Die vorliegende Erfindung betrifft
eine PVD-Vorrichtung, einschließlich
eines Gettersystems zum Reinigen der Arbeitsatmosphäre für den Prozess
der PVD-Beschichtung.The present invention relates to
a PVD device, including
a getter system for cleaning the working atmosphere for the process
the PVD coating.
Die Beschichtungsprozesse von dünnen Schichten
metallischer oder keramischer Materialien aus geeigneten Dämpfen oder
Plasmen werden in der Industrie immer umfangreicher verwendet und
im Allgemeinen in dem Bereich durch den englischen Fachbegriff "Physical
Vapor Deposition" oder durch sein Akronym "PVD" bezeichnet. Diese
Prozesse werden zum Beispiel im Halbleiterbereich zum Aufbringen
einer Vielzahl von Schichten verwendet, die anschließend selektiv
zur Herstellung integrierter Schaltkreise entfernt werden, oder
werden in der CD-Industrie zur Bildung der reflektierenden Aluminiumschicht
verwendet.The coating processes of thin layers
metallic or ceramic materials from suitable vapors or
Plasmas are being used more and more in industry
generally in the field by the English technical term "Physical
Vapor Deposition "or by its acronym" PVD ". This
Processes are used, for example, in the semiconductor area
a variety of layers are used, which are then selective
removed for the manufacture of integrated circuits, or
are used in the CD industry to form the reflective aluminum layer
used.
In allen diesen Prozessen ist eine
hohe Reinheit der verwendeten Gase erforderlich. Insbesondere in
der Halbleiterproduktion haben Verunreinigungen in Prozessgasen
Mikrodefekte in den elektronischen Bauteilen zur Folge, und je kleiner
die Größe der Geräte ist,
umso größer ist
der Einfluss solcher Defekte auf das Funktionieren derartiger Bauteile.
Infolge des ständigen
Bestrebens nach der Verringerung der durchschnittlichen Größe dieser
Bauteile ist es notwendig, ein immer reineres Prozessgas zu verwenden,
um den Prozentsatz des Ausschusses zu verringern.There is one in all of these processes
high purity of the gases used required. Especially in
of semiconductor production have impurities in process gases
Micro defects in the electronic components result, and the smaller
the size of the devices is
the bigger
the influence of such defects on the functioning of such components.
As a result of the constant
Strive to reduce the average size of this
Components, it is necessary to use an increasingly pure process gas,
to reduce the percentage of the committee.
Die Verwendung von Gettermaterialien, kombiniert
mit herkömmlichen
Pumpen zum Reinigen von Gasen, die vor den PVD-Prozessen vorgeschaltet
sind, ist in der Industrie inzwischen allgemein üblich. Die Kontrolle der Reinheit
von Eintrittsgasen in den Produktionslinien ist jedoch nicht ausreichend, da
Verunreinigungen in die Arbeitsatmosphäre gelangen können, die
sich aus der Entgasung von Materialien ergeben, die die Wände oder
andere Teile der Kammer bilden. Insbesondere können einige Prozesse, wie das
Auftragen von dünnen
Aluminium- oder Titannitridschichten zur Verunreinigung führen. Diese
Beschichtungen werden nach einem Verfahren hergestellt, das unter
dem englischen Fachbegriff "Sputtering" bekannt ist, in welchem
eine flache Oberfläche
eines "Target", das aus dem zu aufzubringendem Material besteht,
aufgrund des Auftreffens von Ionen schwerer Atome (im Allgemeinen
Ar+-Ionen), die durch ein geeignetes elektrisches
Feld beschleunigt werden, erodiert wird; die aus der Targetoberfläche entfernten
Partikel werden in Form von dünnen
Schichten auf dem Substrat des Halbleitermaterials aufgebracht,
das im Allgemeinen hinsichtlich der Targetoberfläche parallel angeordnet wird. Die
Gase im Target, die z. B. mechanisch im Gefüge des Materials während seiner
Produktion eingeschlossen wurden, werden während des Sputteringprozesses
freigesetzt und somit zu einer hohen Konzentration von Verunreinigungen
im Arbeitsbereich. Die häufigsten
unter den Verunreinigungen sind H2O, H2, CO, CO2 und CH4 und ihre Konzentration kann, abhängig von
den speziellen Merkmalen jedes Prozesses, zwischen ungefähr 1 und
100 ppm liegen.The use of getter materials combined with conventional pumps to purify gases upstream of the PVD processes has become common practice in the industry. Controlling the purity of inlet gases in the production lines is not sufficient, however, as contaminants can get into the working atmosphere that result from the degassing of materials that form the walls or other parts of the chamber. In particular, some processes, such as the application of thin aluminum or titanium nitride layers, can lead to contamination. These coatings are produced by a process known under the English term "sputtering", in which a flat surface of a "target", which consists of the material to be applied, due to the impact of ions of heavy atoms (generally Ar + - Ions) which are accelerated by a suitable electric field is eroded; the particles removed from the target surface are applied in the form of thin layers on the substrate of the semiconductor material, which is generally arranged in parallel with respect to the target surface. The gases in the target, e.g. B. mechanically trapped in the structure of the material during its production are released during the sputtering process and thus to a high concentration of contaminants in the work area. The most common of the contaminants are H 2 O, H 2 , CO, CO 2 and CH 4 and their concentration can range from approximately 1 to 100 ppm depending on the specific characteristics of each process.
Die Offenlegungsschriften WO 96/13620, WO
96/17171, EP 0 693 626 und
WO 97/17542 betreffen die Gasreinigung mit Getterpumpen, die innerhalb
der PVD-Kammern angeordnet sind. Diese Anmeldungen offenbaren Getterpumpen,
die innerhalb der Kammern in Abschnitten, weit entfernt von den Arbeitsbereichen,
angeordnet werden. Der Hauptvorteil, der unter Verwendung dieser
Pumpen in situ erzielt werden kann, ist die Verringerung der Totzeiten, die
erforderlich sind, um das Niveau der Verunreinigungen nach jedem Öffnen der
Kammer, z. B. für Wartungsarbeiten,
unter einen vordefinierten Wert abzusenken.The published documents WO 96/13620, WO 96/17171, EP 0 693 626 and WO 97/17542 relate to gas cleaning with getter pumps which are arranged within the PVD chambers. These applications disclose getter pumps that are located within the chambers in sections far from the work areas. The main advantage that can be achieved using these pumps in situ is the reduction in dead time required to control the level of contaminants each time the chamber is opened, e.g. B. for maintenance work, below a predefined value.
Diese Systeme lösen jedoch das Problem infolge
der Verunreinigungen im Arbeitsbereich während der PVD-Operationen nicht
oder nur teilweise, weil dieser Bereich durch Schirme definiert
ist, die so wirken, dass sie verhindern, dass das Targetmaterial auf
unerwünschten
Abschnitten der Kammer, wie z. B. Durchführungen, Öffnungen für das Anschließen der
Kammer an Gasleitungen usw., aufgetragen wird. Diese Schirme weisen
den Nebeneffekt der außerordentlichen
Verringerung des Gasdurchsatzes zwischen dem Arbeitsbereich und
dem restlichen Volumen der Kammer auf, wodurch zwei verschiedene Gasatmosphären innerhalb
der Prozesskammer erzeugt werden, so dass die Sorption der Verunreinigungen
im Arbeitsbereich durch die oben erwähnten in situ-Getterpumpen
vernachlässigbar
ist. Folglich ist das Problem einer effektiven Reinigung der Arbeitsatmosphäre während des
PVD-Prozesses und der sich ergebenden Verunreinigung der auf einem Träger durch
diese Prozesse aufgetragenen Schichten noch nicht gelöst.However, these systems solve the problem as a result
contamination in the work area during PVD operations
or only partially because this area is defined by screens
that work in such a way that they prevent the target material from
undesirable
Sections of the chamber, such as. B. bushings, openings for connecting the
Chamber on gas pipes, etc., is applied. These umbrellas point
the side effect of extraordinary
Reduction of gas flow between the work area and
the remaining volume of the chamber, creating two different gas atmospheres within
the process chamber are generated so that the sorption of the contaminants
in the work area using the in situ getter pumps mentioned above
negligible
is. Consequently, the problem of effectively cleaning the working atmosphere during the
PVD process and the resulting contamination of the carrier
these processes applied layers have not yet been solved.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, ein Gettersystem zum Reinigen der Gasatmosphäre im Arbeitsbereich
für den
Prozess der PVD-Beschichtung bereitzustellen.The object of the present invention
is a getter system for cleaning the gas atmosphere in the work area
for the
Provide process of PVD coating.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
durch eine PVD-Vorrichtung, einschließlich eines Gettersystems erreicht,
das aus einer oder mehr im Wesentlichen planaren Gettervorrichtungen gebildet
ist, die innerhalb des Arbeitsbereiches einer Prozesskammer für die PVD- Beschichtung in so
einer Anordnung eingefügt
werden, dass die Gettervorrichtungen im Wesentlichen parallel und
im Abstand bezüglich
der Schirme angeordnet sind, die den Arbeitsbereich und den Raum
zwischen den Gettervorrichtungen definieren, und die Schirme mit
dem Arbeitsbereich verbunden sind, wobei die Gettervorrichtungen
derartig sind, dass mindestens die Oberfläche, die den Schirmen gegenübersteht,
aus Gettermaterial hergestellt ist.This object is achieved according to the present invention
achieved by a PVD device, including a getter system,
formed from one or more substantially planar getter devices
is within the working area of a process chamber for the PVD coating in such a way
an arrangement inserted
that the getter devices are essentially parallel and
in the distance as to
the umbrellas are arranged, the work area and the room
define between the getter devices, and the screens with
connected to the work area, the getter devices
are such that at least the surface facing the screens
is made of getter material.
Die Erfindung wird weiter unten mit
Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:The invention is described below
Described with reference to the drawings in which:
– 1 in schematischer Form eine Prozesskammer
für die
PVD-Beschichtung zeigt;- 1 in schematic form a pro cess chamber for the PVD coating shows;
– 2 skizzenhaft das Positionieren des Gettersystems
innerhalb der Prozesskammer von 1 zeigt;- 2 the positioning of the getter system within the process chamber of 1 shows;
– 3 und 4 einige
Ausführungsformen
eines ersten Typs von Gettervorrichtungen zeigt, die in dem System
gemäß der Erfindung
verwendet werden können;- 3 and 4 shows some embodiments of a first type of getter devices that can be used in the system according to the invention;
– 5 ein mögliches Gettersystem gemäß der Erfindung
zeigt, das aus Vorrichtungen von 3 gebildet
wird;- 5 shows a possible getter system according to the invention, which consists of devices from 3 is formed;
– 6 eine mögliche alternative Ausführungsform
eines zweiten Typs von Gettervorrichtungen zeigt, welche in dem
System gemäß der Erfindung
verwendet werden können;- 6 shows a possible alternative embodiment of a second type of getter device which can be used in the system according to the invention;
– 7 ein anderes mögliches Gettersystem der Erfindung
zeigt, das aus Vorrichtungen von 6 gebildet
wird.- 7 shows another possible getter system of the invention, which consists of devices of 6 is formed.
Bezug nehmend auf 1 ist eine Prozesskammer für die Produktion
von integrierten Bauteilen schematisch gezeigt. Eine Kammer 10 wird
aus einem Gehäuse 11 gebildet,
das einen Raum 12 definiert, der von der Atmosphäre isoliert
ist. Die Kammer weist daran angeschlossen ein Pumpsystem für ihre Evakuierung,
welches allgemein in der Figur als 13 angegeben ist, und
mindestens eine Zuleitung für das
Prozessgas, die allgemein als 14 angegeben ist, auf. Innerhalb
der Kammer 10 sind vorhanden: Ein Target 15, das
im Allgemeinen als eine Scheibe oder ein kurzer Zylinder ausgebildet
und aus dem als eine dünne
Schicht aufzutragenden Material 16 hergestellt ist; ein
Träger 17,
der ein Gehäuse 18 für ein Substrat 19 trägt, das
aus einem Halbleitermaterial (im Allgemeinen Silicium) hergestellt
ist, um die darauf aufgetragene dünne Schicht des Materials 16 aufzuweisen;
schließlich
sind Schirme 20, 20',... (nur zwei sind in der
Fig. gezeigt) vorhanden. Die Schirme 20, 20',...
unterteilen den Raum 12 in zwei Bereiche, einen Arbeitsbereich 21 und
einen Bereich 22, der Hilfsvorrichtungen des PVD-Prozesses,
wie die elektrischen Anschlüsse
oder die Eintrittsöffnungen
der Gaszuleitungen, aufweist; die Bereiche 21 und 22 sind
nur durch einen kleinen Durchgang 23 am Rand der Schirme
in Kontakt miteinander. Es sind viele verschiedene Modifikationen
des einfachen oben skizzierten Schemas vorhanden. Zum Beispiel kann
der Arbeitsbereich 21 quadratisch, rechteckig oder zylindrisch
sein; irgendwie sind im Allgemeinen die Schirme im Wesentlichen
planar und innerhalb der Kammer 10 mit der polygonalen
Anordnung eingefügt,
die am besten geeignet ist, um die gewünschte Geometrie in dem Arbeitsbereich
zu definieren. Das Target 15 kann aus einem Vorläufer des
auf dem Substrat 19 aufzutragenden Materials 16 hergestellt
oder Teil eines Systems aus mehreren Targets sein, die in einigen
Fällen
verwendet werden, um das aufeinanderfolgende Auftragen von Schichten
verschiedener Materialien zu ermöglichen,
ohne die Kammer öffnen
zu müssen.
Der Träger 17 kann
im Allgemeinen in einer vertikalen Richtung verstellt werden, um
das Substrat 19 in die Arbeitsposition zu bringen, während das
Gehäuse 18 im
Allgemeinen beheizt wird, um das Substrat 19 auf einer
Temperatur zu halten, die für
das Erreichen einer dünnen
Schicht mit guten Homogenitätseigenschaften
optimal ist; diese Temperatur liegt, abhängig vom Material 16,
im Allgemeinen zwischen ungefähr
100 und 500°C.Referring to 1 a process chamber for the production of integrated components is shown schematically. A chamber 10 becomes from a housing 11 formed that a room 12 defined, which is isolated from the atmosphere. The chamber has connected to it a pump system for its evacuation, which is generally shown in the figure as 13 is specified, and at least one supply line for the process gas, generally as 14 is specified on. Inside the chamber 10 are available: a target 15 , which is generally formed as a disc or a short cylinder and made of the material to be applied as a thin layer 16 is manufactured; A carrier 17 which is a housing 18 for a substrate 19 carries, which is made of a semiconductor material (generally silicon) around the thin layer of the material applied thereon 16 have; after all, are umbrellas 20 . 20 ' , ... (only two are shown in the figure). The umbrellas 20 . 20 ' , ... divide the room 12 in two areas, a work area 21 and an area 22 which has auxiliary devices of the PVD process, such as the electrical connections or the inlet openings of the gas supply lines; the areas 21 and 22 are only through a small passage 23 on the edge of the screens in contact with each other. There are many different modifications to the simple scheme outlined above. For example, the work area 21 be square, rectangular or cylindrical; somehow, in general, the screens are essentially planar and within the chamber 10 with the polygonal arrangement that is best suited to define the desired geometry in the work area. The target 15 can be from a precursor of the on the substrate 19 material to be applied 16 manufactured or be part of a system of multiple targets, which in some cases are used to allow the sequential application of layers of different materials without having to open the chamber. The carrier 17 can generally be moved in a vertical direction to the substrate 19 to put in the working position while the housing 18 is generally heated to the substrate 19 keep at a temperature that is optimal for achieving a thin layer with good homogeneity properties; this temperature is dependent on the material 16 , generally between about 100 and 500 ° C.
Die Getterpumpen des bekannten Verfahrens
sind in verschiedenen Positionen innerhalb der Kammer 10 angeordnet,
jedenfalls aber immer im Bereich 22, und somit sind sie
aufgrund des kleinen Durchgangs zwischen den Bereichen 21 und 22 von der
Gasatmosphäre
des Bereiches 21 praktisch isoliert.The getter pumps of the known method are in different positions within the chamber 10 arranged, but always in the area 22 , and thus they are due to the small passage between the areas 21 and 22 from the gas atmosphere of the area 21 practically isolated.
Im Gegenteil wird das Gettersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung innerhalb des Bereiches 21 angeordnet und befindet
sich folglich in einer wirkungsvollen Position zum Sorbieren der
Verunreinigungen in diesem Bereich. Insbesondere wird das Gettersystem
gemäß der Erfindung
aus im Wesentlichen planaren Gettervorrichtungen gebildet, die an den
Schirmen so befestigt sind, dass sie im Wesentlichen parallel bezüglich der
Schirme sind, wobei zwischen den Schirmen und den Gettervorrichtungen ein
Raum vorhanden und solch ein Raum mit dem Arbeitsbereich 21 verbunden
ist; ferner müssen
die Gettervorrichtungen an den Schirmen so befestigt sein, dass
mindestens die Oberfläche,
die aus Gettermaterial hergestellt ist, den Schirmen gegenübersteht.On the contrary, the getter system according to the present invention is within the range 21 arranged and consequently in an effective position for sorbing the contaminants in this area. In particular, the getter system according to the invention is formed from substantially planar getter devices which are attached to the screens so that they are substantially parallel with respect to the screens, with a space between the screens and the getter devices and such a room with the working area 21 connected is; furthermore, the getter devices must be attached to the screens in such a way that at least the surface made of getter material faces the screens.
2 zeigt
skizzenhaft die Anordnung des Gettersystems gemäß der Erfindung innerhalb einer PVD-Prozesskammer.
Ein Gettersystem 24 ist im Wesentlichen parallel bezüglich der
Schirme 20, 20',... und es definiert einen Raum 25 zwischen
den Schirmen und dem System 24. Das System 24 wird aus
Gettervorrichtungen 26, 26',... gebildet; die
Figur zeigt nicht die Mittel zum Befestigen der Vorrichtungen 26, 26',...
an den Schirmen 20, 20',... da derartige Mittel,
abhängig
vom speziellen Typ der verwendeten Gettervorrichtungen, verschieden
sind, wie im Folgenden beschrieben ist. Das Gettersystem 24 weist
eine Oberfläche 27,
die dem Arbeitsbereich 21 gegenübersteht, und eine Oberfläche 28,
die den Schirmen 20, 20',... gegenübersteht,
auf; mindestens die Oberfläche 28 muss
aus einem Gettermaterial 29 hergestellt sein. Das System 24 kann
um den Arbeitsbereich herum so angeordnet sein, dass es einen Winkel
kleiner als 360° überstreicht,
aber vorzugsweise schließt
es den Arbeitsbereich gänzlich ein
und vergrößert somit
die vorhandene Oberfläche des
Gettermaterials und die Effizienz der Sorption der Verunreinigung.
Wie vorhergehend erwähnt,
wie auch immer die Geometrie des Arbeitsbereiches ist, sind im Allgemeinen
sowohl die Schirme im Wesentlichen planar, als auch die Gettervorrichtungen 26, 26',...,
die das System gemäß der Erfindung
bilden. Sollte das Gettersystem einen Winkel kleiner als 360° um den Arbeitsbereich 21 herum überstreichen,
kann es nur aus einer einzelnen Gettervorrichtung bestehen. Wie
jedoch vorhergehend genannt, überstreicht das
Gettersystem vorzugsweise einen Winkel von 360° um den Arbeitsbereich herum,
das in diesem Fall aus mehreren Gettervorrichtungen und im Allgemeinen
aus mindestens so vielen Gettervorrichtungen wie Schirmen gebildet
wird. 2 shows a sketch of the arrangement of the getter system according to the invention within a PVD process chamber. A getter system 24 is essentially parallel to the screens 20 . 20 ' , ... and it defines a space 25 between the screens and the system 24 , The system 24 becomes from getter devices 26 . 26 ' ,... educated; the figure does not show the means for fastening the devices 26 . 26 ' , ... on the umbrellas 20 . 20 ' , ... since such means differ depending on the specific type of getter devices used, as described below. The getter system 24 has a surface 27 that the work area 21 faces, and a surface 28 that the umbrellas 20 . 20 ' , ... faces; at least the surface 28 must be from a getter material 29 be made. The system 24 can be arranged around the working area so that it covers an angle of less than 360 °, but preferably it completely encloses the working area and thus increases the available surface of the getter material and the efficiency of sorption of the contamination. As previously mentioned, whatever the geometry of the work area, the screens are generally essentially planar, as are the getter devices 26 . 26 ' , ... which form the system according to the invention. The getter system should make an angle less than 360 ° around the work area 21 sweeping around it can only do best from a single getter device hen. However, as mentioned above, the getter system preferably sweeps an angle of 360 ° around the work area, which in this case is formed from several getter devices and generally from at least as many getter devices as screens.
Der Raum 25 muss mit dem
Bereich 21 verbunden sein. Die Bedingung der Verbindung
zwischen dem Raum 25 und dem Bereich 21 kann in
vieler Hinsicht erfüllt
werden, z. B. durch derartige Gettervorrichtungen, deren Oberfläche 27 durchgehend ist
und wo ein Durchgang zwischen dem Bereich 21 und dem Raum 25 an
den in 2 angegebenen
Bereichen 30, 30' vorhanden ist. Die notwendige
Bedingung wird jedoch vorzugsweise durch Gettervorrichtungen 26, 26',...
erfüllt,
die so geformt oder angeordnet sind, dass die Oberfläche 27 unterbrochen
ist; insbesondere hat es sich herausgestellt, dass die beste Effizienz
beim Entfernen von Verunreinigungen aus dem Bereich 21 erreicht
wird, wenn die Oberfläche 27,
die effektiv ist, d. h. die Summe der Oberflächen, die dem Bereich 21 für alle Gettervorrichtungen gegenüberstehen,
ein Bruchteil der vorhandenen Oberfläche für ein durchgehendes Gettersystem 24 ist,
der zwischen 70 und 99% und vorzugsweise zwischen 80 und 95% liegt.
Die Unterbrechungen der Oberfläche 27 können in
Form von Durchgangslöchern
in den Vorrichtungen 26, 26' oder von Zwischenräumen zwischen
benachbarten Vorrichtungen sein; diese beiden Möglichkeiten sind in der Zeichnung
gezeigt, wobei die Unterbrechungen als 31, 31', ...
angegeben werden. In beiden Fällen
können
die Unterbrechungen eine regelmäßige oder
eine unregelmäßige Form
aufweisen und regelmäßig oder
unregelmäßig auf
der vorhandenen Oberfläche
angeordnet sein; zum Beispiel im Fall von Löchern auf der Oberfläche einer
einzelnen Gettervorrichtung können sie
quadratisch oder rund oder unregelmäßig geformt sein und auf der
Oberfläche
der Gettervorrichtung netzförmig
oder zufällig
angeordnet sein; im Fall von Zwischenräumen zwischen benachbarten
Gettervorrichtungen ist die Form und die Anordnung der Unterbrechungen
davon abhängig,
ob die Vorrichtungen 26, 26',... auf der vorhandenen
Oberfläche
regelmäßig angeordnet
sind oder nicht. Im Allgemeinen werden regelmäßige Formen und Anordnungen
der Unterbrechungen bevorzugt, sowohl auf einzelnen Gettervorrichtungen,
als auch zwischen benachbarten Vorrichtungen, da sie für eine automatische
Produktion des Gettersystems 24 besser geeignet sind und eine
leichtere Kontrolle der oben erwähnten
Bedingung für
das Verhältnis
zwischen der effektiven Oberfläche
und der vorhandenen Oberfläche
für das
System 24 ermöglichen.
Mischkonfigurationen sind selbstverständlich möglich, in welchen einzelne
Gettervorrichtungen Löcher
aufweisen und benachbarte Gettervorrichtungen mit Abstand voneinander
angeordnet werden.The space 25 must with the area 21 be connected. The condition of the connection between the space 25 and the area 21 can be met in many ways, e.g. B. by such getter devices, the surface 27 is continuous and where there is a passage between the area 21 and the room 25 to the in 2 specified ranges 30 . 30 ' is available. However, the necessary condition is preferably achieved by getter devices 26 . 26 ' , ... that are shaped or arranged so that the surface 27 is interrupted; in particular, it has been found to be the best efficiency in removing contaminants from the area 21 is reached when the surface 27 that is effective, ie the sum of the surfaces that make up the area 21 for all getter devices, a fraction of the available surface for a continuous getter system 24 which is between 70 and 99% and preferably between 80 and 95%. The surface breaks 27 can be in the form of through holes in the devices 26 . 26 ' or of gaps between adjacent devices; these two possibilities are shown in the drawing, with the interruptions as 31 . 31 ' , ... can be specified. In both cases, the interruptions can have a regular or irregular shape and can be arranged regularly or irregularly on the existing surface; for example, in the case of holes on the surface of a single getter device, they may be square or round or irregular in shape and may be arranged in a mesh or random manner on the surface of the getter device; in the case of gaps between adjacent getter devices, the shape and arrangement of the interruptions depends on whether the devices 26 . 26 ' , ... are regularly arranged on the available surface or not. In general, regular forms and arrangements of breaks are preferred, both on individual getter devices and between adjacent devices, since they are for automatic production of the getter system 24 are more suitable and easier to control the condition mentioned above for the relationship between the effective surface area and the existing surface area for the system 24 enable. Mixed configurations are of course possible, in which individual getter devices have holes and adjacent getter devices are arranged at a distance from one another.
Der Abstand zwischen dem Gettersystem 24 und
den Schirmen 20, 20',... ist hauptsächlich von
der Gesamtgröße des Bereiches 21 und
den Abständen zwischen
benachbarten Gettervorrichtungen und/oder der Größe der Löcher in den Vorrichtungen abhängig. Im
Allgemeinen liegt der Abstand zwischen dem Gettersystem und den
Schirmen zwischen 1 mm und 5cm; innerhalb dieser Grenzen ist der
Abstand im Allgemeinen in kleinen PVD-Kammern kleiner, um zu verhindern,
dass das Gettersystem die im Arbeitsbereich auftretenden Prozesse
beeinflusst; außerdem
nimmt der Abstand bei Vergrößerung der
Abstände
zwischen benachbarten Gettervorrichtungen und/oder der Größe der Löcher in
den Vorrichtungen zu.The distance between the getter system 24 and the umbrellas 20 . 20 ' , ... is mainly from the total size of the area 21 and the distances between adjacent getter devices and / or the size of the holes in the devices. In general, the distance between the getter system and the screens is between 1 mm and 5 cm; within these limits, the distance is generally smaller in small PVD chambers to prevent the getter system from affecting the processes occurring in the work area; in addition, the distance increases as the distances between adjacent getter devices and / or the size of the holes in the devices increase.
Viele verschiedene Gettermaterialien
können
zum Herstellen der Vorrichtungen 26, 26',... verwendet
werden, einschließlich
Metallen wie Zr, Ti, Nb, Ta, V, Legierungen aus diesen Metallen
oder Legierungen dieser Metalle und eines oder mehr Elementen, die
aus Cr, Mn, Fe, Co ausgewählt
sind. Ni, Al, Y, La und Seltenerdmetalle, sowie binäre Legierungen
Ti-V, Zr-V, Zr-Fe und Zr-Ni oder ternäre Legierungen Zr-Mn-Fe oder
Zr-V-Fe, oder die Mischung der obenerwähnten Metalle und Legierungen.
Die am häufigsten
verwendeten Gettermaterialien sind die Legierung mit der Gewichtszusammensetzung
Zr 84% – Al
16%, hergestellt und verkauft von der Firma SAES GETTERS (Mailand,
ITALIEN) unter dem Handelsnamen St 101®; die
Legierung mit der Gewichtszusammensetzung Zr 70% – V 24,6% – Fe 5,4%,
hergestellt und verkauft von der Firma SAES GETTERS unter dem Handelsnamen
St 707TM, oder mechanische Mischungen dieser
zwei Legierungen und Zr oder Ti; diese Mischungen werden wegen ihrer
guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere bezüglich des
Teilchenverlustes, bevorzugt.Many different getter materials can be used to make the devices 26 . 26 ' , ... are used, including metals such as Zr, Ti, Nb, Ta, V, alloys of these metals or alloys of these metals and one or more elements selected from Cr, Mn, Fe, Co. Ni, Al, Y, La and rare earth metals, as well as binary alloys Ti-V, Zr-V, Zr-Fe and Zr-Ni or ternary alloys Zr-Mn-Fe or Zr-V-Fe, or the mixture of the above-mentioned metals and alloys. The most frequently used getter materials are the alloy with the weight composition Zr 84% - Al 16%, manufactured and sold by SAES GETTERS (Milan, ITALY) under the trade name St 101 ® ; the alloy with the weight composition Zr 70% - V 24.6% - Fe 5.4%, manufactured and sold by SAES GETTERS under the trade name St 707 TM , or mechanical mixtures of these two alloys and Zr or Ti; these mixtures are preferred because of their good mechanical properties, particularly with regard to particle loss.
Die Gettervorrichtungen 26, 26',...
können Körper sein,
die nur aus dem Gettermaterial hergestellt sind, das durch Pulversinterung
erhalten wird, oder können
aus Gettermaterial bestehen, das nach verschiedenen Verfahren auf
einen Metallträger
aufgetragen wird.The getter devices 26 . 26 ' , ... can be bodies which are made only from the getter material obtained by powder sintering, or can consist of getter material which is applied to a metal carrier by various methods.
Die Produktion von Sinterkörpern aus
Pulvern ist auf dem Gebiet der Pulvermetallurgie bekannt und sie
umfasst im Allgemeinen die Schritte des Verdichtens der Pulver in
einer geeigneten Form und des Erwärmens der verklumpten Pulver,
bis ein teilweises Schmelzen der Oberfläche der Pulverkörner erreicht
ist. Modifikationen des Verfahrens, um Körper zu erhalten, die spezielle
Merkmale aufweisen, z. B. sehr porig sind, sind z. B. in der US-Patentschrift
5,324,172 und in der Patentanmeldung EP-A-719609, beide im Namen
des Anmelders, und in der Patentanmeldung EP-A-765012 offenbart. 3 und 4 zeigen Gettervorrichtungen dieses Typs. Die
Vorrichtung 35 aus 3 ist
rechteckig und weist an ihren Enden Durchgangslöcher 36, 36' auf,
die für die
Verwendung von Bauteilen, wie Schrauben und Bolzen, zum Befestigen
der Vorrichtung an den Schirmen im gewünschten Abstand vorgesehen
sind; es ist selbstverständlich
möglich,
andere Mittel zum Befestigen der Vorrichtung an den Schirmen zu
verwenden, wie z. B. ein Metallbauteil, das darin integriert einen
Rahmen zum Halten des Getterkörpers und
geeignete Distanzstücke,
die an den Schirmen befestigt werden können, aufweist; die Vorrichtung 40 aus 4 ist im Wesentlichen quadratisch
und weist eine Reihe von Durchgangslöchern 31, 31',... auf,
die eine leichte Verbindung zwischen dem Arbeitsbereich 21 und
dem Raum 25 ermöglichen,
wie vorhergehend erwähnt.
Während
des PVD-Prozesses
wird die Oberfläche,
die dem Bereich 21 gegenübersteht, von dem aufzutragenden
Material 16 als eine dünne
Schicht auf dem Substrat 19 bedeckt, wohingegen die Oberfläche 28 für das Sorbieren
von Verunreinigungen aktiv ist.The production of sintered bodies from powders is known in the field of powder metallurgy and generally comprises the steps of compacting the powders in a suitable form and heating the clumped powders until a partial melting of the surface of the powder grains is achieved. Modifications to the process to obtain bodies that have special features, e.g. B. are very porous, z. For example, in U.S. Patent 5,324,172 and in patent application EP-A-719609, both in the name of the applicant, and in patent application EP-A-765012. 3 and 4 show getter devices of this type. The device 35 out 3 is rectangular and has through holes at its ends 36 . 36 ' on, which are intended for the use of components such as screws and bolts, for fastening the device to the screens at the desired distance; it is of course possible to use other means for Attach the device to the screens to use, such as. B. a metal component integrated therein a frame for holding the getter body and suitable spacers that can be attached to the screens; the device 40 out 4 is essentially square and has a series of through holes 31 . 31 ' , ... on that a slight connection between the work area 21 and the room 25 enable, as previously mentioned. During the PVD process, the surface covering the area 21 faces the material to be applied 16 as a thin layer on the substrate 19 covered, whereas the surface 28 is active for sorbing contaminants.
Da planare Sinterkörper mit
Seitenabmessungen, die viel größer als
ihre Dicke sind, kompliziert herzustellen sind und eine geringe
mechanische Festigkeit aufweisen, wird, wenn diese Körper für das Gettersystem
der Erfindung verwendet werden, dieses letztere vorzugsweise aus
einer relativ großen Anzahl
von Gettervorrichtungen gebildet, von denen jede eine Oberfläche aufweist,
die erheblich kleiner als der Schirm ist, an dem diese befestigt
werden. Eine Anordnung dieser Art ist in 5 dargestellt, die einen Abschnitt eines
Schirms 20 zeigt, an dem mehrere Vorrichtungen 26, 26', 26",...
des Typs 35 befestigt sind; die Vorrichtungen 26,...
werden an dem Schirm durch geeignete Befestigungselemente 37, 37',
die ebenfalls als Distanzstücke
wirken, befestigt.Since planar sintered bodies with side dimensions much larger than their thickness are complicated to manufacture and have low mechanical strength, when these bodies are used for the getter system of the invention, the latter is preferably formed from a relatively large number of getter devices each with a surface that is significantly smaller than the screen to which they are attached. An arrangement of this kind is in 5 shown that a portion of a screen 20 shows on which several devices 26 . 26 ' . 26 " , ... of the type 35 are attached; the devices 26 , ... are attached to the screen by suitable fastening elements 37 . 37 ' , which also act as spacers.
Die Gettervorrichtungen 26, 26',...
können ebenfalls
aus Gettermaterial hergestellt sein, das auf einem Metallträger aufgetragen
ist. Die Vorrichtungen dieses Typs können nach verschiedenen Verfahren
hergestellt werden. Eine erste Methode ist die Kaltlaminierung der
Pulver des Gettermaterials auf dem Metallträger gemäß einem Verfahren, das auf dem
Gebiet der Pulvermetallurgie gut bekannt ist. Eine andere Methode
ist, eine Suspension aus Getterpartikeln in einem geeigneten Lösemittel
auf den erwärmten
Metallträger
zu sprühen,
so wie in der Patentanmeldung W0 95/23425 offenbart, auf die zu den
Details dieses Verfahrens verwiesen wird. Außerdem kann der Metallträger durch
Partikel des Gettermaterials nach dem elektrophoretischen Verfahren bedeckt
werden; zu Details dieses Verfahrens muss auf die US-Patentschrift
5,242,559 verwiesen werden. Schließlich kann das Auftragen der
Pulver des Gettermaterials auf dem Metallträger durch das Siebdruckverfahren
erreicht werden, so wie in der veröffentlichten PCT-Anmeldung
WO 98/03987 offenbart. Der Träger
kann aus jedem Metall hergestellt sein, das Temperaturen von ungefähr 600 °C standhalten kann,
die für
die Aktivierung des Gettermaterials notwendig sein können, und
vorzugsweise nicht ferromagnetisch ist, um Wechselwirkungen mit
den Magnetfeldern zu vermeiden, die manchmal in PVD-Prozessen verwendet
werden. Die Verwendung von Stahl oder Nickel-Chrom-Legierungen ist
bevorzugt. Die Dicke des Trägers
kann innerhalb eines großen Bereiches
variieren und liegt im Allgemeinen zwischen 0,1 und 1 mm; außer der
mechanischen Stabilität
nimmt die Dicke des Trägers
vorzugsweise bei Vergrößerung der
Seitenabmessungen der Gettervorrichtung 26 zu. Die Dicke
der Gettermaterialschicht 29 in Vorrichtung 26 kann
in einem großen Bereich
variieren, aber aus Produktionszweckmäßigkeit und mechanischer Stabilität der Beschichtung liegt
diese Dicke im Allgemeinen zwischen ungefähr 20 und 500 μm. In diesem
Fall werden die Gettervorrichtungen auf den Schirmen so montiert,
dass die Oberfläche
des Gettermaterials diesen Letzteren gegenübersteht. Anders als der oben
erwähnte
Fall, bei dem das Gettersystem aus Sinterkörpern gebildet wird, wenn die
Gettervorrichtungen durch Auftragen des Gettermaterials auf einem
Metallträger
erhalten werden, wird das System vorzugsweise aus einer relativ
kleinen Anzahl derartiger Vorrichtungen gebildet, wobei jede eine
Oberfläche
aufweist, die der des Schirms ähnlich
ist, an dem sie befestigt ist, so dass eine oder höchstens
zwei derartige Vorrichtungen an jedem Schirm befestigt werden. Die
Produktion von Vorrichtungen dieses Typs, die eine relativ große Oberfläche aufweisen,
ist einfach und ermöglicht, Zeit
und Kosten sowohl bei der Fertigung der Gettervorrichtungen als
auch bei ihrem Befestigen an den Schirmen zu sparen.The getter devices 26 . 26 ' , ... can also be made of getter material which is applied to a metal carrier. The devices of this type can be manufactured by various methods. A first method is the cold lamination of the powder of the getter material on the metal support according to a method which is well known in the field of powder metallurgy. Another method is to spray a suspension of getter particles in a suitable solvent onto the heated metal carrier, as disclosed in patent application WO 95/23425, to which reference is made to the details of this method. In addition, the metal carrier can be covered by particles of the getter material by the electrophoretic method; for details of this method, reference should be made to US Pat. No. 5,242,559. Finally, the application of the powder of the getter material to the metal carrier can be achieved by the screen printing method, as disclosed in the published PCT application WO 98/03987. The carrier can be made of any metal that can withstand temperatures of about 600 ° C, which may be necessary to activate the getter material, and is preferably non-ferromagnetic to avoid interactions with the magnetic fields sometimes used in PVD processes become. The use of steel or nickel-chromium alloys is preferred. The thickness of the carrier can vary within a wide range and is generally between 0.1 and 1 mm; in addition to mechanical stability, the thickness of the carrier preferably increases as the side dimensions of the getter device increase 26 to. The thickness of the getter material layer 29 in device 26 can vary within a wide range, but for reasons of production suitability and mechanical stability of the coating, this thickness is generally between approximately 20 and 500 μm. In this case, the getter devices are mounted on the screens so that the surface of the getter material faces the latter. Unlike the case mentioned above, in which the getter system is formed from sintered bodies when the getter devices are obtained by applying the getter material to a metal carrier, the system is preferably formed from a relatively small number of such devices, each having a surface which the of the screen to which it is attached, so that one or at most two such devices are attached to each screen. The production of devices of this type, which have a relatively large surface area, is simple and makes it possible to save time and costs both in the manufacture of the getter devices and in their attachment to the screens.
6 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform von
Gettervorrichtungen, die durch Aufbringen des Gettermaterials auf
einem Metallträger
erhalten wurden. Die Vorrichtung 60 wird aus einem im Wesentlichen
planaren Metallträger 61 gebildet,
auf dessen einer Oberfläche 62 Gettermaterial 29 aufgetragen wird
(die Fig. zeigt nur eine teilweise Bedeckung, die aus Gettermaterial
hergestellt ist); die Vorrichtung weist mehrere Löcher 31, 31',...
auf; der Träger 61 weist
vorzugsweise Verformungen, solche wie z. B. hochgezogene Kanten 63, 63',
die in der Figur dargestellt sind, oder ähnliche Bauteile, die als Distanzstücke zwischen
der Vorrichtung und dem Schirm mit der daran befestigten Vorrichtung
wirken, auf. Wie vorhergehend erwähnt, können die Löcher 31, 31',... regelmäßig geformt
sein oder nicht und können
auf dem Träger 61 als
ein regelmäßiges Netz
oder nicht angeordnet sein, wobei die erste Methode für eine leichtere automatische
Produktion bevorzugt wird. Eine mögliche Methode des Zusammenbauens
eines Schirms einer PVD-Kammer und einer Gettervorrichtung, die
Teil eines Systems gemäß der Erfindung
ist, ist in 7 dargestellt,
die einen Schirm 20 zeigt, an dem eine einzelne Vorrichtung 26 des
Typs 60 befestigt ist; die Vorrichtung 26 kann
am Schirm durch geeignete mechanische Befestigungselemente, wie Schrauben,
oder durch Schweißpunkte 70, 70',...,
an der Kante 63 der Gettervorrichtung befestigt werden. 6 shows a possible embodiment of getter devices, which were obtained by applying the getter material on a metal carrier. The device 60 is made of an essentially planar metal support 61 formed on one surface 62 getter 29 is applied (the figure shows only a partial covering made of getter material); the device has several holes 31 . 31 ' ,... on; the carrier 61 preferably has deformations, such as. B. raised edges 63 . 63 ' , which are shown in the figure, or similar components, which act as spacers between the device and the screen with the device attached thereto. As mentioned earlier, the holes can 31 . 31 ' , ... be shaped regularly or not and can be on the carrier 61 as a regular network or not arranged, the first method being preferred for easier automatic production. One possible method of assembling a screen of a PVD chamber and a getter device which is part of a system according to the invention is in 7 shown having an umbrella 20 shows on which a single device 26 of the type 60 is attached; the device 26 can be attached to the screen using suitable mechanical fasteners such as screws or welding spots 70 . 70 ' , ..., on the edge 63 be attached to the getter device.
Die Gettervorrichtungen erfordern
für ihr Funktionieren
eine Aktivierung, die im Allgemeinen im Erwärmen durch verschiedene Mittel
bei Temperaturen von mindestens 300 °C besteht. Diese Operation kann
während
der Vorbereitungsschritte des Kammerbetriebs, wie z. B. der Erwärmung der
ganzen Kammer für
das Entgasen der Wände
und des Erhaltens eines besseren resultierenden Vakuums, gemacht
werden. Andernfalls kann die Aktivierung der Gettervorrichtung während der
Operationen des Auftragens des Materials auf Wegwerfsubstraten erreicht
werden, die zum Reinigen der Oberfläche des Target 15 durchgeführt werden,
die im Allgemeinen vor jedem Auftragsschritt verunreinigt werden;
diese Operationen führen
im Allgemeinen zu einer Erwärmung
der Kammer, die für
die Getteraktivierung ausreichend ist.The getter devices require activation for their operation, which generally consists of heating by various means at temperatures of at least 300 ° C. This operation can be done during the preparatory steps of the Kam operation, such as B. the heating of the entire chamber for degassing the walls and obtaining a better resulting vacuum. Otherwise, activation of the getter device can be achieved during the operations of applying the material to disposable substrates, which is used to clean the surface of the target 15 be carried out, which are generally contaminated before each application step; these operations generally result in chamber warming sufficient for getter activation.
Durch das Gettersystem gemäß der Erfindung
wird ein weiterer Vorteil in dem Fall erreicht, wenn das aufzutragende
Material (16) Titan ist. Titan, aufgetragen als dünne Schichten,
ist als ein Gettermaterial gut bekannt. Während des Titanauftrags in den
Kammern für
PVD-Beschichtung
wird etwas Metall auf den Wänden
des Arbeitsbereiches, einschließlich
der Schirme, aufgetragen. Insbesondere diese dünne Schicht sorbiert den Wasserstoff in
der Arbeitsatmosphäre,
und wächst
zuerst infolge dieser Sorption und löst sich dann von den Oberflächen ab, nachdem
sie in Form von Metallmikroschichten ist; diese könnten das
zu verarbeitende Substrat erreichen, folglich seine Qualität beeinträchtigen
und zum Prozentsatz des Ausschusses beitragen. Im Gegensatz dazu
wird der Wasserstoff durch das System gemäß der Erfindung vorzugsweise
von dem Gettermaterial sorbiert und somit der Nachteil beseitigt,
der in allgemeinen Kammern für
die PVD-Beschichtung auftritt.The getter system according to the invention achieves a further advantage in the case when the material to be applied ( 16 ) Is titanium. Titanium, deposited as thin layers, is well known as a getter material. During the titanium application in the PVD coating chambers, some metal is applied to the walls of the work area, including the screens. In particular, this thin layer sorbs the hydrogen in the working atmosphere and grows first as a result of this sorption and then detaches from the surfaces after being in the form of metal micro-layers; these could reach the substrate to be processed, consequently impair its quality and contribute to the percentage of the committee. In contrast, the hydrogen is preferably sorbed by the getter material by the system according to the invention and thus eliminates the disadvantage that occurs in general chambers for the PVD coating.