DE69009635T2 - Verfahren zur Verhinderung von Rückseitenwachstum auf Substraten in einer Anlage zur Dampfphasenbeschichtung. - Google Patents
Verfahren zur Verhinderung von Rückseitenwachstum auf Substraten in einer Anlage zur Dampfphasenbeschichtung.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von Rückseitenwachstum auf Substraten in einem Abscheidungssystem mit auftreffendem Dampf.
- Rückseitenwachstum auf Substraten in einem Abscheidungssystem mit auftreffendem chemischem Dampf führt oftmals, wenn es nicht verhindert wird, zum Brechen der Abscheidung. Ein solches Wachstum macht es auch schwierig, in einem Dampfphasenabscheidungssystem eine Nachbildung der Form und eine Oberflächenbeschaffenheit vorgeformter Strukturen zu bekommen. Das Vorhandensein von solchem Wachstum ist weiterhin nachteilig, da nach der Abscheidung eine maschinelle Bearbeitung erforderlich ist, um die Substratabscheidung von der Abscheidungsbefestigung zu trennen. Rückseitenwachstum auf Substraten ist somit besonders nachteilig bei der Schnellherstellung von leichter Optik.
- In der EP-A-41 1 910 ist ein Verfahren zur Herstellung leichter Strukturen aus hitzebeständigen Materialien durch Dampfphasenabscheidung beschrieben. Die dort beschriebenen Verfahren und leichten Strukturen enthalten einen Kern, um die Form und Größe einer jeden Struktur zu definieren. Der Kern wird mit einer geeigneten Abscheidung, wie Siliciumcarbid (SiC) oder Silicium (Si) beschichtet, um die Strukturfestigkeit und Steifheit zu ergeben, und für ihre Bindung an eine andere Oberfläche, wie beispielsweise die Oberfläche eines Substrates, welches die Sichtplatte eines herzustellenden Spiegels umfaßt.
- Bei der Herstellung von Spiegeln kann Graphit benutzt werden, um einen Dorn zur Reproduzierung auf einer SiC-Sichtplatte zu bilden. Eine Seite des Dorns wird optisch entweder als flache Form oder als eine konvexe kugelige Form hergestellt. Die andere Seite des Dorns ist feingeschliffen flach. Die feingeschliffene Seite des Dornes wird mit Hilfe von Pfeilern und Graphitzement an einer Prallplatte in einem Dampfphasenabscheidungsreaktor gebunden. Der Dorn wird dann mit mehreren Überzügen einer Suspension von Kohlenstoff in Lösungsmittel beschichtet, wonach die Oberfläche des Dornes geschliffen oder poliert wird, um sie so glänzend wie möglich zu machen, ohne ihre Gestalt wesentlich zu verändern. Eine Abscheidung von SiC auf dem Dorn wird dann bewirkt. Ohne Trennung der Sichtplatte von dem Dorn kann die freiliegende SiC-Oberfläche mit heißem Kaliumhydroxid (KOH) geätzt werden, um die Bindung von Graphit an SiC zu verbessern. Ein leichter Strukturkern wird dann aus flachen oder gekrümmten Graphitrippen hergestellt, wie in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist. Nach dem gegenseitigen Verbinden mit Graphitzement wird der leichte Strukturkern mit Graphitzement an die geätzte SiC-Oberfläche des Dornes gebunden. SiC wird dann abgeschieden, um den leichten Strukturkern einzuschließen, wonach die Prallplatte von den Prallplattenpfeilern getrennt wird. Gesteuertes Abkanten kann durchgeführt werden, um überschüssige SiC-Abscheidung zu entfernen. Unter Verwendung eines Messers kann dann die Grenzfläche zwischen dem Graphitdorn und der SiC-Sichtplatte geöffnet werden, um die mit SiC beschichtete Spiegelsichtplatte zu gewinnen. Letztere ist dann fertig für SiC-Beschichtung.
- Selektive Abscheidung zur Begrenzung von Si-Wachstum nur auf der Vorderseite der mit SiC beschichteten Sichtplatte bei der Herstellung der Spiegeloberfläche ist sehr schwierig. Der Grund hierfür ist, wie oben erwähnt, daß Si-Wachstum auf der Rückseite der SiC-Sichtplatte nachteilig ist, da es, wenn es nicht verhindert wird, ein Reißen der Ablagerung auf der Vorderseite oft zur Folge hat, eine Nachbildung in einem Dampfphasenabscheidungssystem schwierig macht und außerdem nach der Abscheidung eine maschinelle Bearbeitung erfordert, um die Substratabscheidung von der Abscheidungsbefestigung zu trennen.
- Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Verfahren zur Verhinderung von Rückseitenwachstum auf einem Substrat in einem Abscheidungssystem mit auftreffendem Dampf mit einem Reaktor, in welchem Dampfphasenabscheidung stattfindet, mit den Stufen, in denen man
- a) das Substrat auf Stützen in dem Reaktor anordnet,
- b) aus flexiblem Graphit einen Hohlkörper herstellt, der mit dem Substrat kompatibel ist und an einem Ende offen, aber an dem anderen Ende verschlossen ist, wobei man als Bindemittel Graphitzement verwendet,
- c) den Hohlkörper auf den Stützen in Zusammenwirken mit dem Substrat anordnet, wobei sei offenes Ende zur Rückseite des Substrates hinblickt,
- d) das offene Ende des Hohlkörpers gegen das Substrat in enger Nähe zu dessen Umfang preßt und abdichtet und
- e) nach Beendigung des Dampfphasenabscheidungsverfahrens den Hohlkörper von dem Substrat entfernt, indem man den Hohlkörper durchschlägt und ihn in Stücke bricht.
- Somit kann ein einfaches billiges Verfahren zur Verhinderung von Rückseitenwachstum auf Substraten in einem Dampfphasenabscheidungssystem erhalten werden, welches keine maschinelle Bearbeitung zur Entfernung von überschüssigem Material erfordert.
- Das Verfahren der Erfindung kann beispielsweise zur selektiven Abscheidung von SiC und Si in einem Reaktor für chemische Dampfphasenabscheidung verwendet werden.
- Die Stützen werden vorzugsweise von einer Rückseitenprallplatte in dem Reaktor für Dampfphasenabscheidung unterstützt und mit einem geeigneten Bindemittel an dem Substrat so nahe wie möglich am Umfang des Substrates gebunden.
- Das Durchschlagen und Aufbrechen des Hohlkörpers, um ihn von dem Substrat zu entfernen, wird vorzugsweise mit mechanischen Mitteln bewirkt.
- Bei der Durchführung des Verfahrens nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein geeignetes Substrat, das von irgendeiner Form (sechseckig, quadratisch, dreieckig, rund usw.) und Größe sein kann, auf einer ausreichenden Anzahl von Stützen aus Graphit oder irgendeinem anderen geeigneten Material angeordnet. Die Stützen werden mit einem geeigneten Bindemittel an dem Substrat so nahe wie möglich an der Peripherie des Substrates gebunden. Ein geeigneter Hohlkörper, der an einem Ende offen, aber am anderen geschlossen ist und mit dem Substrat verträglich ist, wird aus flexiblem Graphit, vorzugsweise einem Graphittuch hergestellt, wie beispielsweise aus jenem, das unter dem Handelsnamen "GRAFOIL" hergestellt wird und bei der Union Carbide Corporation, Old Ridgebury Raod, Danbury, Connecticut 06817 im Handel erhältlich ist. Der Hohlkörper wird dann auf den Stützen befestigt, wobei das offene Ende zu der Rückseite des Substrates hinweist und wobei die Grenzfläche des geschlosenen Endes mit den Stützen versiegelt wird. Das offene Ende des Körpers wird gegen das Substrat gepreßt und mit einem Bindemittel darauf befestigt. Diese Anordnung bedeckt vollständig die Rückseite des Substrates und verhindert so eine Dampfphasenabscheidung darauf während des Dampfphasenabscheidungsverfahrens. Eine Dampfphasenabscheidung erfolgt jedoch auf der Außenoberfläche des Hohlkörpers.
- Der Hohlkörper mit einem aus der Dampfphase darauf abgeschiedenen Überzug wird leicht von dem Substrat entfernt, ohne daß eine Zerstörung des Substrates erfolgt. Da speziell GRAFOIL recht flexibel ist, wird der mit Si überzogene Hohlkörper leicht unter Verwendung eines Zertrümmerungswerkzeugs und eines Zangenpaares in kleine Stücke zerbrochen. In dem überzogenen GRAFOlL während seiner Entfernung von dem Substrat erzeugte Risse schreiten nicht zu dem Substrat hin voran. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Substrat senkrecht zu dem GRAFOlL-Körper ist und GRAFOIL flexibel ist und sich daher verformt, wenn Spannungen infolge Materialausdehnung und Verschiebung durch Wärmeausdehnung auftreten.
- Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer betrieblichen Vorteile und mit ihrer Verwendung gelöster Aufgaben wird auf die beiliegende Zeichnung und Beschreibung, worin eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert wird, Bezug genommen.
- Mit dieser Beschreibung der Erfindung folgt eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die Teil der Beschreibung bildet und worin
- Fig. 1 und
- Fig. 2 eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Aufbaues nach der Erfindung zur Verhinderung von Wachstum auf der Rückseite eines Substrates in einem Dampfphasenabscheidungssystem sind,
- Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linien 3-3 in Fig, 2 ist,
- Fig. 4 eine schematische Erläuterung eines Abscheidungssystems mit auftreffendem chemischem Dampf ist, welches verwendet wird, um hitzebeständiges Material auf dem Substrat von Fig. 1 abzuscheiden, und
- Fig. 5 ein SiC-Substrat erläutert, das mit einem GRAFOIL-Körper auf der Rückseite nach Beendigung der Si-Abscheidung bedeckt ist.
- Fig. 1 erläutert das Verfahren, das verwendet wird, um Wachstum auf der Rückseite eines kreisförmigen SiC-Substrates 10 in einem Abscheidungssystem mit auftreffendem chemischem Dampf, welches von herkömmlichem Typ sein kann, wie jenem, der in Fig. 4 mit 12 bezeichnet ist, zu verhindern. Das Substrat 10 kann die Sichtplatte eines herzustellenden Spiegels umfassen. Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird gemäß der Erfindung ein hohler zylindrischer Körper 14 vorgesehen, der vorzugsweis aus GRAFOIL, einem flexiblen Graphit, besteht, der mit dem Substrat 10 verträglich ist. Der Hohlkörper 14 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Substrat 10 und ist am einen Ende offen, aber am anderen geschlossen. Der Hohlkörper 14 ist mit dem Substrat 10 zusammenwirkend auf mehreren Stützen 16 befestigt, von denen aus Gründen der Bequemlichkeit der Erläuterung in der Zeichnung nur zwei gezeigt sind. Die Stützen 16 sind mit einem geeigneten Bindemittel mit dem Substrat 10 so nahe wie möglich an der Peripherie desselben verbunden. Das offene Ende des Hohlkörpers 14 ist so angeordnet, daß es zu der Rückseite des Substrates hin blickt, wobei sich die Stützen 16 durch sein geschlossenes Ende hindurch in Dichtbeziehung mit ihm unter Dichtung mit Graphitzement erstrecken. Die Stützen 16 ihrerseits sind auf einer Rückseitenprallplatte 18 mit einer mittig angeordneten Öffnung 20 befestigt und auf ihr abgestützt. Das offene Ende des Hohlkörpers 14 ist gegen das Substrat 10 gepreßt und mit einem geeigneten Bindemittel (nicht gezeigt) dort aufgesiegelt. In Fig. 2 zeigen die Pfeile die Richtung des Flusses des Abscheidungsdampfes während der Dampfphasenabscheidung in Bezug auf das Substrat 10 an.
- Mit dieser Anordnung ist die Rückseite des Substrates 10 vollständig bedeckt, wodurch während eines Si-Dampfphasenabscheidungsverfahrens Dampfphasenabscheidung auf der Rückseite des Substrates 10 verhindert wird. Dampfphasenabscheidung von Si erfolgt jedoch auf der Außenoberfläche des Hohlkörpers 14.
- Fig. 4 erläutert schematisch ein chemisches Damfphasenabscheidungssystem, das für die selektive Abscheidung von SiC und Si auf dem Substrat der Fig. 1 bis 3 verwendet werden kann. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, tritt Argon in eine Blasenkammer 24 aus einer (nicht gezeigten) Quelle mit Hilfe eines Ventils 26 und einer Leitung 28 ein. Die Kammer 24 kann Methyltrichlorsilan (CH&sub3;SiCl&sub3;) oder Trichlorsilan (SiHCl&sub3;) enthalten. Methyltrichlorsilan ist bevorzugt, um eine Siliciumcarbidabscheidung (SiC) zu bekommen. Trichlorsilan ist bevorzugt, um eine Siliciumabscheidung (Si) zu bekommen. Wie jedoch für den Fachmann verständlich ist, können auch andere Kohlenwasserstoff- und Silanquellen verwendet werden, um Abscheidungen von SiC und Si zu erzeugen. Beide dieser Materialien wurden über einen weiten Abscheidungstemperatur- und Reaktordruckbereich hergestellt, wie in der oben erwähnten Patentanmeldung vollständiger beschrieben ist.
- Argonblasen, die das Reagenz CH&sub3;SiCl&sub3; oder SiHCl&sub3; mit sich tragen, treten unter der Kontrolle eines Ventils 32 in eine Leitung 30 ein. Wasserstoff tritt in die Leitung 30 aus einer (nicht gezeigten) Quelle unter der Kontrolle eines Ventils 34 ein. Die Reagenzien können in den Reaktor 22 durch einen mittigen Injektor 31 eingeführt werden. Der Reaktor 22 enthält eine herkömmliche Keramik-Abscheidungskammer 23, die in einem Reaktionszonenrohr 25 enthalten ist, wobei diese Kammer 23 mit (nicht gezeigten) geeigneten Heizelementen auf etwa 830 bis 1350 ºC erhitzt werden kann.
- Gasförmige Produkte werden aus dem Reaktor 22 über ein Filter 36 durch eine Leitung 38 zu einer Vakuumpumpe 40 entfernt. Von der Vakuumpumpe 40 werden die Gase durch eine Leitung 42 zu einem Gaswäscher 44 befördert. Die Gase werden dann in die Atmosphäre abgeblasen.
- In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung des Substrates 10 und des GRAFOIL-Körpers 14 nach Beendigung der Si-Abscheidung erläutert. Da GRAFOIL recht flexibel ist, wird das mit Si überzogene GRAFOIL durch Verwendung eines Zertrümmerungswerkzeuges und eines Zangenpaares leicht in kleine Stücke zerbrochen. Während man das überzogene GRAFOIL entfernt, schreiten Brüche nicht zu dem Substrat 10 voran, da das Substrat 10 senkrecht zu dem GRAFOIL-Körper 14 ist und da GRAFOIL flexibel ist und sich daher verformt, wenn infolge Si-Ausdehnung und infolge Wärmeausdehnungsverschiebungen Spannungen auftreten. Somit wurde gemäß der Erfindung ein Verfahren entwickelt, um selektiv SiC und Si in einem System für chemische Dampfphasenabscheidung abzuscheiden. Das Verfahren ist einzigartig darin, daß es einen leichten und billigen Weg zur Verhinderung von Rückseitenwachstum in einem Dampfphasenabscheidungssystem liefert und so die Nachbildung der Form und Oberflächenbeschaffenheit vorgeformter Strukturen erleichtert. Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß maschinelle Bearbeitung zur Entfernung von überschüssigem Material nicht erforderlich ist.
Claims (4)
1. Verfahren zur Verhinderung von Rückseitenwachstum auf einem Substrat (10) in
einem Abscheidungssystem (12) mit auftreffendem Dampf mit einem Reaktor (22), in
welchem Dampfphasenabscheidung stattfindet, mit den Stufen, in denen man
a) das Substrat (10) auf Stützen (16) in dem Reaktor (22) anordnet,
b) aus flexiblem Graphit einen Hohlkörper (14) herstellt, der mit dem Substrat
kompatibel ist und an einem Ende offen, aber an dem anderen Ende
verschlossen ist, wobei man als Bindemittel Graphitzement verwendet,
c) den Hohlkörper (14) auf den Stützen (16) in Zusammenwirken mit dem
Substrat (10) anordnet, wobei sein offenes Ende zur Rückseite des Substrates hin
blickt,
d) das offene Ende des Hohlkörpers gegen das Substrat in enger Nähe zu dessen
Umfang preßt und abdichtet und
e) nach Beendigung des Dampfphasenabscheidungsverfahrens den Hohlkörper
(14) von dem Substrat (10) entfernt, indem man den Hohlkörper durchschlägt
und ihn in Stücke zerbricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man in der Stufe b) den Hohlkörper (14) aus
Graphitstoff herstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Stützen (16) von einer
Ablenkrückseitenplatte (18) in dem Dampfphasenabscheidungsreaktor unterstützt und
mit einem geeigneten Bindemittel an das Substrat (10) nahe dessen Umfang bindet.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Durchstoßen und
Aufbrechen des Hohlkörpers zu seiner Entfernung von dem Substrat durch
mechanische Mittel bewirkt wird.
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