DE102012014915A1

DE102012014915A1 - Druckgesteuerte Abscheiderate

Info

Publication number: DE102012014915A1
Application number: DE201210014915
Authority: DE
Inventors: Gerhard Franz; Florian Schamberger; Dieter Voss
Original assignee: Plasma Parylene Systems GmbH; Hochschule Munchen
Current assignee: Plasma Parylene Systems GmbH; Hochschule Munchen
Priority date: 2012-07-29
Filing date: 2012-07-29
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: DE102012014915B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials auf einem Substrat in einer Aufdampfvorrichtung beschrieben, Die Aufdampfvorrichtung umfasst einen evakuierbaren Vakuumrezipienten mit dem zu beschichtenden Substrat sowie eine Verdampfereinheit zur Verdampfung des Aufdampfmaterials, Das Verfahren umfasst das Beeinflussen einer Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials auf einem Substrat sowie eine Aufdampfvorrichtung.
Ein wichtiger Prozess in der Dünnschichttechnik ist das Aufbringen bzw. Abscheiden von dünnen Schichten auf ein Trägersubstrat. Das aufzubringende Material wird zunächst bei sehr niedrigem Druck verdampft. Das in der Dampfphase befindliche Material wird in einen Rezipienten geleitet, in dem sich das zu beschichtende Trägersubstrat befindet. Im Rezipienten kondensiert das verdampfte Material an den kühleren Oberflächen. Dabei wird eine dünne Schicht von verdampftem Material auf dem Trägersubstrat abgeschieden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials auf einem Substrat sowie eine Aufdampfvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Genauigkeit beim Aufdampfen von Material ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials auf einem Substrat gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Aufdampfvorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials auf einem Substrat in einer Aufdampfvorrichtung. Die Aufdampfvorrichtung umfasst einen evakuierbaren Vakuumrezipienten mit dem zu beschichtenden Substrat sowie eine Verdampfereinheit zur Verdampfung des Aufdampfmaterials. Das Verfahren umfasst das Beeinflussen einer Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks.
Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Abscheiderate in der Aufdampfvorrichtung über den innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks zu kontrollieren. Durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks lässt sich die Abscheiderate beeinflussen. Sowohl der exakte Beginn als auch das Ende der Materialabscheidung kann durch Variieren des Drucks festgelegt werden. Dadurch kann das Schichtwachstum und die Dicke der abgeschiedenen Schicht genauer kontrolliert werden als bisher. Darüber hinaus kann die Aufdampfrate durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks auch quantitativ beeinflusst werden. Über eine Regelung des Drucks kann die Aufdampfrate auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt werden. Eine quantitative Kontrolle der Aufdampfrate ist insbesondere in Hinblick auf die Qualität der abgeschiedenen Schicht von Vorteil.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Abscheiden von Aufdampfmaterial gestartet durch Absenken des Drucks im Vakuumrezipienten von einem ersten Druck, der oberhalb eines Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei einer Verdampfungstemperatur liegt, auf einen zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt. Durch das Absenken des Drucks im Vakuumrezipienten kann der Beginn des Aufdampfvorgangs mit hoher Genauigkeit vorgegeben werden. Dadurch kann die Dicke der abgeschiedenen Schichten besser als bisher kontrolliert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ein Aufheizen der Verdampfereinheit auf eine vorgegebene Verdampfungstemperatur, wobei der Druck innerhalb des Vakuumrezipienten auf einem ersten Druck gehalten wird, der oberhalb eines Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur der Verdampfereinheit liegt,
und wobei das Beeinflussen der Abscheiderate umfasst:
Starten des Abscheidens von Aufdampfmaterial, nachdem die vorgegebene Verdampfungstemperatur erreicht ist, durch Absenken des Drucks im Vakuumrezipienten von dem ersten Druck auf einen zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Während des Aufheizens der Verdampfereinheit herrschen noch keine definierten Bedingungen für den Aufdampfvorgang. Indem der Druck innerhalb des Vakuumrezipienten auf einem Wert oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials gehalten wird, wird verhindert, dass das Aufdampfmaterial während des Aufheizens in die Gasphase übergeht. Erst wenn die Verdampfereinheit vollständig aufgeheizt ist, wird der Druck im Vakuumrezipienten auf einen Wert unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials abgesenkt. Erst zu diesem Zeitpunkt wird der Aufdampfvorgang gestartet. Auf diese Weise können wohldefinierte Aufdampfbedingungen gewährleistet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird des Abscheiden von Aufdampfmaterial beendet durch Anheben des Drucks im Vakuumrezipienten von dem zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei einer Verdampfungstemperatur liegt, auf einen dritten Druck, der oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt. Durch das Anheben des Drucks im Vakuumrezipienten kann das Ende des Aufdampfvorgangs mit hoher Genauigkeit vorgegeben werden. Dadurch kann die Dicke der abgeschiedenen Schichten besser als bisher kontrolliert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Beeinflussen der Abscheiderate das Einstellen oder Einregeln der Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, durch Variieren des im Vakuumrezipienten herrschenden Drucks, wobei der Druck im Vakuumrezipienten unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur gehalten wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, eingestellt oder eingeregelt durch Variieren, um wie viel der im Vakuumrezipienten herrschende Druck unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials liegt.
Je weiter man den Druck im Vakuumrezipienten absenkt, desto höher wird die Abscheiderate. Insofern kann man durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks die Abscheiderate auch quantitativ steuern oder regeln. Dies ermöglicht es, die Abscheiderate auf einen Idealwert einzustellen, um auf diese Weise Schichten von hoher Qualität abscheiden zu können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben.
1 zeigt schematisch den Aufbau einer Aufdampfvorrichtung;
2A zeigt die Struktur eines Parylen-Dimers;
2B zeigt die Struktur eines Parylen-Monomers;
2C zeigt die Struktur von Polyparylen;
3 zeigt die Schichtdicke als Funktion der Zeit für ein herkömmliches Aufdampfverfahren;
4 zeigt ein Phasendiagramm des Aufdampfmaterials;
5 zeigt die Schichtdicke als Funktion der Zeit für das erfindungsgemäße Aufdampfverfahren; und
6 zeigt, wie die Abscheiderate von der Differenz zwischen dem Dampfdruck des Aufdampfmaterials und dem Druck im Rezipienten abhängt.
Ein wichtiger Prozess in der Dünnschichttechnik ist das Aufbringen bzw. Abscheiden von dünnen Schichten auf ein Trägersubstrat. Das aufzubringende Material wird zunächst bei sehr niedrigem Druck verdampft. Das in der Dampfphase befindliche Material wird in einen Rezipienten geleitet, in dem sich das zu beschichtende Trägersubstrat befindet. Im Rezipienten kondensiert das verdampfte Material an den kühleren Oberflächen. Dabei wird eine dünne Schicht von verdampftem Material auf dem Trägersubstrat abgeschieden.
Bei der Abscheidung des verdampften Materials unterscheidet man prinzipiell zwischen der physikalischen Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD) und der chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD). Bei PVD-Verfahren bleibt das verdampfte Material beim Abscheiden chemisch unverändert. Ein Beispiel für ein PVD-Verfahren ist das Aufdampfen von Metall: Wenn Metallatome in die Dampfphase gebracht werden und anschließend kondensieren, ändert sich ihre chemische Beschaffenheit nicht. Beim CVD-Verfahren dagegen erfolgt beim Kondensieren zusätzlich eine chemische Reaktion, das abgeschiedene Produkt ist also verschieden von den verdampften Reaktanten. Als Beispiel kann hier das Abscheiden und Polymerisieren von Monomeren genannt werden, die beim Kondensieren zu längeren Polymerketten reagieren.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Aufdampfvorrichtung. Die Aufdampfvorrichtung umfasst einen Vakuumrezipienten 100, in dem der Aufdampfprozess durchgeführt wird. Innerhalb des Vakuumrezipienten 100 herrscht während des Aufdampfvorgangs vorzugsweise ein Druck im Bereich des Feinvakuums, beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 Pa und 50 Pa.
Bei dem im Vakuumrezipienten 100 befindlichen Gas sollte es sich vorzugsweise um ein Prozessgas wie z. B. Argon handeln. Die Verwendung eines Prozessgases hat gegenüber der Verwendung von Luft den Vorteil, dass es zu keinen unerwünschten Reaktionen mit dem Luftsauerstoff kommen kann. Das Prozessgas wird dem Vakuumrezipienten 100 über eine Gaszufuhrleitung 101 zugeführt, wobei die Gaszufuhr mittels eines regelbaren Gasventils 102 eingestellt werden kann. Das Gasventil 102 wird von der Steuer- oder Regeleinheit 103 kontrolliert.
Innerhalb des Vakuumrezipienten 100 ist eine beheizbare Verdampfereinheit 104 angeordnet, die häufig auch als ”Schiffchen” bezeichnet wird. Das Aufdampfmaterial 105 wird durch die Verdampfereinheit 104 erhitzt und verdampft. Die Verdampfereinheit 104 kann vorzugsweise mittels einer elektrischen Widerstandsheizung beheizt werden, wobei die Widerstandsheizung innerhalb des Vakuumrezipienten 100 angeordnet sein kann. Die Widerstandsheizung kann auch außerhalb des Vakuumrezipienten 100 angeordnet sein, wobei in diesem Fall eine gute Wärmeleitfähigkeit zwischen der Widerstandsheizung und der Verdampfereinheit 104 vorgesehen sein muss.
Alternativ dazu kann die Aufheizung und Verdampfung des Aufdampfmaterials 105 mittels des Rapid Thermal Processing(RTP)-Verfahren durchgeführt werden. Bei diesem Verfahren wird das zu verdampfende Aufdampfmaterial 105 durch die Strahlung leistungsstarker thermischer Strahler (beispielsweise Halogenlampen) erhitzt. Dazu müssen die verwendeten thermischen Strahler innerhalb des Vakuumrezipienten 100 angeordnet sein.
Innerhalb des Vakuumrezipienten 100 befindet sich außerdem das zu beschichtende Substrat 106, auf dem sich das verdampfte Material während des Aufdampfprozesses niederschlägt.
Die Evakuierung des Vakuumrezipienten 100 erfolgt über eine Gasabführleitung 107, die den Vakuumrezipienten 100 mit einer Kühlfalle 108 und mit einer Vakuumpumpe 109 verbindet.
In der Gasabführleitung 107 befindet sich ein regelbares Abgasventil 110, mit dem der abgepumpte Gasstrom geregelt werden kann. Das regelbare Abgasventil 110 wird von der Steuer- oder Regeleinheit 103 kontrolliert.
Die Kühlfalle 108 ist dazu vorgesehen, das im abgepumpten Gas befindliche verdampfte Material zu kondensieren, damit es nicht zur Vakuumpumpe 109 gelangen kann. Hierzu werden die Wände der Kühlfalle 108 beispielsweise auf –80°C heruntergekühlt, was z. B. mittels einer Kompressorkühlung erfolgen kann.
Bei der Vakuumpumpe 109 kann es sich z. B. um eine mechanisch arbeitende Vakuumpumpe handeln, beispielsweise um eine Drehschieberpumpe. Mittels einer Drehschieberpumpe kann innerhalb des Rezipienten 100 ein Feinvakuum im Bereich von 0,5 Pa bis 50 Pa erzeugt werden.
Die Aufdampfvorrichtung umfasst außerdem einen Druckaufnehmer 111, der den innerhalb des Vakuumrezipienten 100 herrschenden Druck erfasst und an die Steuer- oder Regeleinheit 103 übermittelt. Ausgehend von diesem aktuellen Druckwert kann die Steuer- oder Regeleinheit 103 dann das regelbare Gasventil 102 in der Gaszufuhrleitung 101 und/oder das regelbare Abgasventil 110 in der Gasabführleitung 107 so regeln, dass sich der im Vakuumrezipienten 100 herrschende Druck in Richtung des gewünschten Solldrucks bewegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuer- oder Regeleinheit 103 ausgehend von diesem aktuellen Druckwert die Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 so variieren, dass sich der im Vakuumrezipienten 100 herrschende Druck in Richtung des gewünschten Solldrucks bewegt.
Die Aufdampfvorrichtung kann darüber hinaus einen Temperaturfühler 112 umfassen, der die Temperatur in der Verdampfereinheit 104 erfasst und zur Steuer- oder Regeleinheit 103 übermittelt. Auf Seiten der Steuer- oder Regeleinheit 103 kann mit Hilfe des Temperaturfühlers 112 verfolgt werden, ob die Temperatur in der Verdampfereinheit 104 bereits ausreichend hoch ist, um das darin befindliche Material zu verdampfen.
Die Aufdampfvorrichtung kann darüber hinaus einen Abscheidesensor 113 umfassen, der die momentane Abscheiderate des auf dem Substrat 106 abgeschiedenen Aufdampfmaterials erfasst. Beispielsweise kann der Abscheidesensor 113 einen Schwingquarz umfassen, dessen Oszillationsfrequenz sich infolge der Materialabscheidung verändert. Der vom Abscheidesensor 113 erfasste Momentanwert der Abscheiderate wird an die Steuer- oder Regeleinheit 103 übermittelt. Die Steuer- oder Regeleinheit 103 kann dann basierend auf diesem Momentanwert die Abscheiderate so nachregeln, dass sie sich in Richtung eines vorgegebenen Sollwerts bewegt. Auf diese Weise kann das Schichtwachstum exakt kontrolliert werden.
Als Beispiel soll im Folgenden das Aufdampfen von Parylen diskutiert werden. Eine Beschichtung mit Parylen wird beispielsweise dazu eingesetzt, um elektronische Bauelemente und Baugruppen zu isolieren und vor Korrosion zu schützen. Darüber hinaus besitzt Parylen in der Medizintechnik eine große Bedeutung, weil Parylen biokompatibel ist und sich durch eine hohe Verträglichkeit mit dem körpereigenen Gewebe auszeichnet. Insofern werden Implantate, Hilfsmittel und Prothesen, die sich in längerfristigen Kontakt mit menschlichem Gewebe befinden, mit einer Parylenbeschichtung versehen, um so die Verträglichkeit zu erhöhen. Beispielsweise können Stents, die zum Aufweiten und Offenhalten von Blutgefäßen eingesetzt werden, mit einer Parylenschicht überzogen werden. Ein weiteres Beispiel ist eine künstliche Harnblase, die zur Steigerung der Körperverträglichkeit mit einer Parylenschicht versehen wird.
Die chemische Struktur von Parylen ist in den 2A–2C dargestellt. 2A zeigt das Dimer des Parylens, welches aus zwei über die C-Atome miteinander verbundenen Parylen-Monomeren besteht. Bei dem in der Aufdampfeinheit befindlichen Parylenmaterial liegt das Parylen in Form von Dimeren vor.
Es werden verschiedene Sorten von Parylen angeboten, die sich durch eine oder mehrere Substitutionen von chemischen Gruppen am Ring oder an der Brücke unterscheiden. Im Folgenden wird „Parylen” als Sammelbegriff für sämtliche Varianten des Parylen verwendet.
Um die Polymerisierung zu starten, ist es notwendig, das Dimere in zwei reaktive Monomere aufzubrechen. Dies geschieht in der sogenannten Pyrolyseeinheit bzw. Crackereinheit, in der die Dimere durch den Einfluss hoher Temperatur in reaktive Monomere aufgebrochen werden. In 2B ist das Monomer des Parylen gezeigt.
Während des Beschichtungsvorgangs kondensiert das Parylen, das nach Durchlaufen der Crackereinheit fast vollständig in Form von Parylen-Monomeren vorliegt, auf dem zu beschichtenden Substrat. Dort reagieren die hochreaktiven Parylen-Monomere zu Polyparylenketten. In 2C ist die chemische Struktur eines Polymers gezeigt, das aus n Monomeren gebildet wurde.
Bei den bisher verwendeten Aufdampfverfahren wurde der Druck im Vakuumrezipienten 100 der in 1 gezeigten Aufdampfvorrichtung so gewählt, dass er auch bei vollständig aufgeheiztem Schiffchen stets unterhalb des Dampfdrucks des aufzudampfenden Materials lag. Auf diese Weise wurde erreicht, dass das zu verdampfende Material in die Dampfphase überführt werden kann. Allerdings kann die in 1 gezeigte Verdampfereinheit 104 nicht schlagartig auf die Zieltemperatur gebracht werden, sondern muss über längere Zeit hinweg beheizt werden, bis die gewünschte Zieltemperatur erreicht ist. Infolge des langsamen Aufheizens der Verdampfereinheit 104 steigt die Abscheiderate während des Aufheizens nur langsam auf die gewünschte endgültige Abscheiderate an.
3 zeigt, wie mittels des bisher verwendeten Aufdampfverfahrens eine Parylenschicht auf einem Substrat abgeschieden wurde. Die Kurve 300 zeigt die Dicke der abgeschiedenen Parylenschicht als Funktion der Zeit. Auf der Hochachse ist die Dicke d der abgeschiedenen Parylenschicht in A aufgetragen, und nach rechts ist die Zeit in Minuten aufgetragen.
Während einer Aufheizphase 301 wird die Verdampfereinheit von Raumtemperatur auf eine Zieltemperatur von beispielsweise 130°C erhitzt. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel dauert diese Aufheizphase 301 ca. 45 Min. Während der Aufheizphase 301 steigt die Abscheiderate langsam von Null auf ihren endgültigen Wert an. Die Kurve 300, die die Dicke d als Funktion der Zeit angibt, zeigt während der Aufheizphase 301 noch keinen linearen Verlauf.
Erst nachdem etwa zum Zeitpunkt 302 die endgültige Zieltemperatur der Verdampfereinheit erreicht ist, erfolgt die Abscheidung des Materials mit konstanter Abscheiderate. Daher ergibt sich ab dem Zeitpunkt 302 ein konstantes Dickenwachstum, und dementsprechend zeigt die Kurve 300 eine lineare Zunahme der Dicke d als Funktion der Zeit.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich bei dem anhand von 3 gezeigten Aufdampfprozess gemäß dem Stand der Technik infolge der thermischen Trägheit beim Aufheizen der Verdampfereinheit ein ungleichmäßiges Dickenwachstum ergibt. Insbesondere beim Abscheiden dünner Schichten lässt sich mit dem Aufdampfverfahren von 3 das Wachstum der Schichtdicke nicht hinreichend genau kontrollieren. Durch die thermische Trägheit beim Aufheizen der Verdampfereinheit wird ein präzises Aufdampfen von Schichten im Sub-Mikrometerbereich erheblich erschwert.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, den Druck im Rezipienten so zu steuern, dass er während der Aufheizphase oberhalb des Dampfdrucks des zu verdampfenden Materials liegt. Solange der Druck im Rezipienten oberhalb des Dampfdrucks liegt, geht das aufzudampfende Material noch nicht in die Dampfphase über. Dadurch wird während der Aufheizphase ein Verdampfen des Materials verhindert. Erst wenn die Aufheizphase beendet ist und die Verdampfereinheit ihre Zieltemperatur erreicht hat, wird der Druck im Rezipienten auf einen Wert unterhalb des Dampfdrucks des zu verdampfenden Materials abgesenkt. Dadurch wird das zu verdampfende Material schlagartig in die Dampfphase überführt, und der Aufdampfvorgang beginnt. Durch das Absenken des Dampfdrucks, welches relativ zügig erfolgen sollte, kann genau gesteuert werden, wann das zu verdampfende Material in die Dampfphase übergeht. Durch das gezielte Absenken des Drucks im Rezipienten kann man daher den Beginn des Aufdampfvorgangs sehr genau steuern.
Zur Beendigung des Aufdampfvorgangs wird der Druck im Rezipienten wieder auf einen Druck oberhalb des Dampfdrucks des zu verdampfenden Materials angehoben. Durch dieses Anheben des Drucks im Rezipienten wird der Aufdampfvorgang gestoppt.
Die Steuerung des Drucks im Rezipienten ermöglicht eine wesentlich genauere Kontrolle des Aufdampfvorgangs als bisher. Insbesondere kann durch Absenken bzw. Anheben des Drucks im Rezipienten der Beginn und das Ende des Aufdampfvorgangs sehr exakt kontrolliert werden. Dadurch wird die Präzision beim Aufdampfen von dünnen Schichten verbessert. Insbesondere dünne Schichten im Sub-Mikrometerbereich können mit Hilfe des neuartigen Aufdampfverfahrens so abgeschieden werden, dass ihre Dicke und ihre Schichteigenschaften genau den vorgegebenen Werten entsprechen.
In 4 ist das erfindungsgemäße Aufdampfverfahren anhand des Phasendiagramms für das Aufdampfmaterial dargestellt. Entlang der Hochachse ist der Druck aufgetragen, und entlang der Rechtsachse ist die Temperatur aufgetragen. Das Aufdampfmaterial liegt im Bereich 400 im festen Aggregatzustand vor, im Bereich 401 im flüssigen Aggregatzustand, und im Bereich 402 im gasförmigen Aggregatzustand. Die Schmelzkurve 403 zeigt den Übergang vom festen zum flüssigen Aggregatzustand. Die Dampfdruckkurve 404, die auch als Sublimationsdruckkurve bezeichnet wird, zeigt den Phasenübergang vom festen zum gasförmigen Aggregatzustand, während die Dampfdruckkurve 405 den Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Aggregatzustand zeigt. Die Schmelzkurve 403, die Dampfdruckkurve 404 und die Dampfdruckkurve 405 treffen sich im Tripelpunkt 406. Beim Tripelpunkt 406 können die feste, die flüssige und die gasförmige Phase gemeinsam auftreten. Die Dampfdruckkurve 405 endet am kritischen Punkt 407. Bei einem Druck oberhalb des kritischen Drucks 408 und bei einer Temperatur oberhalb der kritischen Temperatur 409 verschwindet der Unterschied zwischen flüssiger und gasförmiger Phase.
Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird während des Aufheizens der Verdampfereinheit der Druck im Rezipienten auf einem Wert gehalten, der höher ist als der Dampfdruck des aufzudampfenden Materials. Solange der Druck im Rezipienten oberhalb des Dampfdrucks liegt, befindet sich das aufzudampfende Material im festen Aggregatzustand. Während des Aufheizens geht das aufzudampfende Material noch nicht in die Dampfphase über. In 4 ist der Aufheizvorgang durch den Pfeil 410 veranschaulicht. Der Pfeil 410 zeigt, wie die Verdampfereinheit von Raumtemperatur T_Raum auf eine Zieltemperatur T_Ziel erhitzt wird. Dabei wird der Druck im Rezipienten konstant auf dem Wert p₁ gehalten, welcher höher ist als der Dampfdruck des Aufdampfmaterials. Der Druck p₁ ist im gesamten Temperaturbereich zwischen T_Raum und T_Ziel höher als der Dampfdruck des Aufdampfmaterials. Es gilt daher p₁ > p_Dampf(T_Ziel), wobei p_Dampf(T_Ziel) den Dampfdruck des Aufdampfmaterials bei der Zieltemperatur bezeichnet. Da der Druck p₁ im Rezipienten stets höher ist als der Dampfdruck P_Dampf des Aufdampfmaterials, wird während des gesamten Aufheizvorgangs ein Verdampfen des Aufdampfmaterials verhindert.
Der Aufdampfvorgang beginnt erst dann, wenn der Druck im Rezipienten auf einen Wert unterhalb des Dampfdrucks abgesenkt wird. In 4 ist diese plötzliche Absenkung des Drucks im Rezipienten als Pfeil 411 eingezeichnet. Der Pfeil 411 zeigt, wie der Druck im Rezipienten von einem Wert p₁ oberhalb des Dampfdrucks p_Dampf(T_ziel) auf einen Wert p₂ unterhalb des Dampfdrucks p_Dampf(T_ziel) abgesenkt wird. Erst wenn der Druck im Rezipienten auf einen Wert unterhalb des Dampfdrucks abgefallen ist, kann das in der Verdampfereinheit befindliche Aufdampfmaterial in die Gasphase übergehen. Der Grund dafür ist, dass man durch die Druckabsenkung 411 vom Bereich 400 des festen Aggregatzustands in den Bereich 402 des gasförmigen Aggregatzustands gelangt.
Der Aufdampfvorgang wird durch die Druckabsenkung von p₁ auf p₂ gestartet. Dadurch ist sichergestellt, dass bereits zu Beginn des Aufdampfvorgangs die Zieltemperatur T_Ziel der Verdampfungseinheit erreicht ist.
Zur Beendigung des Aufdampfvorgangs wird der Druck im Rezipienten wieder auf einen Wert oberhalb des Dampfdrucks erhöht. Beispielsweise kann zur Beendigung des Aufdampfvorgangs der Druck im Rezipienten vom Wert p₂ aus wieder auf den Ausgangswert p₁ erhöht werden. Durch eine derartige Druckerhöhung wird die Verdampfung des Aufdampfmaterials gestoppt.
Bisher war die Verdampfung eines Aufdampfmaterials betrachtet worden, das sich anfangs im festen Aggregatzustand befindet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenso auf Aufdampfmaterialien anwendbar, die sich anfangs im flüssigen Aggregatzustand befinden. Die Dampfdruckkurve 405 zeigt den Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Aggregatzustand. Solange der Druck im Vakuumrezipienten höher ist als der entsprechende Dampfdruck auf der Dampfdruckkurve 405, bleibt das Aufdampfmaterial im flüssigen Aggregatzustand. Erst wenn der Druck im Vakuumrezipienten auf einen Druck unterhalb des Dampfdrucks abgesenkt wird, geht das Aufdampfmaterial vom flüssigen Aggregatzustand in den gasförmigen Aggregatzustand über, und der Aufdampfprozess beginnt. Ein Beispiel für ein Aufdampfmaterial, das anfangs im flüssigen Aggregatzustand vorliegt, ist Hexamethyldisiloxan (HMDSO), welches in der Halbleitertechnik als Haftvermittler verwendet wird.
Die Variation des Drucks im Rezipienten ermöglicht eine exakte Kontrolle von Beginn und Ende des Abscheidevorgangs.
Die Zusammensetzung der Gasatmosphäre im Rezipienten lässt sich mit Hilfe der Partialdrücke der einzelnen Gaskomponenten darstellen. Grundsätzlich gilt, dass man den Gesamtdruck in der Gasatmosphäre als Summe der Partialdrücke der einzelnen Gaskomponenten darstellen kann.
In dieser Formel bezeichnet p_gesamt den Gesamtdruck in der Gasatmosphäre, während p₁, ... p_n die Partialdrücke bezeichnet, die von den einzelnen Gaskomponenten geliefert werden. Jede der n Gaskomponenten, die in der Gasatmosphäre vorhanden sind, liefert einen Partialdruck p_i, i = 1, ... n. Die Partialdrücke p₁, ... p_n der einzelnen Komponenten summieren sich zum Gesamtdruck p_gesamt.
Im Folgenden soll das Konzept der Partialdrücke auf den Druck im Rezipienten der Aufdampfanlage angewandt werden. Wenn man annimmt, dass der Druck im Rezipienten oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials liegt, dann geht das Aufdampfmaterial nicht in die Gasphase über und liefert daher keinen Beitrag zum Gesamtdruck p_gesamt in der Gasatmosphäre. Die einzige Gaskomponente, die in der Gasatmosphäre vorhanden ist, ist das Prozessgas. Insofern ist der Gesamtdruck p_gesamt gleich dem Partialdruck p_prozessgas, der vom Prozessgas geliefert wird: p_gesamt = p_prozessgas
Wenn der Druck im Rezipienten dagegen unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials liegt, dann geht das Aufdampfmaterial in die Gasphase über und liefert einen Beitrag zum Gesamtdruck p_gesamt in der Gasatmosphäre. Das in der Gasatmosphäre vorhandene Prozessgas liefert einen Partialdruck p_prozessgas, und das verdampfte Aufdampfmaterial, in unserem Beispiel Parylen, liefert einen Partialdruck p_parylen. Wenn der Druck im Rezipienten unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials liegt, setzt sich der Gesamtdruck p_gesamt daher zusammen wie folgt: p_gesamt = p_prozessgas + p_parylen
Insofern kann durch Absenken des Drucks im Rezipienten auf einen Wert unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials erreicht werden, dass das Aufdampfmaterial in die gasförmige Phase übergeht und einen Druckbeitrag zum Gesamtdruck liefert.
Im Diagramm von 5 ist das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht. Die Kurve 500 zeigt den Druck im Rezipienten als Funktion der Zeit an. Bezüglich Kurve 500 ist auf der Hochachse der Druck in mTorr aufgetragen und auf der Rechtsachse ist die Zeit in Minuten aufgetragen. Zunächst wird der Druck im Rezipienten während des Zeitintervalls 501 auf einem Wert p₁ von ca. 145 mTorr (entspricht ca. 19,3 Pa) gehalten. Dieser Druck p₁ liegt oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials, in diesem Beispiel Parylen, und daher geht während des Zeitintervalls 501 kein Aufdampfmaterial in die Dampfphase über. Das Zeitintervall 501 kann dazu genutzt werden, die Verdampfereinheit auf die Zieltemperatur T_Ziel aufzuheizen.
Zum Zeitpunkt 502 wird der Druck im Rezipienten vom Wert p₁ auf einen Wert p₂ von ca. 68 mTorr (entspricht ca. 9,1 Pa) abgesenkt. Dieser Druck p₂ liegt unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials, und deshalb geht das Aufdampfmaterial ab dem Zeitpunkt 502 in die Dampfphase über. Die Absenkung des Drucks im Rezipienten verursacht einen schlagartigen Anstieg der Konzentration von Aufdampfmaterial in der Gasatmosphäre.
Ab dem Zeitpunkt 502 befindet sich eine Konzentration von Aufdampfmaterial in der Gasphase, und daher beginnt ab dem Zeitpunkt 502 die Abscheidung des Aufdampfmaterials auf dem Trägersubstrat. Die Kurve 503 zeigt die Abscheiderate als Funktion der Zeit. Bezüglich Kurve 503 ist auf der Hochachse die Abscheiderate in Å/s aufgetragen, und auf der Rechtsachse ist die Zeit in Minuten aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die Abscheiderate während des Zeitintervalls 501 gleich Null ist. Die Abscheidung von Aufdampfmaterial beginnt ab dem Zeitpunkt 502, an dem der Druck im Rezipienten auf einen Wert p₂ unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials absinkt. Zum Zeitpunkt 502 steigt die Aufdampfrate daher schlagartig von Null auf einen Wert von ca. 10 Å/s an. Ab dem Zeitpunkt 502 wird während des Zeitintervalls 504 Aufdampfmaterial mit einer in etwa konstanten Aufdampfrate von ca. 10 Å/s auf dem Trägersubstrat abgeschieden.
Durch diese konstante Abscheidung von Aufdampfmaterial auf dem Trägersubstrat kommt es während des Zeitintervalls 504 zu einem linearen Anwachsen der Schichtdicke als Funktion der Zeit. Dies ist anhand von Kurve 505 zu erkennen. Kurve 505 zeigt die Schichtdicke als Funktion der Zeit. Bezüglich Kurve 505 ist auf der Hochachse ist die Schichtdicke in Einheiten von 10 nm aufgetragen, während auf der Rechtsachse die Zeit in Minuten aufgetragen ist. Ab dem Zeitpunkt 502, an dem der Druck im Rezipienten auf einen Wert p₂ unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials abgesenkt wird, ist ein lineares Anwachsen der Schichtdicke als Funktion der Zeit zu erkennen.
In 5 geben die drei Kurven 500, 503 und 505 unterschiedliche Größen in unterschiedliche Maßeinheiten an. Kurve 500 gibt den Druck in mTorr als Funktion der Zeit an, Kurve 503 gibt die Aufdampfrate in Å/s als Funktion der Zeit an, und Kurve 505 gibt die Schichtdicke als Funktion der Zeit in Einheiten von 10 nm an. Die entlang der Hochachse aufgetragenen Maßzahlen gelten trotz der unterschiedlichen Maßeinheiten für alle drei Kurven 500, 503 und 505.
Zur Beendigung des Aufdampfvorgangs kann man den Druck im Rezipienten wieder auf einen Wert oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials anheben. Dies ist in 5 nicht gezeigt. Durch die Druckerhöhung würde das noch in der Dampfphase befindliche Aufdampfmaterial kondensieren, und das weitere Schichtwachstum wäre gestoppt.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Start und die Beendigung des Aufdampfvorgangs durch Absenken und Anheben des Drucks im Rezipienten exakt gesteuert werden. Durch die exakte Kontrolle von Beginn und Ende des Schichtwachstums können Schichten des Aufdampfmaterials mit höherer Genauigkeit als bisher aufgedampft werden. Die genauere Kontrolle des Beginns und der Beendigung des Schichtwachstums ist insbesondere beim Aufdampfen von dünnen Schichten von Bedeutung, insbesondere beim Aufdampfen von Schichten mit Schichtdicken von weniger als einem Mikrometer.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie der Druck im Rezipienten entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung abgesenkt und wieder angehoben werden kann.
Die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Kontrolle des Drucks werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die in 1 gezeigte Aufdampfvorrichtung diskutiert.
Eine erste Möglichkeit ist, den Druck im Rezipienten 100 durch die Kontrolle des Zustroms von Prozessgas zu regeln. Durch das Öffnen des regelbaren Gasventils 102 wird der Zustrom von Prozessgas erhöht, während die Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 unverändert bleibt. Als Folge davon steigt der Druck im Rezipienten 100 an. Umgekehrt kann durch Schließen des regelbaren Gasventils 102 der Zustrom von Prozessgas gedrosselt werden. Als Folge des verringerten Zustroms von Prozessgas verringert sich der Druck im Rezipienten 100. Diese erste Möglichkeit zur Kontrolle des Drucks im Rezipienten wird als „Upstream-Kontrolle” bezeichnet, weil der Druck im Rezipienten hier über den zugeführten Volumenstrom kontrolliert wird.
Gemäß einer zweiten Möglichkeit kann der Druck im Rezipienten dadurch geregelt werden, indem mittels des Abgasventils 110 der aus dem Rezipienten abgeführte Volumenstrom kontrolliert wird. Durch das Öffnen des Abgasventils 110 wird der abgeführte Volumenstrom vergrößert, während der Zustrom von Prozessgas unverändert bleibt. Als Folge davon sinkt der Druck im Rezipienten 100 ab. Umgekehrt kann der abgeführte Volumenstrom durch Schließen des Abgasventils 110 verringert werden. Dies hat zur Folge, dass der Druck im Rezipienten 100 ansteigt. Insofern kann der Druck im Rezipienten 100 über das Abgasventil 110 reguliert werden.
Gemäß einer dritten Möglichkeit zur Regelung des Drucks im Rezipienten 100 wird die Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 variiert. Wenn die Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 erhöht wird, wird der abgeführte Volumenstrom erhöht, während der Zustrom von Prozessgas unverändert bleibt. Als Folge davon sinkt der Druck im Rezipienten 100. Umgekehrt kann der abgeführte Volumenstrom durch eine Verringerung der Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 verringert werden, was einen Anstieg des Drucks im Rezipienten 100 zur Folge hat. Der Druck im Rezipienten 100 kann also durch Variieren der Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 geregelt werden.
Die Druckregelung über das Abgasventil 110 und die Druckregelung über die Pumpleistung der Vakuumpumpe 109 werden als „Downstream-Kontrolle” bezeichnet, weil in beiden Fällen der Druck im Rezipienten über den abgeführten Volumenstrom kontrolliert wird.
Die drei oben beschriebenen Möglichkeiten zur Druckregelung können auch in beliebiger Kombination angewendet werden. Durch eine Kombination von zwei oder mehr der oben beschriebenen Möglichkeiten der Druckregelung wird ein besonders schnelles Absenken und Anheben des Drucks im Rezipienten gewährleistet. Die Steuerung bzw. Regelung des Drucks im Rezipienten wird durch die in 1 gezeigte Steuereinheit 103 koordiniert. Hierzu übermittelt die Steuereinheit 103 geeignete Steuerbefehle an eine oder mehrere der folgenden Einheiten: an das regelbare Gasventil 102, an das regelbare Abgasventil 110 und an die Vakuumpumpe 109.
Bei den bislang beschrieben Ausführungsformen wurde der Aufdampfvorgang durch Absenken des Drucks gestartet und durch Anheben des Drucks wieder beendet. Auf diese Weise kann der Aufdampfvorgang über die Kontrolle des Drucks im Rezipienten eingeschaltet und wieder ausgeschaltet werden.
Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, mittels des Drucks im Rezipienten zu steuern, ob das Aufdampfmaterial mit geringer Abscheiderate oder mit hoher Abscheiderate auf dem Substrat abgeschieden wird. Die Abscheiderate hängt nämlich davon ab, wie weit der Druck im Rezipienten unter dem Dampfdruck des Aufdampfmaterials liegt.
Wenn der Druck im Rezipienten nur geringfügig unterhalb dem Dampfdruck des Aufdampfmaterials liegt, dann geht das Aufdampfmaterial nur langsam in die Dampfphase über, und dies führt zu einer relativ geringen Abscheiderate. Wenn der Druck im Rezipienten dagegen deutlich kleiner ist als der Dampfdruck des Aufdampfmaterials, dann geht das Aufdampfmaterial zügig in die Dampfphase über, und dies führt zu einer vergleichsweise hohen Abscheiderate. Je größer die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Rezipienten und dem Dampfdruck ist, desto größer wird die Abscheiderate. Wenn man den Druck im Rezipienten absenkt, wird die Abscheiderate erhöht, und wenn man den Druck im Rezipienten erhöht, wird die Abscheiderate verringert. Auf diese Weise kann durch Variieren des im Rezipienten herrschenden Druckes die Abscheiderate auf einen gewünschten Wert eingeregelt werden. Insofern lässt sich über den Druck im Rezipienten die Abscheiderate steuern. Eine gewünschte Abscheiderate kann durch geeignete Einstellung des Drucks im Rezipienten erzielt werden.
Dieser Zusammenhang ist in 6 veranschaulicht. Auf der Rechtsachse ist der Druck im Rezipienten aufgetragen, und auf der Hochachse die Abscheiderate. Darüber hinaus ist der Dampfdruck 600 des Aufdampfmaterials auf der Rechtsachse als gestrichelte Linie eingezeichnet.
Solange der Druck im Rezipienten höher ist als der Dampfdruck 600, geht kein Aufdampfmaterial in die Gasphase über. Bei Drücken oberhalb des Dampfdrucks 600 ist die Abscheiderate daher gleich Null.
Wenn der Druck im Rezipienten dagegen geringer ist als der Dampfdruck 600, dann geht das Aufdampfmaterial in die Gasphase über und beginnt aus der Gasphase heraus auf dem Trägersubstrat zu kondensieren. Die Kurve 601 zeigt beispielhaft den Zusammenhang zwischen dem Druck im Rezipienten und der Abscheiderate an. Die genaue Form der Kurve 601 hängt vom Aufdampfmaterial und den konkreten Aufdampfbedingungen ab. Die in 6 gezeigte Kurve 601 ist daher lediglich als Beispiel zu sehen.
Die Abscheiderate hängt davon ab, wie groß die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Rezipienten und dem Dampfdruck 600 ist. Je größer die Differenz zwischen dem Druck im Rezipienten und dem Dampfdruck 600 ist, desto höher ist die Abscheiderate. Durch Variieren des Drucks im Rezipienten kann daher die Abscheiderate auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Beispielsweise kann durch Variieren des Drucks im Druckintervall 602 die Abscheiderate innerhalb des Intervalls 603 variiert werden, wobei die Abscheiderate mit abnehmendem Druck ansteigt. Dieser durch die Kurve 601 dargestellte Zusammenhang zwischen Druck und Abscheiderate kann insbesondere dazu verwendet werden, die Abscheiderate durch geeignete Regelung des Drucks auf einen gewünschten Idealwert zu bringen.
Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Momentanwert der Abscheiderate mittels eines Abscheidesensors erfasst wird, beispielsweise mittels des in 1 gezeigten Abscheidesensors 113. Die vom Abscheidesensor 113 ermittelte Abscheiderate wird zur Steuer- und Regeleinheit 103 übermittelt, und die Steuer- und Regeleinheit 103 kann basierend auf diesem Momentanwert der Abscheiderate den Druck im Rezipienten so nachregeln, dass sich eine vorgegebene gewünschte Abscheiderate einstellt.
Auf diese Weise kann die Abscheiderate sehr genau kontrolliert und eingestellt werden. Durch die exakte Einstellung der Abscheiderate lässt sich der Aufdampfprozess noch exakter als bisher durchführen. Da die Qualität der abgeschiedenen Schichten insbesondere bei dünnen Schichten stark von der Abscheiderate abhängt, kann durch exakte Kontrolle der Abscheiderate ein ideales Schichtwachstum erreicht werden. Die Qualität der abgeschiedenen Schichten wird auf diese Weise deutlich verbessert.

Claims

Verfahren zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials (105) auf einem Substrat (106) in einer Aufdampfvorrichtung, wobei die Aufdampfvorrichtung einen evakuierbaren Vakuumrezipienten (100) mit dem zu beschichtenden Substrat (106) sowie eine Verdampfereinheit (104) zur Verdampfung des Aufdampfmaterials (105) umfasst, und wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgenden Schritt: Beeinflussen einer Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial (105) auf dem Substrat (106) abgeschieden wird, durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten (100) herrschenden Drucks.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussen der Abscheiderate umfasst: Starten des Abscheidens von Aufdampfmaterial durch Absenken des Drucks im Vakuumrezipienten von einem ersten Druck, der oberhalb eines Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei einer Verdampfungstemperatur liegt, auf einen zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: Aufheizen der Verdampfereinheit auf eine vorgegebene Verdampfungstemperatur, wobei der Druck innerhalb des Vakuumrezipienten auf einem ersten Druck gehalten wird, der oberhalb eines Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur der Verdampfereinheit liegt, und wobei das Beeinflussen der Abscheiderate umfasst: Starten des Abscheidens von Aufdampfmaterial, nachdem die vorgegebene Verdampfungstemperatur erreicht ist, durch Absenken des Drucks im Vakuumrezipienten von dem ersten Druck auf einen zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: das Aufdampfmaterial liegt bei dem ersten Druck in einem festen oder flüssigen Aggregatzustand vor; das Aufdampfmaterial geht durch das Absenken des Drucks in einen gasförmigen Aggregatzustand über.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussen der Abscheiderate umfasst: Beenden des Abscheidens von Aufdampfmaterial durch Anheben des Drucks im Vakuumrezipienten von dem zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei einer Verdampfungstemperatur liegt, auf einen dritten Druck, der oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: das Aufdampfmaterial geht durch das Anheben des Drucks aus einem gasförmigen Aggregatzustand in einen festen oder flüssigen Aggregatzustand über; der Aufdampfvorgang wird beendet, sobald die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht von Aufdampfmaterial eine vorgegebene Schichtdicke erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beeinflussen der Abscheiderate umfasst: Einstellen oder Einregeln der Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, durch Variieren des im Vakuumrezipienten herrschenden Drucks, wobei der Druck im Vakuumrezipienten unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, eingestellt oder eingeregelt wird durch Variieren, um wie viel der im Vakuumrezipienten herrschende Druck unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials liegt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheiderate umso höher ist, je größer die Differenz ist zwischen dem im Vakuumrezipienten herrschenden Druck und dem Dampfdruck des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Erfassen eines Momentanwerts einer Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial momentan auf dem Substrat abgeschieden wird, Einstellen oder Einregeln der Abscheiderate auf einen vorgegebenen Sollwert in Abhängigkeit von dem erfassten Momentanwert der Abscheiderate.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens einen der folgenden Schritte: Einstellen oder Einregeln einer Gaszufuhr zum Vakuumrezipienten mittels eines regelbaren Gasventils in einer Gaszufuhrleitung; Einstellen oder Einregeln einer Gaszufuhr zum Vakuumrezipienten mittels eines regelbaren Gasventils in einer Gaszufuhrleitung, wobei zur Veränderung des Drucks im Vakuumrezipienten die Gaszufuhr zum Vakuumrezipienten variiert wird; Einstellen oder Einregeln einer Gasabführung vom Vakuumrezipienten mittels eines regelbaren Abgasventils in einer Gasabführleitung; Einstellen oder Einregeln einer Gasabführung vom Vakuumrezipienten mittels eines regelbaren Abgasventils in einer Gasabführleitung, wobei zur Veränderung des Drucks im Vakuumrezipienten die Gasabführung vom Vakuumrezipienten variiert wird; Einstellen oder Einregeln einer Pumpleistung einer zur Evakuierung des Vakuumrezipienten vorgesehenen Vakuumpumpe; Einstellen oder Einregeln einer Pumpleistung einer zur Evakuierung des Vakuumrezipienten vorgesehenen Vakuumpumpe, wobei zur Veränderung des Drucks im Vakuumrezipienten die Pumpleistung der Vakuumpumpe variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: die Aufdampfvorrichtung weist eine Gaszufuhrleitung auf, über die dem Vakuumrezipienten mindestens ein Prozessgas zugeführt wird; bei dem Verfahren zum Abscheiden eines Aufdampfmaterials auf einem Substrat handelt es sich um eine physikalische Gasphasenabscheidung oder um eine chemische Gasphasenabscheidung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale: bei dem Aufdampfmaterial handelt es sich um ein organisches Polymer, insbesodere um Parylen; bei dem Aufdampfmaterial handelt es sich um Hexamethyldisiloxan.
Aufdampfvorrichtung zum Abscheiden von Aufdampfmaterial (105) auf einem Substrat (106), wobei die Aufdampfvorrichtung aufweist einen evakuierbaren Vakuumrezipienten (100), der dazu vorgesehen ist, das zu beschichtende Substrat (106) aufzunehmen; eine Verdampfereinheit (104) zur Verdampfung des Aufdampfmaterials (105); eine Regeleinheit (103) zur Steuerung oder Regelung des im Vakuumrezipienten (100) herrschenden Druckes, wobei die Regeleinheit (103) dazu ausgelegt ist, durch Variieren des innerhalb des Vakuumrezipienten (100) herrschenden Drucks die Abscheiderate zu beeinflussen, mit der das Aufdampfmaterial (105) auf dem Substrat (106) abgeschieden wird.
Aufdampfvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, zum Starten des Abscheidens von Aufdampfmaterial den Druck im Vakuumrezipienten von einem ersten Druck, der oberhalb eines Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei einer Verdampfungstemperatur liegt, auf einen zweiten Druck abzusenken, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Aufdampfvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, während des Aufheizens der Verdampfereinheit auf eine vorgegebene Verdampfungstemperatur den Druck innerhalb des Vakuumrezipienten auf einem ersten Druck zu halten, der oberhalb eines Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt, und nachdem die vorgegebene Verdampfungstemperatur erreicht ist, zum Starten des Abscheidens von Aufdampfmaterial den Druck im Vakuumrezipienten von dem ersten Druck auf einen zweiten Druck abzusenken, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Aufdampfvorrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: das Aufdampfmaterial liegt bei dem ersten Druck in einem festen oder flüssigen Aggregatzustand vor; das Aufdampfmaterial geht durch das Absenken des Drucks in einen gasförmigen Aggregatzustand über.
Aufdampfvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, zum Beenden des Abscheidens von Aufdampfmaterial den Druck im Vakuumrezipienten von dem zweiten Druck, der unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei einer Verdampfungstemperatur liegt, auf einen dritten Druck anzuheben, der oberhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur liegt.
Aufdampfvorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: das Aufdampfmaterial geht durch das Anheben des Drucks aus einem gasförmigen Aggregatzustand in einen festen oder flüssigen Aggregatzustand über; die Regeleinheit ist dazu ausgelegt, den Aufdampfvorgang zu beenden, sobald die auf dem Substrat abgeschiedene Schicht von Aufdampfmaterial eine vorgegebene Schichtdicke erreicht hat.
Aufdampfvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, eine Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, durch Variieren des im Vakuumrezipienten herrschenden Drucks einzustellen, wobei der Druck im Vakuumrezipienten unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur gehalten wird.
Aufdampfvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, eine Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial auf dem Substrat abgeschieden wird, einzustellen durch Variieren, um wie viel der im Vakuumrezipienten herrschende Druck unterhalb des Dampfdrucks des Aufdampfmaterials liegt.
Aufdampfvorrichtung nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheiderate umso höher ist, je größer die Differenz ist zwischen dem im Vakuumrezipienten herrschenden Druck und dem Dampfdruck des Aufdampfmaterials bei der Verdampfungstemperatur.
Aufdampfvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufdampfvorrichtung einen Abscheidesensor umfasst, der einen Momentanwert einer Abscheiderate erfasst, mit der das Aufdampfmaterial momentan auf dem Substrat abgeschieden wird, und dass die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, die Abscheiderate in Abhängigkeit von dem erfassten Momentanwert der Abscheiderate auf einen vorgegebenen Sollwert einzustellen oder einzuregeln.
Aufdampfvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: die Verdampfereinheit umfasst eine Heizvorrichtung; die Verdampfereinheit umfasst eine elektrische Widerstandsheizung; die Verdampfereinheit ist entweder innerhalb des Vakuumrezipienten angeordnet oder außerhalb des Vakuumrezipienten angeordnet und über eine Zuführung mit dem Vakuumrezipienten verbunden; die Verdampfereinheit ist dazu ausgelegt, das Aufdampfmaterial mittels eines Rapid Thermal Processing(RTP)-Verfahren zu verdampfen; die Verdampfereinheit umfasst mindestens einen thermischen Strahler zum Aufheizen des Aufdampfmaterials; die Verdampfereinheit umfasst mindestens einen thermischen Strahler und ist dazu ausgelegt, das Aufdampfmaterial mittels des mindestens einen thermischen Strahlers zu verdampfen; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Vakuumpumpe zur Evakuierung des Vakuumrezipienten.
Aufdampfvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: die Aufdampfvorrichtung weist eine Gaszufuhrleitung auf, die dazu dient, dem Vakuumrezipienten mindestens ein Prozessgas zuzuführen; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Gaszufuhrleitung mit einem regelbaren Gasventil, wobei mittels des regelbaren Gasventils eine Gaszufuhr zum Vakuumrezipienten einstellbar oder einregelbar ist; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Gaszufuhrleitung mit einem regelbaren Gasventil, wobei die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, mittels des regelbaren Gasventils eine Gaszufuhr zum Vakuumrezipienten einzustellen oder zu regeln und durch Variieren der Gaszufuhr zum Vakuumrezipienten den Druck im Vakuumrezipienten zu verändern; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Gasabführleitung mit einem regelbaren Abgasventil, wobei mittels des regelbaren Abgasventils eine Gasabführung vom Vakuumrezipienten einstellbar oder einregelbar ist; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Gasabführleitung mit einem regelbaren Abgasventil, wobei die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, mittels des regelbaren Abgasventils eine Gasabführung vom Vakuumrezipienten einzustellen oder zu regeln und durch Variieren der Gasabführung vom Vakuumrezipienten den Druck im Vakuumrezipienten zu verändern; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Vakuumpumpe mit regelbarer Pumpleistung zur Evakuierung des Vakuumrezipienten; die Aufdampfvorrichtung umfasst eine Vakuumpumpe mit regelbarer Pumpleistung zur Evakuierung des Vakuumrezipienten, wobei die Regeleinheit dazu ausgelegt ist, die Pumpleistung der Vakuumpumpe einzustellen oder zu regeln und durch Variieren der Pumpleistung der Vakuumpumpe den Druck im Vakuumrezipienten zu verändern.
Aufdampfvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufdampfvorrichtung mindestens eines von folgenden Merkmalen aufweist: einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Verdampfereinheit; einen Druckaufnehmer zur Erfassung des innerhalb des Vakuumrezipienten herrschenden Drucks; einen Abscheidesensor zur Erfassung der Abscheiderate, mit der das Aufdampfmaterial momentan auf dem Substrat abgeschieden wird.