DE3047441C2

DE3047441C2 -

Info

Publication number: DE3047441C2
Application number: DE3047441A
Authority: DE
Inventors: Frederick Thomas Sunnyvale Calif. Us Turner; Martin Albert Santa Clara Calif. Us Hutchinson; Raymond Howard Palo Alto Calif. Us Shaw; Lawrence Turner Mountain View Calif. Us Lamont Jun.
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Semiconductor Equipment Associates Inc
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1990-05-03
Also published as: JPH0322465B2; JPH0322466B2; GB8405237D0; GB2066300A; GB2137664B; JPS6386870A; JPS6296673A; JPS59197145A; IT8026866A0; JPS56103442A; JPH0344147B2; NL8802563A; IT1206086B; GB2137662B; FR2475579B1; JPS62122118A; JPH0146589B2; JPH0751754B2; DE3047441A1; GB2137663B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von im allgemeinen flachen Gegenständen unter Vakuum mit einer Station zur thermischen Behandlung, einer Positionierungseinrichtung und einer Gaszuführeinrichtung, die Gas unter Druck zur Wärmeleitung zuführt.

Insbesondere bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und Mikroschaltkreisen ist es erforderlich, auf einem Halbleiterplättchen, auf dem sich die Mikroschaltkreise befinden, jeweils einen Metallüberzug von hoher Qualität zu erzeugen. Ob ein solcher Überzug als Überzug von hoher Qualität betrachtet wird, richtet sich natürlich nach der Ausbeute an brauchbaren Mikroschaltkreisen, die aus einem Plättchen hergestellt werden, sowie danach, ob die Schaltkreise hohen militärischen oder industriellen Anforderungen entsprechen oder nur geringe Ansprüche der Verbraucher und Bastler zu befriedigen brauchen. Zwar ist es schwierig, eine quantitative Aussage zu machen, doch wird allgemein angenommen, daß die Qualität eines Metallüberzugs und damit sowohl die Ausbeute als auch die Güte der fertigen Erzeugnisse, eine Funktion der nachstehend genannten Faktoren ist: Gleichmäßigkeit der Überdeckung der obersten ebenen Hauptfläche des Plättchens, Ausmaß der Verunreinigung des fertigen Überzugs, Ausmaß der durch Rückstände hervorgerufenen Defekte, Symmetrie und Homogenität, d. h. die Vermeidung des Entstehens von Schichten sowie die Art der Verteilung der Verunreinigungen im Film, ferner das Ausmaß der Reproduzierbarkeit und Regelbarkeit, insbesondere der Temperaturen während des Beschichtungsvorgangs sowie Überdeckung von Stufen, d. h. die Kontinuität und Gleichmäßigkeit des Überzugs nicht nur bei der Hauptebene, sondern auch an den seitlichen und unteren Flächen bei Stufen, Rillen, Vertiefungen und erhabenen Teilen, aus denen sich die Mikroschaltkreise zusammensetzen.

Die Art und Weise, in der bis jetzt versucht wird, die Erzielung einer oder mehrerer der vorstehend genannten Eigenschaften sicherzustellen und die Schwierigkeiten und Beurteilungsgrundlagen in Verbindung mit den genannten Kriterien der Qualität der Überzüge werden am besten deutlich, wenn man die beiden Hauptarten von Vorrichtungen zum Aufdampfen im Vakuum betrachtet, die gegenwärtig in Gebrauch sind, um Plättchen zu metallisieren, nämlich die chargenweise Behandlung und die Verwendung einer Beschickungsschleuse. Zu einer typischen Anordnung zum Behandeln von Chargen gehören eine Pumpstation, eine evakuierbare Glocke, ein Absperrventil zwischen der Pumpstation und der Glocke, Beheizungslampen, eine oder mehrere Aufstäubungseinrichtungen sowie Planetenbewegungen ausführende Vorrichtungen zum Unterstützen der Halbleiterplättchen und zum Drehen derselben oberhalb einer oder mehrerer Aufstäubungseinrichtungen.

Bei derartigen Chargensystemen ist nachteilig, daß bei der manuellen Handhabung die Gefahr einer Verunreinigung und/oder mechanischen Beschädigung besteht. Eine weitere Gefahr der Verunreinigung wird durch den Zutritt von Luft verursacht. Die bekannten typischen Beschickungsschleusen umfassen eine Pumpstation, eine evakuierbare Behandlungskammer, ein Absperrventil zwischen der Pumpstation und der Behandlungskammer, eine Heizstation, eine Aufstäubungseinrichtung und eine Plättchentransporteinrichtung. Mit Hilfe der Beschickungsschleusen können Nachteile des Chargensystems vermieden werden, jedoch ist auch hier der Nachteil einer manuellen Handhabung gegeben mit der erneuten Gefahr von Verunreinigung und Beschädigung. Außerdem stehen, wie bei den Chargensystemen, die Plättchen nach wie vor in unbestimmter thermischer Berührung mit ihrem Träger. Es ist nur eine unzureichende Regelung der Plättchentemperatur während des Entgasens und des Beschichtens möglich. Die Metallfilme werden unsymmetrisch auf die Plättchen aufgebracht, da sich der auf die Plättchen niederschlagende Film je nach der Lage der Plättchen auf der Trageplatte auf unterschiedliche Weise aufbaut abhängig davon, ob das Plättchen weiter außen oder weiter innen, d. h. in größerem oder kleinerem Abstand, von der Aufstäubungseinrichtung angeordnet ist. Ein Aufstäubungssystem, das eine gleichmäßige Beschichtung der Werkstücke erzielen soll, ist in der DE-OS 29 13 725 offenbart.

Um eine verbesserte gleichmäßige Beschichtung bei weitgehender Schonung der Halbleiterplättchen zu erreichen, ist gemäß der EP-PS 00 25 670 bereits vorgeschlagen worden, zur Behandiung eines Gegenstandes in einer Vakuumkammer ein Gas zwischen dem Gegenstand und dem Träger zur Leitung von Wärme zwischen dem Gegenstand und dem Träger einzuleiten.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, die eine schnelle Durchführung des Vorgangs mit hohen Durchsatzraten erlaubt, so daß der Vorgang als Automationsprozeß ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Transporteinrichtung vorgesehen ist, die die flachen Gegenstände aufeinanderfolgend in eine Stellung an der Station zur thermischen Behandlung bringt und nach dieser von der Station entfernt, daß eine Einrichtung zum Zusammenschieben der einzelnen Gegenstände und der Wärmeaustauschfläche während der thermischen Behandlung vorgesehen ist, daß die Gaszuführeinrichtung während der Behandlung zwischen dem einzelnen Gegenstand und der Wärmeaustauschfläche Gas zuführt, daß die Einrichtung zum Zusammenschieben den Gasaustritt zwischen dem Gegenstand und der Wärmeaustauschfläche hemmt und daß die Einrichtung zum Zusammenschieben eine Trennung zwischen dem einzelnen Gegenstand und der Fläche nach Vollendung der thermischen Behandlung wieder herstellt.

Als vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zusammenschiebeeinrichtung das Gas zwischen dem Gegenstand und der Wärmeaustauschfläche bei der Wiederherstellung der Trennung in die Umgebung entweichen läßt. In diesem Zusammenhang bestehen vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß der in geringem Abstand angeordnete Gegenstand und die Fläche dazwischen einen engen Spalt während der Behandlung begrenzen, daß die unter Vakuum stehende Umgebung ein Volumen besitzt, das im Vergleich dazu wesentlich größer ist, und daß das Gas in das Umgebungsvakuum beim Abschluß der Behandlung entweicht.

Um zu verhindern, daß das Gas zwischen dem Gegenstand und einer Austauschfläche während der Behandlung entweicht, wird gemäß einer Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Zusammenschiebeinrichtung eine Einrichtung umfaßt, die federnd und lösbar mit dem Umfang eines einzelnen Gegenstandes in Eingriff kommt und mit der thermischen Behandlungsstation zusammenwirkt, um die Gegenstände und die Fläche zusammenzuschieben.

Zweckmäßig sind wenigstens teilweise die Zusammenschiebeinstelleinrichtung und die Transporteinrichtung zusammengefaßt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Transporteinrichtung innerhalb des die Behandlungsstation umgebenden Vakuums angeordnet ist und aus einer drehbaren Einheit bestehen kann, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Gegenständen zur Behandlung aufzunehmen.

Mit Vorteil bringt die Zusammenschiebeeinrichtung die Gegenstände und die Wärmeaustauschfläche durch Federeinrichtungen an den Kanten unter Vorspannung zusammen.

Dabei kommt zweckmäßig durch das Zusammendrücken von Plättchen und Wärmeaustauschfläche eine kurzzeitige, aber nicht absolute Reibungsdichtung zustande.

Gemäß einer Fortbildung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Transportvorrichtung die zu behandelnden Gegenstände einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen zuführt.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Behandeln von im allgemeinen flachen Gegenständen unter Vakuum mit teilweise weggebrochener Vorderansicht;

Fig. 2 eine vergrößerte Schrägansicht der Behandlungskammer nach Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Axialschnitt der Tür und der Beschickungsschleuse nach Fig. 1;

Fig. 4 einen Axialschnitt entsprechend Fig. 1, wobei die relative Lage der Teile der Beschickungsschleuse nach Abschluß des Eindringens eines Gegenstandes dargestellt ist;

Fig. 5 einen Axialschnitt entsprechend den Fig. 3 und 4, der die Situation kurz nach dem Entnehmen eines Gegenstandes aus der inneren Plättchenunterstützung und vor dem Öffnen bzw. nach dem Schließen der Tür erkennen läßt;

Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 1;

Fig. 7 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 1;

Fig. 8 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 1.

Zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Beschichten von Plättchen gehört eine allgemein zylindrische Vakuumbehandlungskammer 10 mit fünf Arbeitsstationen, nämlich eine Beschickungsschleuse 12, die auch zur Entnahme dient, eine Plättchenerhitzungsstation 28, eine Beschichtungsstation 14, eine Hilfsstation oder zweite Beschichtungsstation 138 und eine Kühlstation 130. Weitere in der Kammer 10 angeordnete Teile der Beschichtungsstation 14 sind in Fig. 2 zu erkennen, wo auch ein flacher Gegenstand bzw. ein Plättchen 15 in der Schleuse 12 und ein weiterer flacher Gegenstand oder Plättchen 15 in der Beschichtungsstation 14 dargestellt sind. Zu den weiteren Teilen gehören eine Einrichtung zum Zusammenschieben in Form einer Druckplatte 16, eine Transporteinrichtung, die als Plättchentragplatte 18 ausgebildet ist und mit weiteren Einzelheiten in Fig. 4, 5 und 6 dargestellte Klammern 20, mittels welcher jeweils ein Plättchen 15 innerhalb der Plättchentragplatte 18 unterstützt wird. Die Kammertür 22, mittels welcher die Eingangsöffnung 23 der Kammer 10 verschlossen wird und die mit den soeben genannten Teilen zusammenarbeitet, um die Beschickungsschleuse 12 zu bilden, vervollständigt die Hauptteile der Vakuumbehandlungskammer 10. Diese Teile sind zusammen mit einer Baugruppe 24 zum Beschicken und Entleeren einer Kassette sowie den verschiedenen Hilfsvakuumpumpen 25 zum Evakuieren der Kammer 10 und der Schleuse 12 sowie den benötigten Steuereinrichtungen sämtlich auf raumsparende Weise in einem Gehäuse 26 untergebracht.

Zur Vorrichtung gehören zweckmäßig mehrere zusätzlich zu der Beschickungsschleuse 12 und der Beschichtungsstation 14 vorgesehene Arbeitsstationen, insbesondere eine Plättchenerhitzungsstation 28, eine Hilfsstation 29 und eine Plättchenkühlstation 130. Alle fünf Arbeitsstationen sind um die Mittelachse 36 der Vakuumkammer herum angeordnet und in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt. Jedoch könnte man auch anstelle von fünf Stationen eine größere oder kleinere Anzahl von Stationen vorsehen. Weiterhin sind mindestens zwei pneumatische Stößel 30 und 31 vorhanden, die gemäß Fig. 2 dazu dienen, die Druckplatte 16 und die Plättchentragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer 10 anzupressen. Schließlich ist eine Einrichtung 35 vorhanden, die dazu dient, die Plättchentragplatte 18 anzutreiben, die eine kreisrunde Form und nahezu den gleichen Durchmesser wie die Vorderwand 32 hat, so daß diese Platte um die Mittelachse 36 der Vakuumbehandlungskammer 10 gedreht werden kann.

Allgemein gesprochen, werden die Plättchen 15 einzeln mit Hilfe der Türbaugruppe 22 der Beschickungsschleuse 12 gegenübergestellt und hierbei innerhalb der Plättchentragplatte 18 angeordnet. Danach wird das Plättchen 15 nacheinander jeder der Arbeitsstationen zugeführt, wo es erhitzt wird, um die Entgasung abzuschließen, bzw. wo es gegebenenfalls mit Hilfe eines Aufstäubungs- und Ätzverfahrens gereinigt wird, um dann beschichtet, gegebenenfalls mit einem zweiten Überzug versehen, abgekühlt und wieder in die Schleuse 12 überführt zu werden, wo es mit Hilfe der Türbaugruppe 22 der Plättchentragplatte 18 entnommen wird. Zwar wird bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit einer Drehbewegung und mehreren Behandlungsstationen gearbeitet, doch könnte man die Arbeitsschritte unter Benutzung der Beschickungsschleuse 12 und die Beschichtungsvorgänge ebenso gut auch bei einer Vorrichtung mit einer einzigen Station oder zwei Stationen durchführen, und es wäre auch möglich, auf eine Drehbewegung zu verzichten und die Stationen längs einer geraden Linie anzuordnen.

Betrachtet man nunmehr im einzelnen den Weg eines neu zugeführten Plättchens 15, ist zu erkennen, daß der Beschickungsschleuse 12, die von einem Plättchen 15 durchlaufen werden muß, um in den evakuierten Teil der Kammer 10 zu gelangen, die größte Bedeutung zukommt. Die Wirkungsweise der bewegbaren Teile der Schleuse 12 ist insbesondere aus Fig. 3 bis 5 ersichtlich. Wie erwähnt, gehören zur Schleuse 12 mehrere zu einem Stapel vereinigte Elemente, die zwischen der geschlossenen Tür der Kammer 10 und der Vorderwand 32 der Behandlungskammer 10 sowie der ihre Arbeitsstellung einnehmenden Druckplatte 16 angeordnet sind. Die Beschickungsschleuse 12 umschließt eine kreisrunde Öffnung 37 der Plättchentragplatte 18, die innerhalb der Kammer 10 kurz hinter dem Kammereingang 23 angeordnet ist, der zur Schleuse 12 gehört, wobei sich die Platte 18 allgemein parallel zur Wand 32 und der in der Kammer 10 hinter der Platte 18 angeordneten Druckplatte 16 erstreckt. Das Plättchen 15 wird auf eine noch zu erläuternde Weise eingeführt und innerhalb der Schleuse 12 sowie der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 festgehalten. Bei der geregelten Unterdruckatmosphäre, die in der Kammer 10 vorhanden sein kann, wenn eine bestimmte Behandlung eines Plättchens 15 erforderlich ist, kann es sich z. B. um eine Argonatmosphäre oder ein anderes inertes Gas handeln, das unter einem Druck von bis zu 20 µbar steht und beim Beschichten der Plättchen 15 verwendet wird. Da die Kammer 10 somit evakuiert ist, muß der Bereich der Schleuse 12 gegenüber den verbleibenden Teilen der Kammer 10 stets dann abgedichtet sein, wenn die Kammertür 22 geöffnet wird, um den Unterdruck aufrechtzuerhalten. Die Druckplatte 16 dient dazu, den Bereich der Schleuse 12 gegenüber dem Innenraum der Kammer 10 zu isolieren, und außerdem erfüllt sie verschiedene weitere Aufgaben in Verbindung mit anderen Arbeitsstationen. Hierauf wird im folgenden näher eingegangen. Die in die hintere Platte der Behandlungskammer 10 eingebauten pneumatischen Stößel 30 und 31 dienen dazu, die Druckplatte 16 und die Tragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer anzupressen, wobei der pneumatische Stößel 30 in konzentrischer Lage mit der Beschickungsschleuse 12 zusammenarbeitet, um die Schleuse 12 abzudichten. Die Druckplatte 16 und die Vorderwand 32 der Kammer sind mit O-Ringen 38 versehen, die konzentrisch mit dem Kammereingang 23 angeordnet sind und eine Vakuumabdichtung der zu einem Stapel gebrachten Teile der Schleuse 12 bewirken. Die Kammertür 22, die in ihrer geschlossenen Stellung mit abdichtender Wirkung mit der Außenfläche der Kammervorderwand 32 zusammenarbeitet, ist ebenfalls mit einem O-Ring 39 versehen, um den Unterdruck aufrechtzuerhalten. Die Beschickungsschleuse 12 wird somit dadurch vervollständigt, daß der O-Ring 39 den Kammereingang 23 gegenüber der Atmosphäre abdichtet.

Fig. 3 und 4 zeigen die vollständige Beschickungsschleuse 12, wobei sich die Druckplatte 16 in ihrer vorgeschobenen vorderen Stellung befindet, während die Tragplatte 18 an der Kammerwand 32 anliegt, um die Öffnung 37 zu verschließen. Die Kammertür 22 ist geschlossen, um den Kammereingang 23 abzudichten und die Schleuse am Rand der Öffnung 37 abzuschließen, wobei die Schleuse 12 nur die Abmessungen hat, die erforderlich sind, um die Unterbringung eines einzelnen Plättchens 15 zu ermöglichen. Es ist ersichtlich, daß somit eine Schleuse 12 von ungewöhnlich geringer Bauhöhe und kleinem Rauminhalt vorhanden ist, die durch eine minimale Anzahl von Bauteilen gebildet ist und jeweils ein Plättchen 15 aufnimmt.

Fig. 4 zeigt die Druckplatte 16 im zurückgezogenen Zustand bzw. in ihrer Ruhestellung, wobei bereits ein Plättchen 15 von der Tragplatte 18 innerhalb der Kammer aufgenommen worden ist.

Mit dieser Beschickungsschleuse 12 von geringer Bauhöhe arbeitet eine Plättchentragplatte 18 zusammen, die gemäß Fig. 2 mehrere kreisrunde Öffnungen 37 aufweist, die bezüglich ihrer Anzahl und Abstände den Arbeitsstationen in der Kammer 10 entsprechen. Die Öffnungen 37 haben einen größeren Durchmesser als die Plättchen 15, sie sind in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt, und sie sind in gleich großen radialen Abständen von der Mittelachse 36 der Behandlungskammer 10 angeordnet. Die schon erwähnten Arbeitsstationen sind entsprechend verteilt, so daß dann, wenn irgendeine der Öffnungen 37 der Plättchentragplatte 18 auf eine beliebige Arbeitsstation in der Behandlungskammer 10 ausgerichtet ist, die übrigen Öffnungen 37 entsprechend auf die anderen Arbeitsstationen ausgerichtet sind. Wenn ein Plättchen von jeder der Öffnungen 37 der Tragplatte 18 aufgenommen worden ist, können somit sämtliche Plättchen 15 an den verschiedenen Arbeitsstationen gleichzeitig einer Behandlung unterzogen werden. Auf diese Weise wird jeweils an einer bestimmten Stelle ein einzelnes Plättchen 15 behandelt, doch gleichzeitig können mehrere weitere Plättchen 15 an den übrigen Arbeitsstationen eine Behandlung erfahren. Während mit Hilfe der Schleuse 12 ein Plättchen 15 entnommen und/oder eingeführt wird, kann somit ein anderes Plättchen 15 an einer Beschichtungsstation 14 beschichtet werden, während ein weiteres Plättchen 15 an der Heizstation 26 erhitzt werden kann. Der Antrieb 35 für die Tragplatte 18 wird intermittierend betätigt, um die Tragplatte 18 jeweils bis zur nächsten Arbeitsstation zu drehen, so daß die Plättchen 15 nacheinander allen Behandlungsstationen zugeführt werden, wobei sich die Tragplatte 18 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, bis jeweils ein bestimmtes Plättchen 15 zur Beschickungsschleuse 12 zurückgeführt wird, der es dann entnommen werden kann.

Während ein Plättchen von einer Arbeitsstation zur nächsten transportiert wird, ist es wichtig, das Plättchen 15 mit Hilfe der Tragplatte 18 so zu unterstützen, daß während dieser Bewegung keine mechanischen Beschädigungen möglich sind und daß das Plättchen 15 gegen mechanische Stöße, Vibrationen und Reibung geschützt wird. Um dies zu ermöglichen, hat die Ausnehmung 38 der Tragplatte 18 einen solchen Durchmesser, daß sich innerhalb dieses Ausschnitts sowohl ein Plättchen 15 als auch mehrere Klammern 20 unterbringen lassen, wobei diese Teile parallel zur Tragplatte 18 und innerhalb ihres Profils angeordnet sind, um das Plättchen 15 zu schützen. Die Verwendung der eine geringe Bauhöhe aufweisenden, mit dem Rand eines Plättchens 15 zusammenarbeitenden Klammern 20 ist ferner deshalb von Bedeutung, weil sie die Schaffung einer Schleuse 12 von geringer Bauhöhe ermöglicht, wobei das Plättchen 15 innerhalb der Tragplatte 18 von seinem Rand her elastisch in aufrechter Stellung unterstützt wird. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer solchen Anordnung von Klammern 20 zum Erfassen des Randes eines Plättchens 15 ist in Fig. 3 bis 7 dargestellt. Es sind insgesamt vier Klammern 20 innerhalb eines zugehörigen Halterings 41 angeordnet, der lösbar mit der scheibenähnlichen kreisrunden Plättchentragplatte 42 verbunden und jeweils konzentrisch mit der zugehörigen Plattenöffnung 37 verbunden ist, um einen Bestandteil der vollständigen Plättchentragplatte 18 zu bilden. Hierbei sind die vier Klammern 20 in Abständen über den Umfang jeder der kreisrunden Öffnungen 37 verteilt. Die Halteringe 41 haben einen U-förmigen Querschnitt und weisen jeweils Flansche 46 und 47 auf, die sich längs des äußeren bzw. inneren Randes erstrecken, wobei die Klammern 20 zwischen den Flanschen 46, 47 vertieft angeordnet sind. Zwar wird es vorgezogen, innerhalb jeder Öffnung 37 vier Klammern zu verwenden, doch könnte man auch nur drei oder mehr als vier Klammern 20 vorsehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Satz von vier Klammern 20 zuverlässiger arbeitet als drei Klammern 20.

Gemäß Fig. 3 bis 6 gehören zu jeder Klammer 20 ein Klotz 50 von allgemein rechteckiger Querschnittsform, der aus einem Isoliermaterial bestehen kann, wenn z. B. ein Zerstäubungs-Ätz- Vorgang durchgeführt werden soll, bei dem eine elektrische Isolierung des Plättchens 15 erwünscht ist, sowie eine langgestreckte Feder 53, die fest um den Klotz 50 herumgelegt ist. Jede Feder 53 weist an ihrem vom Klotz 50 abgewandten Ende einen kreisbogenförmig gekrümmten Fingerabschnitt 55 auf, dessen Krümmungsradius so gewählt ist, daß er mit dem Rand eines Plättchens 15 zusammenarbeiten kann. Vom Klotz 50 weg erstreckt sich ein flacher Abschnitt 56 in einer Ebene, die der Ebene der Plattenordnung 37 benachbart ist und parallel dazu verläuft. Gegenüber dem flachen Abschnitt 56 ist ein weiterer Abschnitt 57 in Richtung auf die Ebene der Öffnung 37 unter einem stumpfen Winkel abgewinkelt. Bei dieser Anordnung der Klammern 20 sind mehrere gekrümmte Fingerabschnitte 55 über den Umfang eines Kreises verteilt, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als derjenige eines typischen Plättchens 15, wobei auch die Klammern 20 innerhalb der Ebene der Plättchentragplatte 42 angeordnet sind.

Um ein Plättchen 15 in die Schleuse 12 einzuführen, kann man das Plättchen 15 mit der Hand an seinem Rand oder seiner Rückseite erfassen und es in Eingriff mit den Klammern 20 bringen. Hierbei wird jedoch in einem gewissen Ausmaß Reibung auf das Plättchen 15 ausgeübt, wenn dieses in Berührung mit den flachen Abschnitten 56 der Klammern 20 kommt, damit die Klammern 20 etwas aufgespreizt werden, so daß sich das Plättchen 15 von den Fingerabschnitten 55 aufnehmen läßt. Damit ein Plättchen 15 eingesetzt werden kann, ohne einer Reibung ausgesetzt zu werden, müssen die Klammern 20 zunächst etwas aufgespreizt werden, und danach kann man sie gegen den Rand des Plättchens 15 zurückfedern lassen, nachdem das Plättchen 15 von der Schleuse 12 aufgenommen worden ist. Zwar ist es möglich, das Plättchen 15 manuell einzuführen und hierbei die Klammern 20 aufzuspreizen, doch ist es bei weitem vorzuziehen, jede Handberührung zu vermeiden und hierdurch die Gefahr von Beschädigungen, Fehlern und Verunreinigungen auszuschließen. Die Kammertür 22 trägt ein Unterdruck- Spannfutter 60, das gleichachsig mit der Tür angeordnet ist und nahe seinem Umfang mehrere Klammerbetätigungseinrichtungen 62 aufweist. Diese Teile wirken zusammen mit der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 zur automatisierten Beschickung und Entnahme aus der Schleuse 12, bei der jede manuelle Berührung der Plättchen 15 vermieden und der Beschickungsvorgang automatisiert ist.

Gemäß Fig. 1 ist die Kammertür 22 mit der Vorderwand 32 der Kammer 10 durch ein kräftiges Gelenk 63 mit senkrechter Schwenkachse verbunden, so daß die Tür 22 auf bekannte Weise geöffnet und geschlossen werden kann, um sich nach Bedarf in die gezeigte, vollständig geöffnete Stellung bringen zu lassen, bei der die Tür 22 eine senkrechte Lage einnimmt und sich im rechten Winkel zur Ebene des Kammereingangs 23 und der Tragplatte 18 erstreckt. Das Unterdruck-Spannfutter 60, das sich längs der Achse der Tür 22 erstreckt, so daß sein aktives Ende einen Bestandteil der Innenfläche 64 der Tür 22 bildet, arbeitet mit einem gegenüber der Innenfläche 64 der Tür 22 stehend angeordneten Plättchen 15 dadurch zusammen, daß es das Plättchen 15 beim Schließen der Tür 22 mit einem Druck beaufschlagt, woraufhin das Spannfutter 60 in axiaier Richtung gegenüber der Innenfläche 64 der Tür in der in Fig. 3 gezeigten Weise ausgefahren wird, um das Plättchen 15 in Eingriff mit den Klammern 20 zu bringen. Hierauf wird das Spannfutter 60 wieder eingefahren, so daß das Plättchen 15 in der Kammer 10 durch die Klammern 22 festgehalten wird, um einer Behandlung unterzogen zu werden. Um das Plättchen 15 zu den verschiedenen Arbeitsstationen zu bringen, wird die Tragplatte 18 entsprechend gedreht. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Plättchen 15 in seiner senkrechten Stellung der Innenfläche 64 der Tür 22 auf eine noch zu erläuternde Weise mit Hilfe der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 gegenübergestellt.

Es sei bemerkt, daß sich die Anordnung der Beschickungsschleuse 12, der Plättchentragplatte 18 und der Tür 22 nicht auf eine stehende Anordnung beschränkt, daß es sich hierbei jedoch um eine bevorzugte Anordnung handelt, die dazu beiträgt zu verhindern, daß sich Rückstände oder Fremdkörper auf irgendwelchen Flächen des Plättchens ablagern. Die Klammern 20, die Tragplatte 18 und die Beschickungsschleuse 12 nach der Erfindung würden ebenso wie sämtliche Arbeitsstationen auch dann einwandfrei arbeiten, wenn sie liegend angeordnet wären. Zwar ist die Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 nur bei Kassetten verwendbar, in denen die Plättchen 15 stehend angordnet sind, doch könnte man die Tür 22 ebenso gut auch so ausbilden, daß die Plättchen 15 in einer waagrechten Ebene in die Schleuse eingeführt werden, wobei sie jedoch stehend angeordnet sind. Zu diesem Zweck wäre es nur erforderlich, die betreffenden Teile auf entsprechende Weise in die Kammerwand einzubauen.

Wie erwähnt, ist es vorzuziehen zu vermeiden, daß die Plättchen 15 jeweils dadurch in die Klammern 20 der Beschickungsschleuse 12 eingeführt werden, daß man das Plättchen 15 gegen die abgewinkelten Abschnitte 57 der Klammern 20 drückt. Um ein Plättchen 15 so einzuführen, daß es keiner Reibung ausgesetzt wird, ist es erforderlich, zunächst die Klammern 20 etwas aufzuspreizen, woraufhin man sie nach dem Einführen des Plättchens 15 in die Schleuse 12 gegen den Rand des Plättchens 15 zurückfedern läßt. Dies geschieht automatisch, wenn das Plättchen 15 mit Hilfe des Spannfutters 60 eingeführt wird, und zwar durch die vier Klammerbetätigungseinrichtungen 62, die in die Tür 22 eingebaut sind. Jede der Einrichtungen 62 ist so angeordnet, daß sie in Fluchtung mit einer zugehörigen Klammer 20 steht, wenn die Tür 22 geschlossen ist. Wie aus des Figuren ersichtlich, gehört zu jeder Klammerbetätigungseinrichtung 62 ein pneumatischer Zylinder mit einem Betätigungsstift 66, der mit Hilfe des Zylinders axial nach innen und außen bewegt werden kann und mit Dichtungen versehen ist. Jeder der Stifte 66 steht in Fluchtung mit einem der flachen Klammerabschnitte 56, wenn die Tür 22 geschlossen ist. Die Stifte 66 werden kurz nach dem Einführen eines Plättchens 15 bzw. vor der Entnahme nach innen vorgeschoben. Sobald ein Stift 66 eine Druckkraft auf einem flachen Klammerabschnitt 56 ausübt, wird die Klammer 20 betätigt, um den Fingerabschnitt 55 nach hinten und außen zu schwenken, so daß sämtliche Klammern 20 freigegeben werden, um das Einsetzen bzw. Entnehmen eines Plättchens 15 zu erleichtern, ohne daß das Plättchen Reibungskräften ausgesetzt wird.

Beim Entnehmen eines Plättchens 15 nach dem Abschluß seiner Behandlung werden diese Arbeitsschritte im entgegengesetzten Sinne durchgeführt, wobei das Spannfutter 60 erneut ausgefahren wird, um die Rückseite des Plättchens 15 mit einem Unterdruck zu beaufschlagen und das Plättchen 15 zu erfassen, wobei die Klammerbetätigungseinrichtungen 62 ebenfalls zur Wirkung gebracht werden, um die Klammern 20 freizugeben, woraufhin die Tür 22 geöffnet wird, während das Spannfutter 60 das Plättchen 15 auf der Innenfläche der Tür 22 mit Hilfe des Unterdrucks festhält, bis das Plättchen 15 mit Hilfe der Einrichtung 24 eingesetzt bzw. entnommen worden ist.

Ist die Tür 22 vollständig geöffnet, kann sie ein Plättchen 15 aufnehmen, das in die Schleuse 12 überführt werden soll, oder die Tür ist soeben geöffnet worden, um der Schleuse 12 ein fertige Plättchen 15 zu entnehmen.

Wie erwähnt, wird die Druckplatte 16 immer dann an die Tragplatte 18 und die Kammerwand 32 angepreßt, wenn die Tür 22 geöffnet ist, um den evakuierten Innenraum der Kammer 10 gegenüber der Atmosphäre abzusperren. Fig. 3 und 4 zeigen mit weiteren Einzelheiten die relative Anordnung der Druckplatte 16 und der Tragplatte 18, wobei aus Fig. 3 die Vereinigung der die Schleuse 12 bildenden Teile zu einem Stapel ersichtlich ist, während man in Fig. 4 die relative Anordnung dieser Teile für den Fall erkennt, daß sich die Druckplatte 16 in ihrer zurückgezogenen Stellung befindet. In Fig. 3 befindet sich das Spannfutter 60 in seiner ausgefahrenen Stellung, bei der ein Plättchen 15 von den Klammern 20 aufgenommen worden ist, wobei die Stifte 66 der Klammerbetätigungseinrichtungen 62 teilweise vorgeschoben sind, nachdem sie die Klammern 20 aufgespreizt haben. In Fig. 4 ist das Spannfutter ebenso eingefahren wie die Stifte der Betätigungseinrichtungen 62, und das Plättchen 15 wird jetzt in der Tragplatte 18 zuverlässig festgehalten. Nachdem die Druckplatte 16 zurückgezogen worden ist, kann das Plättchen 15 jetzt durch eine Drehbewegung zur nächsten Behandlungsstation gebracht werden. In Fig. 5 befindet sich das Spannfutter 60 ebenfalls in seiner zurückgezogenen Stellung, doch ist der Unterdruck weiterhin wirksam, und das Plättchen 15 liegt jetzt an der Innenfläche 64 der Kammertür 22 an. Hierbei handelt es sich natürlich um die Stellung der Teile der Beschickungsschleuse 15 und des Plättchens 15 kurz nach dem Entnehmen des Plättchens 15 aus den Klammern 20 und vor der Entnahme aus der Beschickungsschleuse 12. Alternativ handelt es sich um die Stellung der genannten Teile kurz nach dem Schließen der Tür 22, bevor das Spannfutter 62 das Plättchen 15 in seine Lage in der Öffnung 37 der Tragplatte 18 gebracht hat. Die Stifte 66 der Klammerbetätigungseinrichtungen 62 stehen in Berührung mit den Klammern 20, bevor diese niedergedrückt werden, um sie aufzuspreizen, damit sie ein Plättchen 15 aufnehmen können.

Nach dem Beschicken der Schleuse 12 mit einem Plättchen 15 wird die Schleuse 12 während eines Arbeitszyklus, der erheblich weniger als eine Minute in Anspruch nimmt, vorbereitend auf einem Unterdruck evakuiert, bei dem die Evakuierung immer noch erheblich geringer ist als diejenige der Behandlungskammer 10, wobei jedoch die Atmosphäre in der Behandlungskammer 10 nicht erheblich gestört wird, wenn die Druckplatte 16 gemäß Fig. 4 zurückgezogen und das Plättchen 15 zur nächsten Arbeitsstation gedreht wird. Dies läßt sich auf zweckmäßige Weise innerhalb einer solch kurzen Zeit nicht nur deshalb durchführen, weil die Beschickungsschleuse 12 im Vergleich zur Kammer 10 einen sehr kleinen Rauminhalt hat, der im wesentlichen nur auszureichen braucht, um ein Plättchen 15 aufzunehmen, sondern auch deshalb, weil der Aufwand für die Entgasung im wesentlichen nur durch die Flächen des Plättchens 15 bestimmt wird, da keine Hilfsunterstützungen benutzt werden, die außerhalb der Schleuse 12 betätigt werden müssen, und da in jedem Fall die Oberfläche der das Plättchen 15 in der Kammer 10 unterstützenden Klammern 20 im Vergleich zu den Flächen des Plättchens 15 relativ klein ist. Dies steht im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, bei denen Platten und andere äußere Unterstützungen in die Beschickungsschleuse 12 eingeführt werden müssen, wobei diese Einrichtungen eine erhebliche Oberfläche haben, die zu einer erheblichen Vergrößerung des Aufwandes für das Evakuieren führt. Natürlich trägt der Verzicht auf die Verwendung solcher von außen her einzuführender Unterstützungen erheblich zu einer Verringerung der Gefahr einer Verunreinigung bei. Ferner ist zu bemerken, daß sich sogar noch günstigere Bedingungen ergeben, wenn das Plättchen 15 nacheinander verschiedenen Arbeitsstationen zugeführt wird, denn derjenige Teil der Druckplatte 16 im Bereich der Beschickungsschleuse 12, welcher der Atmosphäre oder der Umgebung der Schleuse 12 ausgesetzt wird, wo die Atmosphäre vorzugsweise aus trockenem Stickstoff besteht, wird nicht zusammen mit dem Plättchen 15 gedreht, sondern er verbleibt innerhalb der Beschickungsschleuse 12 bzw. der Beschickungsstation, er kommt nicht in die Nähe der übrigen Stationen, und außerdem ist er während des Beschichtungsvorgangs gegenüber der Kammer 10 abgedichtet, Während ein Plättchen 15 der Beschickungsschleuse 12 zugeführt bzw. entnommen wird, befindet sich gemäß Fig. 3 die Druckplatte 16 in ihrer vorderen Arbeitsstellung, so daß die Tragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer 10 angepreßt wird. Entsprechend preßt die Druckplatte 16 das Plättchen 10 an den übrigen Stationen gegen entsprechende Teile dieser Stationen. Beispielsweise ist an der Plättchenerhitzungsstation 28, d. h. der nächsten Station jenseits der Beschickungsschleuse 12 bzw. gemäß Fig. 6 eine Heizeinrichtung 92 vorhanden, die die Entgasung fördert. Zur Heizeinrichtung 92 gehört eine zylindrische Unterstützung 93, die einen etwas kleineren Durchmesser hat als die Plättchen 15, und als Heizelement 94 eine keramische Scheibe aufweist, in die ein Widerstandsdraht so eingebettet ist, daß sich die Außenfläche der Scheibe auf regelbare Weise erhitzen läßt, so daß ihre Beamte ebene Fläche auf eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur gebracht wird. Die Plättchenheizeinrichtung 92 ist auf der Vorderwand 32 der Behandlungskammer 10 unter dichtem Abschluß in einer Öffnung so angeordnet, daß die beheizte Fläche des Heizelements 94 etwas gegenüber der Ebene der Vorderwand 32 vorspringt. Ist die Druckplatte 16 entlastet, ist sie in einem solchen Abstand von der Vorderwand 32 der Kammer 10 angeordnet, daß sich die Heizfläche nicht in unmittelbarer Nähe der Tragplatte 18 bzw. eines von ihr aufgenommenen Plättchens 16 befindet. Nimmt jedoch die Druckplatte 16 ihre vordere Arbeitsstellung ein, wird die Plättchentragplatte 42 an die Vorderwand 32 der Kammer 10 angepreßt, so daß sich ein sehr geringer Abstand zwischen der Heizfläche und dem an der Heizstation 28 angeordneten Plättchen 15 ergibt, wobei jedoch gemäß Fig. 6 keine Berührung mit der Heizfläche stattfindet.

In einer Unterdruckatmosphäre wird Wärme in erster Linie durch Strahlung übertragen. Siliziumplättchen 15 mit einer P-Dotierung, die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen in großem Umfang verwendet werden, sind für Infrarotstrahlung ziemlich durchlässig. Daher ist die Geschwindigkeit der Erhöhung der Plättchentemperatur so gering, daß es nicht möglich ist, eine höhere Entgasungsgeschwindigkeit während des kurzen Entgasungsvorgangs zu erzielen, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlich ist. Da sich die Plättchen 15 nicht bewegen, während sie sich an der Heizstation 28 befinden, ist es zweckmäßig, den Übergang von Wärme von dem Heizelement 94 zu dem Plättchen 15 durch die Verwendung eines Gases als Wärmeträger zu beschleunigen. Zu diesem Zweck wird gemäß Fig. 6 durch eine zentral angeordnete Rohrleitung 114 einen Teil des Argongases, das für den Betrieb der Aufstäubungseinrichtung 100 verwendet wird, unmittelbar in den Raum zwischen dem Heizelement 94 und dem Plättchen 15 einzuführen. Die Übertragung von Wärme wird dadurch bewirkt, daß Argonatome abwechselnd auf heiße und kalte Flächen auftreffen. Um eine ausreichende Wärmeübertragung zu gewährleisten, ist es erforderlich, das Argon der Heizstation 28 unter einem Druck im Bereich von 10 bis 100 bar zuzuführen, der somit um eine bis zwei Größenordnungen höher ist als der normale Druck des Argons in der Hauptkammer, der etwa 1 µbar beträgt.

Zur Plättchenheizeinrichtung 92 gehört ferner eine Stützplatte 98, an der gemäß Fig. 6 die zylindrische Unterstützung 93 befestigt ist. Zwischen der Stützplatte 98 und der Kammerwand 32 ist ein O-Ring 115 zum Aufrechterhalten des Unterdrucks angeordnet. Um eine Verschlechterung der Dichtungseigenschaften des O-Rings 115 als Folge einer Überhitzung durch das Heizelelent 94 zu vermeiden, sind Rohrleitungen 96 und 97 vorhanden, die in die Stützplatte 89 eingebaut sind und dazu dienen, ein Kühlmittel durch die Stützplatte 89 hindurchzuleiten, um diese Platte zu kühlen und den O-Ring 115 gegen eine Überhitzung zu schützen.

In manchen Anwendungsfällen ist es erwünscht, die Plättchen 15 an der Heizstation 28 mit Hilfe eines Hochfrequenz-Aufstäub- und -Ätzverfahrens zu erhitzen und zu reinigen, wobei Verfahren bekannter Art angewendet werden. Um ein solches Verfahren während der kurzen Zykluszeit durchzuführen, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingehalten werden muß, kann die Zufuhr von Hochfrequenzenergie dazu führen, daß die Temperatur des Plättchens 15 auf einen unerwünschten oder zu hohen Wert ansteigt. Dieses Problem kann wiederum weitgehend durch die Verwendung eines Gases als Wärmeträger gelöst werden, wobei in diesem Fall Wärme aus dem Plättchen 15 abgeführt und einem gekühlten Bereich zugeführt wird.

Eine geeignete Plättchenkühleinrichtung 118 ist in Fig. 7 dargestellt. Hierzu gehört ein zylindrisches Bauteil 119 zum Abführen von Wärme, das auf einer Stützplatte 120 angeordnet ist. Zwischen der Stützplatte 120 und der vorderen Kammerwand 32 ist ein O-Ring 121 zum Halten des Unterdrucks angeordnet. Um die Temperatur des Wärmeabführungsteils 119 auf einem hinreichend niedrigen Wert zu halten, sind Rohrleitungen 128 und 129 vorhanden, die sich durch die Stützplatte 120 zu dem Bauteil 119 erstrecken, damit es möglich ist, ein Kühlmittel zirkulieren zu lassen, wodurch die Temperatur auf dem gewünschten Wert gehalten wird. Das Wärmeabführungsteil 119 hat eine ebene Fläche 125, die in einem kleinen Abstand von dem Plättchen 15, d. h. außer Berührung mit diesem, angeordnet ist, wenn sich die Druckplatte 16 in ihrer vorderen Arbeitsstellung befindet. Gemäß Fig. 7 ist eine zentral angeordnete Rohrleitung 126 vorhanden, die es ermöglicht, einen gewissen Teil des Argongases, das für den Betrieb der Aufstäubungsrichtung 100 benötigt wird, unmittelbar in den Raum zwischen dem Bauteil 119 und dem Plättchen 15 einzuleiten. Durch das Einführen von Argongas wird die Abkühlungsgeschwindigkeit gesteigert, da eine größere Wärmemenge von dem Plättchen 15 zum Bauteil 119 abgeführt wird, und zwar ebenso wie der Wärmetransport von dem Heizelement 94 zum Plättchen 15 an der Heizstation 28 gesteigert wird, wie es weiter oben anhand von Fig. 6 beschrieben ist.

Bei der nächsten Station, zu der das Plättchen transportiert wird, handelt es sich um die Beschichtungsstation 14, die auf der Rückwand 99 der Kammer 10 angeordnet ist und für welche die Druckplatte 16 eine runde Öffnung aufweist, damit es mit Hilfe der Aufstäubungseinrichtung 100 möglich ist, unmittelbar ein Plättchen 15 zu beschichten, das mit Hilfe der Tragplatte 18 der Beschichtungsstation 14 gegenübergestellt worden ist. Ferner ist ein Verschluß 102 vorhanden, damit das Beschichtungsmaterial während der Drehung der Tragplatte 18 und, wenn sich an der Beschichtungsstation 14 kein Plättchen 15 befindet, aufgefangen werden kann.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen den Teilen der Beschichtungsstation 14. Fig. 8 zeigt die Teile kurz vor dem Augenblick, in dem die Druckplatte 18 in ihre vordere Stellung gebracht wird, um die Tragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer 10 anzupressen. Somit befindet sich das Plättchen 15 während des Beschichtens im Vergleich zu seiner Ruhestellung nach Fig. 8 in einem kleineren Abstand von der Vorderwand 32, so daß das Plättchen 15 konzentrisch mit der Aufstäubungseinrichtung 100 fest in seiner Lage gehalten wird.

Ein Hauptvorteil der Unterstützung des Plättchens 15 mit Hilfe seines Randes und der Einzelbehandlung beim Beschichten wird nunmehr ersichtlich. Bekanntlich führt die Anwendung des Aufstäubungsverfahrens, mittels dessen ein metallischer Überzug auf der Vorderseite des Plättchens 15 aufgebracht wird, zu einer weiteren Erhitzung des Plättchens 15, so daß eine erhöhte Entgasung des Plättchens 15 gerade im ungünstigsten Zeitpunkt erfolgt. Jedoch führt der kleine Abstand zwischen der Aufstäubungseinrichtung 100 und dem Plättchen 15, der die Erzielung einer hohen Beschichtungsgeschwindigkeit von etwa 1000 n/min ermöglicht, in Verbindung mit der Verringerung der Gefahr einer Verunreinigung durch die Vermeidung der Verwendung äußerer Plättchenunterstützungen und wegen des Nichtvorhandenseins weiterer Plättchen 15, die unmittelbar vor der Vorderseite des Plättchens 15 zusätzliche Entgasungsprodukte abgeben, sowie mit der Tatsache, daß die von der Rückseite abgegebenen Entgasungsprodukte mit großer Wahrscheinlichkeit auf die die Aufstäubungseinrichtung 100 umgebenden Abschirmteile auftreffen, zu einer erheblichen Verringerung der Konzentration der bei der Entgasung freiwerdenden Verunreinigungsstoffe, die sich auf der Vorderseite des Plättchens ablagern könnten. Dies steht im Gegensatz zu den bis jetzt bekannten Vorrichtungen. Bei den älteren, chargenweise arbeitenden Vorrichtungen sowie bei Beschickungsschleusen bekannter Art sind jeweils mehrere Plättchen einander benachbart, die z. B. auf einer Tragplatte angeordnet sind, wobei die geometrischen Verhältnisse der Aufstäubungseinrichtung und der Plättchen gewöhnlich derart sind, daß sich die Plättchen nicht einzeln abschirmen lassen, um zu bewirken, daß sich die Verunreinigungen mit dem Beschichtungsmaterial vereinigen, statt sich auf der Oberfläche der Plättchen abzulagern.

Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß die Metallisierung jedes einzelnen Plättchens 15 durchgeführt wird, während sich das Plättchen 15 in einer senkrechten Lage befindet, wobei das Plättchen 15 keine Bewegung ausführt. Es liegt auf der Hand, daß dann, wenn irgendwelche Rückstände oder teilchenförmiges Material in der Vorrichtung vorhanden sind, die Gefahr, daß solche Stoffe auf einer senkrechten Plättchenfläche zur Ruhe kommen, erheblich geringer ist als bei einem liegend angeordneten Plättchen. Die Tatsache, daß während des Metallisierungsvorgangs in der Kammer 10 keinerlei Bewegung stattfindet, bedeutet, daß keine Stöße oder Vibrationen auftreten, die zum Entstehen von Rückständen führen könnten, z. B. durch das Ablösen von Metallisierungsmaterial, das auf Plättchentragkonstruktionen, Abschirmungen und andere ähnliche Flächen gelangt ist. Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Beanspruchung solcher Ablagerungen von Beschichtungsmaterial auf Abschirmungen und anderen inneren Teilen der Kammer dadurch weiter verringert, daß sich die mechanischen Beanspruchungen dadurch verringern, daß es nicht erforderlich ist, Bewegungen zu unterbrechen, sowie dadurch, daß man mit einer kleinen Anzahl bewegbarer Bauteile auskommt. Die sehr kleine Abmessungen aufweisenden Klammern 20, welche das Plättchen 15 unterstützen, werden während des normalen Betriebs nicht der Berührung mit Luft ausgesetzt, denn in der Beschickungsschleuse 12 ist normalerweise eine Atmosphäre aus trockenem Stickstoff vorhanden, d. h. Feuchtigkeit enthaltende Luft wird ferngehalten.

Der geringe Abstand zwischen dem Plättchen 15 und Aufstäubungseinrichtung 100 sowie das Fehlen jeder Bewegung des Plättchens 15 bieten weitere Vorteile bezüglich der erwünschten Eigenschaften und der Homogenität der aufgebrachten Filme. Die örtliche Beschichtungsgeschwindigkeit an einem bestimmten Punkt auf der Plättchenoberfläche richtet sich nach dem Abstand vom Mittelpunkt und nach der Topographie der Fläche, d. h. danach, ob die Fläche an dem betreffenden Punkt eben ist oder ob es sich um eine Seitenwand oder den Boden einer Stufe oder Rille handelt oder ob die betreffende Seitenwand nach innen oder außen gerichtet ist. Hierauf wird im folgenden näher eingegangen. Da sich das Plättchen gegenüber der Aufstäubungseinrichtung 100 nicht bewegt, spielt sich die Beschichtung an jedem Punkt mit einer konstanten Geschwindigkeit ab; d. h. wenn man annimmt, daß der Aufstäubungseinrichtung 100 je Zeiteinheit eine konstante Energiemenge zugeführt wird, ergibt sich eine gleichbleibende Beschichtungsgeschwindigkeit. Daher ist die Dicke des Niederschlags an verschiedenen Punkten von unterschiedlicher Topographie radialsymmetrisch zu einer gemeinsamen Achse, auf der die Aufstäubungseinrichtung 100 und das Plättchen 15 konzentrisch angeordnet sind.

Wie erwähnt, richtet sich der Grad der Verunreinigung des Überzugs nach den relativen Geschwindigkeiten, mit denen auf die Plättchenoberfläche die Moleküle der eine Verunreinigung bewirkenden Hintergrundgase, z. B. Sauerstoff, sowie Atome des zerstäubten Beschichtungsmaterials, z. B. Aluminium, eintreffen. Wenn die Teildrücke der eine Verunreinigung bewirkenden Hintergrundgase während der Beschichtung mit konstanter Geschwindigkeit konstant bleiben, ergibt sich eine homogene örtliche Verunreinigung des Überzugs über dessen gesamte Dicke.

Im Gegensatz hierzu läßt sich dies bei den bekannten Beschickungsschleusen nicht erreichen, bei denen eine Bewegung des Plättchens gegenüber der Aufstäubungseinrichtung zu Beschichtungsgeschwindigkeiten führt, die während der Beschichtungszeit variieren. Dies führt dann zu Ungleichmäßigkeiten bezüglich der Verunreinigung des Überzugs während des Wachstums des Films, wodurch wiederum die Ausbeute an einwandfreien Halbleitervorrichtungen verringert wird, die sich aus einem Plättchen herstellen lassen. Bei den bekannten Vorrichtungen, bei denen die Plättchen mehrmals an der Aufstäubungseinrichtung vorbeigeführt werden, wird der Metallfilm schichtweise erzeugt, und dies führt wiederum zu einer unerwünschten Schichtung bei dem Verunreinigungsprofil.

Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen werden die Plättchen 15 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Einzelbehandlung unterzogen. Außerdem werden die Plättchen fest in ihrer Lage gehalten, während sie sich an den verschiedenen Behandlungsstationen 28, 14, 138, 130 befinden, und mit Ausnahme der mit der Beschickungsschleuse 12 versehenen Station werden sie in einem kleinen Abstand davon unterstützt. Da die Plättchen 15 jeweils mit Hilfe ihres Randes unterstützt werden, sind außerdem beide Flachseiten jedes Plättchens 15 für eine Behandlung zugänglich. Ein Vorteil dieser Merkmale besteht darin, daß es jetzt möglich ist, eine Einrichtung wie die in Fig. 6 bei 92 dargestellte vorzusehen, um die Temperatur der einzelnen Plättchen 15 an jeder Behandlungsstation 28, 14, 138, 130 zu regeln. Insbesondere wird eine Temperaturregelung in der vorstehend beschriebenen Weise mit Hilfe eines Wärmetransports durch ein Gas erreicht, wie es bezüglich der Plättchenheizstation 28 und der Plättchenkühleinrichtung 118 beschrieben worden ist. Diese Maßnahmen ermöglichen es, die Probleme zu vermeiden, die sich beim Erhitzen bzw. Abkühlen eines Plättchens 15 in einer evakuierten Kammer 10 ergeben, und zwar dadurch, daß ein Teil des Argongases, von dem in jedem Fall eine bestimmte Menge für den Betrieb der Aufstäubungseinrichtung benötigt wird, in den Raum hinter der Rückseite des Plättchens 15 eingeleitet wird, wie es weiter oben beschrieben ist. Solche Einrichtungen 92, 118 zum Beheizen oder Abkühlen der Plättchen 15 können auch an anderen Stellen benutzt werden, z. B. an der eigentlichen Beschichtungsstation 14. Es ist bekannt, daß nicht nur die Überdeckung von Stufen, sondern auch verschiedene Filmeigenschaften, z. B. das Reflexionsvermögen, der Widerstand und der Kontaktwiderstand, durch die Plättchentemperatur während der Behandlung beeinflußt werden. Zur gleichmäßigen und reproduzierbaren Erzielung eines bestimmten Satzes von erwünschten Filmeigenschaften ist es erforderlich, daß sich die Plättchentemperaturen während des gesamten Behandlungszyklus auf reproduzierbare Weise regeln lassen. Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden gemäß der Erfindung Maßnahmen angegeben, die es ermöglichen, ständig und auf reproduzierbare Weise einen bestimmten Satz von erwünschten Filmeigenschaften einschließlich der Überdeckung von Stufen dadurch zu erreichen, daß die Temperatur jedes Plättchens 15 während des gesamten Behandlungszyklus geregelt wird.

Gemäß Fig. 1 handelt es sich bei der nächsten Station, der das Plättchen 15 zugeführt wird, um eine zweite Beschichtungsstation 138. In manchen Fällen müssen auf dem Plättchen 15 nacheinander zwei verschiedene Metalle niedergeschlagen werden. Das erste Metall wird an der ersten Beschichtungsstation 14 und das zweite Metall an der zweiten Beschichtungsstation 138 aufgebracht. Wird nur ein einziges Metall verwendet, wird die zweite Beschichtungsstation 138 nicht in Betrieb gesetzt. Alternativ kann man die Station 138 verwenden, um die Menge des zerstäubten Material zu verdoppeln, so daß sich eine Verdoppelung der Lebensdauer der ringförmigen Targets 112 ergibt. Es ist möglich, beide Beschichtungsstationen gleichzeitig zu betreiben, wobei z. B. jede Station jeweils mit der halben normalen Beschichtungsgeschwindigkeit arbeitet. Alternativ kann man natürlich auch nur eine Beschichtungsstation allein benutzen, z. B. bis das Ende der Lebensdauer des Targets erreicht ist, woraufhin die andere Beschichtungsstation in Betrieb genommen wird.

Bei der nächsten Station, der das Plättchen 15 zugeführt wird, handelt es sich um die Kühlstation 130. Wenn die Temperatur des Plättchens 15 nicht zu hoch ist, wenn es zur Kühlstation 130 gelangt, kann die normale Abstrahlung von Wärme ausreichen, um die Temperatur des Plättchens 15 so weit herabzusetzen, daß das Plättchen am Ende der Abkühlung der Vakuumkammer 10 gefahrlos entnommen werden kann. Läßt sich eine ausreichende Abkühlung durch Wärmeabstrahlung allein nicht erreichen, kann man die Plättchenkühleinrichtung 118 nach Fig. 7 benutzen, wie es weiter oben bezüglich des Abkühlen von Plättchen an der Heizstation während des Hochfrequenz-Aufstäubungsvorgangs beschrieben ist. Auch in diesem Fall kann die Benutzung von Wärmeleitung bei der Kühlstation 130 einen wichtigen Beitrag dazu leisten, daß sich eine kurze Behandlungsdauer ergibt, wie es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlich ist.

Bei der letzten Station, zu der das Plättchen 15 gebracht wird, handelt es sich um die Beschickungsschleuse 12, der das fertige Plättchen entnommen wird, um mit Hilfe der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 z. B. wieder dem gleichen Schlitz einer nicht dargestellten Kassette 70 zugeführt zu werden, dem das Plättchen 15 ursprünglich entnommen wurde. Dieser Vorgang ist weiter oben mit weiteren Einzelheiten beschrieben.

Zu der bevorzugten Ausführungsform, der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehören mehrere Behandlungsstationen zum Beheizen (28), Beschichten (14), Kühlen (130) und dergleichen sowie eine Plättchentragplatte 18, mittels weicher die Plättchen 15 einzeln nacheinander den verschiedenen Stationen 28, 14, 138, 130 zugeführt werden. Der Grundgedanke, die Plättchen 15 jeweils einzeln zu behandeln und jedes Plättchen 15 ortsfest in einem kleinen Abstand von der Aufstäubungseinrichtung 100 anzuordnen, bietet zahlreiche Vorteile.

Für bestimmte Anwendungsfälle sieht die Erfindung eine alternative Ausführungsform vor, bei welcher das Plättchen 15 oder ein anderes Substrat während der Behandlung in fester Verbindung mit der Tür 12 der Beschickungsschleuse 12 bleibt, so daß auf die Verwendung einer Plättchentragplatte 18 verzichtet werden kann. Ein Schieberventil auf der einem hohen Vakuum ausgesetzten Seite der Schleuse stellt eine Verbindung zwischen dem Plättchen 15 und der Sprüheinrichtung 100 her. Zu einem typischen Arbeitszyklus können z. B. die folgenden Schritte gehören:
Einbringen eines Plättchens, Erhitzen des Plättchens (oder alternativ Durchführung eines Hochfrequenzaufstäubungsvorgangs), Beschichten des Plättchens mittels einer Aufstäubungseinrichtung, Abkühlen des Plättchens und schließlich Entnahme des Plättchens. Hierbei könnte man auf vorteilhafte Weise von der Abfuhr von Wärme mit Hilfe von Gas Gebrauch machen, um die Erhitzung oder Abkühlung zu beschleunigen und die Plättchentemperatur während des Beschichtens zu regeln. Zwar fehlt dieser abgeänderten Ausführungsform zum Teil die Vielseitigkeit und die hohe Produktionsgeschwindigkeit, die sich bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform erreichen lassen, doch bietet sie verschiedene vorteilhafte Merkmale, denn sie ist von einfacher Konstruktion, sie arbeitet zuverlässig, die Plättchen 15 brauchen innerhalb der evakuierten Kammer 10 nicht evakuiert zu werden, und in jedem Augenblick ist jeweils nur ein Plättchen 15 einer Gefährdung ausgesetzt, womit in dieser Beziehung ein Minimum erreicht ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wird das Plättchen 15 der Innenfläche der Kammertür 22 in senkrechter Lage gegenübergestellt, um vom Unterdruck- Spannfutter 60 erfaßt zu werden. Das Spannfutter 60 und die Klammerbetätigungseinrichtungen 62 sind in die Kammertür 22 eingebaut. Bei der Kammertür 22 handelt es sich um die äußere Tür der Beschickungsschleuse 12.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, die Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 für die Plättchen 15 getrennt von der Einrichtung zum Abdichten des evakuierten Raums anzuordnen.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird daher die Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 nach dem Einbringen eines Plättchens 15 in die Tragplatte 18 zurückgezogen, woraufhin eine zusätzliche, mittels O-Ringen abgedichtete Tür in ihre Arbeitsstellung gebracht wird, um die Beschickungsschleuse 12 auf der Außenseite abzudichten.

Bezugszeichenliste

10 Vakuumbehandlungskammer
12 Beschickungsschleuse
14 Beschichtungsstation
15 flacher Gegenstand, Plättchen
16 Druckplatte
18 Tragplatte
20 Klammern
22 Kammertür
23 Kammereingang
24 Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung
25 Hilfsvakuumpumpen
26 Gehäuse
28 Plättchenerhitzungsstation
29 Hilfsstation
30, 31 pneumatische Stößel
32 Kammervorderwand
35 Antrieb
36 Mittelachse
37 kreisrunde Öffnung
38 Ausnehmung für O-Ringe
39 O-Ringe
41 Haltering
42 Plättchentragplatte
46, 47 Flansche
50 Klotz
53 Feder
55 Fingerabschnitt
56 Klammerabschnitte
57 Abschnitt
60 Spannfutter
62 Klammerbetätigungseinrichtungen
63 Gelenk
64 Innenfläche
66 Betätigungsstift
70 Kassette
92 Plättchenheizeinrichtung
93 Unterstützung
94 Heizelement
96, 97 Rohrleitungen
98 Stützplatte
99 Rückwand
100 Aufstäubungseinrichtung
102 Verschluß
112 Targets
114 Rohrleitung
115 O-Ring 118 Plättchenkühleinrichtung
119 zylindrisches Bauteil, Wärmeabführungsteil
120 Stützplatte
121 O-Ring
125 ebene Fläche
126 Rohrleitung
128, 129 Rohrleitungen, Beschickungsstation
130 Kühlstation
138 zweite Beschickungsstation

Claims

1. Vorrichtung zum Behandeln von im allgemeinen flachen Gegenständen unter Vakuum mit einer Station zur thermischen Behandlung, einer Positionierungseinrichtung und einer Gaszuführeinrichtung, die Gas unter Druck zur Wärmeleitung zuführt,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Transporteinrichtung (18) vorgesehen ist, die die flachen Gegenstände (15) aufeinanderfolgend in eine Stellung an der Arbeitsstation (28, 14, 130) zur thermischen Behandlung bringt und nach dieser von der Arbeitsstation (28, 14, 130) entfernt,
daß eine Einrichtung zum Zusammenschieben (16) der einzelnen Gegenstände (15) und der Wärmeaustauschfläche (94) während der thermischen Behandlung vorgesehen ist,
daß die Gaszuführeinrichtung während der Behandlung zwischen dem einzelnen Gegenstand (15) und die Wärmeaustauschfläche (94) Gas zuführt,
daß die Einrichtung zum Zusammenschieben (16) den Gasaustritt zwischen dem Gegenstand (15) und Wärmeaustauschfläche (94) hemmt und
daß die Einrichtung zum Zusammenschieben (16) eine Trennung zwischen dem einzelnen Gegenstand (15) und der Fläche (94) nach Vollendung der thermischen Behandlung wieder herstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenschiebeinrichtung (16) das Gas zwischen dem Gegenstand (15) und der Wärmeaustauschfläche (94) bei der Wiederherstellung der Trennung in die Umgebung entweichen läßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der in geringem Abstand angeordnete Gegenstand (15) und die Fläche (94) dazwischen einen engen Spalt während der Behandlung begrenzen,
daß die unter Vakuum stehende Umgebung (10) ein Volumen besitzt, das im Vergleich dazu wesentlich größer ist, und daß das Gas in das Umgebungsvakuum (10) beim Abschluß der Behandlung eines jeden Gegenstandes (15) entweicht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenschiebeinrichtung (16) eine Einrichtung (20) umfaßt, die federnd und lösbar mit dem Umfang eines einzelnen Gegenstandes (15) in Eingriff kommt und mit der thermischen Behandlungsstation (28, 14, 130) zusammenwirkt, um die Gegenstände und die Fläche zusammenzuschieben, um zu verhindern, daß Gas zwischen dem Gegenstand (15) und der Wärmeaustauschfläche (94) während der Behandlung entweicht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenschiebeinrichtung (16) mit der Transporteinrichtung (78) zusammengefaßt ist.

6 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (18) innerhalb des die Behandlungsstationen (28, 14, 130) umgebenden Vakuums (10) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (18) aus einer drehbaren Einheit besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einheit eine Vielzahl von Gegenständen (10) zur Behandlung aufnehmen kann.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenschiebeinrichtung (10) die Gegenstände (15) und die Wärmeaustauschfläche (94) durch Federeinrichtungen (20) an den Kanten unter Vorspannung zusammenbringt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zusammendrücken von Plättchen (15) und Wärmeaustauschfläche (94) eine kurzzeitige, aber nicht absolute Reibungsdichtung zustande kommt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (18) die Gegenstände (15) einer Vielzahl aufeinanderfolgender Arbeitsstationen (28, 14, 128, 130) zuführt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (18) die Gegenstände (15) nacheinander einer Arbeitsstation zum Erhitzen (28), zum Beschichten (14), zum zweiten Beschichten (128), zum Abkühlen (130) zuführt und anschließend wieder der Schleuse (112) zuführt, von der der Gegenstand (15) vor der ersten Arbeitsstation (28) entnommen wurde.