DE3625700A1 - Device for producing and analysing multi-component films - Google Patents
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- H01J37/3178—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for applying thin layers on objects
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Herstellen von Mehrkomponentenfilmen durch Kombination einer Ionenstrahl-Sputteranlage, die mehrere Sputter quellen und mehrere Targets enthält, und einer Analyse- Anlage, die in einem gemeinsamen Ultrahochvakuum- System angeordnet sind.The invention relates to a device for Production of multi-component films by combination an ion beam sputtering system that has multiple sputterers sources and contains several targets, and an analysis System operating in a common ultra high vacuum System are arranged.
Es ist bekannt, daß Mehrkomponentenfilme aus Dünn schichten, die beispielsweise für Magnetspeicher ge eignet sind, in Ionenstrahl-Sputteranlagen, sogenannten IBS-Anlagen (ion beam sputtering), hergestellt werden können. Mit einer Ionenkanone werden aus Targets Ionen und Neutralteilchen ausgelöst und auf einem Substrat abgeschieden. Die Dünnfilmschichten verschiedener Zusammensetzung können sowohl aus Metallen als auch aus Halbleitern oder Isolatoren bestehen. Eine bekannte Anlage enthält mehrere Targets und zwei Ionenkanonen, von denen eine auf das Substrat gerichtet ist und die andere den Targets zugeordnet ist. Von den Targets, die durch einen Schrittmotor bewegt werden können, ist jeweils eines der Ionenkanone ausgesetzt. Die Ab scheidungsrate wird durch einen Kristalloszillator angezeigt (Rev. Sci. Instrum. 56 (7), Juli 1985, Seiten 1340 bis 1343).It is known that multi-component films made of thin layers that ge, for example, for magnetic storage are suitable in so-called ion beam sputtering systems IBS systems (ion beam sputtering) can. With an ion gun, targets become ions and neutral particles triggered and on a substrate deposited. The thin film layers of different Composition can be made both from metals as well Semiconductors or insulators exist. An acquaintance System contains several targets and two ion cannons, one of which is directed towards the substrate and the another is assigned to the targets. From the targets that can be moved by a stepper motor one of the ion guns exposed. The Ab divorce rate is through a crystal oscillator shown (Rev. Sci. Instrum. 56 (7), July 1985, pages 1340 to 1343).
Es ist ferner eine Kombination einer Ionenstrahl- Sputteranlage mit einer Analyse-Anlage bekannt, die in einem gemeinsamen Ultrahochvakuum-System angeordnet sind. Die Ionenstrahl-Sputteranlage enthält mehrere Targets und zwei Ionenkanonen, die jeweils einem Target zugeordnet sind. Mit einem LEED-System (low energy electron diffraction) kann eine in-situ-Analyse des Substrats und der aufgewachsenen Filme durchgeführt werden. Eine AES-Analyse (Auger electron spectroscopy) kann in einer getrennten, aber mit der IBS-Anlage ver bundenen Kammer durchgeführt werden (CRC Critical Reviews on Sol. State and Mat. Sci., Vol. 11, Issue 1, Seiten 68 und 69).It is also a combination of an ion beam Sputtering plant with an analysis system known in arranged a common ultra high vacuum system are. The ion beam sputtering system contains several Targets and two ion guns, each one target assigned. With a LEED system (low energy electron diffraction) an in situ analysis of the Substrate and the grown films performed will. An AES analysis (Auger electron spectroscopy) can be in a separate, but with the IBS system ver bound chamber (CRC Critical Reviews on Sol. State and Mat. Sci., Vol. 11, Issue 1, Pages 68 and 69).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Anlage derart zu verbessern, daß zugleich eine Analyse der Proben als auch der Targets möglich ist.The invention is based on the object of this known system to improve such that a Analysis of the samples as well as the targets is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Mit dem Präzisionsmanipulator werden die Proben von einer Transferposition aus einer Schleuse in ihre Beschich tungsposition gebracht. Mit dem Greifarm können die Proben vom Präzisionsmanipulator abgenommen und auf den Drehschiebemanipulator aufgesetzt werden, der sie zur Analyseanlage transportiert. Der Drehschiebemanipulator dient außerdem zum Transport der Targets zwischen ihrer Beschichtungsposition und ihrer Analyseposition. Mit dieser Einrichtung können somit sowohl die Proben als auch die Targets analysiert werden und es können Mehr komponentenfilme aus Metallen, Halbleitern und Isola toren hergestellt werden. Besonders vorteilhafte wei tere Ausgestaltungen der Einrichtung der Erfindung er geben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved with the kenn Drawing features of claim 1. With the Precision manipulator will take the samples from one Transfer position from a lock to your coating position brought. With the gripper arm they can Samples taken from the precision manipulator and placed on the Rotary slide manipulator can be placed on the Analysis system transported. The rotary slide manipulator also serves to transport the targets between them Coating position and its analysis position. With this device can thus both the samples also the targets are analyzed and more can be done component films made of metals, semiconductors and isola gates are manufactured. Particularly advantageous white tere embodiments of the device of the invention he give themselves from the subclaims.
In einer besonderen Ausführungsform der Einrichtung sind Neutralteilchenquellen als Sputterquellen vorge sehen. Damit ist eine Abscheidung von metallischen oder halbleitenden Schichten sowie Isolatorschichten möglich. Eine weitere Sputterquelle kann zum simultanen Teilchenbeschuß während der Beschichtung eingesetzt werden, wodurch die mikrostrukturellen und magnetischen Eigenschaften der so hergestellten Filme beeinflußt werden können. Ferner kann die Einrichtung vorzugsweise mit einem Analysegerät zur Verfolgung des Wachstums prozesses mit Laser-Licht versehen sein. Damit ist eine Feststellung optischer und magnetooptischer Eigenschaf ten im Falle von Magnetschichten der aufgewachsenen Schichten während des Abscheidungsprozesses möglich.In a special embodiment of the device are neutral particle sources as sputter sources see. This is a separation of metallic or semiconducting layers and insulator layers possible. Another sputter source can be used for simultaneous Particle bombardment used during the coating be, making the microstructural and magnetic Properties of the films thus produced are affected can be. Furthermore, the device can preferably with an analyzer to track growth process with laser light. So that's one Determination of optical and magneto-optical properties in the case of magnetic layers of the grown ones Layers possible during the deposition process.
Für die Probe kann vorzugsweise ein gerichtetes Magnet feld vorgesehen sein, mit dem eine in situ magneto optische Charakterisierung von Magnetschichten möglich ist; außerdem kann man damit beispielsweise innerhalb aufwachsender magnetischer Schichten eine magnetische Anisotropie in Feldrichtung induzieren. Das Magnetfeld kann vorzugsweise durch eine innerhalb der Ionenstrahl- Sputteranlage transportierbare Magnetspule induziert werden. Insbesondere kann eine geteilte Magnetspule vorgesehen sein, deren Teilspulen auf zwei gegenüber liegenden Seiten der Probe angeordnet werden.A directional magnet can preferably be used for the sample Field provided with which an in situ magneto optical characterization of magnetic layers possible is; you can also use it, for example, within growing magnetic layers a magnetic one Induce anisotropy in the field direction. The magnetic field can preferably by a within the ion beam Sputtering system induces transportable magnetic coil will. In particular, a split solenoid be provided, the partial coils on two opposite lying sides of the sample.
Der Präzisionsmanipulator ist vorzugsweise mit einer Heizeinrichtung und einer Kühleinrichtung für die Probe versehen.The precision manipulator is preferably with a Heating device and a cooling device for the sample Mistake.
Die Analyse-Anlage kann außerdem noch mit einer Ionen quelle für tiefenaufgelöste Augerelektronenspektros kopie und Röntgenphotoemissionsspektroskopie ausge rüstet sein. The analysis system can also use an ion source for deeply resolved Auger electron spectros copy and X-ray photoemission spectroscopy be prepared.
Ferner kann die Analyse-Anlage noch mit der Kombination einer zusätzlichen Ionenquelle mit einem Sekundärionen- Massenspektrometer SIMS zur Messung von Verunreinigun gen sowie der Zusammensetzung der Schichten versehen sein.Furthermore, the analysis system can still be combined an additional ion source with a secondary ion Mass spectrometer SIMS for measuring contamination conditions and the composition of the layers be.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 ein Ausfüh rungsbeispiel einer Einrichtung zum Herstellen von Mehrkomponentenfilmen gemäß der Erfindung als Außenan sicht schematisch veranschaulicht ist. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Ionenstrahl-Sputteranlage und in Fig. 3 ein Schnitt durch die Analyseanlage darge stellt.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which FIG. 1 is an exemplary embodiment of a device for producing multi-component films according to the invention as an outside view is schematically illustrated. In Fig. 2 is a section through the ion beam sputtering system and in Fig. 3 is a section through the analysis system Darge provides.
In der Ausführungsform einer Einrichtung zum Herstellen von Mehrkomponentenfilmen gemäß Fig. 1 bildet die Kombination einer Ionenstrahl-Sputteranlage 10 mit einer Analyse-Anlage 30 ein gemeinsames Vakuumsystem 11 mit einem Ultrahochvakuum von vorzugsweise mindestens 10-9 Torr und insbesondere etwa 10-11 Torr zugeordnet. Diese Einrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein zum Herstellen von magnetischen Speicherschichten, beispielsweise Kobalt-Chrom Co x Cr1-x oder Seltenen-Erd- Übergangsmetallegierungen, beispielsweise Terbium- Eisen-Kobalt Tb x (Fe1-y Co y ) 1-x oder Metallschichten, beispielsweise Kupfer Cu sowie von Halbleiter- oder auch Isolatorschichten.In the embodiment of a device for producing multi-component films according to FIG. 1, the combination of an ion beam sputtering system 10 with an analysis system 30 forms a common vacuum system 11 with an ultra high vacuum of preferably at least 10 -9 torr and in particular approximately 10 -11 torr. This device can be provided, for example, for producing magnetic storage layers, for example cobalt-chromium Co x Cr 1- x or rare earth-transition metal alloys, for example terbium-iron-cobalt Tb x (Fe 1- y Co y ) 1- x or metal layers , for example copper Cu and semiconductor or insulator layers.
Mehrere Sputterquellen, von denen in Fig. 1 nur drei sichtbar und mit 8 bezeichnet sind, dienen als Sputterkanonen für innerhalb der Sputteranlage ange ordnete Targets. Als Sputterquellen 8 können vorzugs weise Neutralteilchenquellen vorgesehen sein. Damit ist die Herstellung sowohl von Metall- als auch von Halb leiter- und Isolatorschichten möglich. Durch die Sputterquellen 8 wird Material aus der Oberfläche der Targets ausgelöst und zerstäubt und auf einem Substrat niedergeschlagen. Die Fokalpunkte der Sputterquellen 8 liegen nebeneinander auf einer Linie parallel zur waagrechten Achse des Vakuumsystems 11. Durch das Zerstäuben von mehrkomponentigen Targets oder gleich zeitiges Zerstäuben mehrerer ein- oder mehrkomponen tiger Targets entstehen auf dem Substrat Multikomponen tenschichten.Several sputter sources, of which only three are visible in FIG. 1 and designated 8 , serve as sputter guns for targets arranged within the sputtering system. As sputter sources 8 , neutral particle sources can preferably be provided. This enables the production of both metal and semi-conductor and insulator layers. The sputtering sources 8 trigger and atomize material from the surface of the targets and deposit them on a substrate. The focal points of the sputtering sources 8 lie side by side on a line parallel to the horizontal axis of the vacuum system 11 . By sputtering multi-component targets or simultaneously sputtering one or more component targets, multi-component layers are formed on the substrate.
Die Kombination der beiden Anlagen ist mit einem Trans fermechanismus versehen, der aus der Kombination eines Präzisionsmanipulators 2 mit einem Greifarm 12 und einem Drehschiebemanipulator 40 besteht. Mit diesem zu sammenwirkenden Mechanismus können sowohl die Proben, als auch die Targets zwischen der Ionenstrahl-Sputter anlage 10 und der Analyseanlage 30 hin- und her transportiert werden.The combination of the two systems is provided with a trans fermechanismus, which consists of the combination of a precision manipulator 2 with a gripper arm 12 and a rotary slide manipulator 40 . With this cooperating mechanism, both the samples and the targets can be transported back and forth between the ion beam sputtering system 10 and the analysis system 30 .
Der Präzisionsmanipulator 2 bildet einen Teil der Ionenstrahl-Sputteranlage 10 und ermöglicht eine Bewegung der Proben innerhalb der Sputteranlage in X-, Y- und Z-Richtung und eine Drehbewegung R um seine senkrechte Achse sowie zusätzlich eine Drehbewegung um eine in der X-Y-Ebene liegende Achse. Für die Ver stellung in X- und Y-Richtung sind Antriebe vorgesehen, die mit 3 bezeichnet sind. Ein Antrieb 4 ist für die Höhenverstellung (z-Richtung) und ein Antrieb 5 für die Drehbewegung vorgesehen. Ein Faltenbalg 6 ermöglicht die vakuumdichte Höhenverstellung. The precision manipulator 2 forms part of the ion beam sputtering system 10 and enables movement of the samples within the sputtering system in the X, Y and Z directions and a rotational movement R about its vertical axis and additionally a rotational movement about a lying in the XY plane Axis. For the adjustment in the X and Y directions, drives are provided which are designated by 3 . A drive 4 is provided for the height adjustment (z direction) and a drive 5 for the rotary movement. A bellows 6 enables the vacuum-tight height adjustment.
Der Präzisionsmanipulator 2 ist mit einer nicht darge stellten Heizeinrichtung versehen, die eine Erwärmung der Probe auf etwa 1000 K erlaubt. Ferner kann der Präzisionsmanipulator 2 auf Flüssigstickstoff (LN2)- Temperatur von 77 K gekühlt werden. Durch diese Heizung und Kühlung der Proben ist eine Beeinflussung der Eigenschaften der aufgewachsenen Dünnschichten möglich. Es können beispielsweise amorphe Metallschich ten auf einem gekühlten Substrat abgeschieden werden. Ferner können die Proben getempert und die Schichten durch Festkörperreaktionen und Interdiffusion zwischen benachbarten Lagen bei Schichtpaketen verändert werden. Es ist beispielsweise ein Amorphisieren durch Tempern von Schichtpaketen möglich.The precision manipulator 2 is provided with a heating device, not shown, which allows the sample to be heated to approximately 1000 K. Further, the precision manipulator 2 to liquid nitrogen (LN 2) - are cooled temperature of 77 K. This heating and cooling of the samples enables the properties of the grown thin layers to be influenced. For example, amorphous metal layers can be deposited on a cooled substrate. Furthermore, the samples can be annealed and the layers can be changed by solid-state reactions and interdiffusion between adjacent layers in layer packages. For example, amorphization by annealing layer packets is possible.
Der Greifarm 12 wirkt wie eine Pinzette und dient zu sammen mit dem Drehschiebemanipulator 40 zum Transport der Proben und Targets zur Analyseanlage 30. Der Greif arm 12 dient außerdem zugleich zur Betätigung einer Schleuse 14, die ein Karussell enthält, auf dem vor zugsweise zugleich mehrere Substrate, beispielsweise 10 Substrate, befestigt sind. Das Karussell wird auf einem in der Figur nicht dargestellten Manipulator ab gesetzt (park position). Einzelne Substrate können von diesem Karussell mit dem Greifarm 12 auf den Präzisionsmanipulator 2 in ihre Arbeitsposition ge bracht werden, in der sie von dem Material erreicht werden, das aus der Oberfläche der Targets ausgelöst wird.The gripper arm 12 acts like tweezers and is used together with the rotary slide manipulator 40 to transport the samples and targets to the analysis system 30 . The gripping arm 12 also serves to actuate a lock 14 , which contains a carousel, on which several substrates, for example 10 substrates, are preferably attached at the same time. The carousel is placed on a manipulator, not shown in the figure (park position). Individual substrates can be brought from this carousel with the gripper arm 12 onto the precision manipulator 2 into their working position, in which they are reached by the material that is triggered from the surface of the targets.
Für die Ionenstrahl-Sputteranlage 10 sind ferner vor zugsweise mindestens zwei Anschlußflansche 20 für ein in der Figur nicht dargestelltes Analysegerät zur Ver folgung des Wachstumsprozesses der Dünnschichten mit Laser-Licht vorgesehen. Mit diesem Analysegerät können optische Eigenschaften der Dünnschichten, beispiels weise der Brechungsindex n, der Absorptionsindex k oder auch die Reflektivität R, während ihres Wachstumspro zesses festgestellt werden. Das Analysegerät dient ferner in Kombination mit der Magnetspule 50 zur Mes sung magnetooptischer Eigenschaften der Probe, bei spielsweise zur Messung des Kerr-Winkels R k. Außerdem kann damit die Phasenumwandlungstemperatur (Curie-Tem peratur) von der ferromagnetischen oder ferrimagneti schen in die paramagnetische Phase sowie die Kompensa tionstemperatur bei ferrimagnetischen Materialien er mittelt werden. Darüber hinaus ist damit simultan während des Wachstumsprozesses eine Messung der Reflek tivität R als Funktion der Schichtdicke möglich. Für optische Anpassungsschichten muß bekanntlich die Reflek tivität R als Funktion der Schichtdicke minimiert wer den. Mit einem Mikroprozessor kann dieser Prozeß auto matisiert werden. Sichtfenster 16 dienen zur Beobach tung der Proben- und Targetmanipulatoren. Verschiedene Flansche 18 sind zum wahlweisen Anschluß von Geräten, die zum Betrieb der Anlage zweckmäßig sein können, bei spielsweise von Massenspektrometern oder Vakuummeß röhren, vorgesehen.For the ion beam sputtering system 10 , at least two connecting flanges 20 are also preferably provided for an analyzer (not shown in the figure) for tracking the growth process of the thin layers with laser light. With this analyzer, optical properties of the thin layers, for example the refractive index n , the absorption index k or the reflectivity R , can be determined during their growth process. The analyzer is also used in combination with the magnet coil 50 for measuring magneto-optical properties of the sample, for example for measuring the Kerr angle R k . It can also be used to determine the phase transition temperature (Curie temperature) from the ferromagnetic or ferrimagnetic phase to the paramagnetic phase and the compensation temperature for ferrimagnetic materials. In addition, a measurement of the reflectivity R as a function of the layer thickness is possible simultaneously during the growth process. For optical matching layers, it is known that the reflectivity R must be minimized as a function of the layer thickness. This process can be automated with a microprocessor. Viewing windows 16 are used to observe the sample and target manipulators. Various flanges 18 are provided for the optional connection of devices which may be expedient for operating the system, for example tubes from mass spectrometers or vacuum measuring devices.
Mit einem Schichtdickenmeßgerät, das im allgemeinen einen innerhalb des Vakuumsystems 11 angeordneten Schwingquarz 23 (crystal sensor) enthält, wird die Materialzufuhr und damit die Abscheidungsrate gemessen und wahlweise durch entsprechende Steuerung der Sputter quellen 8 eingestellt. With a layer thickness measuring device, which generally contains a quartz crystal 23 arranged within the vacuum system 11 (crystal sensor), the material supply and thus the deposition rate is measured and optionally adjusted by appropriate control of the sputtering sources 8 .
Zur Analyse-Anlage 30 gehören ein Energie- und Inten sitätsanalysator 32, eine Röntgen-Photoemissionsquelle (XPS) 34 (Fig. 3) sowie eine Elektronenquelle, die mit 36 bezeichnet ist.The analysis system 30 include an energy and intensity analyzer 32 , an X-ray photoemission source (XPS) 34 ( FIG. 3) and an electron source, which is designated by 36 .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung ist die Analyseanlage 30 ferner mit einer zusätzlichen Ionenquelle 44 versehen, die vorzugsweise zum Her stellen von Tiefenprofilen dienen kann. Mit dieser Einrichtung kann somit abwechselnd gesputtert und gemessen werden. Dieser Vorgang kann vorzugsweise von einem Rechner gesteuert werden. Es kann beispielsweise zunächst ein Auger-Spektrum oder ein Röntgen-Photo emissions-Spektrum aufgenommen, anschließend wieder eine Schicht abgesputtert und dann wieder eine Messung vorgenommen werden. Die Prozesse können auch simultan ablaufen.In a preferred embodiment of the device, the analysis system 30 is also provided with an additional ion source 44 , which can preferably be used to produce depth profiles. With this device, sputtering and measurement can be carried out alternately. This process can preferably be controlled by a computer. For example, an Auger spectrum or an X-ray photo-emission spectrum can first be recorded, then a layer can be sputtered off again and a measurement can then be carried out again. The processes can also run simultaneously.
Ein Drehschiebemanipulator 40 dient zum Transport der Targets und Proben von der Ionenstrahl-Sputteranlage 10 zur Analyseanlage 30. Ferner werden damit die Targets und Proben in ihre zur Analyse erforderliche Lage ge bracht. Durch die Linearbewegung in Achsrichtung erfolgt der Transport zwischen der Ionenstrahl-Sputter anlage 10 und der Analyse-Anlage 30 und mit seiner Drehbewegung wird der Einschußwinkel der Sputterquellen 8 eingestellt. Dadurch kann z.B. die Sputterrate ver ändert und optimiert werden.A rotary slide manipulator 40 is used to transport the targets and samples from the ion beam sputtering system 10 to the analysis system 30 . Furthermore, the targets and samples are brought into their position required for analysis. Due to the linear movement in the axial direction, the transport between the ion beam sputtering system 10 and the analysis system 30 takes place and with its rotational movement the shot angle of the sputtering sources 8 is set. This allows the sputter rate to be changed and optimized, for example.
Eine Vakuumpumpe für Ultrahochvakuum, von der lediglich ein Anschlußrohr 42 in der Figur angedeutet ist, dient zur Erzeugung des Vakuums im Vakuumsystem 11. Die Vakuum pumpe kann vorzugsweise eine Turbomolekularpumpe in Kombination mit einer Titan-Verdampferpumpe sein, mit der auch Wasserstoff H₂ abgepumpt werden kann und damit ein Ultrahochvakuum von mindestens 10-10 Torr erreich bar ist.A vacuum pump for ultra-high vacuum, of which only a connecting pipe 42 is indicated in the figure, is used to generate the vacuum in the vacuum system 11 . The vacuum pump can preferably be a turbomolecular pump in combination with a titanium evaporator pump, with which hydrogen H₂ can also be pumped out and thus an ultra-high vacuum of at least 10 -10 Torr can be achieved.
In der Schnitt-Darstellung gemäß Fig. 2 ist innerhalb des Vakuumsystems 11 ein Target 24 angedeutet, das auf dem in der Figur nicht dargestellten Dreh-Schiebemani pulator 40 befestigt sein soll und auf das eine Sputter quelle 8 gerichtet ist. Oberhalb der Targets 24, von denen in der Figur nur ein einziges sichtbar ist, wird eine Probe 26, ein sogenanntes Kleinsubstrat, dessen Durchmesser im allgemeinen etwa 10 mm nicht wesentlich überschreitet, angeordnet. Die Probe 26 ist am Präzi sionsmanipulator 2 befestigt. Zwischen dem Target 24 und der Probe 26 ist eine in ihrer Lage veränderbare Abschirmung 28 (shutter) vorgesehen. Diese Abschirmung 28 schützt die Probe 26 vor allem während der Reinigung der Targets 24 vor Beginn des Abscheidungsprozesses. Mit dieser Reinigung werden beispielsweise Sauerstoff und Kohlenstoff von der Oberfläche der Targets 24 entfernt.In the sectional view according to FIG. 2, a target 24 is indicated within the vacuum system 11, which target is to be attached to the rotary-slide man 40 ( not shown in the figure) and to which a sputter source 8 is directed. A sample 26 , a so-called small substrate, the diameter of which generally does not substantially exceed about 10 mm, is arranged above the targets 24 , of which only a single one is visible in the figure. The sample 26 is attached to the precision manipulator 2 . A shield 28 (shutter) which can be changed in its position is provided between the target 24 and the sample 26 . This shield 28 protects the sample 26 especially during the cleaning of the targets 24 before the start of the deposition process. With this cleaning, for example, oxygen and carbon are removed from the surface of the targets 24 .
In der Schnittebene sind außerdem zwei Anschlußflansche 20 für Analysegeräte sowie ein Schwingquartz 23 des Schichtdickenmeßgerätes 22 sichtbar.In the sectional plane, two connecting flanges 20 for analysis devices and a quartz crystal 23 of the layer thickness measuring device 22 are also visible.
Ferner kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine Vorrichtung zum Einbringen einer Magnetspule 50 vorge sehen sein, von der lediglich ein Flansch 48 sichtbar ist. In dieser Ausführungsform ist die Einrichtung ge eignet für optische und magnetooptische Messungen. Die Magnetspule 50 kann vorzugsweise als sogenannte Helmholtzspule aufgebaut sein, deren Teilspulen zu beiden Seiten der Probe 26 angeordnet sind. Furthermore, in a preferred embodiment, a device for introducing a magnetic coil 50 can be seen, of which only a flange 48 is visible. In this embodiment, the device is suitable for optical and magneto-optical measurements. The magnet coil 50 can preferably be constructed as a so-called Helmholtz coil, the partial coils of which are arranged on both sides of the sample 26 .
Die Probe 26 ist mit Hilfe des Präzisionsmanipulators 2 um ihre senkrechte Achse um einen Winkel R drehbar und um eine Achse parallel zur Längsachse der Vakuumkammer 11 um einen Winkel ψ schwenkbar.The sample 26 can be rotated around its vertical axis by an angle R by means of the precision manipulator 2 and can be pivoted through an angle ψ about an axis parallel to the longitudinal axis of the vacuum chamber 11 .
Ferner kann die Präparationsanlage 10 vorzugsweise mit einer weiteren in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Ionen- oder Neutralteilchenquelle 9 ausgerüstet sein, die zum simultanen Teilchenbeschuß während des Auf sputterns der Mehrkomponentenfilme dient. Dadurch können magnetische, optische und mikrostrukturelle Eigenschaften von dünnen Schichten beeinflußt werden.Furthermore, the preparation system 10 can preferably be equipped with a further ion or neutral particle source 9 , indicated by dashed lines in FIG. 2, which serves for simultaneous particle bombardment during the sputtering of the multicomponent films. Magnetic, optical and microstructural properties of thin layers can thereby be influenced.
Gemäß Fig. 3 ist für die Analyse-Anlage 30 außer dem Elektronenspektrometer 32, und der Elektronenquelle 36 noch eine Röntgen-Photoemissionsquelle (XPS) 34 vorge sehen. Mit der Kombination dieser Geräte ist eine Analyse der Zusammensetzung, Oberflächensauberkeit und der elektronischen Struktur von Metall-, Halbleiter- und Isolatorschichten möglich. FIG. 3 is another X-ray photoemission source (XPS) see 30 except the electron spectrometer 32, and the electron source 36 34 provided for the analysis system. With the combination of these devices, an analysis of the composition, surface cleanliness and the electronic structure of metal, semiconductor and insulator layers is possible.
Zur Untersuchung der elektronischen Struktur solcher Schichten kann die Analysenlage 30 vorzugsweise noch mit einer in Fig. 3 nicht dargestellten Ultraviolett- Photoemissionsquelle versehen sein.To examine the electronic structure of such layers, the analysis layer 30 can preferably also be provided with an ultraviolet photoemission source, not shown in FIG. 3.
Eine weitere Ionenquelle 54 ist kombiniert mit einem Sekundärionen-Massenspektrometer (SlMS) 56. Mit der Ionenquelle 54 wird Material von der Probe 26 oder einem Target 24 abgetragen und mit dem Sekundärionen- Massenspektrometer 56 werden die aus der Oberfläche ausgelösten Sekundärionen erfaßt. Mit dieser Einrich tung kann somit durch Messung der Massenzahl und Inten sität der ausgelösten Ionen ebenfalls die Zusammen setzung und der Anteil von Verunreinigungen gemessen werden. Außerdem ist in der Figur eines der Fenster 16 sichtbar.Another ion source 54 is combined with a secondary ion mass spectrometer (SlMS) 56 . Material is removed from the sample 26 or a target 24 with the ion source 54 and the secondary ions released from the surface are detected with the secondary ion mass spectrometer 56 . With this device, the composition and the proportion of impurities can also be measured by measuring the mass number and intensity of the ions released. In addition, one of the windows 16 is visible in the figure.
Zu einer weiteren Analyse der Proben 26 außerhalb des Vakuumsystems 11 (ex-situ-Analyse) können die Proben 26 innerhalb der Einrichtung mit geeigneten Schutzschich ten versehen werden.For a further analysis of the samples 26 outside the vacuum system 11 (ex-situ analysis), the samples 26 can be provided with suitable protective layers within the device.
Claims (10)
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1986
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| Title |
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| NICHTS ERMITTELT * |
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