DE3726006A1

DE3726006A1 - Vorrichtung zur herstellung von duennfilmen

Info

Publication number: DE3726006A1
Application number: DE19873726006
Authority: DE
Inventors: Shigeru Harada; Takeshi Noguchi; Hiroshi Mochizuki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-06
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1988-02-18
Also published as: US4867859A; JPH0763056B2; DE3726006C2; JPS6341013A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen auf einem Substrat, insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, mit der sich mehrschichtige Filme unter Verwendung der Reaktionszerstäubung oder durch reaktives Sputtern herstellen lassen.

Eine herkömmliche Vorrichtung zur Herstellung von Filmen von der Bauart, auf die sich die Erfindung bezieht, weist eine einzige Reaktionskammer auf, in der eine Anode und eine Kathode untergebracht sind, an denen eine Gleichspannung anliegt. Die Anode dient als Träger für ein Substrat auf dem ein Dünnfilm auszubilden ist. Nach dem Evakuieren der Reaktionskammer wird ein Edelgas, typischerweise Argon, in die Reaktionskammer eingeleitet, woraufhin eine Gasent ladung eingeleitet wird, indem man zwischen den beiden Elektroden eine hohe Spannung anlegt. Die Edelgasionen, die durch die Gasentladung gebildet werden, treffen auf die Kathode, und die Teilchen des Materials, welches die Kathode bilden, werden in der Reaktionskammer zerstäubt und sammeln sich als Dünnfilm auf dem Substrat.

Das reaktive Sputtern ist eine Form der Zerstäubung, die zur Herstellung von dünnen Filmen chemischer Verbindungen, wie z. B. von Oxiden oder Nitriden auf einem Substrat verwendet wird. Ein Edelgas, wie z. B. Argon, und ein reaktionsfähiges Gas, wie z. B. Sauerstoff oder Stickstoff, werden in eine evakuierte Reaktionskammer eingeleitet. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird eine Hochspannung zwischen Kathode und Anode gelegt, die ein Substrat trägt, und die Edelgasionen, die auf die Kathode prallen, erzeugen Teilchen des die Kathode bildenden Materials, die von dieser zerstäubt werden. Die zerstäubten Teilchen vereinigen sich mit dem reaktionsfähigen Gas und bilden eine Verbindung, die sich dann auf dem Substrat als Dünnfilm abscheidet.

Es ist oft erwünscht, einen mehrschichtigen Dünnfilm auf einem Substrat auszubilden. Bei einer Art von mehrschichtigem Film wird beispielsweise eine erste Schicht einer chemischen Verbindung, nachstehend als Dünnfilm der chemischen Verbindung bezeichnet, durch reaktives Sputtern auf einem Substrat ausgebildet, und dann wird eine zweite Schicht eines Materials in elementarer Form, nachstehend als elementarer Dünnfilm bezeichnet, auf der ersten Schicht ausgebildet, indem man ein anderes Filmherstellungsverfahren verwendet.

Wenn man eine herkömmliche Filmherstellungsvorrichtung ver wendet, so muß man dann, wenn der Dünnfilm der chemischen Verbindung auf einem Substrat durch reaktives Sputtern in der Reaktionskammer ausgebildet ist, das Gas aus der Reaktionskammer vollständig evakuieren, bevor man den elementaren Dünnfilm herstellt. Wenn nämlich irgendeines der reaktionsfähigen Gase in der Reaktionskammer bleibt, während der elementare Dünnfilm ausgebildet wird, so wird das reaktionsfähige Gas schließlich in den elementaren Dünn film gelangen und dessen Eigenschaften in nachteiliger Weise beeinträchtigen. Das Evakuieren der Reaktionskammer zwischen den Schritten der Herstellung von zwei Schichten ist jedoch schwierig, zeitraubend und verringert die Produktivität.

Wegen des Erfordernisses, die Reaktionskammer vor der Herstellung des elementaren Dünnfilmes zu evakuieren, bleibt der Dünnfilm der chemischen Verbindung für eine beträchtliche Zeitspanne freiliegend in einem Vakuum. Die Belichtung verringert die Stabilität der Grenzschicht zwischen dem Dünnfilm der chemischen Verbindung und dem elementaren Dünn film, was oft zu einem unerwünschten Abschälen oder An schwellen des elementaren Dünnfilmes führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen anzugeben, die in der Lage ist, einen mehrschichtigen Dünnfilm in einfacherer und rascherer Weise auf einem Substrat herzustellen, wenn man es mit einer herkömmlichen Vorrichtung vergleicht.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen mehrschichtigen Dünnfilm herzustellen, der einen elementaren Dünnfilm aufweist, der auf der Ober seite eines Dünnfilmes aus einer chemischen Verbindung ausgebildet ist, ohne daß die Gefahr des Abschälens oder Quellens des elementaren Dünnfilmes besteht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Vorrichtung sowohl zum reaktiven Sputtern als auch für eine Vielzahl von anderen Verfahren zur Herstellung von Dünnfilmen verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Dünn filmen weist eine erste Reaktionskammer und eine zweite Reaktionskammer auf, die über eine Öffnung miteinander in Verbindung stehen. Die erste Reaktionskammer nimmt eine Filmbildungseinrichtung zur Herstellung eines Filmes auf einem Substrat auf, und die zweite Reaktionskammer nimmt eine Ein richtung zur Erzeugung von Reaktionsatomen auf, um reaktions fähige Atome zu erzeugen, die bei dem reaktiven Sputtern verwendet werden. Die Öffnung, welche die beiden Reaktions kammern verbindet, befindet sich in der Nähe der Filmbildungs einrichtung in der ersten Reaktionskammer und der Einrichtung zur Erzeugung von Reaktionsatomen in der zweiten Kammer, so daß die reaktionsfähigen Atome, die in der zweiten Reaktions kammer erzeugt werden, die Öffnung passieren und in einen Filmerzeugungsbereich in der ersten Reaktionskammer eintreten können, um sich mit den Teilchen in dem Filmerzeugungsbereich zu vereinigen und eine chemische Verbindung zu bilden.

Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Einrichtung zur Erzeugung von reaktionsfähigen Atomen der zweiten Reaktionskammer eine Anode und eine Kathode auf, zwischen denen eine Hochfrequenzspannung in Anwesenheit eines Edelgases angelegt wird. Die Kathode besteht aus einem Material, das die reaktionsfähigen Atome in Molekülen enthält. Wenn eine Gasentladung zwischen den beiden Elektroden erzeugt wird, werden die reaktionsfähigen Atome von der Kathode aus zer stäubt.

Die Filmbildungseinrichtung der ersten Reaktionskammer ist nicht auf irgendeine Einrichtung beschränkt. Bei den ver schiedenen bevorzugten Ausführungsformen kann sie in Form einer Zerstäubungs- oder Sputtereinrichtung, einen Ionen beschichtigungseinrichtung, einer Vakuumabscheidungsein richtung, einer Ionenstrahl-Zerstäubungseinrichtung, einer Ionenstrahl-Dampfabscheidungseinrichtung, einer Clusterionen strahl-Dampfabscheidungseinrichtung und einer Molekularstrahl- Epitaxieeinrichtung ausgebildet sein.

Bei bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden die Reaktionskammern von einem einzigen Gehäuse gebildet, das von einer Trennwand mit einer darin ausgebildeten Öffnung in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die eine Kammer als erste Reaktionskammer und die andere Kammer als zweite Reaktionskammer dienen.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Aus führungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungs einrichtung in Form einer Zerstäubungs- oder Sputtereinrichtung ausgebildet ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungs einrichtung eine Ionenbeschichtungs einrichtung ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungs einrichtung eine Vakuumabscheidungs einrichtung ist;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungsein richtung eine Ionenstrahl-Sputterein richtung ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungs einrichtung eine Ionenstrahl-Dampf abscheidungseinrichtung ist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungs einrichtung eine Clusterionenstrahl- Dampfabscheidungseinrichtung ist; und in

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer siebenten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Filmbildungsein richtung eine Molekularstrahl-Epitaxie einrichtung ist.

Nachstehend wird eine Reihe von bevorzugten Ausführungs formen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei eine erste Ausführungsform. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Gehäuse 1 mit einer Trennwand 4 in eine erste Reaktionskammer 2 und eine zweite Reaktionskammer 3 unterteilt, die über eine in der Trennwand 4 ausgebildete Öffnung 5 miteinander in Verbindung stehen. Die Reaktionskammern 2 und 3 sind jeweils mit Einlaßventilen 6 und 7, über die ein Edelgas eingeleitet werden kann und Auslaßventilen 8 und 9 ausgerüstet, durch welche die beiden Reaktionskammern 2 und 3 evakuiert werden können. Die Auslaßventile 8 und 9 sind jeweils an Vakuumpumpen 10 und 11 angeschlossen, beispielsweise Kryopumpen, um in den beiden Reaktionskammern 2 und 3 Vakua zu erzeugen.

In der ersten Reaktionskammer 2 ist eine Filmbildungsein richtung in Form einer Zerstäubungs- oder Sputtereinrichtung 12 ausgebildet. Die Sputtereinrichtung 12 weist eine Anode 13 und eine Kathode 14 auf, die an eine Hochspannungs-Gleich spannungsversorgung 15 angeschlossen sind und die mit einem vorgegebenen Zwischenraum zwischeneinander einander gegenüber liegen. Die Anode 13 trägt ein Substrat 17, auf dem ein Dünnfilm auszubilden ist. Die Kathode 14, die als Target für Edelgasionen dient, besteht aus einem Material, das ein Element in Form von Molekülen enthält, die in dem auf dem Substrat 17 auszubildenden Dünnfilm enthalten sein sollen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform besteht die Kathode 14 aus einem Material, das Titan enthält.

In der zweiten Reaktionskammer 3 ist eine reaktionsfähige Atome erzeugende Einrichtung 18 untergebracht, die eine Anode 19 und eine Kathode 20 aufweist, die einander mit einem vorgegebenen Spalt dazwischen gegenüberliegen; ferner sind eine Hochfrequenz-Hochspannungsversorgung 21 und ein Kondensator 22 zur Gleichspannungskompensation vorgesehen, die mit den Elektroden 19 und 20 in Reihe geschaltet sind. Die Kathode 20 besteht aus einem Material, das Stickstoff enthält, wie z. B. SiN, TaN oder AlN, die Stickstoffatome durch Zerstäubung erzeugen, wenn sie mit Edelgasionen bombardiert werden.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird nachstehend für den Fall beschrieben, wo ein aus zwei Schichten bestehender Dünnfilm auf einem Substrat 17 erzeugt wird, wobei der zweischichtige Dünnfilm einen Dünnfilm der chemischen Verbindung in Form eines TiN-Dünnfilmes als untere Schicht und einen elementaren Dünnfilm in Form eines Ti-Dünnfilmes als obere Schicht aufweist, obwohl auch viele andere Arten von mehrschichtigen Dünnfilmen unter Verwendung dieser Ausführungsform hergestellt werden können.

Zunächst werden die beiden Reaktionskammern 2 und 3 auf einen Druck bzw. ein Vakuum in der Größenordnung von 1×10^-6 bis 1×10^-7 Torr über die Auslaßventile 8 und 9 unter Verwendung der Vakuumpumpen 10 bzw. 11 abgepumpt. Dann werden die Ein laßventile 6 und 7 geöffnet, und ein Edelgas, wie z. B. Argon, das eine relativ hohe Zerstäubungswirksamkeit hat und relativ preisgünstig ist, wird in beide Reaktionskammern 2 und 3 eingeleitet. Unter Verwendung der Gleichspannungs versorgung 15 wird eine hohe Gleichspannung an die beiden Elektroden 13 und 14 in der ersten Reaktionskammer 2 angelegt, und unter Verwendung der Spannungsversorgung 21 wird eine hohe Hochfrequenzspannung an die beiden Elektroden 19 und 20 in der zweiten Reaktionskammer 3 angelegt, so daß in den beiden Reaktionskammern 2 und 3 Gasentladungen erzeugt werden.

Ein Filmbildungsbereich 16 wird zwischen den beiden Elektroden 13 und 14 in der ersten Reaktionskammer 2 erzeugt, und ein reaktionsfähige Atome erzeugender Bereich 23 wird zwischen den beiden Elektroden 19 und 20 in der zweiten Reaktions kammer 3 erzeugt. Die Edelgasionen in der zweiten Reaktions kammer 3 prallen auf die Kathode 20 und sorgen dafür, daß Silizium- und Stickstoffatome von dieser zerstäubt werden. Einige der zerstäubten Si-Atome werden sich auf der Anode 19 sammeln, während sie von den Edelgasionen gestreut werden, und ein Teil wird mit einigen der zerstäubten N-Atome reagieren, um SiN-Teilchen zu bilden, die sich ebenfalls auf der Anode 19 sammeln.

Viele der zerstäubten Stickstoffatome werden sich innerhalb des reaktionsfähige Atome erzeugenden Bereiches zwischen den beiden Elektroden 19 und 20 aufhalten, von wo sie über die Öffnung 5 in die erste Reaktionskammer 2 gelangen werden und sich in dem Filmbildungsbereich 16 zwischen den beiden Elektroden 13 und 14 in der ersten Reaktionskammer 2 verteilen.

In der ersten Reaktionskammer 2 prallen die Edelgasionen auf die Kathode 14 und sorgen dafür, daß Titanatome von dieser zerstäubt werden. Die zerstäubten Titanatome reagieren mit den Stickstoffatomen aus der zweiten Reaktionskammer 3 und bilden TiN-Teilchen, die sich als Dünnfilm der chemischen Verbindung (TiN) auf dem Substrat 17 sammeln.

Nach der Ausbildung des TiN-Dünnfilmes auf dem Substrat 17 wird die Hochfrequenz-Spannungsversorgung 21 abgeschaltet, so daß die Erzeugung von Stickstoffatomen gestoppt wird. Die zweite Reaktionskammer 3 wird dann mit der Vakuumpumpe 11 evakuiert, um sämtliche übrigen Stickstoffatome zu beseitigen. Dann wird ein Edelgas durch das Einlaßventil 7 in die zweite Reaktionskammer 3 eingeleitet, und ein Ti-Dünnfilm wird auf dem TiN-Dünnfilm an der Oberseite ausgebildet, indem man Ti-Atome von der Kathode 14 zerstäubt. Nach der Her stellung des TiN-Dünnfilmes und vor der Bildung des Ti-Dünnfilmes ist es nicht erforderlich, die erste Reaktions kammer 2 zu evakuieren, und da die zweite Reaktionskammer 3 durch die Trennwand 4 von dieser getrennt ist, wird die Atmosphäre innerhalb der ersten Reaktionskammer 2 relativ unbeeinträchtigt bleiben, wenn die zweite Reaktionskammer 3 evakuiert wird, um die übrigen Stickstoffatome zu beseitigen.

Somit besteht eine geringere Zeitverzögerung zwischen den Schritten zur Herstellung des TiN-Dünnfilmes und des Ti-Dünnfilmes, und die TiN-Dünnfilmschicht wird nicht wie bei einer herkömmlichen Vorrichtung in einem Vakuum frei liegend gelassen und einer Belichtung ausgesetzt. Infolge dessen ist der Prozeß der Filmbildung schneller und einfacher, was zu einer erhöhten Produktivität führt, und die Stabilität der Grenzschicht oder Ubergangsschicht zwischen dem TiN-Dünn film und dem Ti-Dünnfilm wird vergrößert, so daß kein Abschälen oder Quellen des Ti-Dünnfilmes auftritt.

Die reaktionfähige Atome erzeugende Einrichtung 18 ermöglicht es, daß die Menge an reaktionsfähigen Atomen, die der ersten Reaktionskammer 2 zugeführt werden, präzise gesteuert wird, so daß es möglich ist, einen Dünnfilm herzustellen, der nur eine geringe Menge an reaktionsfähigen Atomen auf dem Substrat 17 enthält. Da außerdem die Öffnung 5 in der Trennwand 4 in der Nähe sowohl von dem Filmbildungsbereich 16 als auch dem reaktionsfähige Atome erzeugenden Bereich 23 angeordnet ist, kann eine kleine Menge an reaktionsfähigen Atomen in wirksamer Weise in den Filmbildungsbereich 16 eingeleitet werden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß die Einrichtung zur Herstellung eines Dünnfilmes in der ersten Reaktionskammer eine Ionenplattierungs oder Ionenbeschichtungseinrichtung 25 ist. Eine Kathode 26, die ein Substrat 17 trägt, ist an eine Hochspannungs-Gleich spannungsversorgung 15 angeschlossen und liegt einem geerdeten Tiegel 27 gegenüber, der ein Dampfabscheidungsmaterial 29 enthält. Der Tiegel 27 ist mit einer Heizung 28 ausgerüstet, um das Dampfabscheidungsmaterial 29 zu erhitzen. Während des Betriebes dieser Ausführungsform wird ein Filmbildungs bereich 16 zwischen der Kathode und dem Tiegel 27 in der Nähe der Öffnung 5 erzeugt, und reaktionsfähige Gasatome aus der zweiten Reaktionskammer 3 treten in den Filmbildungs bereich 16 ein, vereinigen sich mit Atomen des Dampfab scheidungsmaterials 29 und bilden eine chemische Verbindung, die sich auf dem Substrat 17 in Form eines Dünnfilmes an sammelt und niederschlägt. Der Aufbau dieser Ausführungsform ist sonst der gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und bietet die gleichen Möglichkeiten.

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der die Einrichtung zur Herstellung eines Dünnfilmes in Form einer Vakuumabscheidungseinrichtung 30 ausgebildet ist, die innerhalb der ersten Reaktionskammer 2 untergebracht ist. Die Vakuumabscheidungseinrichtung 30 umfaßt einen geerdeten Substrathalter 31, der ein Substrat 17 trägt, einen Tiegel 27, der ein Dampfabscheidungsmaterial 29 enthält, sowie eine Heizung 28 zum Heizen des Tiegels 27. Bei dieser Ausführungsform braucht die erste Reaktionskammer 2 nicht mit einem Einlaßventil für Edelgas ausgerüstet zu sein, im übrigen ist der Aufbau dieser Anordnung der gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wobei gleiche Wirkungen erzielt werden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung, die eine Ionenstrahl-Sputtereinrichtung 40 als Einrichtung zur Herstellung eines Dünnfilmes in der ersten Reaktionskammer 2 aufweist. Ein geerdeter Substrathalter 41, der ein Substrat 17 trägt, und ein Target 42 der Ionenstrahl- Sputtereinrichtung 40 sind in der ersten Reaktionskammer 2 angeordnet. Eine Ionenquelle 43 mit einer Ionenbildungskammer 44, die mit einem Edelgas-Einlaßventil 16 ausgerüstet ist, und mit einer Beschleunigungselektrode 45 zum Abziehen von Ionen sind außerhalb der ersten Reaktionskammer 2 angebracht und stehen mit deren Innenraum in Verbindung.

Während des Betriebes der Ionenstrahl-Sputtereinrichtung 40 trifft ein Edelgas-Ionenstrahl 46, der aus der Ionenquelle 43 abgezogen wird, auf das Target 42, und die zerstäubten Teil chen 47 von dem Target 42 werden zum Substrat 17 hin zer stäubt und sammeln sich auf diesem als Dünnfilm an.

Die Öffnung 5, die in der Trennwand 4 zwischen der ersten Reaktionskammer 2 und der zweiten Reaktionskammer 3 ausgebildet ist, ist so positioniert, daß reaktionsfähige Gasatome, die in der zweiten Reaktionskammer 3 erzeugt werden, in einen Bereich der ersten Reaktionskammer 2 eingeleitet werden, in welchem sie sich mit den zerstäubten Teilchen 47 vereinigen und sich auf dem Substrat 17 als Dünnfilm der chemischen Verbindung ansammeln bzw. niederschlagen. Der Aufbau dieser Ausführungsform ist sonst der gleiche wie bei der Ausführungs form gemäß Fig. 1, so daß gleiche Wirkungen erzielbar sind.

Fig. 5 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Einrichtung zur Bildung eines Dünn filmes in der ersten Reaktionskammer 2 eine Ionenstrahl-Dampf abscheidungseinrichtung 50 ist. Die Ionenstrahl-Dampfab scheidungseinrichtung 50 besitzt eine Ionenquelle 52, die außerhalb der ersten Reaktionskammer 2 angeordnet ist und eine Ionenbildungskammer 53 aufweist, die mit einem Edel gas-Einlaßventil 6 und einer Beschleunigungselektrode 54 zum Abziehen der Ionen ausgerüstet ist.

Die Ionenquelle 52 steht mit dem Innenraum der ersten Reaktionskammer 2 durch eine Öffnung in Verbindung, durch welche ein Ionenstrahl 55 hindurchgeht. Ein geerdeter Substrat halter 51, der ein Substrat 17 trägt, ist im Innenraum der ersten Reaktionskammer 2 angeordnet, und zwar der Öffnung für den Ionenstrahl 55 gegenüberliegend. Der Aufbau dieser Ausführungsform ist sonst der gleiche wie bei der Ausführungs form gemäß Fig. 1, so daß gleiche Wirkungen erzielbar sind.

Fig. 6 zeigt schematisch eine sechste Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der die Einrichtung zur Herstellung eines Dünnfilmes in der ersten Reaktionskammer 2 eine Clusterionen strahl-Dampfabscheidungseinrichtung 60 ist. Eine Kathode 61, die ein Substrat 17 trägt, ist mit einer Hochspannungs-Gleich spannungsversorgung 15 verbunden. Ein geerdeter Tiegel 62, der ein Dampfabscheidungsmaterial 64 enthält, ist mit einer Heizung 63 ausgerüstet, um das Dampfabscheidungsmaterial 64 aufzuheizen und zu verdampfen. Ein Clusterionenstrahl 65, der von dem Tiegel 62 erzeugt wird, tritt durch eine Öffnung 32 a des Tiegels 62 aus und durchläuft einen Elektronenschwarm 66, um einen Molekularstrahl 67 zu bilden.

Ein Filmbildungsbereich 16 bildet sich in der ersten Reaktionskammer 2 zwischen dem Elektronenschwarm 66 und dem Substrat 17 aus, und eine Öffnung 5 ist in der Trennwand 4 in der Nähe des Filmbildungsbereiches 16 ausgebildet, so daß reaktionsfähige Gasatome aus der zweiten Reaktionskammer 3, die in die erste Reaktionskammer 2 eintreten, in den Film bildungsbereich 16 eindringen werden. Der Aufbau dieser Aus führungsform ist sonst der gleiche wie bei der Ausführungs form gemäß Fig. 1, so daß gleiche Wirkungen erzielbar sind.

Fig. 7 zeigt schematisch eine siebente Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Einrichtung zur Herstellung eines Dünnfilmes in der ersten Reaktionskammer eine Molekularstrahl- Epitaxieeinrichtung 70 ist. Die Molekular-Epitaxieeinrichtung 70 weist einen geerdeten Substrathalter 71 auf, der ein Substrat 17 trägt. Ferner ist ein Tiegel 72 vorgesehen, der ein Dampfabscheidungsmaterial 74 enthält und der mit einer Heizung 73 ausgerüstet ist. Ein Molekularstrahl 72, der aus dem Dampfabscheidungsmaterial 74 austritt, wenn es erhitzt wird, passiert eine Öffnung 72 a des Tiegels 72 und ist auf das Substrat 17 gerichtet. Bei dieser Ausführungsform ist in der ersten Reaktionskammer 2 kein Einlaßventil 6 erforder lich, im übrigen ist der Aufbau dieser Anordnung in gleicher Weise getroffen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, so daß gleiche Wirkungen erzielt werden.

Obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele für Einrichtungen zur Herstellung eines Dünnfilmes auf einem Substrat in einer ersten Reaktionskammer angegeben worden sind, können selbstverständlich auch andere Filmbildungseinrichtungen bei den oben beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Dünnfilmen, insbesondere von mehrschichtigen Dünnfilmen, gekennzeichnet durch

- eine erste Reaktionskammer (2);
- eine zweite Reaktionskammer (3), die mit der ersten Reaktionskammer (2) über eine in der ersten Reaktions kammer (2) ausgebildete Öffnung (5) in Verbindung steht;
- eine Filmbildungseinrichtung (12, 25, 30, 40, 50, 60, 70) zur Bildung eines Dünnfilmes auf einem Substrat (17) in der ersten Reaktionskammer (2), wobei die Filmbildungs einrichtung einen Filmbildungsbereich (16) in der Nähe des Substrats (17) in der ersten Reaktionskammer (2) bildet, wobei der Filmbildungsbereich (16) Teilchen enthält, die in der Lage sind, sich mit einem reaktionsfähigen Element unter Bildung einer chemischen Verbindung zu vereinigen; und
- eine reaktionsfähige Atome erzeugende Einrichtung (19-23) zur Erzeugung von reaktionsfähigen Atomen in der zweiten Reaktionskammer (3), wobei die Einrichtung (19-23) einen Bereich (23) für reaktionsfähige Atome erzeugt, der reaktionsfähige Atome enthält, die in der Lage sind, sich mit den Teilchen in dem Filmbildungsbereich (16) zu vereinigen, wobei die Öffnung (5) in der Nähe des Film bildungsbereiches (16) in der ersten Reaktionskammer (2) und des reaktionsfähige Atome erzeugenden Bereiches (23) in der zweiten Reaktionskammer (3) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (2) und die zweite Reaktionskammer (3) von einem einzigen Gehäuse (1) mit einer Trennwand (4) gebildet sind, welche das Gehäuse in zwei Abteile (2, 3) unterteilt, von denen das eine als erste Reaktionskammer (2) und das andere als zweite Reaktionskammer (3) dient, wobei die Öffnung in der Trennwand (4) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19-23) zur Erzeugung von reaktions fähigen Atomen folgende Baugruppen aufweist:

- eine Anode (19) und eine Kathode (20), die in der zweiten Reaktionskammer (3) angeordnet sind und mit einem vorgegebenen Spalt einander gegenüberliegen, wobei die Kathode (20) aus einem Material besteht, das ein reaktionsfähiges Element in seinen Molekülen enthält;
- eine Hochfrequenz-Spannungsversorgung (21), die mit der Anode (19) und der Kathode (20) elektrisch verbunden ist; und
- eine Einrichtung (7) zum Einleiten eines Edelgases in die zweite Reaktionskammer (3).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Zerstäubungs- oder Sputtereinrichtung (12) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Ionenbeschichtungsein richtung (25) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Vakuumabscheidungsein richtung (30) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Ionenstrahl-Sputter einrichtung (40) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Ionenstrahl-Dampfab scheidungseinrichtung (50) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Clusterionenstrahl- Dampfabscheidungseinrichtung (60) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungseinrichtung eine Molekularstrahl- Epitaxieeinrichtung (70) aufweist.