DE1917406A1 - Verfahren und Geraet zur Materialbedampfung - Google Patents
Verfahren und Geraet zur MaterialbedampfungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Gerät zum Aufdampfen von Materialien und insbesondere
ein verbessertes Gerät und Beschichtungsverfahren im Ultrahochvakuum, mit dem kohärente, mono-atomare' Schichten aus
leitenden, nicht-leitenden und halbleitenden Materialien gebildet werden können. Es sind Vorrichtungen vorgesehen,
mit denen mehrere, dünne Schichten aus vordotierten Halbleitermaterialien aufgedampft werden können, die zur Herstellung
elektronischer Bauelemente verwendet werden können.
Bei herkömmlichen Bedampfungsverfähren ergeben
sich Probleme und Schwierigkeiten, da mit den herkömmlichen
Apparaturen keine reine, staubfreie Umgebung geschaffen
OO9842/U06
if, Dipl.-Wirtiai.-Tng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys.!
und der Reinheitsgrad des verdampften Materials nicht in dem
Maß aufrechterhalten werden kann, wie für dünne Halbleiterschiehten
erforderlieh ist, da die Ionen-Beschichtungsverfahren
im Ultrahoehvakuum nicht durchgeführt werden können·
Ein weiteres Problem dieser herkömmlichen Technik besteht
darin, daß sich die Auffangelektrode elektrisch auflädt
und den aus der lonenwolke erzeugten Ionenstrom abstößt.
Wenn die Auffangelektrode in herkömmlicher Weise geerdet wird, fließt in dem neugebildeten Film ein Strom, der das
zur Kristallisation dienende Feld unterbricht und dadurch Störungen der Schichtstruktur verursacht. Dieses sind nur
einige der zahlreichen, im Zusammenhang, mit den herkömmlichen
Anlagen auftretenden Probleme.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung dieser
Schwierigkeiten und !Probleme, indem sie ein neuartiges Verfahren
und Gerät schafft, das eine Dampf wolke aus dem aufzudampfenden Material erzeugt und daraus eine kohärente
Schicht auf einer Sulbstratplatte bildet. Hierfür enthält
die Apparatur eine Vakuumkammer, in der sich an ihrem einen
Ende eine Substratplatte oder Auffangelektrode und au ihrem anderen Ende ein neuartiger Behälter für das Schichtmaterial
befindet· Der Behälter für das Schichtmaterial kann Materialien
verschiedener Leitfähigkeitselgenscbaften aufnehmen und ist
in der Vakuumkammer beweglich angebrachtj, so daß ausgewähltes
Schichtmaterial einer neuartiges Vorrichtung zum Erhitzen des Materials ausgesetzt werden kann,.die eine starke,
009842/1496 origin al inspected
örtliche Erhitzung der Oberfläche des Schichtmaterials bewirkt. Die Heizvorrichtung erzeugt einen Elektronenstrom
mit konischer Hüllkurve, wodurch die Anzahl an erzeugten Elektronen größer ist, als auf andere Weise müglich wäre,
ohne daß dadurch die Entstehung einer Dampfwolke verhindert würde. Der konische Elektronenstrom wird auf die Oberfläche
des aufzudampfenden Schichtmaterials fokussiert, so daß durch die starke Erhitzung eine Materialschmelze und daraus
die Dampfwolke entsteht. Auf die Dampfwolke wirkt ein Ionisator, der aus dem dampfförmigen Schichtmaterial auf
elektrischem Wege eine Ionenwolke erzeugt· Der Ionisator gestaltet die Ionenwolke und transportiert sie in einen Laufraum
innerhalb der Vakuumkammer, so daß die Ionen aus der Ionenwolke auf die Substratplatte gelangen können. Um zu
verhindern, daß die Substratplatte und die zugehörige Befestigungsvorriehtung
zu stark positiv aufgeladen werden, ist eine Elektronenquelle vorgesehen, die an die Auffangelektrode
und die Haltevorrichtung Elektronen abgibt, die die Wirkung der positiv geladenen Ionen kompensiert.
Ein Erfindungsmerkmal betrifft einen in der Apparatur vorgesehenen, ringförmigen Elektromagneten, der ein
homogenes Magnetfeld in Richtung der zentralen Achse der Vakuumkammer erzeugt. Das Feld begrenzt und gestaltet das
Ionenplasma im Bereich des Ionisators, was dazu beiträgt, den Eaumladujgsdruck im Ionisationsbereicis aufrechtzuerhalten«
Auch im Bereich der Auffangelektrode ist äas Feld homogen
0Ü42/U96
1 91 7 A O
und trägt dazu bei, daß sich auf der nicht reagierenden,
kristallinen Substratplatte eine homogene, kohärente Schichtstruktur bilden kann, die im wesentlichen parallel zur
Substratoberfläche verläuft·
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine hohe Energie erforderlich, um den Film auf die Substratplatte
aufzubringen, wodurch ein Film geschaffen wird, der fest an der Oberfläche der reinen Substratplatte anhaftet. Ein
wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Möglichkeit, große Mengen an Material mit sehr hoher Energie
unter verschiedenen Einfallswinkeln oder senkrecht zur Substratplatte
auf die Oberfläche aufzubringen, und zwar nicht als rissige Schicht sondern als Film, der eine homogene,
kohärente Struktur maximaler Dichte besitzt und aus halbleitenden, leitenden und nichtleitenden Materialien bestehen
kann. Es ist nicht ungewöhnlich, mit dem vorliegenden Verfahren Strukturen zu bilden, die über die gesamte Substratoberfläche
kohärent sind.
Eine weitere Aufgabenstellung der Erfindung betrifft einen neuartigen Tiegel zur Aufnahme des geschmolzenen
Schichtmaterials, das sehr hohe Temperaturen, etwa 1700 0C,
erreicht, ohne daß zwischen dem Schichtmaterial und dem
Material des Tiegels Diffusion eintritt oder aber das Schichtmaterial
als solches verunreinigt wird.
Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
anhand der Zeichnungen.
* 009842/ U96 ORIGINAL INSPECTED
Figur 1 ist -ein Schnitt durch ein typisches, elektrisches
Produkt aus kohärenten Schichten, die auf einer Substratplatte gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht
sind.
Figur 2 ist ein stark vergrößerter Ausschnitt des in Figur 1 dargestellten, elektrischen Produkts und zeigt
das Erscheinungsbild der auf winzige Unebenheiten in der
Substratoberfläche aufgedampften Schicht.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der neuartigen Apparatur zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens und enthält Vorrichtungen zum Erzeugen einer Ionenwolke aus dem aufzudampfenden Material, Vorrichtungen zum Transport der Ionen aus der innerhalb
der Apparatur befindlichen Ionenwolke und Vorrichtungen zur Steuerung der Richtung der auf die Substratoberfläche
aufgedampften, atomaren Struktur.
Figur 4 ist eine vergrößerte, schematische Darstellung der in Figur 3 gezeigten Vorrichtung zur-Erzeugung
der Ionenwolke einschließlich einer Vorrichtung für'Elektronenbeschuß,
wodurch die zur Verdampfung des Schichtmaterials erforderliche, örtliche Erhitzung erzeugt wird.
Figur 5 ist eine Seitenansicht der in Figur 3 gezeigten Apparatur.
Figur 6 1st ein Ausschnitt einer Aufsicht der Apparatur in Richtung der Pfeile 6-6 aus Figur 5.
Figur 7 ist ein vergrößerter Schnitt durch die
OQI842/U06
in der Apparatur aus Figur 5 enthaltene Vakuumkammer und
zeigt die Vorrichtung zur Erzeugung und zum Transport der dampfförmigen Ioneuwolke·
Figur 8 ist ein vergrößerter Teilschnitt der in Figur 7 dargestellten Vorrichtung zur Erzeugung der- Ionenwolke
und zeigt die Elektronenquelle für den Beschüß des ^ üchichtmaterials.
Figur 9 ist eine Sehnittdarstellung durch die in Figur 7 dargestellte Apparatur in !Richtung der Pfeile 9-9
aus Figur 7 und zeigt eine Ausführungsform der Haltevorrichtung für verschiedene Sorten von Schichtmaterial während
des Verdampfungsvorgangs.
Figur 10 ist eine Sehnittdarstellung der Apparatur in Richtung der Pfeile 10-10 aus Figur 7 und zeigt die
Auffangfläche, auf der die Substratplatten während des ■■ Beschichtungsvorgangs getragen werden·
Figur 11 ist eine schaubildliche Darstellung der
in Figur 7 gezeigten Elektronenquelle für den Beschüß des Schichtmaterials. ·
Figur 12 ist eine vergrößerte und teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht der in Figur 7 und 11 dargestellten
Elektronenquelle.
In Figur 1 ist ein nach der vorliegenden Erfindung hergestelltes, typisches Halbleiterprodukt gezeigt, das
allgemein mit 10 bezeichnet wird. Das Halbleiterprodukt kann jede beliebige, für die Elektroindustrie geeignete Form.
00114271486 original inspected
annehmen, so daß das Produkt für Transistoren, Gleichrichter,
Sonnenzellen, Dioden, thermoelektrische Konverter und Generatoren,
etc. verwendet werden kann. Es ist ersichtlich, daß das im folgenden beschriebene Produkt und Verfahren nur in
der hier dargestellten Ausführungsform eine einzige Schicht aus einem Halbleitermaterial, nämlich Silizium, enthält und
daß zusätzliche Schichten aus anderen Halbleitermaterialien,
verwendet werden können. Außerdem werden im folgenden nur die positive Ionisation und die entsprechenden Spannungspolaritäten betrachtet· Deshalb betrifft ein zugehöriges
Erfindungsmerkmal das Verfahren und Gerät, mit dem ein homogener, geordneter Schichtaufbau, der keine Anomalien
aufweist und nicht amorph ist, Bereiche oder Filme aus abgeschiedenem
Material hergestellt werden können, einschließlich Halbleitermaterialien verschiedener Leitfähigkeitseigenschaften, Metallen und Nicht-Metallen mit positiven oder
negativen Valenzen. -
Das Halbleiterprodukt 10 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einem Grundmaterial 11, etwa kristallines
Quarz, dessen eine Oberfläche eine bochpolierte, reine Fläche darstellt, auf die eine dünne Schicht aus Halbleitermaterial
15, etwa Silizium, aufgebracht wird. Das in Figur 1 dargestellte Produkt ist stark vergrößert, und das aus Quarz
bestehende Grundmaterial kann eine Dicke von etwa 0,025 mm (10 mils) hab«äXi. Sie Siliziumschiciit 13 stellt einen geoi'dneten
Aufbau aus abgeschiedenem Material dar und weist eine Dicke
von etwa 1Cr AE auf. Me Quarzplatte stellt die Substratplatte dar, auf die das Siliziummaterial aufgebracht wird.
Figur 2 ist eine noch stärker vergrößerte Teilansicht der Grenzfläche zwischen der Siliziumschicht 13 und
dem Quarz 11. Die Quarzoberfläche zeigt einige unregelmäßige, winzige Störungen oder Verunreinigungen auf, ,die mit her-
^ kömmlichen Beschichtungsverfahren außerordentlich schwierig
auszufüllen sind· Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden
diese winzigen Störstellen oder Vertiefungen durch die Siliziumschicht
13 nicht nur überdeckt, sondern nahezu vollständig überbrückt.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße, neuartige
Apparatur zur Neubildung der kristallinen Struktur eines Schichtmaterials auf der Oberfläche der Substratplatte. Wie
schon erwähnt wurde, wird das vorliegende Verfahren im allgemeinen im Hochvakuum durchgeführt und besteht im Wesent-
P liehen aus drei Verfahrensschrittent Erzeugen von Ionen aus
dem abzuscheidenden Schichtmaterial, Transport der Ionen zur
Substratplatte und Ablagerung auf der Platte, und Kristalli-.
sation oder Neubildung des Schichtmaterials auf der Substratplatte gemäß den bestimmten Dimensionen und Eigenschaften
des gewünschten Kristallwachstums. Eine Vakuumkammer 15 wird verwendet, die geeignet abgedichtet und für ein guten Vakuum
evakuiert wird. Ein Ionisator 16 befindet sich am unteren
Ende oder am Boden der Vakuumkammer 15 und dient dazu, die
aus dem Schichtmaterial gebildete Dampfwölk® zu formen ■ uad
ORIG5NÄL INSPECTED
zu ionisieren. In der Vakuumkammer befindet sich außerdem direkt unterhalb des Ionisators 16 ein Tiegel 1?» der das
Schichtmaterial 17' enthält, das auf die zusammengesetzte
• Substratplatte 11 und 13» die sich auf einer schwenkbaren
. Haltevorrichtung 18 am oberen Ende der Vakuumkammer 15 befindet,
aufgebracht werden soll. Die Haltevorrichtung und die Substratplatte, die auch als Auffangelektrode bezeichnet
werden kann, befindet sich mit dem Tiegel 17 auf der gleichen Achse und weist einen festen Abstand zu diesem auf. Außen
um das obere Ende der Vakuumkammer befindet sich eine Vorrichtung,
zum Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes, die aus einem ringförmigen Elektromagneten 19 besteht, der
koaxial zur Vakuumkammer 15 und zum Tiegel 17 angeordnet ist. Die elektromagnetischen Feldwicklungen und die zugehörige
Gleichspannungsvolle 20 befinden sich ebenso wie der Elektromagnet
selbst außerhalb der Vakuumkammer. Ein zwischen den gestrichelten linien 21 abgegrenzter Raum zwischen dem
Ionisator 16 und der Auffangelektrode 18 kann als -lonenlaufraum
oder -Bereich bezeichnet werden.
Zwischen dem Ionisator 16 und dem Tiegel 17 sind Vorrichtungen vorgesehen, die das im Tiegel 17 befindliche
Schichtmaterial zum Schmelzen bringen. Diese Vorrichtungen bestehen in der hier beschriebenen Ausfiihrungsform aus einer
Elektronenkanone 22, die einen konisch geformten Elektronenstrahl erzeugtρ d©as@n ipits© in der Mitte der Oberfläche
des lsi Tl8g©X 17 befiiadllciie-n Materials konvergierte-Die
original inspected ·
-.10-
Elektronenkanone enthält außerdem Fokussierungsvorriehtungen,
die durch die Spulen 23 dargestellt sind und dazu dienen, des. konischen Elektronenstrahl so einzustellen, daß maximale
Elektronendiehte auf die Mitte des Schichtmaterials auftrifft. .',"_-."..
Aus dem geschmolzenen Schichtmaterial bildet sich
^ eine Dampfwolke 24, die den unteren Abschnitt der Vakuumkammer
direkt oberhalb des Tiegels einnimmt. Die Dampfwolke wird dann vom Ionisator 1β ionisiert, wodurch eine lonenwolke
25 entsteht. Ein elektrostatisch aufgeladenes Gitter 26, das den laufraum 21 umgibt, unterstützt den Transport der
positiven Ionen aus der lonenwölke 25 durch den üaufraum 21
zur Auffangelektrode 18. Da die Auffangelektrode' durch die abgeschiedenen, positiven Ionen rasch positiv aufgeladen wird,
besteht ein wesentliches Erfindungsmerkmal darin, daß eine Elektronenquelle 27 Elektronen an die Auffangelektrode ab-
* gibt und dadurch die positive Aufladung kompensiert.
Der Magnet 19 ist ein großer Eingmagnet, in dessen Mittelpunkt .sich die Substratplatte und Auffangelektrode 18
in einem nahezu homogenen Magnetfeld befindet, wobei durch die Bezugsziffer 28 verschiedene, vom Elektromagneten erzeugte Feldlinien bezeichnet werden. Der Elektromagnet besteht
vorzugsweise aus kupfer und hat etwa 1000 Wicklungen, die mit einer geeigneten EpoxydverbiBtapg beschiel*tet sind,
um di© Wicklungen zu schützen und abzudichten ο Die Wicklungen
uns llektromagneten 19 slad an eiiae geeignete Spaimungsqueils
§142/1496 ORIGINAL INSPECTED
angeschlossen, so daß ein Gleichstrommagnet entsteht, der
eine Flußdichte von etwa 50 Gauß in der Mitte des Magnetrings
erzeugt, wobei im Bereich des Ionisators 16 eine Feldstärke von etwa 15 oder 20 Gauß herrscht.
Am unteren Ende der Vakuumkammer befindet sich
eine geeignete Leitung 29, so daß die Vakuumkammer 15 durch
eine übliche Vakuumpumpe (nicht dargestellt) geeignet evakuiert werden kann.
Die Arbeitsweise der in Figur 3 dargestellten Apparatur kann folgendermaßen beschrieben werden? Zuerst
wird die Vakuumkammer 15 auf sehr niedrigen Druck evakuiert, bis ein Hochvakuum mit einem Druck von etwa 2,5*10 J mm Hg
(10 Zoll Hg) oder weniger entsteht. Dieses Hochvakuum hat den Zweck, Zusammenstöße der freien Ionen mit etwa vorhandenen
Gaspartikeln beim Durchlaufen des Laufraums 21 und eine Verunreinigung der Filmschicht zu verringern und um
eine Koronaentladung au vermeiden, die durch fremde Gaspartikel in dem hohen Potentialfeld hervorgerufen werden könnte«
Wenn das gewünschte Vakuum in der Kammer 15 erreicht ist,
wird der Elektronenkanone 22 von einer geeigneten Quelle 30 Spannung zugeführt, so daß das im Tiegel 17 befindliche
Schichtmaterial 17! durch Elektronenbeschuß rasch zum
Schmelzen gebracht wird. Von der Quelle 32 wird den zum
Fokussieren des Elektronenstrahls dienenden, elektromagnetischen Spulen 23 Spannung zugeführt, wodurch der konische
Elektronenstrahl so gerichtet werden kann, daß das Schicht-
"-12-
material rasch und wirksam bis zur Verdampfung erhitzt wird. Während die Temperatur des Schichtmaterials durch die starke,
örtliche Erhitzung mittels des Elektronenstrahls von der Elektronenkanone erhöht wird, schmilzt das Schichtmaterial
und bildet eine Dampfwolke 24 über dem schmelzflüssigen
Material. Einzelheiten der neuartigen Elektronenkanone und der Fokussierungsvorrichtung werden später erläutert. Ute
kontinuierliche Erhitzung des Schichtmaterials und der aus dem geschmolzenen Material gebildeten Dampfwolke 24 setzt
innerhalb der Wolke 24 Atome frei, die durch die Punkte in Figur 3 dargestellt sein sollen. Durch den Elektronenbeschuß
werden einige der Atome ionisiert. Zu diesem Zeitpunkt ist
jedoch die überwiegende Mehrheit der Atome nicht geladen, noch weisen die Atome eine Orientierung oder bevorzugte Bewegungsrichtung auf, sondern dispergieren in einer willkürlichen
Verteilung. Eine solche willkürliche Verteilung wird in gewisser Weise durch die kontinuierliche Zufuhr weiterer
Atome aus der Dampfwolke beeinflußt, wobei der herrschende Dampfdruck die Atome etwas außerhalb der Dampfwolke ansammelt,
Die in der Dampfwolke 24 enthaltenen Atome werden
durch den Ionisator 16 ionisiert, der seine lonisierungsspannung von einer geeigneten lonisierungs-Spannuisgsquelle
33 erhält. Mit anderen Wörtern Gemäß der herrschenden Theorie
entzieht der Ionisator 16 federn Atom innerhalb der Wolke 24»
das in das Ionisationsfeld des Ionisators gelangt? eia
Elektron. Jedes Ion besitzt nun eine positive Ladung, ta
. . ? 00 984 2/USS ORIGiNALfMSPgCTED
ihm ein Elektron fehlt. Da die Ionen positiv geladen sind, werden sie von dem positiven Potential des Ionisators abgestoßen
und zum Mittelpunkt der lonenwolke gedrängt. Da der Ionisator der Wolke 24 kontinuierlich Elektronen entzieht,
entsteht eine zusammenhängende lonenwolke 25. Wenn keine
äußeren Kräfte einwirken, wird die Wolke im unteren Ende des Laufrauma 21 in der Nähe des Ionisators zusammengezogen.
Durch den Spannungsgradienten werden einige Ionen in die Schmelze zurückgestoßen, wobei diese zurückgestoßenen Atome
durch neue Atome ersetzt werden, so daß die Wolke erhalten
bleibt. Der Spannungsgradient und die zugehörigen Magnetfelder
schnüren die Wolke so ein, daß sie sich nur nach oben, in der gewünschten Richtung vom Ionisator fort, ausdehnen kann.
Hun wird das Gitter 26 mit einer hohen Gleichspannungsquelle
34 verbunden und auf ein negatives Potential von etwa 50.000 Volt aufgeladen, so daß über den Laufraum 21
der Spannungagradient eines elektrostatischen Feldes verläuft,
das sich vom Ionisator 16 innerhalb des ringförmigen Gitters 26 bis zur Auffangelektrode 18 erstreckt, die sich am oberen
Ende dee Laufraums befindet. Das Ladungsgitter wird mit bezug
auf den Ionisator negativ gehalten, so daß die Ionen in der
lonenwolke 25» die aufgrund des Druckes durch die konstant
zunehmende Anzahl von Ionen in der lonenwolke innerhalb des
!aufräume am Ionisator 16 vorbeigelangt sind, nun rasch durch
d©23 Laufkran 21 iaa Hiahtung auf das Ladungsgittoz· 26 bewegt
das ©©gea s©iasr sogstiν©a Ssdiiag die positiv geladenen
Ionen anzieht, Me "Anziehungskraft" ist nur eine andere
Bezeichnung für den Potentialgradienten des elektrostatischen Feldes, δ.ΒΏ das Ladungsgitter und der Ionisator im Lauf raum
21 aufrechterhalten. Im einzelnen "bewirkt der elektrostatische Spannungsgradients der in dem Raum zwischen dem, Ionisator
16 UBd dem unteres t engeren Abschnitt des ringförmigen
Ladungsgitters In der Nähe der Ionenwolke herrscht, den Beginn
der Ionenbewegung und lenkt diese Bewegung in eine gewünschte Richtungο Der obere oder Hauptabschnitt des Gitters hält ein .
einheitliches Potential Ms zur Auffangelektrode aufrecht,
so daß die ia Bewegung befindlichen Ionen nicht gebremst
werden» Da ein Ultrahochvakuum der beste, bekannte Isolator
ist, stellt ein Spannungsdurchbruch kein Problem daro Außerdem
erreichen nur sehr wenige der Ionen das Ladungsgitter«, Die
Geschwindigkeit der wandernden Ionen läßt sich einstellen
4 6/
und liegt bei etwa 10 bis 10 m/see.
und liegt bei etwa 10 bis 10 m/see.
Bs sei daran erinnert, daß das Magnetfeld des riagförmigen
Elektromagneten 19 durch den gesamten Laufraum 21
verläuft, so .daß die Flußlinien 28 im wesentlichen senkrecht
zur Auffangelektrode 18 und parallel zur zentralen, senkr^eaten
Achs© der Vakuumkammer verlaufen. Diese Flußlinien werden von den Ionen auf ihrem Weg zur Auffangelektrode nicht ge»
schnitten· Bine mehr ins einzelne gehende, Beschreibung des .
Magnetfeld©® waä. des Gerätes zur Erzeugung des Pelcfes ©rfolgt
anhand tob figur 7 ο Dia magnetised©» Plia&liaieia TCrIa-BfOT
s©Bte©ciit era? Ofee^fläelie des1 Bubstratplatt©9 .auf i±@ sia Ulm
§g§42/US@ ■ ORtGlNAL !NSPECTED
oder Filme aufgedampft werden sollen. Die Kombination aus
magnetostatischen und elektrostatischen Kräften bewirkt eine sehr gleichmäßige Verteilung und Orientierung der Ionen bei
ihrer Annäherung an die Substratplatte 18. Di ο Elektronenquelle
27 lädt die Auffangelektrode auf einen stärker negativen Wert auf als das Ladungsgitter. Beispielsweise kann
ein negatives Potential von etwa 60.000 Volt verwendet werden. Ein Spannungspegel in dieser Höhe schaltet die Elektronenquelle
ab. Die Ionen werden auf der Auffangelektrode abgelagert, wenn die Elektronenquelle ausgeschaltet ist. Wenn die
ankommenden Ionen die Substratplatte 18 erreichen, nehmen sie ein Elektron aus der Substratplatte auf und werden auf
diese Weise entladen oder in ihren ursprünglichen, atomaren
Valenzzustand zurückgebracht· Die Ionen sind also in den atomaren Zustand zurückgekehrt, der durch die Punktierung
innerhalb der Hillkurve 24 angegeben worden war, und sind nur aus der Atomwolke des-dampfförmigen und geschmolzenen
Schichtmaterials 1?5 zur .Substratplatte 18 transportiert
und mit der Oberfläche in Berührung gebracht worden, wobei im Augenblick der Einfluß der kinetischen Energie der bewegten
Atome vernachlässigt werden soll. Nach einer ersten Ablagerung von Ionen auf der Substratoberfläche wird diese positiv,
wodurch die Elektronenquelle 27 erneut aktiviert wird und weitere Elektronen an die Auffangelektrode abgibt. Wenn das
nicht der Pell wäre, ließe sich eine weitere Beschichtung nur unter großen Schwierigkeiten durchführen.
8©tS42/1496 ORIGINAL fNSPECTED
Eine Spann'ungsquelle 35 liefert zusätzliche Elektronen an die Auffangelektrode und ihre Haltevorrichtungs
und zwar über ein ringförmiges Gitter 27» das die Ladungskompensation
unterstützt. Wenn die Ionen und die sofort, entladenen Atome auf der Oberflache der Substratplatte aufprallen,
besitzen sie immer noch ihre Verdampfungswärme. Diese Wärme
wird durch direkte Strahlung abgegeben. Es soll erwähnt werden,
daß die Höhe des von der Quelle 34 und dem Gitter 26 gelieferten 'Transportpoteatials auf einen Wert begrenzt wird,'der■ '
dafür sorgt, daß die auftreffenden Ionen nicht zurückprallen
oder auf andere Weise die Oberfläche der 13ubstratplatte
aufgrund ihrer eigenen Aufprallenergie oder nach der Ablagerung durch &&3?efe später auf treffende Ionen verlassen Tor der
eigentlichen Ablagerung des Pilms oder der Schicht kömsea
jefioch die Ionen dazu verwendet werden, die Bubstratoberfläche
durch Aufprall zu reinigen oder auf andere Weise Torzubereiteno
Die entladenen Atome, die die Schicht auf der Substratplatte bilden, beginnen augenblicklich auf der Oberfläche
der Substratplatte eine Struktur kleinster Energie aufzubauen»
Haeh der Entladung werden die neutralen Atom® auf der Oberfläche der Substratplatte nicht mehr durch das elektrostatische
PeId des Transportpotentials beeinflußt. STormalerwtiss haben
die neutralen Atome ciine willkürliche Orientierung uai Yer-=
teilung untereinander; da Jedoch die parallelen Flußlisiiea 28 9
die der Elektromagnet 19 ersseugt, senkrecht zur SiehiolitMl-»
dungsefaene oder Kriatalliaationseben© verlaufen, wird
;i0*9*2/1446 ORIGINAL INSPECTED
191740e
willkürliche Orientierung und Verteilung gemäß einem Merkmal
der Erfindung abgeändert. Die magnetischen Flußlinien erzwingen
eine planparallele, filmartige Verteilung der neutralen Atome auf der Oberfläche der Substratplatte· Auf diese
Weise, wird verhindert, daß sich die neutralen Atome zufällig an einer Stelle anhäufen oder auf andere Weise ein ETiveau
bilden, das keine homogene Filmschicht dar'stellt. Jedes neutrale
Atom wird sich aufgrund seiner magnetischen Kernmomente gemäß der Richtung der magnetischen Flußlinien ausrichten.
Jedes neutrale Atom wird eine belastungsfreie Orientierung bezüglich jedem anderen, neutralen Atom innerhalb des Films
annehmen. Eine solche Orientierung gestattet ein Strukturwachstum gemäß dem bekannten, geordneten Aufbau der Atome
innerhalb eines Kristalls,
In Figur 4 sind Einzelheiten des Tiegels 17» der
Elektronenheizquelle 22 und des Ionisators 16 gezeigt. Höchster Reinheitsgrad der Schmelze ist eine Grundvoraussetzung
beim Schmelzen des Schichtmaterials, insbesondere bei Silizium, um Halbleiterkristalle herstellen zu können.
Bei Verwendung von !Tiegeln erhöht sich die Gefahr einer Verunreinigung,
da Material des Tiegels in die Schmelze gelangen könnte. Ein Verfahren, mit dem diese Gefahr vermieden
wird, ist in dem U. S. Patent No. 3,051,555 dargelegt, indem
ein !Tiegel aus Kupfer verwendet wird, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als d@v der Schmelze. Der Tiegelkörper iet an
seiner Innenseite mit ©.in©r Beaie&t oder einem Überzug aus
0-42/1496 ORIGINAL INSPECTED
reinstem Silizium ausgekleidet· Durch den Tiegelkörper wird
eis Kühlmittel hindurchgeleitet. Voll zufriedenstellende Er-. gebnisse werden jedoch nach diesem Verfahren nicht erzielt?
da zur Verdampfung von Silizium als Schichtmaterial außero-rdentlieh
hohe Temperaturen erforderlieh sind» Beispielsweise wird eine Temperatur von etwa 1700 0C benötigt, um
Silizium soweit zu verdampfen, daß Methoden für Kristallwachstum anwendbar werden. Unter diesen Umständen zeigte sich,
daß das Material des Tiegelkörpers, insbesondere Kupfer, mit. der Kante der Siliziumauskleidung verschmilzt a EiB !Temperaturbereich
von etwa 800-1000 0G herrscht in dem Kontaktbereieh
zwischen dem Silizium und dem Kupfer, und das stellt den
DiffiisioEsbereich für Silizium dar, so daß aas Kupfer aus
der ,Tiegelvertiefung langsam in das zu verdampfende Schichtmaterial
eindiffundiert. Unter diesen hohen Temperaturbedingongen &eigt die Siliziuiaauskleidung, unabhängig davon? ob
sie reines Silizium oder ein Siliziumoxyd ist, eine Tendenz
zur Verfärbung, was die Konzentration der Hitze im Mittelpunkt des zu schmelzenden Materials negativ beeinflußt, wenn das
Schichtmaterial in einem Tiegel gehalten wirde Da Silizium
hitsedurchlässig ist, wird die am Verdampfungsort erzeugte Hitze zur Oberfläche des die Schmelze enthaltenden Siegels
geleitet, wo die Hitze in die Schmelze srariieteeflektiert
werden sollte, was die !riiitzung am Ort &®τ
■unterstiitzt e line verfärbte Oberfläche oder
swi θ ©la oa ioa Tiegel und- dem Hehmoi&zieierial
"0 61142/1496 origin*1·
jedoch die Hitze nicht genügend stark, so daß am Verdampfungsort, wo maximale Hitze erwünscht ist, ein Hitzeyerlust auftritt.
Um maximale Temperatur zu erreichen, muß der Tiegel optisch geeignet geformt sein.
Diese Probleme werden bei dem neuartigen, erfindungsgemäßen
Tiegel vermieden. Eine Ausführungsform eines solchen Tiegels zum Schmelzen von Silizium ist mit der Bezugsziffer
17 bezeichnet und besteht aus einem Kupferkörper nit einer
polierten CJhromauskleidung 36 in einer halbkugelförmigen
Vertiefung 37. Das zur Beschichtung dienende SiXisiira 17'
befindet sieli in der halbkugelför-migen Chromausklei&iang 36
und bildet vorzugsweise eine ebeney sasammenhängeHde Oberfläche
38, deren Mittelpunkt auf der senkrechten Hauptachse
der- Vakuumkammer liegt· Der Tiegel 17 wird auf eiser relativ
niedrigen Temperatur gehalten, vorzugsweise unter 350 C, miu. znBT üMTCih Yerweactasg eisaes neuartigen Wärmekapplungs-
vgiTioliTQiiB*)' mit dein Terschiefleii® Sehichtmaterialqiaellen oder'
Reservoire unter &qt ElektroaeBkanone bewegt und. gegenseitig
ausgetauscht werden können, ohne daß biegsame Wasserführungsrohre oder aufwendige Blasebalganordnungen erforderlich wären.
Die Wärmeenergie wird an einen als Wärmeableitung dienenden,
großen wassergekühlten Kupferblock abgegeben, der für die Kupfertiegel entsprechende Vertiefungen enthält* Ein Unter
*ys-4®s» außerordentlich hohem Druck stehender Kupfer/j£upfer-Kontakt
leitet di© überschüssige Wärmeenergie an daß als
Kühlmittel dieaexjäe Yiasser ab. Den sehr hohen Druckkontakt
:....- ;, ■■ .. 00l§42/U96 ORIGINAL INSPECTED
erzielt man durch die thermische Expansion des Tiegels gegen
die sehr viel kühlere Kupferwanne. Wenn der Tiegel auf. unter 150 0C abgekühlt ist, läßt er sich "bequem unter der Elektronenkanone fortbewegen, und stattdessen kann mit einem
einfachen, von außen zu bedienenden Antriebsmechanismus eine
neue Quelle für Beschichtungsmaterial eingesetzt werden. Wegen der reflektierenden Oberfläche der Chromauskleidung
besitzt das zu verdampfende Silizium einen Wärmegradienten,
der sich von der Auskleidung bis zum Schiaelzbereich in der
Mitte der Oberfläche 38 erstreckt. Da der Tiegel halbkugeiiörmig
ist, wirkt der Wärmegradient in sämtlichen Richtungen als lokussierungsliiiie zum Mittelpunkt der Kugel, d* h. dem
Schmelzteereich. Der Durchmesser der hier dargestellten Halbkugel beträgt vorzugsweise 7 cm (23/4 Zoll)» Wenn ein Elektronenstrahl hoher Intensität von der Heizquelle 22 auf den
Mittelpunkt der Oberfläche des aufzudampfenden Materials gelenkt wird, wird eine starke, örtliche Erhitzung gewünschter
Temperatur erzeugt, wodurch das Material geschmolzen und verdampft
wird. Der Vorteil der halbkugelförmigen Wärmeableitungswanne
mit der einsprechend geformten Auskleidung beruht auf der Tatsache, daß zusätzlich zu der Erhitzung durch den
Elektronenstrahl eins optische Heizvorrichtung geschaffen
wird, durch die die SSaergie, die an die polierte Oberfläche
der Chromschicht 36 abgestrahlt wird, zu dem örtlichen Erhitzungspunkt in der Mitte der Oberfläche des Schichtmaterials
zurückreflektiert wird und dadurch zur Erhöhung der
" ^ -,·; ^G 098 A 2 / 1-4 9 6- ORlGrNAL INSPECTED
örtlichen Erhitzung und zum Verdampfen des Schiebtmaterials
beiträgt·
Die Heizvorrichtung ist schematisch in Figur 4 dargestellt und mit mehr Einzelheiten in den Figuren 89 11
und 12. Obwohl Elektronenquellen, etwa Elektronenkanonen, auch bisher schon dazu verwendet wurden, ein Material örtlich
stark zu erhitzen, gab es bei den bisherigen Vorrichtungen verschiedene Probleme. Eines dieser herkömmlichen Geräte ist
in dem U. S. Patent No· 2,754,259 dargelegt. Um eine Erhitzung
zu schaffen, die zur Verdampfung eines schwerschmelzbaren
Materials, etwa Silizium, ausreicht, genügt nicht ein einziger Elektronenstrahl, da hierdurch nicht genügend viele Elektronen
zum Mittelpunkt der Oberfläche des zu verdampfendeis Materials
gelangen, die eine so hohe örtliche Erhitzung hervorrufen, daß das Material nicht nur schmilzt sondern auch verdampft.
Auch muß der Elektronenstrahl durch die Dampfwolke laufen,
um das Material zu erreichen, was die Bildung und Steuerung einer Ionenwolke negativ beeinflußt. In einigen Fällen, wie
beispielsweise in dem ü. S. Patent Ko. 3»235» 647 dargelegt
ist, wurden aufwendige Apparaturen und Vorrichtungen geschaffen, um den Elektronenstrahl um die Dampfwolke herum
abzulenken und dadurch die negative Beeinflussung zu. vermeiden»
Dieses Prinzip kompliziert jedoch die Bündelung des Elektronenstrahls erheblich und verlangsamt eventuell auch
die Elektronen, was sich wiederum nachteilig für die örtliche Erhitzung auswirkt· Diese Probleme werden bei der vorliegenden
i„.■;■;■;ν'·-, --: J^if£iSO ORIGiNALINSPECTED
069842/U9S
191.74 Q E
Erfindung dadurch vermieden, daß eine ringförmige Elektronenkanone
22 vorgesehen ist, die das Material 17 · umgibt und
einen konisch geformten Elektronenstrahl auf den Mittelpunkt der Materialoberfläche richtet. Die Elektronenkanone ist
koaxial zur zentralen, senkrechten Achse der Vakuumkammer
angeordnet und enthält ein kreisförmiges oder ringförmiges Gitter 39, das vorzugsweise aus Thorium, Wolf ram oder dergleichen besteht und das die Elektronen emittiert. Wie Figur 8
zeigt, ist das Gitter auf elektrischen Abstandsisolatoren 39\
montiert. Die Spitze des konischen Elektronenstrahls ist auf den Mittelpunkt des zu verdampfenden Materials gerichtet und
erzeugt an diesem Punkt eine starke, örtliche Erhitzung* Um diese konische Form und die gesamte Ausrichtung des Elektronenstrahls
zu erreichen, verwendet die Elektronenkanone eine Feldformerelektrode außerhalb des Gitters und zwei
Beschleunigungselektroden, die so angebracht und voneinander getrennt sind, daß sie den Strahl richten und mit Energie
versorgen. Sämtliche Elektroden sind ringförmig und so ausgelegt, daß sie die elektrischen Felder des DampfIonisators-
und der das Plasma erzeugenden Vorrichtung geeignet formen
können. Durch diese Anordnung in Verbindung mit schwachen magnetostatischen Feldern kann eine dichte Plasmawolke aufrechterhalten
und in einem Ultrahochvakuum abgegrenzt werden. Die Spannung für die Elektronenkanone liefert eine geeignete
SpannungscLuelle 30, die etwa 3500 Watt schafft, was ausreicht,
um äae Silizium bei beispielsweise 2000 Watt zu verdampfen.
1500 Watt sind also zusätzlich vorhanden, die dazu dienen
können, den Beginn der Verdampfung des Materials zu beschleunigen. Die Elektronenkanone ist an ein negatives Poten-?
tial von größenordnungsmäßig 6000 Volt angeschlossen, und
das Material wird auf Erdpotential gehalten, so daß eine Gesamtheschleunigung von 6000 Volt erzielt wird. Die erste
Beschleunigerplatte 4-1 wird auf einem negativen Potential
von 5900 Volt gehalten, während die zweite Beschleunigerplatte 42 auf Erdpotential liegt. Ein nach unten ragendes Teil 43
einer Ringflache 44, die einen Teil des Ionisators bildet,
liegt auf +300 Volt und trägt dazu bei, den Elektronenstrom in seiner konischen Konfiguration zu fokussieren. Der Winkel
des Elektronenstroms liegt vorzugsweise bei etwa 30-37
von der Spitze aus gerechnet. Der Ionisator 16 enthält außerdem
eine Platte 45, die in einem festen Abstand zur Ringplatte 44 angebracht ist.
Im Zwischenraum.zwischen der oberen Platte 45 und
der unteren Platte 44 des Ionisators befindet sich eine elektromagnetische Ringspule 46, die die Fokussierungsvorrichtung
23 darstellt und dazu dient, die Spitze des konischen Elektronenstrahls auf den Mittelpunkt der Oberfläche
des zu verdampfenden Materials zu fokussieren. Obwohl der Elektronenstrahl auf diesen Mittelpunkt elektrostatisch abgelenkt
wird, ist ein variables magnetisches PeId vorhanden,
das zu dem von dem Ringmagneten 19 erzeugten PeId gehört. In der Nähe der Elektronenkanone und des zu verdampfenden
Ö 0 9 8 A 2 / U 9 6 ORIGINAL
Materials herrscht eine Feldstärke von etwa 15 Gauß, wenn im
Bereich der Auffangelektrode 50 Gauß vorhanden sind. Dieses
Magnetfeld hat einen nachteiligen Einfluß auf den konischen' Elektronenstrahl, da dieser durch das Feld herabgezogen wird,
so daß die Spitze des Strahls normalerweise unterhalb der Oberfläche des Materials liegen würde. Der ursprünglich auf
^ den Mittelpunkt fokussierte Elektronenstrahl wird unter einem
größeren Winkel nach unten abgelenkt und auf der Oberfläche
des Materials nach außen gestreut, was unerwünscht ist. Der Elektronenstrahl muß deshalb nach oben zurückgelenkt werden,
so daß die Spitze des Strahls im Mittelpunkt auf das Material auftrifft. Hierfür dient der ringförmige Elektromagnet 46 β
Das von dieser Spule erzeugte Magnetfeld, dargestellt durch
die Bezugsziffer 47» verläuft in unmittelbarer Nähe des
Gitters 39 rechtwinklig zu dem von dem Hingmagneten 19 erzeugten Feld, wodurch der Elektronenstrahl nach oben und
P nicht nach unten abgelenkt wird. Durch Abgleichen dieses Magnetfeldes gegen ^ede spezielle Einstellung des variablen
Feldes des Elektromagneten 19 kann der Elektronenstrahl auf . den Mittelpunkt des Materials fokussiert werden. Auf diese
Weise erreicht man durch den Fokussierungsmagneten 46 eine
variable Fokussierung des konischen Elektronenstrahls. Es soll hier !besonders darauf hingewiesen werden, daß das
Magnetfeld der Fokussierungsspule auf den Elektronenstrahl nahezu sofort nach Emission der Elektronen aus dem Gitter 39
einwirkt, und zwar in einem Bereich neben diesem Gitter 39
009842/149 6 ORIGINAL INSPECTED
191740e
und ehe der zweistufige Beschleuniger auf den Strahl einwirkt. Das Magnetfeld bewirkt außerdem eine Einschnürung oder Begrenzung
des verdampften Materials in der Mitte des Raums, wodurch das Schichtmaterial mit dem unteren Abschnitt des
Laufraums 21 in Verbindung gebracht wird. Der Einschnüreffekt bewirkt, daß der Dampf zu einer Dampfsäule vereinigt und
als solche nach oben transportiert wird. Das von der Spule 46 erzeugte, elektromagnetische TFeId hält das ionisierte
Material in einem begrenzten Raum, so daß das ionisierte Material nicht dadurch verunreinigt werden kann, daß es· auf
die Oberfläche der Elektronenkanone aufprallt.
In !Figur 5 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Apparatur gezeigt, in der die Vakuumkammer 15 auf einem Sockel 49 montiert ist, der von einem geeigneten Boden
51 getragen wird. Der Sockel 49 ist mit verschiedenen Zuleitungen und Anschlüssen versehen, die von außen einen
Zugang zur Vakuumkammer ermöglichen und notwendig sind, um ein Ultrahochvakuum in der Kammer 15 zu erzeugen. Außen um
den Sockel 49 sind an seinem unteren Ende mehrere Magnete vorgesehen, wie sie für eine herkömmliche Vakuumanlage verwendet
werden. Außen um die Vakuumkammer 15 verläuft ein Schutzschirm oder Gitter 52 und bietet Schutz für den Fall»
daß der aus Glas bestehende Abschnitt der Vakuumkammer 15 platzen sollte. Das Gitter 52 wird durch Befestigungsvorrichtungen 53 in geiner Lage außerhalb der Kammer 15 gehalten·
Koaxial us die Vakuumkammer ferläuft Ö#r ringförmige Elektro-
1 § 14 2 / 1-408 ORlGfNAL
magnet 19, der durch Stützen 54 und 55 gehalten wird. Eine senkrechte Justierung des Elektromagneten nach oben und
unten kann durch Drehung der Befestigungsvorrichtungen 56 bewirkt werden, die auf einem Gewinde 57· laufen, das auf ,den
Stützen 58 vorgesehen ist. Neben der Apparatur befindet sich das Steuerpult 60, das eine Reihe geeigneter Ableseskalen,
_ Wählscheiben, Knöpfe, Aufzeichnungsvorrichtungen und dergleichen
enthält. Ein Merkmal der Erfindung betrifft die Vakuumkammer 15, die nicht die übliche Grlockenform aufweist, sondern
einen abnehmbaren, flachen Deckel 61 enthält, der in den oberen Rand der Kammer 15 eingepaßt ist. Auf diese Weise
kann der Deckel 61 von der ringförmigen, tragenden Wand der
Kammer entfernt werden, so daß die verschiedenen,\in der Kammer enthaltenen Elemente und Bestandteile zugänglich sind
und die Substratplatten auf der Rückseite der Auffangelektrode aufgebracht werden können. Der Deckel 61 ist mit
" mehreren, abgeschlossenen Zugängen 62 versehen, mit deren
Hilfe nach Wunsch verschiedene Ausführungsformen von Auffangelektroden montiert werden können.
Figur 6 verdeutlicht den Aufbau des Deckels 61, der die Zugänge 62 enthält, von wo aus die Auffangelektroden
oder andere Anordnungen in der Vakuumkammer angebracht werden können.
Wie Figur 7 zeigt, enthält der Sockel 49 ©±se
Montagevorrichtung 63 9 die die verschiedenen, in äer va&uum-•
kammer 15 asitlial.tenen SLeiwrate trägt. Unmittelbar a»f · ä@r
. . ORIGINAL INSPECTED
- ■■■■;■ - ,,ÖQSS42/US6
1917^06
Halterung 63 "befindet sieh der Tiegel 17» der an einer beweglichen
Platte 64 befestigt ist, die auf einem Tiegelsockel 65 gleitet. Der Sockel und die bewegliehe Platte 64 werden
durch seitliche Träger 66 gehalten, die auf gegenüberliegenden Seiten des Sockels und der Platte vorgesehen sind und
nach innen ragende Ansätze 67 enthalten, die eine Führung für die auf dem Sockel 65 gradlinig gleitende Platte bilden.
Der Tiegel 17 wird im Zusammenhang mit Figur 9 noch näher
beschrieben.
Die den zweistufigen Beschleuniger bildenden Platten 41 und 42 hängen von elektrischen Abstandsisolatoren 68 nach
unten, die an der Eingplatte 44 aes Ionisators 16 befestigt sind. Der Ionisator 16 und die Elektronenkanone 22 werden
von der Montagevorrichtung 63 mittels Abstandsisolatoren getragen, die den Ionisator und die Elektronenkanone nicht
nur in einem testen Abstand zum Tiegel sondern auch koaxial zum Tiegel und zur zentralen Achse der Vakuumkammer 15 halten.
Die Platte 44 des Ionisators wird durch Träger 71 gehalten, die an ihrem einen Ende mit dem äußeren Eand der senkrechten
Wand 69 der Ringplatte und an ihrem anderen Ende mittels Befestigungsvorrichtungen 72 an aem Ende der Abstandsisolatoren
70 befestigt sind. Der untere Abschnitt des Ladungsgitters 26, der einen kleineren Durchmesser aufweist und mit der
Bezugsziffer 73 bezeichnet ist, ist in einem festgelegten Abstand zur senkrechten Wand der Eingplatte des Ionisators
angebracht, und der untere äußere Abschnitt befindet sich
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ORIGINAL INSPECTED
19174Of
unterhalb der Kante 74 der senkrechten Ringwand. Diese Anordnung
bildet einen ringförmigen Durchgang zwischen der Innenfläche des unteren Abschnitts 73 des ladungsgitters
und .der Kante 74 der Ringplatte 44. Wenn an dem Ladungsgitter und dem Ionisator die entsprechenden Spannungen anliegen,
entstehen auf diese Weise zur Beschleunigung dienende, elektrostatische Potentialgradienten, die allgemein entlang der
gestrichelten Linien 75 verlaufen. Durch diesen Potentialgradienten werden die Ionen aus der Wolke 25 durch den Lauf- ■
raum 21 in Richtung auf die Auffangelektrode 18 bewegt.
. Der untere Abschnitt 73 kann mit dem Hauptteil des Ladungsgitters durch beliebige, geeignete Vorrichtungen
verbunden sein. Es soll Jedoch erwähnt werden, daß das Ladungsgitter 26 innerhalb der Vakuumkammer 15 durch Abstandsisolatoren
76 gehalten wird, die auf Trägern 78 festgehalten werden, die mittels Befestigungsvorrichtungen 80 von der
Wand des Sockels 49 getragen werden. Am oberen Ende des Ladungsgitters 26 befindet sich die auf Abstandsisolatoren
81 befestigte Elektronenquelle 27. Die Abstandsisolatoren isolieren zweckmäßigerweise das Gitter der Elektronenquelle
27 gegen das Ladungsgitter 26. Es soll erwähnt werden, daß
die Elektronenquelle 27 ringförmig ist, so daß sie als ringförmige Elektronenkanone angesehen werden kann, deren
Elektronenemission auf die Auffangele.ktrode 18 gerichtet ist,
an der die Substratplatte 11 befestigt ist. Auf der Oberseite des Ladungsgitters, außerhalb der Elektronenquelle 27 befindet
1^ ^A1 JA-; M -Q-O 9842/1A96 ORIGINAL INSPECTED
sich eine Kuppel 82, in. der eine Öffnung 85 vorgesehen ist,
in der die Auffangelektrode 18 befestigt ist. Obwohl die Substratplatte 11 im vorliegenden Pail nur aus einer einzigen
. Schicht besteht, ist ersichtlich, daß mehrere Substratplatten oder Schichten in geeigneter Weise befestigt und an der
Unterseite der Auffangelektrode 18 gehalten werden können.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Tatsache, daß die Auffangelektrode 18 innerhalb der Offnung
83 mittels universeller Gelenkverbindungen 84, die die Auffangelektrode 18 mit einer Montierungswelle 85 verbinden,
beliebig orientiert werden kann. Die Montierungswelle ragt durch die zentrale Öffnung im Deckel 61 und endet in einer
luftdichten Abdeckung 62. Auf diese Weise kann die Auffangelektrode, auf der ein geordnetes Wachstum der Atome in
einer gewünschten und durch die Ausrichtung des Magnetfeldes des Ringmagneten 19 bestimmten Richtung begonnen hat, auf
einen anderen Winkel bezüglich der Bewegungsrichtung der Ionen eingestellt werden, so daß das begonnene Wachstum einer
kohärenten Schicht fortgesetzt wird.
Zur Ergänzung der Vakuumanlage ist ein Heizelement 86 unterhalb der Montierung 63 vorgesehen. Außerdem ist ein
konischer Ringmantel· 87 auf der Unterseite der Montierung 63 angebracht, der als Getter zum Entfernen von Verunreinigungen
beim Auspumpen der Vakuumanlage Verwendung findet.
Der in Figur y gezeigte Tiegel 17 befindet sich auf der Gleitplatte 64 und 1st so angebracht, daß er koaxial
ORIGINAL INSPECTED
9ÖI842/U96
19174Of
zur zentralen, senkrechten Achse der Vakuumkammer liegt. In
dem Tiegel 17 mag sich eine bestimmte Art von Halbleitermaterial, beispielsweise ein Material mit U-Leitung, befinden,
und aus Atomen dieses Materials wird zuerst eine geordnete, kohärente Schicht auf der Substratoberi'läche gebildet. Jüin
Erfindungsmerkmal betrifft nun jedoch die Tatsache, daß eine zweite Schicht aus einem zweiten Material, beispielsweise mit
P-Ieitung, aus einem anderen Tiegel 90 aufgebracht werden kann, der sich ebenfalls auf der beweglichen Platte· 64 befinr
det. Auf der Gleitplatte 64 wird der Tiegel 17 aus seiner ursprünglichen Stellung herausgeschoben und stattdessen der
Tiegel 90 an die vorher vom Tiegel 17 eingenommene Stelle
gebracht. Die Platte 64 kann auf dem Sockel 65 durch ein Gestänge 91 verschoben werden, das an der Platte 64 befestigt
ist und durch die Wand des Sockels 49 hindurchreicht, so daß die Stellung des Tiegels von außerhalb der Vakuumkammer, geändert
werden kann, ohne das Vakuum zu zerstören. Das Gestänge 9.1 kann aus einer Spindel bestehen oder von einer Nockenanordnung
angetrieben werden. Die wärmeableitende Tiegelanordnung besteht also aus zwei unabhängigen Tiegeln 17 und 90, wobei,
verschiedene Materialien in den Tiegeln vorhanden sein könnejgt.
In einem Fall könnte der Tiegel 17 beispielsweise Silizium....
vom N-Leitungstyp und der andere Tiegel 90 Silizium vom P-Leitungstyp
enthalten. Auf Wunsch kann das Material, in_ dem Tiegel, der gerade nicht in Betrieb ist, mit einem geeigneten
Deckel abgedeckt werden, der aus einem schwerschmelzbaren
-· " ■'■* ' ' OWGlHAL INSPECTED
,. 008842/1496
19174Of
Material, beispielsweise Molybdän, Tantal, Wolfram oder dergleichen,
bestehen kann, so daß der Deckel nicht schmilzt. Auf diese Weise wird jeweils immer nur ein Schichtmaterial ■
der Erhitzung durch die Elektronenquelle 22 ausgesetzt und verdampft.
In Figur 10 ist"die Unterseite der Auffangelektrode
18 dargestellt, wobei nahezu die gesamte Oberfläche gezeigt ist, die bei der vorliegenden Erfindung der Bedampfung ausgesetzt
sein kann, um dadurch eine kohärente und geordnete Schichtanordnung zu erzielen. Es ist ersichtlich, daß die
Befestigung für die Auffangelektrode so ausgelegt sein kann, daß mehrere Substratplatten zur Bedampfung befestigt werden
können oder aber bequem eine einzige, ziemlich große Substratplatte gehalten werden kann. Außerdem können verschieden
angeordnete Masken vor der zu beschichtenden Substratoberfläche
'verwendet werden, wodurch ausgewählte Flächenbereiche
der Substratplatte eine Beschichtung erhalten.
Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße
Verfahren und Gerät eine Dampfwolke aus einem Beschichtungsmaterial erzeugt und daraus eine kohärente
Schicht auf einer Oberfläche bildet, wodurch ein elektrisches Bauelement geschaffen werden kann. Schichtmaterialien mit
verschiedenen Leitfähigkeitseigenschaften lassen sich so verwenden, daß die Oberfläche der Substratplatte mit mehreren
Schienteil oder Filmen bedeckt werden kann. Die niittlere
Zeitdauer zur Ablagerung einer solchen: Schicht beträgt für
00 984 2/ 1 A 96 original !NSPECTEö
191740e
ein gegebenes Schichtmaterial, größenordnungsmäßig 1-2 Minuten.
Unmittelbar danach kann ein anderes Schichtmaterial verdampft, ionisiert und zur Beschichtung transportiert werden, was ungefähr
die gleiche Zeit erfordert. Diese Vorgänge können ohne Unterbrechung des Vakuums in der Vakuumkammer und ohne
zusätzliche Schritte zur Entgiftung der Vakuumkammer durchgeführt werden.
Der strukturelle Zusammenhalt, der mit dem Schichtmaterial
erzielt werden kann, hängt von den Oberflächeneigen- ■
schäften der Substratplatte und der Stärke des an der Oberfläche
der Substratplatte vorhandenen Magnetfeldes und von der Wärmeenergie ab, die vorhanden ist oder durch die ankommenden
Ionen geliefert wird. Wenn die Energie und die Schichtbildungskräfte
für ein gegebenes Material optimiert sind, kann eine für Halbleiterelemente erforderliche, hohe Kohärenz
erreicht werden. In den meisten Fällen ist die erforderliche, magnetostatische Feldstärke umgekehrt proportional zur
kristallinen Struktur der zu beschichtenden Oberfläche und
der entsprechenden Struktur der Schicht.
Obwohl im vorstehenden verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist für Fachleute ersichtlich, daß Änderungen und Abwandlungen vorgenommen
werden können, soweit sie in den Bereich der Erfindung fallen.
, 0 Q 9 8 A 2 / U 9 6 ORIGINAL inspected
Claims (1)
- Patentanmeldung; Verfahren und Gerät zur Materialbedampfung.PATENTANSPRÜCHE1.) Verfahren zum Aufbringen'eines achmelzflüssigen Schichtmaterials, das aus einem ionisierten, dampfförmigen Zustand auf der Oberfläche einer Substratplatte in den festen Zustand übergeführt wird und eine im wesentlichen kohärente, dichte und durch Aufprall erzeugte, atomare Schicht darstellt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Erzeugen eines Magnetfeldes, dessen Magnetflußlinien durch die Substratoberfläche und das schmelzflüssige Material hindurchreichen} Erzeugen von Ionen aus dem schmelzflüssigen Material, das auf der Substratoberfläche abgeschieden werden soll; und Bilden einer kohärenten, atomaren Schicht aus Schichtmaterial im festen Aggregatzustand, und zwar unter dauerndem Einfluß des Magnetfeldes,Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dnn.«ivwtfch7lrig. Axel HaTIfMann, Pipl.-Phyi, Sebastian HerrmannOpptMHWMrei PATENTANWALT OR, REINHOLO SCHMIDTdas dazu dient, die Richtung des ionisierten Schichtmaterials bei der Schichtbildung zu steuern,2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Schichtformungsvorgang folgende Verfahrensschritte enthält: neutralisation der Ladung der Ionen vor, während ■ und unmittelbar nach dem Abscheiden, so daß die Ionen in ihren ursprünglichen, atomaren Valenzzustand zurückkehren, wodurch eine kohärente, atomare Schicht aus dem dichten,' aufgedampften Sehichtmaterial gebildet wird.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt zum Erzeugen eines Magnetfeldes dadurch erweitert wird, daß. die Oberfläche der. Substratplatte einer erheblich größeren Magnetflußdichte ausgesetzt wird als im Bereich des schmelzflüssigen Schichtmaterials herrscht.4· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den dampfförmigen Zustand folgende Verfahrensschritte verwendet werden: Verdampfen des Schichtmaterials in einem Ultrahochvakuum, um eine Dampfwolke aus atomarem Schichtmaterial zu erzeugen; Ionisierung des atomaren Schichtmaterials, um eine gestaltete und begrenzte Ionenwplke zu schaffen; Transport der .in der Ionenwolke enthaltenen Ionen zur Substratplatte; wobei das Magnetfeld in der Weise erzeugt wird, "daß es im Bereich der Substratplatte homogen?;1¥£ und·- ■ c seine Magnetflußlinien senkrecht zur Oberfläche- der'^S^s^rWt;^ ΛORtQtNAi, fNSPEGTEDgo sau/uplatte verlaufen, um die geordnete Ablagerung der ionisierten Atome gemäß einer bevorzugten Orientierung zu lenken.5. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander die vorstehenden Verfahrensschritte wiederholt werden, um. eine zweite, kohärente, atomare Schicht auf der ersten Schicht zu bilden.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schichtanordnung aus Schichtmaterial gebildet wird, das andere elektrische Leitfähigkeitseigenschaften aufweist als das für die erste Schicht verwendete Schichtmaterial, um einen aus mehreren Schichten bestehenden Schichtaufbau auf der Substratplatte zu schaffen.7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsschritt folgende Schritte enthält: Erhitzen des Schichtmaterials durch Elektronenemission, die von einer ringförmigen Elektronenquelle aus in konischer Form erfolgt; und Fokussieren der konischen Elektronenemission, so daß der Elektronenbeschuß an einem zentralen Punkt auf der Oberfläche des Schichtmaterials konzentriert wird, wodurch eine starke, örtliche Erhitzung erzielt wirdf ohne dadurch die Bildung der Ionenwolke zu stören.8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsschritt folgenden,weiteren Schritt enthält: Aufnahme des zu erhitzenden Schichtmaterials in einemU96ORIGINAL INSPECTED-A-1 91 7 4 O eTiegel mit" halbkugelförmiger Wandung, die als optische Heizvorrichtung wirkt und durch die Strahlungswärme, die vom zentralen Punkt auf der Oberfläche des Schichtmaterials ausgeht, zum zentralen Punkt zurückreflektiert wird, wodurch die durch die Elektronenemission bewirkte Erhitzung des Materials unterstützt wird.9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Fokussierung ein ringförmiges Magnetfeld erzeugt wird, das die Dampfwolke umgibt und die Gestaltung und Begrenzung der gebildeten Ionenwolke bewirkt·10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsschritt folgenden Schritt enthält: Kühlen des Teils des Schichtmaterials, das sich zwischen dem zentralen Punkt auf der Oberfläche und der halbkugelförmigen Wand befindet, indem eine durch die Halterung des Tiegels verlaufende, konstante Flüssigkeitsströmung aufrechterhalten wird, die dazu dient, die Temperatur im Tiegelkörper zu verringern.11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neutralisationsschritt folgenden Schritt enthält« Zufuhr von Elektronen zur Substratplatte,ehe die Ionen darauf abgeschieden werden, so daß die Substratplatte ein gegenüber der Ionenwolke negatives Potential aufweist.|098A2/U96 ORIGINAL INSPECTED12« Verfahren nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportschritt folgenden Schritt enthalt: Errichten eines elektrostatischen Potentialgradienten, der dazu dient, die Ionenlsewegung einzuleiten und in einer bevorzugten Richtung zur Substratplatte hin zu tieschleunigen und außerdem die Geschwindigkeit der Ionen durch das Ultrahochvakuum aufrechtzuerhalten »13* Verfahren nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch den Verfahrensschrittί Zufuhr zusätzlicher Elektronen zur öubstiftplatte als Vorbereitung für eine nachfolgende Beschichtung mit einer zweiten, kohärenten, atomaren Anordnung aus Schichtmäte-eiäl.14. Gerät zum Aufbringen eines schmelzflüssige« Schichtmaterials, das aus einem ionisierten, dampfförmigen Zustand auf der Oberfläche einer Sübstratplatte in den festen Zustand übergeführt wiM und dabei eine im wesentlichen kohärente, atomare Schicht aus Schichtmaterial bildet, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (22), um das Schichtmaterial im schmelzflüssige« Zustand zu halten und eine Dämpfwolke aus atomarem Schiöhtmaterial zu erzeugen j einen Ionisator (16) »oben der Dämpfwolke, um das atomare Söhichtmäterial zu iofiisiereü und eine Ionenwolke zu bilden; elektrostatische Tranepörtvöirlohtüügen (26), die in einem feste« Abstand zum Ionisator angebracht sind und Ionen m& der lonenwolke in Eiöhtung auf die Substiatplatte (18) bewege«}001142/1490 omGtNAi INSPECTEDelektromagnetische Vorrichtungen (19)* die so angeordnet sind, daß sie mit der elektrostatischen Vorrichtung, in Beziehung stehen, um ein Magnetfeld im Bereich der Substratplatte und im Bereich des Ionisators zu erzeugen, wodurch e,ine geordnete Ablagerung der ionisierten Atome in einer bevorzugten Orientierung erfolgt j und Neutralisierüngsvörrichtungen (27) neben der Substratplatte, um die Ladung der abgeschiedenen Ionen zu neutralisieren und .eine Sehiöht zu bilden, die das ursprungliehe Schiehtmaterial im festen Zustand enthält.15« Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet'$ daß die lieutralisierungsvörfichtung (27·)· zwischen de3* Substratplatte und dem Ionisator vorgesehen ist*16. Gerat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet«- daß die .elektromagnetische Vorrichtung (19) ein Magnetfeld erzeugt, das im Bereich der Substratplatte wesentliöh stärker ist als im Bereich des Ionisators*17* Gerät nach Anspruch 14* dadurch gekennzeichnetι daß die Sübstratplatte in einer Vakuumkammer (15) vorgesehen ist; die elektrostatische Transportvorrichtting Vorrichtungen... (26) enthältf die einen elektrostatischen 2ötential|jra;dieateil zwischen dem Ioniaator (16) und der Substratplatte (18) ,ert·. , zeugen} um die ionisierten Atome zu beschleunigen uadikra,;. Bewegungsrichtung zu steuern? wobei die Neutralisierungä^0098A2/U9Ö OWÖINAL INSPECTED191740Fvorrichtung (27) an die Substratplatte eine gewisse Menge Elektronen liefert; wobei die elektromagnetische Vorrichtung (19) mit dem Ionisator (16) und der elektrostatischen Transportvorrichtung (26) koaxial angeordnet ist, ^m ein Magnetfeld zu erzeugen, dessen Magnetflußlinien (28) senkrecht zur Oberfläche der Substratplatte verlaufen und dazu dienen, die Richtung der ionisierten Atome bei der Ablagerung in einer bevorzugten, geordneten Orientierung auf der Substratoberfläche rechtwinklig zu den Magnetflußlinien zu lenken, wodurch eine kohärente, atomare SchichtanOrdnung aus Schichtmaterial auf der Substratoberfläche gebildet wird.18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Dampfwolke dienende Heizvorrichtung eine ringförmige Elektronenquelle (22) enthält, die koaxial zum Schichtmaterial verläuft und einen konischen Elektronenstrahl emittieren kann, der auf den Mittelpunkt der Oberfläche des Schichtmaterials,, die der ringförmigen Elektronenquelle ausgesetzt -ist, gerichtet ist; mit zweiten elektromagnetischen Vorrichtungen (46), die koaxial zur ringförmigen Elektronenquelle verlaufen und dazu dienen, den konischen Elektronenstrahl so zu fokussieren, daß der Elektronenbeschuß auf den Mittelpunkt der Oberfläche des Sehichtmaterials konzentriert ist, wodur-ch eine starke, örtliche ürhifzung geschaffen wird, die einen Bereich des Sehichtmaterials' schmilzt und verdampft, ohne die Bildung der ionenwolke zu behindern. -»0I842/U96191740F"to19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung zum Erzeugen der Dampfwolke eine optische Heizvorrichtung (37) enthält, die eine halbkugelförmige Wand bildet, in der das Schichtmaterial gehalten wird, wobei die vom Mittelpunkt der Oberfläche des Schichtmaterials ausgehende Strahlungswärme durch die halbkugelförmige Wand zum zentralen Punkt auf der Oberfläche des Schichtmaterials zurückreflektiert wird, was die durch die ringförmige Elektronenquelle hervorgerufene Materialerhitzung unterstützt. ,20. Gerät nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Vorrichtung ein ringförmiges Ladungsgitter (26) enthält, das einen unteren Abschnitt (73) mit kleinerem Durchmesser bildet; wobei der untere Abschnitt des Ladungsgitters einen festen Abstand zum Ionisator (ΐ6) aufweist, so daß dazwischen ein ringförmiger Durchgang gebildet wird; und wobei die elektrostatische Vorrichtung und der Ionisator Spannungsversorgungsvorrichtungen (34, 33) enthalten, die unabhängig voneinander mit dem Ladungsgitter und dem Ionisator verbunden sind und dazu dienen, den zur Beschleunigung und Eichtungssteuerung dienenden elektrostatischen Potentialgradienten zu schaffen, der in dem ringförmigen Durchgang zwischen dem Ladungsgitter und dem Ionisator konzentriert ist und sich vom Ionisator bis zur Substratplatte erstreckt»OO9 842/U96 original inspected21. - ü-erät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die Elektronen an die Substratplatte, liefert, eine zweite, ringförmige Elektronenquelle (27) enthält, die einen festen Abstand zu demjenigen Ende der elektrostatischen Vorrichtung (26) aufweist, das dem am Ionisator befindlichen Ende entgegengesetzt ist, wodurch die Substratplatte ein Potential erhält, das gegenüber den a ionisierten Atomen negativ ist. '22. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,daß die zweite, elektromagnetische Vorrichtung ein ringförmiges, homogenes Magnetfeld erzeugt, das zur Bahn des Elektronenstrahls senkrecht verläuft und magnetische Kraftlinien schafft, die eine kontrollierbare Richtungsorientierung aufweisen und um die Elektronenquelle herumlaufen, damit der .Elektronenstrahl auf die Oberfläche des Schichtmaterials fokussiert werden kann, (23· Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige, homogene, quer verlaufende Magnetfeld einen zentralen Durchgang bildet, der die Dampfwolke um schließt und dadurch die Gestaltung und Begrenzung der Ionenwolke bewirkt,24· Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Heizvorrichtung (37) aus einer plazierten Chromauskleidung besteht, die der Kontur der halbkugelfürmigen Wand folgt und die Wand gegen das Schichtmaterial »baohirmt. 0$|i42/U96 ORiOlNALINSPECTED191740P25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, ;, \-- daß die optische Heizvorrichtung Vorriehtungen zum Eühlen der Chromauskleidung enthält, während ein Ä%schni.ift1des Schichtmaterials auf eine Temperatur erhitzt^ wird|l~die ·' niedriger ist als die Schmelztemperatur der ChromäTiPskleidung und niedriger als die Schmelztemperatur des sehmelziTiissigen Schichtmaterials, wodurch die Chromauskleidung der eptisehen Heizvorrichtung im festen Aggregatzustand gehalten wird, so daß keine Verschmelzung zwischen dem Schichtmaterial und · der Chromauskleidung auftritt.26. Gerät nach Anspruch 24, dadurchgekennzeichnet, daß die elektromagnetische Vorrichtung' ein Ringmagnet (19) mit einer zentralen Öffnung ist, in der sieh die Substratplatte befindet; wobei die Oberfläche der Substratpl.atte im wesentlichen in der gleichen waagerechten Ebene wie die elektromagnetische Vorrichtung liegt.27. Gerät nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, die die elektromagnetische Vorrichtung ir* der Atmosphäre außerhalb der Vakuumkammer tragen.28. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekenjizeiahmet, daß das Schichtmaterial, aus Silizium besteht. ^r" .29, Gerät nach Anapruch 14» gekennzeichnet durc^ Tiegel (17, 90), die Schichtmaterial mit verschiedeiien Xteitfäuigkeitseigenschaften enthalten^ mit Betätigufagsvorrich«... ---.-. - ORIGINAL INSPECTED19174Oftungen :(91.}* die. mit den Tiegeln verbunden sind, so daß jeweils-eiüer. der Tiegel, selektiv so angebracht werden kann, daß der; Mittelpunkt der Oberfläche des darin enthaltenen Schichtmaterials im wesentlichen auf der zentralen, senkrechten Achse der Apparatur und koaxial zur Heizvorrichtung liegt.30. Tiegel zur Aufnahme von Schichtmaterial, das an einer bestimmten Stelle geschmolzen und verdampft wird, gekennzeichnet durch einen Tiegelkörper, der aus einem Material besteht, das eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweist und sich als Element für einen elektrischen Stromkreis eignet} wobei der Tiegelkörper eine halbkugelförmige Vertiefung enthält, in der sich eine Chromauskleidung befindet, die den Tiegelkörper von dem Schichtmaterial trennt; mit Halterungsvorrichtungen für den Tiegelkörper; und Vorrichtungen, um ein Kühlmittel durch die Halterung des Tiegelkörpers fließen zu lassen, während der Schmelzvorgang abläuft, bei dem das Schichtmaterial eine Temperatur erreicht, die unter der Schmelztemperatur des Tiegelkörpers liegt, um eine thermische Unterbrechung zwischen dem Körper und der Halte-· rung zu schaffen, wobei die Temperatur außerdem niedriger ist als die Materialschmelze, so daß die Chromauskleidung im festen Aggregatzustand gehalten und ein Verschmelzen der Chromauskleidung mit der Schmelze verhindert wird.31. Tiegel nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromauskleidung als optische Heizvorrichtung verwendet0 0 9 8 A 2 / U 9 6 original inspectedYf 1 91 7 40F-werden kaim9 wodurch tie vom Ättelpunkt der Oberfläche dar HsteriaXsehmelze ausgehend© Wärmestrahlung zum Mittelpunkt der Oberfläche zurückreflektiert wird und dadurch die Erhitzung des Schichtmaterials unterstützt, so daß die Materialschmelze im Mittelpunkt der Oberfläche von relativ festem Ochichtmaterial umgeben ist, das sich zwischen der Schmelze und der öhromauskleiduag befindete - .32» Kombination aus einer als Heizvorrichtung dienenden Elektronenquelle und einem Tiegel zur kontrollierbaren Erhitzung der Oberfläche ®ia@s in dem Siegel befindlichen Schichtmaterials, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Drahtgitter, das koaxial und in festem Abstand zum Schichtmaterial angeordnet ist und dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Schichtmaterials ist? mit einer Spam-, nungsquelle«, die elektrisch mit dem Drahtgitter verbunden ist, um eine kontinuierliche Emission eines konisch geformten Elektronenstrahls zu erzeugen9 der im Mittelpunkt der Ober-= fläche des Schichtmaterials konvergiert, so daß,durch Elektronenbeschuß eine starke, örtliche Erhitzung an einem Punkt in der kitte der Oberfläche des Üchichtmaterials erfolgt 9-wodurch eine Dampfwolke entsteht=33ο Kombination nach Anspruch 32, weiterhin gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Fokussierungs- und Ionisationsvorrichtungj um eis Magnetfeld zu erzeugen, das magnetische Kraftlinien liefert, die d©n Elektronenstrahl auf-■'---■- '· Q09862/1496 original inspecteddie Oberfläche des Schi.ehtmaterials fokussieren und die Dampfwolke ionisieren.34. Elektronenkanone, gekennzeichnet durch eine ringförmige Elektronenemissionsvorrichtung, die ein Drahtelement enthält; Spannungsversorgungsvorrichtungen, die mit dem Element elektrisch verbunden sind, um eine kontinuierliche Emission eines im wesentlichen konisch geformten Elektronen-Strahls zu bewirken, der in einer Spitze konvergiert; eine zweistufige, elektrostatische Beschleunigungsvorrichtung, um die Biehtung und Konfiguration der Elektronenemission zu steuern, und elektromagnetische "Vorrichtungen, die koaxial zum Emissionselement liegen, um den konischen Elektronenstrahl zu fokussieren.O0M42/U96
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DK152060B (da) * | 1974-11-29 | 1988-01-25 | Lohja Ab Oy | Fremgangsmaade til opbygning af tynde hinder af en forbindelse paa et substrat |
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FR2036831A1 (en) | 1970-12-31 |
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