auf die

Substratoberflächen auftreffen, zur Erreichung optimaler Ergebnisse für Kantenbedeckung und Schichtgleichmäßigkeit justiert

werden kann (Solid State Technology, Oktober 1989). Hierbei kreisen mehrere Substrate in gleicher Höhe um eine zentrale

Symmetrieachse, wobei sämtliche Substratträger separat gelagert sind und über Laufräder, die mit den Substratträgerachsen

verbunden sind und auf einer ringförmigen Laufbahn abrollen, in Eigenrotation versetzt werden.

Zur Beschichtung von strukturierten Oberflächen mit dem Ziel minimaler Kantenbedeckung z. B. zur Anwendung der Lift-off- Technologie (Wayne M. Moroau, Semiconductor Lithography, Plenum Press, New York 1988) werden im allgemeinen

kartenförmige Substratträger benuUt, die sich um eine starre Achse drehen, deren Verlängerung durch den Mittelpunkt der

Dampfquelle führt. Der Krümmungsradius der Kalotte entspricht dem Abstand zur Dampfquelle, dadurch treffen die Dampfteilchen stets senkrecht auf die der Quelle zugewandte Kalottenfläche auf (Williams, R. E.; Gallium Arsenide Processing Techniques, Dedham [USA], 1984). Weiterhin ist eine bereits gefundene Vorrichtung beschrieben, mit der sowohl Bedampfungen mit allseitiger Kantenbedeckung

als auch Bedampfungen in Lift-off-Position der Substrate durchgeführt werden können. Sie besitzt jedoch den Nachteil, daß jenach gewünschter Beschichtungsart nach Öffnen der Vakuumkammer der Substrathalter über eine Kupplung entweder mit einersenkrechten angetriebenen Hauptwelle oder einer in einem an der Hauptwelle befestigten und um diese rotierenden Auslegerlaufenden stets schräg zur Hauptwelle stehenden Auslegerwelle verbunden werden muß. Weiterhin läßt sich der Winkel der

Schrägstellung des Substrathalters zur Optimierung der Bedampfung mit allseitiger Kantenbedeckung nur durch mechanischen Eingriff (Wechseln von Zahnrädern und ggf. des Auslegers) wesentlich verändern. In DE-OS 3Ü03411 ist eine Vorrichtung zur Halterung von Substraten in Vakuum-Anlagen zum lonenätzen und Beschichten

angegeben, boi der das Substrat durch eine Schleuse auf einen Substrathalter abgelegt wird. Der Substrathalter ist drehbar ineinem Substrattisch gelagert, der um eine horizontale Achse geschwenkt werden kann zur Einstellung eines günstigen

Anstellwinkels zwischen der Auflagefläche des Substrathalters und den lonensirahlen. Die Erfindung hat zum Ziel, eine leicht handhabbare Substrathalte- und -bewegungsvorrichtung vorzugsweise für

den Einsatz in Bsdampfungsanlagen zur Realisierung verschiedener definierter Einfallsbedingungen für die auf die Substrateauftreffendun Teilchen sowie zum weitgehenden Ausgleich zeitlicher und räumlicher Schwankungen der Teilchenstromdichtezu schaffen, die infolge ihrer Universalität verglichen mit bekannten Lösungen wesentlich ökonomischer einsetzbar ist.

Zur Anpassung an unterschiedliche technologische Aufgabenstellungen sollen verschiedene komplexe Bewegungsabläufe der Substrate im Teilchenstrom realisierbar sein durch;

a) Eigenrotation eines kalottenförmigen Substrathalters, wobei der Krümmungsradius der Kalotte dem Abstand zwischen Mittelpunkt der Kalottenoberfläche und Dampfquelle entspricht (Ausgangslage des Substrathalters),

b) Eigsnrotation eines kalotten- oder palettenförmigen Substrathalters, wobfM die Substrate in zur Palettenoberfläche bzw. zur Tangentialebene bei kalottenförmigem Substrathalter schräg gestellten Substrataufnahmen abgelegt sind,

c) Kreisende Bewegung des schräggestelltcn Substrathalters um die Senkrechte durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle (wobei der Mittelpunkt der Substrathalteroberfläche auf dieser Senkrechten liegt) bei gleichzeitiger Eigenrotation des Substrathalters,

d) Periodisches Kippen des Substrathalters im Teilchenstrom ohne Eigenrotation des Substrathalters,

e) Periodisches Kippen des Substrathalters im Teilchenstrom bei gleichzeitiger Eigenrotation des Substrathalters,

f) Schwenken des Substrathalters um 180° bezogen auf die Ausgangslage mit anschließender Eigenrotation. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Substrathalter, der wenigstens eine Aufnahme zur lösbaren Befestigung von Substraten enthält, um den Mittelpunkt seiner Oberfläche schwenk- und drehbar gelagert ist, wobei die Mittelsymmetrischen vorhandener Schwenkachsen und die Senkrechte durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen, und daß mechanische bzw. elektromechanische Antriebe für Schwenkung und Eigenrotation des Substrathalters zur Realisierung der genannten Bewegungsabläufe vorhanden sind.

In einer Ausgestaltung mit kardanitcher Lagerung des Substrathalters sind als Antriebe an den Schwenkachsen elektronisch,

elektromechanisch oder mechanisch phasenstarr koppelbare Funktionsgeneratoren eingesetzt. Sinnvoll ist dabei die

Anwendung von Sinusgeneratoren. Bei einer anderen Ausgestaltung ist für die Substrathalterlagerung nur eine Schwenkachse vorgesehen, die jedoch im Raum

drehbar ist, wobei die entsprechende Drehachse mit der Senkrechten durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle zusammenfälltund der Antrieb für Schwenkung und Eigenrotation mit umläuft.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die Antriebe für Schwenkung und Eigenrotation des Substrathaiters kraft- oder

formschlüssig aus einem Hauptantrieb abgeleitet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der Aufteilung des Substrathalters in eine mit der Vorrichtung ständin verbundene Ablage und einen paletten- oder kalottenförmigen Substratträger. Dadurch wird ein Beladen

der Vorrichtung nach dem Schleusenprinzip durch Ablegen dos mit Substraten bestückten Substratträgers auf der Ablagemöglich, die eine geeignete Formgebung aufweist, um ein Verrutschen dos Substratträgers während der anschließenden

Bewegungen im Teilchenstrom zu verhindern. Die Ausbildungen der erfindungsgemäßen Lösung gestatten es, die in der Aufgabenstellung aufgeführten unterschiedlichen Bewegungsabläufe auf einfache Weise (elektronisch, elektromechanisch, mechanisch) durch Aufhebung der Wirkung bzw. Blockierung einzelner Antriebe zu realisieren:

- Einstellen der Amplituden der phasenstarr mit 90° Phasenverschiebung gekoppelten Sinusgeneratoren an den

Schwenkachsen des kardanisch gelagerten Substrathalters bzw. bei der Ausgestaltungsvariante mit umlaufendem Schwenkachsenantrieb des durch Anschlag begrenzten Schwenkbereich des Substrathalters auf „Null" führt zu dessen

einfacher Rotation.

Bei Vervyendung eines kalottenförmigen Substrathalters, wobei der Krümmungsradius der Kalotte dem Abstand zwischen Mittelpunkt der Kalottenoberfläche und Dampfquelle entspricht, erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Schichtabscheidung auf

ebenen Flächen, wogegen steile Kanten durch die stets senkrecht auf die Kalottenoberfläche auftreffenden Dampfteilchen inreproduzierbarer Weise nur minimal bedeckt werden (geeignet für Anwendung der Lift-off-Technologie).

Werden bei einem kalotten- oder palettenförmigen Substrathalter die Substrate in zur Palettenoberfläche bzw. zur Tangentialebene bei kalottenförmigem Substrathalter schräg gestellten Substrataufnahmen abgelegt, erfolgt eine weitgehend

gleichmäßige Schichtabscheidung auf ebenen Flächen, wobei durch die gezielte Schrägs'ellung der Substrate gleichzeitig

eine einseitige Bedeckung von Strukturkanten bzw. eine erwünschte Verringerung von Strukturbreiten beim Bedampfen durch hinterschnittene Haftmaskenprofile erfolgt (spezielle Lift-off-Technik zur Erreichung von Submikromaterstrukturen bei *

Anwendung konventioneller Lithografieverfahren).

Sind die Schwenkachsenantriebe so ausgestaltet, daß eine Änderung der Drehrichtung des Hauptantriebes zu einem Schwenken des Substr.tnalters um 180° gegenüber der Ausgangslage (Schwenkwinkel Null) führt, so erfolgt bei Eigenrotation des Substrathalters eine weitgehend gleichmäßige Beschichtung der Substratrückseiten.

- Erfolgt bei Änderung der Drehrichtung des Hauptantriebs eine Begrenzung des vorwählbaren maximalen Schwenkwinkels des Substrathalters beispielsweise auf einen Wert zwischen 0° und 60°, so ergibt sich für beide Ausgestaltungsvarianten der Schwenkachsenantriebe ein Kreisen des schräggestellten Substrathalters um die Senkrechte durch den Mittelpunkt der Teilchenqueile.

Bei Blockierung des Antriebs für die Eigenrotation des Substrathalters ergeben sich zwei Spezialfälle: Im Falle der Vorrichtung mit kardanischer Substrathalterlagerung erfolgt ebenfalls eine Schichtabscheidung mit allseitiger Bedeckung vorhandener Strukturkanten, jedoch infolge der fehlenden Eigenrotation des Substrathalters mit schlechterem Ausgleich von räumlichen Dampfstrahlinhomogenitäten.

Bei der Vorrichtung mit umlaufendem Antrieb geschieht die kreisende Bewegung des Substrathalters um die Senkrechte durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle derart, daß definierte Punkte auf der Substrathalteroberfläche stets in der gleichen Höhe über der Teilche _Huelle kreisen. Dadurch erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Schichtabscheidung auf ebenen Substratgebieten sowie gleichzeitig eine einseitige Bedeckung von Strukturkanten bzw. eine erwünschte Verringerung von Strukturbreiten beim Bedampfen durch hinterschnittenen Haftmaskenprofile. Der Grad der Bedeckung bzw. der Verringerung der Strukturbreiten wird hierbei außer vom Schwenkwinkel des Substrathalters auch vom Ort des Substrats auf dem Substrathalter bestimmt, da die geometrischen Bedingungen für Substrate, die nicht auf der gleichen Umlaufhöhe über der Teilchenquelle liegen, unterschiedlich sind.

- Wird bei der Ausgestaltungsvariante mit kardanisr.her Substrathalterlagerung die Amplitude nur für einen der Schwenkachsenantriebe auf „Null" gestellt, erfolgt ein periodisches Kippen des Substrathalters um eine ortsfeste Achse, wobei seine Eigenrotation blockiert werden kann oder nicht.

Für die Vorrichtung mit umlaufendem Drehachsenantrieb erhält man ein periodisches Kippen des Substrathalters, wenn der Hauptantrieb nicht kontinuierlich lauft, sondern periodisch seine Drehrichtung geändert und jeweils solange beibehalten wird, bis die gewünschte bzw. vorgewählte Schwenkamplitude erreicht ist,

Eine weitere Möglichkeit, die auch eine Eigenrotation des Substrathalters zuläßt, besteht darin, das Kippen des Substrathalters über einen auf dem Schwenkachsenantrieb befestigten Exzenter zu realisieren. In diesem Fall wird die Achse, um die die Kippung erfolgt, im Raum gedreht.

Bei symmetrischem Kippen ohne Eigenrotation des Substrathalters im Teilchenstrom erfolgt eine zweiseitige Kantenbedeckung bei bevorzugter Materialabscheidung auf ebenen Substratbereichen, bei asymmetrischen Auslenkungon eine unsymmetrische zweiseitige bzw. eine einseitige Kantenbedeckung.

Bei periodischem Kippen des Substrathalters im Teilchenstrom bei gleichzeitiger Eigenrotation des Substrathalters erfolgt eine allseitige Kantenbedeckung.

Die genannte erfindungsgomäße Lösung gestattet es, die Zeitdauer für aufeinanderfolgende Beschichtungen auch bei erforderlicher Änderung der Bewegungsabläufe der Substrate im Teilchenstrom oder bei Substratwechsel wesentlich zu verkürzen, da ein Öffnen der Vakuumkammer nicht mehr erforderlich ist.

So ist beispielsweise allein durch Umkehrung der Drehrichtung des Hauptantriebes ein Umschalten von Beschichtung mit minimaler zu Beschichtung mit maximaler Kantenbedeckung oder von Beschichtung der Substratvorder- zu Beschichtung der •rückseite oder zwischen Beschichtungen mit unterschiedlichem Grad der Kantenbedeckung (unterschiedliche Schwenkamplituden) möglich.

Neben der erreichbaren Verbesserung der Vakuumbedingungen ergibt sich ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch, daß der Prozeßkammerraum oberhalb des Substrathalters frei von rotierenden Teilen ist, wodurch über einer zentralen Öffnung des Substrathalters ortsfest Sensoren zur Erfassung der Prozeßparameter (z. B. Abscheidungsrate, Temperatur) angebracht werden können. Diese Anordnung der Sensoren gestattet die Ermittlung der gewünschten parameter in unmittelbarer Nähe der Substrate.

Ausführungsbeisplele

Die erfindungsgemäße Lösung soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dazu dienen folgende Darstellungen

Fig. 1: Ansicht einer Vorrichtung zur Substrathalterung und -bewegung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen

Fig. 2 bis 7: Prinzipdarstellung der realisierbaren Bewegungsabläufe und der damit erreichbaren Schichteigenschaften Fig. 8: Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit nur einer Schwenkachse für die

Substrathalterlagerung.

Ausführungsbeispiel 1

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem in der nicht dargestellten Prozeßkammer ortsfest angebrachten Tragarm 1, einem darin um die Symmetrieachse 2 schwenkbar gelagerten Auslegerarm 3, der seinerseits den um die Symmetrieachse 4 schwenkbaren Antriebsblock 5 aufnimmt. Die beiden Symmetrieachsen 2 und 4 haben einen gemeinsamen Schnittpunkt 6 mit der Senkrechten 7 durch den Mittelpunkt der nicht dargestellten Teilchenquelle. Vom Antriebsblock 5 kann der durch diese Anordnung kardanisch gelagerte Ablagering 8, der zur Aufnahme des im Ausführungsbeispiel kalottenförmigen Substratträgers 9 dient, in Rotation versetzt werden. Im gewählten Beispiel weist der Substratträger eine Zentralöffnung 10 auf, so daß oberhalb des Substratträgers Sensoren zur Überwachung der Prozeßparameter ortsfest installiert werden können, In

Abhängigkeit von der Arbeitsweise der im Detail nicht dargestellten Funktionsgeneratoren zur definierten Ausführung von Schwenkungen des Auslegerarmes 3 um die Symmetrieachse 2 bzw. des Antriebsblockes 5 um die Symmetrieachse 4 sowie

des Antriebs des Ablageringes 8 führen die am abgelegten Substratträger 9 befestigten Substrate definierte Bewegungenkomplexur Art im Teilchenstrom aus (die Freiheitsgrade der Teilbewegungen sind in Fig. 1 durch Pfeile verdeutlicht). Beim

Ausführungsbeispiel erfolgt die Ableitung der Einzelantriebe aus einem Hauptantrieb 11. Der Ablagering 8 weist eine geeignete Formgebung zur Lagefixierung des abgelegten Substratträgers 9 während dessen Bewegung im Teilchenstrom auf. Die in den Auslegerarm 3 integrierten Funktionsgeneratoren ermöglichen das definierte Schwenken des auf dem Ablagering 8

aufliegenden Substratträgers 9 um die Symmetrieachsen 2 bzw. 4. Durch die formschlüssige Ansteuerung der einzelnen

Antriebe sind diese phasenstarr koppelbar, so daß bei Einsatz zweier mit einer Phasenverschiebung von 90° arbeitender Sinusgeneratoren für den Antrieb an den Schwenklagern der schräggestellte Probenhalter mit oder ohne Eigendrehung um die Senkrechte 7 durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle kreist. Die Amplituden der Funktionsgeneratoren sind vorwählbar,

wodurch für den genannten Fall unterschiedliche Schrägstsllungen des Substratträgers (von 0' bis 60°) einstellbar sind. Durchspezielle Ausgestaltung der Funktionsgeneratoren wird eine von der Drehrichtung des Hauptantriebs 11 abhängige

Schrägstellung ermöglicht, die für eine der Drehrichtungen zweckmäßig auf den Wert Null eingestellt wird. Dadurch besteht die Möglichkeit für eine Drehrichtung des Hauptantriebes 11 Jie Substrate mit allseitiger Kantenbedeckung zu bedampfen, während

für die entgegengesetzte Drehrichtung die Antriebe der Schwenkachsen wirkungslos sind und die Substrate mit minimaler

Kantenbedeckung beschichtet werden. Erfolgt ein Antrieb nur an einem der Schwenklager, ergibt sich eine periodische Kippbewegung des Substrathalters im Teilchenstrom, wobei sich in Abhängigkeit vom vorgewählten Winkelbereich (asymmetrisch oder symmetrisch; eine ein- oder

zweiseitige Kantenbedeckung beim Bedampfen strukturierter Oberflächen erreichen läßt. Erfolgt dabei gleichzeitig eine Rotationdes Substrathalters, ergibt sich eine allseitige Bedeckung vorhandener Strukturkanten.

In Fig. 2 bis 7 sind die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbaren Bewegungsabläufe der Substrate im Teilchenstrom

und Beispiele für die damit erreichbaren Schichteigenschaften detailliert zusammengestellt.

Fig. 2a zeigt den Bewegungsablauf bei Eigenrotation eines kartenförmigen Substrathalters, wobei der Krümmungsradius der Kalotte dem Abstand zwischen Mittelpunkt der Kalottenoberfläche und Dampfquelle entspricht; Fig. 2 b zeigt die dabei

resultierende Beschichtung: Es erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Schichtabscheidung auf ebenen Flächen, wogegen steile

Kanten durch die stets senkrecht auf die Kalottenoberfläche auftreffenden Dampfteilchen in reproduzierbarer Weise nur minimal

bedeckt werden (z. B. geeignet zur Anwendung der Lift-off-Technologie).

Fig. 3a zeigt den Bewegungsablauf bei Eigenrotation eines kalotten- oder palettenförmigen Substrathalters, wobei die Substrate

in zur Palettenoberfläche bzw. zur Tangentialebene bei kalottenförmigem Substrathalter schräg gestellten Substrataufnahmenabgelegt sind; Fig. 3 b zeigt die dabei resultierende Beschichtung: Es erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Schichtabscheidungauf ebenen Flächen, wobei durch die gezielte Schrägstellung der Substrate gleichzeitig eine einseitige Bedeckung von

Strukturkanten bzw. eine erwünschte Verringerung von Strukturbreiten beim Bedampfen durch hinterschnittene Haftmaskenprofile erfolgt (spezielle Lift-off-1 echnik zur Erreichung von Submikrometerstrukturen bei Anwendung

konventioneller Lithografieverfahren).

Fig.4a zeigt den Bewegungsablauf bei kreisender Bewegung des schräggestellten Substrathalters um die Senkrechte durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle (wobei der Mittelpunkt der Substrathalteroberfläche auf dieser Senkrechten liegt) bei

gleichzeitiger Eigenrotation des Substrathalters; Fig.4 b zeigt die dabei resultierende Beschichtung: Es erfolgt eins weitgehendgleichmäßige Schichtabscheidung auf ebenen Substratg^bioten sowie durch die Eigenrotation gleichzeitig eine allseitige

Bedeckung vorhandener Strukturkanten. Durch Optimierung des Winkels für die Schrägstellung des Substrathalters ist auf der

gesamten strukturierten Oberfläche eine nahezu gleichmäßige Schichtdicke erreichbar.

Fig. 5 a zeigt den Bewegungsablauf bei periodischem asymmetrischem Kippen des Substrathalters im Teilchenstrom ohne Eigenrotation des Substrathalters; Fig.5b zeigt die dabei resultierende Beschichtung: Es erfolgt eine unsymmetrische

zweiseitige bzw. eine einseitige Kantenbedeckung.

Fig. 6a zeigt den Bewegungsablauf bei periodischem symmetrischem Kippen des Substrathalters im Teilchenstrom ohne Eigenrotation des Substrathalters; Fig. 6b zeigt die dabei resultierende Beschichtung: Es erfolgt eine zweiseitige Kantenbedeckung bei bevorzugter Materialabscheidung auf ebenen Substratbereichen. Fig. 7 a zeigt den Bewegungsablauf bei periodischem Kippen des Substrathalters im Teilchenstrom bei gleichzeitiger Eigenrotation des Substrathalters; Fig.7b zeigt die dabei resultierende Beschichtung: Es erfolgt eine allseitige Kantenbedeckung. Auf die Substratbeschichtung bei um 180° zur Ausgangsstellung (Schwenkwinkel Null) geschwenkten rotierendem Substrathalter lassen sich sinngemäß die zu Fig. 2 und 3 gemachten Ausführungen übertragen. Ausführungsbeispiel 2 Wesentlicher Bestandteil der Vorrichtung nach Fig. 8 ist ein System von zueinander drehbar gelagerten bzw. schwenkbaren Ringen. Ein in der nicht dargestellten Prozeßkammer fest installierter Tragring 12 nimmt einen Lagerring 13 auf, der in der Tragringebene drehbar ist. Am Lagerring 13 ist ein Führungsring 14 schwenkbar befestigt, der den Ablagering 8 für den Substratträger 9 aufnimmt, der im Ausführungsbeispiel kalottenförmig ist. Der Lagerring 13 kann über einen Hauptantrieb 11 in Rotation versetzt werden, wobei die Rotationsachse mit der Senkrechten 7

durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle übereinstimmt. Während der Rotation des Lagerringes 13 rollt ein an der Achse 15befestigtes Laufrad 16 auf einem mit dem Trägring 12 fest verbundenen Zahnkranz ab und versetzt gleichzeitig das auf der

Welle 18 stai'r angebrachte Laufrad 17 in Rotation. Ein zweites, auf der Welle 18 befestigtes Rad 19 wirkt formschlüssig auf den Ablagering δ ein und bewirkt zunächst dessen Schwenkung um einen vorwählbaren, durch Anschlag begrenzten Winkel im Schwenkbereich von 0 bis 60°. Bei Erreichen des Anschlages bzw. des vorgewählten Schwenkwinkels wird die Reibung der Lagerung zwischen Führungsring 14 und Ablagering 8 überwunden und es setzt die Eigenrotation dieses Ablageringes bzw. des Substratträgers 9 ein. Eine Umstellung von Bodampfung mit allseitiger Kantenbedeckung zu einer Schichtabscheidung mit minimaler Kantenbedeckung ist durch alleinige Umkehr der Antriebsrichtung des Lagerringes 13 möglich. Erfolgt die Kraftübertragung von der Welle 18 auf das Laufrad 19 über eine Rutschkupplung, so wird bei blockierter Eigenrotation

des Ablageringes 8 dieser, sowie der auf ihm abgelegte Substratträger 9 in definierter Schräglage um die Senkrechte 7 durchden Mittelpunkt der Teilchenquelle geführt.

Wird die Drehrichtung des Hauptantriebes 11 periodisch geändert und jeweils nur solange beibehalten, bis die gewünschte bzw.

vorgewählte Schwenkamplitude des Substrathalters erreicht ist, wird dieser periodisch im Teilchenstrom gekippt, wobei dieses

Kippen symmetrisch oder asymmetrisch erfolgen kann. In Abhängigkeit vom gewählten Schwenkwinkelbereich ergeben sich

dabei symmetrische oder asymmetrische zweiseitige bzw. einseitige Kantenbedeckungen beim Beschichten strukturierter

Oberflächen. Miteiner entsprechend Ausführungsbeispiel 2 (Fig.8) aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die in den Fig.2a bis 6b dargestellten Bewegungsabläufe der Substrate im Teilchenstrom und resultierenden Schichteiganschafttn

erzielen.

Claims (9)

1. Substrathalte- und -bewegungsvorrichtung zur Realisierung verschiedener definierter
Bewegungsabläufe der Substrate im Teilchenstrom sowie zum weitgehenden Ausgleich zeitlicher und räumlicher Schwankungen der Teilchendichte, gekennzeichnet dadurch, daß der
Substrathalter um den Mittelpunkt seiner Oberfläche schwenk- und drehbar gelagert ist, daß die
Mittelsymmetrischen vorhandener Schwenkachsen und die Senkrechte durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen und daß Antriebe für Schwenkung und Eigenrotation zur Realisierung komplexer Bewegungsabläufe des Substrathalter vorhanden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebe der Schwenkachsen eines ka'danisch gelagerten Substrathalters Funktionsgeneratoren (elektromechanisch oder
mechanisch) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Funktionsgeneratoren
elektronisch, elektromechanisch oder mechanisch phasenstarr miteinander koppelbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebe der Schwenkachsen des kardanisch gelagerten Substrathalters Sinusgeneratoren sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Substrathalterlagerung nur eine im Raum drehbare Schwenkachse aufweist, wobei die entsprechende Drehachse mit der
Senkrechten durch den Mittelpunkt der Teilchenquelle übereinstimmt, und daß der Antrieb für
Schwenkung und Eigenrotation des Substrathalters mit umläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 oder nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die
Antriebe an den Schwenkachsen und am Substrathalter kraft- oder formschlüssig aus einem
Hauptantrieb abgeleitet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Schwenkamplituden
vorhandenerSchwenkantriebe vorwählbar und von der Drehrichtung des Hauptantriebes abhängig einstellbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch Ί, gekennzeichnet dadurch, daß der Substrathalter aus einer Ablage
und einem mit Substraten bestückbaren p&letten- oder kartenförmigen Substratträger besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Substrathalter Substrataufnahmen enthält, deren Substratauflageflächen mit der Substrathalteroberfläche bei palettenförmigem
Substrathalter bzw. mit der Tangentialebene bei kalottenförmigem Substrathalter einen
vorwählbaren Winkel bilden.