DE3209792A1 - Vorrichtung zum aufbringen von duennen schichten - Google Patents
Vorrichtung zum aufbringen von duennen schichtenInfo
- Publication number
- DE3209792A1 DE3209792A1 DE19823209792 DE3209792A DE3209792A1 DE 3209792 A1 DE3209792 A1 DE 3209792A1 DE 19823209792 DE19823209792 DE 19823209792 DE 3209792 A DE3209792 A DE 3209792A DE 3209792 A1 DE3209792 A1 DE 3209792A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- target
- nozzle
- thin layer
- applying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 7
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 82
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 125000005234 alkyl aluminium group Chemical group 0.000 description 1
- -1 alkyl zinc Chemical compound 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/228—Gas flow assisted PVD deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
- C23C14/0063—Reactive sputtering characterised by means for introducing or removing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
Description
Patentanwälte Dipl..-*].np. H.^E*eicMÄvN'N,:piPL.-PHYs. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Dr. Ing. H. Liska
17. März 1982
8000 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
P/ht.
Clarion Co., Ltd.
35-2 Hakusan 5-chome
Bunkyo-ku
Tokyo / Japan
35-2 Hakusan 5-chome
Bunkyo-ku
Tokyo / Japan
Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten
Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten, die das Gasdruckprovil des Reaktionsgases
so regulieren kann, dass es die gewünschte Form bekommt .
■
■
Um dünne Schichten, wie beispielsweise leitende Filme, isolierende Filme usw., bei der Herstellung verschiedener
Teile von elektronischen Einrichtungen auszubilden, werden Vorrichtungen zum Aufbringen von dünnen Schichten verwandt.
Unter diesen Vorrichtungen haben in der letzten Zeit die Zerstäubungsvorrichtungen eine weitverbreitete Verwendung
gefunden, um die Haftfestigkeit, die Korngrösse und die Ebenheit oder Flachheit der Filme zu verbessern, die
die Ungleichmässigkeit der Oberfläche eines Substrates überziehen.
Beim Aufbringen von dünnen Schichten unter Verwendung von derartigen Zerstäubungsvorrichtungen wird die Qualität
der aufgebrachten Schicht stark vom Druckprofil des reagierenden Gases beeinflusst, das in einen Reaktionsbehälter
eingeführt wird. Das Gasdruckprofil wird am günstigsten, wenn das reagierende Gas in den Reaktionsbehälter
so eingeführt wird, dass.die Ausbreitungsgeschwindigkeit längs des reagierenden Gasstromes gleich der oder
grosser als die Ausbreitungsgeschwindigkeit in horizontaler Richtung des Gasstromes ist.
Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt schematisch eine herkömmliche
Zerstäubungsvorrichtung mit einem Reaktionsbehälter 1 und einem Einlass 2 für das reagierende Gas. Ein Auslass
für das reagierende Gas ist in ausreichendem Masse vom Einlass 2 entfernt angeordnet. Das reagierende Gas wird
in den Reaktionsbehälter 1 vom Einlass 2 so eingeführt, wie es durch Pfeile angegeben ist. Das eingeführte reagierende
Gas dehnt sich und breitet sich aus, während es im Behälter vordringt, so dass der Gasdruck an einer
Stelle A höher als an der Stelle B sein sollte.
Die Beziehung zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit V in Längsrichtung und der Ausbreitungsgeschwindigkeit
V in horizontaler Richtung kann somit durch V -V ausgedrückt werden. Wenn jedoch berücksichtigt wird, dass
die Geschwindigkeit ν der thermischen Bewegung des reagierenden Gases (= \ k-T/m) (T = Temperatur, m = Molekulargewicht
und k = Konstante) und die Ausbreitungsgeschwindigkeit V in horizontaler Richtung im wesentlichen gleich sind,
ist es schwierig, die obige Beziehung VV zu erfüllen.
Das reagierende Gas breitet sich auch in den Richtungen aus, die durch gestrichelte Pfeile dargestellt sind, was zu
einer halbkugelförmigen Ausbreitung um den Einlass 2 des reagierenden Gases führt, so dass das gewünschte Gasdruckprofil
kaum erhalten werden kann.Um die Beziehung V-V
χ y
zu erfüllen, ist es bereits vorgeschlagen worden, die Menge an eingeführtem Gas zu erhöhen, den gesamten Körper
des Reaktionsbehälters als Düse auszubilden und das reagierende Gas unter Verwendung einer Unterdruckpumpe mit grosser
Kapazität in ausreichendem Masse abzuführen, um dadurch den Gasstrom in Längsrichtung (x-Richtung) gerade, zu richten,
wie es in Fig. 2a dargestellt ist, und die Gasgeschwindigkeit V mit zunehmender Annäherung an den Auslass 3 zu erhöhen.
Um diesen -Vorschlag zu verwirklichen, ist jedoch nicht nur eine Gasabführvorrichtung mit hoher Leistung notwendig,
sondern nimmt auch die verwandte Menge an reagierendem Gas zu. Als Schwierigkeiten bleiben daher immer noch, dass
die Kosten zunehmen, und dass es schwierig ist, das
- -abreagierende Gas in geeigneter Weise zu regulieren, was
zu der Schwierigkeit führt, ein gewünschtes Gasdruckprofil zu erhalten.
Diese Unmöglichkeit, ein gewünschtes Gasdruckprofil zu erhalten,
bewirkt eine Streuung des Zerstäubungsmaterials sowie eine Verkleinerung der kinetischen Energie aufgrund einer
Abnahme der mittleren freien Weglänge und führt zu einer unzureichenden Zerstäubungsgeschwindigkeit oder einem abnormen
0 Wachsen der Schicht aufgrund eines Wiederhaftens des streuenden
Serstäubungsmaterials auf dem Target.
Wenn es insbesondere erforderlich ist, eine dünne Schicht
mit guter Kristallisation zu erhalten, d.h. wenn eine dünne Schicht erhalten werden soll, die gleichzeitig die
c-Achsenorientierung und die theoretische chemische Zusammensetzung der Schicht erfüllt, kann nur die Mitte
jeder der genannten Erfordernisse als beste Verhältnisse zum Erfüllen von beiden Erfordernissen gewählt werden, da
diese Erfordernisse entgegengesetzt gerichtete Abhängigkeiten vom Gasdruckprofil jeweils haben. Diese Schwierigkeiten sind
insbesondere dann deutlich, wenn eine Schicht aus einem konjugierten Material, wie beispielsweise aus Oxiden oder
Nitriden, aufgebracht wird. Eine Lösung dieser Schwierigkeiten ist unter diesen Umständen ausserordentlich wünschenswert.
Durch die Erfindung sollen daher die obigen Schwierigkeiten beseitigt werden. Dazu wird durch die Erfindung eine Vorrichtung
zum Aufbringen von dünnen Schichten geschaffen, die eine Beschleunigungsdüse aufweist, die an einer gewünschten
Stelle im Reaktionsbehälter vorgesehen ist, um reagierendes Gas in den Reaktionsbehälter durch die Düse
so einzuführen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit des reagierenden Gases in Längsrichtung gleich der oder grosser
als die Ausbreitungsgeschwindigkeit in vertikaler Richtung gehalten wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen
Schichten umfasst einen Reaktionsbehälter, in dem Substrate gehalten sind, eine Gasbeschleunigungsdüse, die im
Reaktionsbehälter vorgesehen ist, eine Gasversorgungseinrichtung,zum
Zuführen des reagierenden Gases in den Reaktionsbehälter durch die Düse, und eine Einrichtung,
die eine dünne Schicht auf das Substrat aufbringt.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
Fig. 1, Fig. 2A zeigen schematisch eine herkömmliche und Fig. 2B Vorrichtung.
15
15
Fig. 3A und zeigen in einer Schnittansicht und in Fig. 3B einer Draufsicht jeweils ein Ausführungs
beispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der Düse.
Fig. 5 und zeigen in Schnittansichten weitere Aus-
Fig. 6 führungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 7A und zeigen in einer Schnittansicht und in
Fig. 7B einer Draufsicht ein weiteres Ausführungs
beispiel der Erfindung.
Fig. 8 bis zeigen in Schnittansichten weitere Aus-Fig. 11 führungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 3A und 3B zeigen eine Schnittansicht und eine Draufsicht jeweils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen
Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten, wobei gleiche 35
Bezugszeichen wie in Fig. 1 dieselben Bauteile bezeichnen. In Fig. 3A und 3B sind ein Substrathalter 4, ein Substrat 5,
das auf dem Substrathalter 4 angeordnet ist, um darauf eine dünne Schicht auszubilden, ein Target 6, eine Gasbeschleunigungsdüse
7, ein Gasversorgungsrohr 8, ein Einstellventil 9 für die Gasmenge, ein O-Ring 10 und
eine Aufdampfenergiequelle 11 dargestellt.
Die Gasbeschleunigungsdüse 7, die im Reaktionsbehälter 1 vorgesehen ist, erlaubt eine Umwandlung der thermischen
Bewegungsenergie jedes Moleküls des reagierenden Gases in kinetische Energie längs der Achse der Düse (Längsrichtung
x), wenn das reagierende Gas in den Reaktionsbehälter 1 durch die Gasbeschleunigungsdüse 7 eingeführt
wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, so dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Längsrichtung des reagierenden
Gases so gross wie oder grosser als die Ausbreitungsgeschwindigkeit
in horizontaler Richtung gehalten wird. D.h., dass entsprechend der Ausbildung des Umfanges der
Seitenwand 7A der Gasbeschleunigungsdüse 7 die Strömung des reagierenden Gases bis im wesentlichen auf die Geschwindigkeit
der thermischen Bewegung der Gasmoleküle beschleunigt werden kann, indem die thermische Bewegungsenergie mit hohem Wirkungsgrad in kinetische Energie längs
der Düsenachse umgewandelt wird. D.h. im einzelnen, dass jedes Gasmolekül mit seiner ihm eigenen thermischen Bewegungsenergie beschleunigt wird, wenn seine Strömungsrichtung
längs der Seitenwand 7A zwangsweise in die Axialrichtung der Düse durch die Schräge der Seitenwand 7A geändert wird,
wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die vertikale Ausbreitungsgeschwindigkeit V der beschleunigten Gasströmung wird
daher langsamer, um die Beziehung V- V beizubehalten, so dass ein gewünschtes Gasdruckprofil erhalten werden kann und
ein dünner Gasstrom auf der Oberfläche des Targets 6 gebildet wird. Aufgrund dieser Beziehung verbinden sich die Atome
oder Moleküle, die vom Target 6 freikommen, wirksam miteinander, um eine dünne Schicht mit hoher Qualität auf
dem Substrat 5 zu bilden.
Versuch 1: Durch ein Reaktionszerstäubungsverfahren mit
Zink als Material für das Target 6 und Sauerstoff als reagierendem Gas und durch Einführen des Gases in dem
Reaktionsbehälter 1 durch die Gasbeschleunigungsdüse wurde die gewünschte dünne Schicht auf das Substrat 5
aufgebracht.
Versuch 2: Durch ein Reaktionszexstäubungsverfahren mit
Aluminium als Material für das Target 6 und Stickstoff oder mit Stickstoffverdünntem Ammoniak als reagierendem
Gas wurde eine gewünschte dünne Schicht auf das Substrat 5 aufgebracht.
Versuch 3: Indem das Target 6 aus einem Metall, wie beispielsweise
Edelstahl, Zink usw. gefertigt und das Target 6 mit Poren 12 in der in Fig. 5 dargestellten Weise versehen
wurde, wurde unter Heranziehung des chemischen Plasmaaufdampfverfahrens
CVD und dadurch, dass von den Poren ein mit Wasserstoff als Trägergas verdünntes Alkylzink
austreten gelassen wurde, eine gewünschte CVD-Schicht auf das Substrat 5 aufgebracht.
Versuch 4: Indem das Target 6 aus einem Metall, wie Edelstahl, Aluminium usw. gefertigt wurde und das Plasma-CVD-Verfahren
verwandt wurde, bei dem mit Wasserstoff als Trägergas verdünntes Alkylaluminium aus den Poren 12
austreten gelassen wurde, wurde eine gewünschte dünne CVD-Schicht auf das Substrat 5 aufgebracht.
Die Gasbeschleunigungsdüse 7 kann in einer Ionengalvanisiervorrichtung
vorgesehen sein, die eine herkömmliche bekannte Ionengalvanxsierexnrichtung 13 umfasst, die
in Fig. 6 dargestellt ist, um eine gewünschte dünne Schicht aufzubringen.
Die Fig. 7A und 7B zeigen eine Schnittansicht und eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen
Zerstäubungsvorrichtung, wobei gleiche Bauteile wie in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Target 6'
hat eine zylindrische Form, um die herum die Substrate 5 angeordnet sind. Reagierendes Gas wird von der Richtung
neben einem Ende des Targets 6' längs des Aussenumfanges
auf das andere Ende zu eingeführt. Die Gasbeschleunigungsdüse 7, die im Reaktionsbehälter 1 vorgesehen ist, erlaubt
es, dass die thermische Bewegungsenergie jedes Moleküls des reagierenden Gases in kinetische Energie in Axialrichtung
(Längsrichtung x) der Düse 7 umgewandelt wird, wenn das reagierende Gas in den Reaktionsbehälter 1 durch
die Gasbeschleunigungsdüse 7 eingeführt wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, was dazu führt, dass eine Ausbreitungsgeschwindigkeit
V in Längsrichtung des reagierenden Gases beibehalten wird, die grosser als die Ausbreitungsgeschwindigkeit V in horizontaler Richtung ist. Entsprechend
der Ausbildung des ümfanges der Seitenwand 7A der Gasbeschleunigungsdüse
7 in Fig. 4 kann daher die Strömung des reagierenden Gases im wesentlichen auf die Geschwindigkeit
der thermischen Bewegung der Gasmoleküle beschleunigt werden, da die thermische Energie wirksam in kinetische
Energie in Axialrichtung der Gasbeschleunigungsdüse 7 umgewandelt wird. Die Beziehung V-V kann daher leicht
erfüllt werden. Das erlaubt die Ausbildung eines dünnen ausreichend geschleunigten Gasstromes mit den zuletzt genannten
Ausbreitungskomponenten in horizontaler Richtung bezüglich der Gasströmung auf dem Target 6' und die Ausbildung von
zwei Gasströmen mit verschiedenem Gasdruck, nämlich einen
Gasstrom mit höherem Druck auf dem Target 61 und einen
weiteren mit niedrigerem Druck auf dem Substrat 5 jeweils. Wenn weiterhin die Gasbeschleunigungsdüse 7 axial zum
Target 6' angeordnet ist, kann ein Wiederhaften des
Zerstäubungsmaterials am Target 6' verringert werden und
kann eine wirksamere Beschleunigung der Gasströmung erreicht werden.
Es ist daher möglich, einen dünnen Gasstrom mit hohem Druck auf der Oberfläche des Targets auszubilden, was
zu einer Abnahme der Streuung des zerstäubten Materials und zu einer Verbesserung der Zerstäubungsgeschwindigkeit
führt.
Weiterhin kann eine dünne Schicht mit guter Kristallisation aufgebracht werden, die die theoretische chemische Zusammensetzung
des aufzudampfenden Materials hat.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine konische Kappe 11 an einem Ende des Targets
neben der Gasbeschleunigungsdüse 7 vorgesehen ist, um die Gasströmung längs der Aussenflache des Targets zu verbessern.
Durch ein Schleifen des Endabschnittes des Targets kann ein ähnlicher Effekt gleichfalls erreicht werden.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Auslass in der Nähe des anderen Endes der
Gasbeschleunigungsdüse 7 mit einer ersten Unterdruckauslassöffnung 3A und einer zweiten Unterdruckauslassöffnung 3B
versehen ist, die das erste Unterdruckrohr 3A umgibt.
Ünterdruekmesseinrichtungen 12A und 12B messen den Unterdruck
in der ersten und der zweiten Unterdruckauslassöffnung 3A und 3B jeweils. Die Gasströmung kann weiter verbessert
werden, indem gleichzeitig diese beiden unabhängigen
Unterdruckauslassöffnungen verwandt werden. Wenn die Auslassöffnungen
mit einer einen niedrigen und einen hohen Unterdruck liefernden Unterdruckpumpe jeweils verbunden
werden, wird die Turbulenz der Gasströmung gesteuert, so dass die Ausbildung eines dünnen Gasstromes mit
hohem Druck insbesondere in der Nähe der Targetoberfläche noch wirkungsvoller erfolgen kann.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei dem der Einlass 2 für das reagierende Gas oder der Auslass 3 des Reaktionsbehälters 1 beispielsweise der
Gasauslass 3 in Fig. 10 trichterförmig ausgebildet ist. Diese Ausbildung erlaubt eine Verringerung der Turbulenz
der Gasströmung ähnlich wie es bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Weiterhin kann ein Magnetfeldgenerator, beispielsweise eine Magnetanordnung 15 in der Nähe des Targets vorgesehen
sein, wie es in Fig. 11 dargestellt wird. Wenn die magnetisehen Kraftlinien von der Magnetanordnung 15 auf den Zerstäubungsstoff,
d.h. die Serstäubungsteilchenwirken, wird nicht
nur der Zerstäubungswirkungsgrad erhöht, sondern wird auch die Plasmaströmung in der Nähe de's Targets konzentriert,
so dass eine Beschädigung des Substrates aufgrund der Plasmaströmung vermindert werden kann. Es ist daher möglich,
die Zerstäubungsgeschwindigkeit weiterhin zu erhöhen und eine Gleichmässigkeit der Stärke der Schicht zu erzielen und
die Schichtqualität zu erhöhen.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, dass bei der erfindungsgemässen
Ausbildung, bei der eine Gasbeschleunigungsdüse im Reaktionsbehälter vorgesehen ist, um das reagierende Gas in den
Reaktionsbehälter durch die Gasbeschleunigungsdüse so einzuführen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Längsrichtung,
d.h. längs der Gasströmung gleich der oder grosser
- yr -
als die Ausbreitungsgeschwindigkeit in horizontaler Richtung gehalten wird, ein gewünschtes Gasdruckprofil
verwirklicht werden kann.
Das Streuen und das Wiederanhaften der Zerstäubungssubstanzen
werden daher verringert, was eine Erhöhung der Zerstäubungsgeschwindigkeit möglich macht und ein abnormes Wachsen
der Schicht verhindert. Es können daher die besten Verhältnisse der c-Achsenorientierung verwirklicht werden,
wobei gleichzeitig die theoretische chemische Zusammensetzung der Schicht erhalten werden kann.
Die erfindungsgemässe Ausbildung ist insbesondere dann
wirkungsvoll, wenn eine Schicht aus einem konjugierten Material aufgebracht wird.
Leerseite
Claims (8)
- Patentanwälte Dipl.-jInjs. H/We-iokm^annjIDipl.-Phys. Dr. K. FinckeDipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820MÖHLSTRASSE 22TELEFON (089)980352TELEX 5 22 621TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHENP/ht.PATENTANSPRÜCHEJ/ Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten, gekennzeichnet durch einen Reaktionsbehälter (1)/ in dem Substrate (5) gehalten sind, eine Gasbeschleunigungsdüse (7), die im Reaktionsbehälter (1) vorgesehen ist, eine Gasversorgungseinrichtung (8, 9) zum Zuführen eines reagierenden Gases in den Reaktionsbehälter (1) durch die Düse (7), und eine eine dünne Schicht aufbringende Einrichtung (6, 13) zum Aufbringen einer dünnen Schicht auf das Substrat (5). 10
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g ek e η η ζ ei c h η e t , dass die eine dünne Schicht aufbringende Einrichtung ein Target (6), das sich im Reaktionsbehälter(I) befindet, und eine Zerstäubungseinrichtung zum Zerstäuben des Targets (6) umfasst.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (6) eine zylindrische Form hat, und dass die Substrate (5) so angeordnet sind, dass sie das Target (6) umgeben, so dass das reagierende Gas von der Düse (7) in Längsrichtung am Target (6) entlang strömen kann.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine ein Magnetfeld erzeugende Einrichtung (15), die in der Nähe des Targets (6) vorgesehen ist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine konische Kappe(II) an einem Endabschnitt des Targets (6) in der Nähe der Düse (7) vorgesehen ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3,· 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsbehälter(1) mit zwei Auslassöffnungen (3A, 3B) versehen ist.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet , dass der Reaktionsbehälter(1) mit einer trichterförmigen Auslassöffnung (3) versehen ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7,dadurch gekennzeichnet , dass die eine dünne Schicht aufbringende Einrichtung eine Ionengalvanisiereinrichtung (13) ist.
5
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3641981U JPS5922116Y2 (ja) | 1981-03-17 | 1981-03-17 | 薄膜形成装置 |
| JP12164381U JPS5925884Y2 (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | スパツタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3209792A1 true DE3209792A1 (de) | 1982-11-04 |
Family
ID=26375462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823209792 Granted DE3209792A1 (de) | 1981-03-17 | 1982-03-17 | Vorrichtung zum aufbringen von duennen schichten |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4466876A (de) |
| DE (1) | DE3209792A1 (de) |
| FR (1) | FR2502185B1 (de) |
| GB (1) | GB2098241B (de) |
| NL (1) | NL8201093A (de) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985003460A1 (en) * | 1984-02-13 | 1985-08-15 | Schmitt Jerome J Iii | Method and apparatus for the gas jet deposition of conducting and dielectric thin solid films and products produced thereby |
| CA1232228A (en) * | 1984-03-13 | 1988-02-02 | Tatsuro Miyasato | Coating film and method and apparatus for producing the same |
| EP0211060B1 (de) * | 1985-01-29 | 1989-04-12 | KENDERI, Tibor | Flammenspritzvorrichtung zur pulverbeschichtung |
| EP0595159B1 (de) * | 1992-10-26 | 1997-12-29 | Schott Glaswerke | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung der Innenfläche stark gewölbter im wesentlichen kalottenförmiger Substrate mittels CVD |
| GB9323033D0 (en) * | 1993-11-09 | 1994-01-05 | Gen Vacuum Equip Ltd | Evaporator for vacuum web coating |
| US5591313A (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-07 | Tabco Technologies, Inc. | Apparatus and method for localized ion sputtering |
| US7235160B2 (en) * | 2003-08-06 | 2007-06-26 | Energy Photovoltaics, Inc. | Hollow cathode sputtering apparatus and related method |
| US9175383B2 (en) * | 2008-01-16 | 2015-11-03 | Applied Materials, Inc. | Double-coating device with one process chamber |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4062318A (en) * | 1976-11-19 | 1977-12-13 | Rca Corporation | Apparatus for chemical vapor deposition |
| DD150480A1 (de) * | 1979-04-02 | 1981-09-02 | Ullrich Heisig | Verfahren und einrichtung zum reaktiven zerstaeuben |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1515312B1 (de) * | 1965-06-14 | 1972-04-27 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Herstellung dünner Schichten durch Kathodenzerstäubung |
| US3408283A (en) * | 1966-09-15 | 1968-10-29 | Kennecott Copper Corp | High current duoplasmatron having an apertured anode positioned in the low pressure region |
| US3409529A (en) * | 1967-07-07 | 1968-11-05 | Kennecott Copper Corp | High current duoplasmatron having an apertured anode comprising a metal of high magnetic permeability |
| US3600292A (en) * | 1969-03-11 | 1971-08-17 | Westinghouse Electric Corp | Localized machining and deposition for microelectronic components by sputtering |
| FR2088088A1 (de) * | 1970-05-15 | 1972-01-07 | Anvar | |
| DE2846160A1 (de) * | 1978-10-24 | 1980-05-08 | Kernforschungsanlage Juelich | Wirbelschichtreaktor mit offenem reaktionsgaszutritt und verfahren zur laminar-durchflussteigerung |
| SU863716A1 (ru) * | 1979-08-08 | 1981-09-15 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Устройство дл нанесени покрытий |
| US4307283A (en) * | 1979-09-27 | 1981-12-22 | Eaton Corporation | Plasma etching apparatus II-conical-shaped projection |
| US4270999A (en) * | 1979-09-28 | 1981-06-02 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for gas feed control in a dry etching process |
| US4353777A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-12 | Lfe Corporation | Selective plasma polysilicon etching |
-
1982
- 1982-03-10 US US06/356,720 patent/US4466876A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-03-11 GB GB8207171A patent/GB2098241B/en not_active Expired
- 1982-03-16 NL NL8201093A patent/NL8201093A/nl not_active Application Discontinuation
- 1982-03-16 FR FR8204433A patent/FR2502185B1/fr not_active Expired
- 1982-03-17 DE DE19823209792 patent/DE3209792A1/de active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4062318A (en) * | 1976-11-19 | 1977-12-13 | Rca Corporation | Apparatus for chemical vapor deposition |
| DD150480A1 (de) * | 1979-04-02 | 1981-09-02 | Ullrich Heisig | Verfahren und einrichtung zum reaktiven zerstaeuben |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2098241B (en) | 1985-10-30 |
| US4466876A (en) | 1984-08-21 |
| GB2098241A (en) | 1982-11-17 |
| NL8201093A (nl) | 1982-10-18 |
| FR2502185B1 (fr) | 1987-02-20 |
| FR2502185A1 (fr) | 1982-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19956472B4 (de) | Flüssigkeits-Abgabesystem und Verfahren zur Dampfabscheidung | |
| DE60032551T2 (de) | Dünnschichtherstellung | |
| DE69630484T2 (de) | Reaktivgasinjektor für Vorrichtung zur chemischen Gasphasenabscheidung | |
| DE60035948T2 (de) | Chemischer abscheidungsreaktor und dessen verwendung für die abscheidung eines dünnen films | |
| DE3523509C2 (de) | ||
| DE4124018C1 (de) | ||
| EP0228394B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum beschichten von substraten mittels einer plasmaentladung | |
| DE60129380T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen einer Dünnschicht auf einen Wafer durch Abscheidung von atomaren Schichten | |
| DE2912661C2 (de) | Verfahren zur Abscheidung von reinem Halbleitermaterial und Düse zur Durchführung des Verfahrens | |
| EP2271787B1 (de) | Verdampferkörper | |
| EP1834010A1 (de) | Verfahren zum kaltgasspritzen | |
| DE1696628B2 (de) | Verfahren zum ueberziehen der oberflaeche eines gegenstandes mit silikatglas | |
| EP1255876A2 (de) | Kondensationsbeschichtungsverfahren | |
| WO2011042459A1 (de) | Atmosphärendruckplasmaverfahren zur herstellung oberflächenmodifizierter partikel und von beschichtungen | |
| DE112011105618T5 (de) | Oxidfilm-Niederschlagsverfahren und Oxidfilm-Niederschlagsvorrichtung | |
| DE4106513A1 (de) | Verfahren zur regelung eines reaktiven sputterprozesses und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
| WO2010089175A1 (de) | Plasmabeschichtungsanlage und verfahren zum beschichten oder behandeln der oberfläche eines substrats | |
| DE3209792A1 (de) | Vorrichtung zum aufbringen von duennen schichten | |
| EP2262929B1 (de) | Verfahren zum elektrochemischen beschichten eines substrates durch brush plating und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens | |
| DE2028949C3 (de) | Gettervorrichtung für Elektronenröhren | |
| DE19505258C2 (de) | Beschichtungsvorrichtung | |
| DE102009000903B4 (de) | Gasduschenmodul | |
| EP0585848A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur chemischen Gasphasenabscheidung dünner Schichten | |
| DE60027935T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Wolframnitridschicht | |
| EP0423370A1 (de) | Verfahren zur plasmabearbeitung und plasmatron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |