ITMI970866A1

ITMI970866A1 - MULTI MECHANICAL EQUIPMENT + TARGET FOR THE GROWTH OF MULTILAYER FILMS AND / OR COMPLEX STRUCTURES OF VARIOUS MATERIALS WITHIN ONE

Info

Publication number: ITMI970866A1
Application number: IT97MI000866A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Meletti
Original assignee: Consiglio Nazionale Ricerche
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-15
Also published as: IT1291568B1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto una apparecchiatura meccanica a "multi-target" per la crescita di film sottili-multistrato a partire da vari materiali, montata girevole entro una camera di crescita utilizzante un laser "eccimero", in modo da consentire la realizzazione di detti film multistrato o strutture complesse, senza interrompere il processo. The present invention relates to a "multi-target" mechanical apparatus for the growth of thin-multilayer films starting from various materials, rotatably mounted within a growth chamber using an "excimer" laser, so as to allow the realization of said multilayer films or complex structures, without interrupting the process.

Come è noto, nel campo della crescita di film sottili di vari materiali mediante tecniche fisiche, fra cui in particolare quella di "ablazione laser e deposizione su un substrato (PLD-Pulsed Laser Deposition) ", è diventato di crescente interesse il poter effettuare evaporazioni di multi-elementi per ottenere film multistrato o strutture complesse. As is known, in the field of thin film growth of various materials using physical techniques, including in particular that of "laser ablation and deposition on a substrate (PLD-Pulsed Laser Deposition)", it has become of growing interest to be able to carry out evaporations of multi-elements to obtain multilayer films or complex structures.

Infatti, la tecnica di ablazione laser e deposizione si distingue dalle altre tecniche di crescita per la sua semplicità e per la versatilità del suo funzionamento in quanto è sufficiente focalizzare un fascio laser impulsato sulla superficie di un bersaglio solido, e cioè di un materiale da ablare per evaporazione posizionato su un piano girevole generalmente chiamato "target", per ottenere un film avente la stessa composizione di quella del bersaglio. In fact, the laser ablation and deposition technique differs from other growth techniques for its simplicity and for the versatility of its operation as it is sufficient to focus a pulsed laser beam on the surface of a solid target, that is, of a material to be ablated. by evaporation positioned on a rotating surface generally called "target", to obtain a film having the same composition as that of the target.

La interazione fra laser e solido provoca infatti la ablazione (per evaporazione) di un sottile strato di materiale, sotto forma di un getto di plasma parzialmente ionizzato, che va a depositarsi su un substrato posto di fronte al getto di plasma stesso. The interaction between laser and solid causes in fact the ablation (by evaporation) of a thin layer of material, in the form of a partially ionized plasma jet, which is deposited on a substrate placed in front of the plasma jet itself.

Pertanto, utilizzando diversi target e posizionandoli, in successione, di fronte al raggio laser è possibile ottenere dei film multistrato su detto substrato fisso; inoltre, variando l'energia del raggio laser tramite sistemi ottici si possono ottenere deposizioni di materiali di caratteristiche diverse. Therefore, by using different targets and positioning them, in succession, in front of the laser beam, it is possible to obtain multilayer films on said fixed substrate; moreover, by varying the energy of the laser beam through optical systems, it is possible to obtain depositions of materials with different characteristics.

In altre parole, per realizzare sistemi completi di film multistrato è sufficiente posizionare, tramite mezzi manipolatori esterni alla camera di crescita, i diversi target facendone coincidere la loro superficie con il punto focale del laser. In other words, to realize complete systems of multilayer film it is sufficient to position, by means of manipulator means external to the growth chamber, the different targets making their surface coincide with the focal point of the laser.

Più particolarmente, una camera di crescita, nella sua forma più semplice e cioè comprendente un solo portatarget, è costituita da un corpo scatolare provvisto di aperture passanti, al cui interno sono posizionati un forno supportante un substrato, un supporto meccanico per il target montato girevole mediante un motore passo-passo posizionato all'esterno della camera ed una termocoppia di taratura. More particularly, a growth chamber, in its simplest form, i.e. comprising a single target holder, consists of a box-like body provided with through openings, inside which an oven supporting a substrate, a mechanical support for the rotatable mounted target are positioned. by means of a stepping motor positioned outside the chamber and a calibration thermocouple.

Il bersaglio è posizionato su un supporto girevole (porta-target) che può essere spostato in una direzione tale da formare sempre un angolo di 45° con la direzione di arrivo del fascio laser e che può ruotare intorno al proprio asse fino a 120 giri/minuto. The target is positioned on a rotating support (target holder) which can be moved in a direction that always forms an angle of 45 ° with the direction of arrival of the laser beam and which can rotate around its axis up to 120 rpm. minute.

Attualmente i target per i bersagli da ablare sono normalmente realizzati in materiali ceramici sinterizzati e pressati, aventi una forma discoidale di circa 10 min di diametro e circa 5 mm di spessore. Currently the targets for the targets to be ablated are normally made of sintered and pressed ceramic materials, having a discoidal shape of about 10 min in diameter and about 5 mm of thickness.

Gli attuali sistemi multi-target prevedono al massimo sei target montati su un supporto girevole predisposto per traslare, in successione, i singoli target nel punto focale del laser, che è sempre fermo, e con la loro superficie sempre inclinata di 45° rispetto al raggio laser; inoltre, la rotazione dei target è realizzata da un unico motore passo-passo ed il loro posizionamento è ottenuto manualmente, agendo su un manipolatore esterno a posizioni ripetibili con precisione. Current multi-target systems provide for a maximum of six targets mounted on a rotating support designed to translate, in succession, the individual targets in the focal point of the laser, which is always stationary, and with their surface always inclined at 45 ° with respect to the beam. laser; moreover, the rotation of the targets is carried out by a single step-by-step motor and their positioning is obtained manually, by acting on an external manipulator with accurately repeatable positions.

Questi noti sistemi multi-target consentono, ovviamente, la realizzazione di eterostrutture costituite da pochi film, ad esempio, da sei film di materiali diversi, nel caso del noto sistema a sei target, per cui quando emerge la necessità di ottenere eterostrutture costituite da un maggior numero di film sottili, occorre arrestare il processo di ablazione e deposizione e poi accedere all'interno della camera di crescita, con lo svantaggio di dover procedere ad una operazione di purificazione chimica della superficie ossidata del campione in fase di crescita, prima di riprendere l'operazione di ablazione di altri materiali. These known multi-target systems obviously allow the realization of heterostructures consisting of a few films, for example, of six films of different materials, in the case of the known six-target system, so when the need arises to obtain heterostructures consisting of a greater number of thin films, it is necessary to stop the ablation and deposition process and then access the growth chamber, with the disadvantage of having to carry out a chemical purification operation of the oxidized surface of the sample in the growth phase, before resuming the operation of ablation of other materials.

Scopo principale del presente trovato è pertanto quello di realizzare una apparecchiatura multi-target concepita e strutturata in modo da ovviare alle limitazioni e inconvenienti presentati dagli attuali multi-target, con evidenti vantaggi sia economici che pratici. The main object of the present invention is therefore to provide a multi-target apparatus conceived and structured in such a way as to obviate the limitations and drawbacks presented by the current multi-targets, with evident both economic and practical advantages.

Altro scopo del trovato è quello di realizzare una apparecchiatura multi-target strutturata in modo da risultare molto compatta e strutturalmente semplice, altamente affidabile e soprattutto in grado di consentire la realizzazione di eterostrutture molto complesse, utilizzando fino a 16 porta-target entro la camera di crescita, senza richiedere l'interruzione dell'operazione di ablazione e l'apertura della camera di crescita. Another object of the invention is to provide a multi-target apparatus structured in such a way as to be very compact and structurally simple, highly reliable and above all capable of allowing the creation of very complex heterostructures, using up to 16 target holders within the growth, without requiring interruption of the ablation operation and opening of the growth chamber.

Ulteriore scopo è quello di realizzare una apparecchiatura multi-target del tipo sopra specificato in grado di consentire una elevata resa produttiva unitamente al vantaggio di poter essere assemblata alle attuali camere di crescita in quanto ne utilizza sia modalità di montaggio che flange di tipo universale. A further object is that of realizing a multi-target apparatus of the type specified above capable of allowing a high production yield together with the advantage of being able to be assembled to the current growth chambers since it uses both assembly methods and universal type flanges.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente potranno essere evidenziati in seguito, vengono raggiunti· da una apparecchiatura multi-target per la crescita di film multistrato e/o di strutture complesse di materiali vari, utilizzabile entro una usuale camera di crescita comprendente un fascio laser di tipo noto, un forno supportante un substrato per la deposizione dei vari film ablati dai target, una termocoppia di taratura ed almeno un porta-target girevole e con la sua superficie posizionata inclinata a 45° rispetto alla direzione del fascio laser, la quale apparecchiatura multi-target è costituita, secondo il presente trovato, da sedici uguali porta-target, ad assi paralleli, distribuiti in numero di quattro su ciascuna delle quattro facce a coppie contrapposte di un corpo scatolare di sostegno di forma cubica, detti portatarget essendo posti in rotazione continua tramite un unico motore passo-passo, posizionato esternamente ad una delle facce del corpo cubico priva di porta-target, la rotazione di ognuno di detti quattro porta-target di ogni faccia essendo realizzata tramite ingranaggi sempre in presa con un albero di trasmissione parallelo agli assi dei porta-target e perpendicolarmente collegato all'albero del motore tramite coppie di ingranaggi conici interni a detto corpo cubico, essendo inoltre previsti due alberini coassiali fuoriuscenti dalla faccia del corpo cubico opposto a quella attraversata da detto albero motore e perpendicolari a detti alberi di trasmissione, dei quali uno collegato alla faccia stessa del corpo cubico al fine di consentire la rotazione del corpo cubico necessaria per posizionare ognuna delle quattro facce porta-target in zona focalelaser e l'altro per consentire, tramite una calotta a dentatura conica in presa con una corona pure a dentatura conica, solidale ad ogni gruppo di quattro portatarget, il posizionamento di ogni singolo porta-target in zona focale-laser, detti due alberini coassiali costituendo dei manipolatori di posizionamento ripetibile e stabile tramite nottolini a molla di centraggio o simile. These and still other purposes, which will be more clearly highlighted in the following, are achieved by a multi-target apparatus for the growth of multilayer films and / or complex structures of various materials, usable within a usual growth chamber comprising a beam laser of a known type, an oven supporting a substrate for the deposition of the various films ablated by the targets, a calibration thermocouple and at least one revolving target-holder and with its surface positioned inclined at 45 ° with respect to the direction of the laser beam, which multi-target apparatus is constituted, according to the present invention, by sixteen identical target-holders, with parallel axes, distributed in number of four on each of the four faces in opposite pairs of a cubic-shaped supporting box body, said target holders being placed in continuous rotation through a single stepping motor, positioned externally to one of the faces of the cubic body without door rget, the rotation of each of said four target-holders of each face being carried out by means of gears always engaged with a transmission shaft parallel to the axes of the target-holders and perpendicularly connected to the motor shaft by means of pairs of bevel gears internal to said cubic body, being also provided two coaxial shafts protruding from the face of the cubic body opposite to that crossed by said drive shaft and perpendicular to said transmission shafts, one of which is connected to the face of the cubic body in order to allow the rotation of the cubic body necessary to position each of the four target-holder faces in the focal-laser area and the other to allow, by means of a conical toothed cap in engagement with a conical toothed crown, integral with each group of four target holders, the positioning of each single door -target in the focal-laser zone, called two coaxial shafts constituting po manipulators repeatable and stable positioning by means of centering spring pawls or similar.

Più particolarmente, detto corpo scatolare cubico supportante detti quattro gruppi di quattro portatarget è posizionato all'interno di una camera di crescita ed è ancorato al bordo di una finestra ricavata nel corpo della stessa camera, in modo da consentire alle superiici dei target di essere posizionate, in successione, a 45° rispetto alla direzione del raggiolaser. More particularly, said cubic box-like body supporting said four groups of four target holders is positioned inside a growth chamber and is anchored to the edge of a window obtained in the body of the same chamber, so as to allow the surfaces of the targets to be positioned , in succession, at 45 ° with respect to the direction of the laser beam.

Inoltre, ad ogni gruppo di quattro porta-target è associato uno schermo a lamina costituito da due aste emergenti lateralmente ad ogni faccia porta-target, alla cui sommità è ancorata una lamina disposta parallela alle superfici dei target stessi e provvista di una apertura per il passaggio del raggio laser dopo ogni successivo posizionamento di ciascun porta-target in posizione focale-laser. Furthermore, each group of four target-holders is associated with a foil screen consisting of two rods emerging laterally to each target-carrying face, at the top of which is anchored a foil arranged parallel to the surfaces of the targets themselves and provided with an opening for the passage of the laser beam after each subsequent positioning of each target holder in the laser-focal position.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno più chiaramente dalla descrizione che segue, fatta con riferimento alle allegate tavole di disegno, date a solo titolo indicativo e non limitativo, nelle quali: Further characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly from the following description, made with reference to the attached drawing tables, given only as an indication and not of limitation, in which:

la figura 1 mostra, schematicamente e a solo titolo indicativo, l'interno di una camera di crescita associata ad un generatore di radiazione laser, con particolare riferimento alla posizione di un porta-target rispetto alla direzione del raggio laser, Figure 1 shows, schematically and by way of example only, the interior of a growth chamber associated with a laser radiation generator, with particular reference to the position of a target holder with respect to the direction of the laser beam,

la figura 2 mostra una vista frontale-lato attacco motore, di una apparecchiatura meccanica a 16 multitarget realizzata secondo il trovato e illustrata separatamente dalla camera di crescita, mentre, Figure 2 shows a front view - motor attachment side, of a 16 multi-target mechanical apparatus made according to the invention and illustrated separately from the growth chamber, while,

la figura 3 mostra una sezione trasversale secondo la linea III-III di figura 2, illustrante i cinematismi interni dell'apparecchiatura multi-target oggetto del presente trovato. Figure 3 shows a cross section along the line III-III of Figure 2, illustrating the internal kinematic mechanisms of the multi-target apparatus according to the present invention.

Con riferimento a dette figure, l'apparecchiatura multi-target oggetto del presente trovato è strutturata e dimensionata in modo da poter essere utilizzata in una camera di crescita, di opportune dimensioni, come quella illustrata a solo titolo di esempio in figura 1. Infatti, nella camera 1 sostanzialmente sferica, apribile ad una estremità e mantenuta sotto vuoto, sono ricavate delle finestre F-F1-F2 ecc. o aperture attraverso le quali sono inseriti: un porta-target 2 (sia singolo che multiplo), montato girevole tramite l'albero 2a di un motore passo-passo 3, un porta substrato 4, affacciato al porta-target 2 e associato ad un fornetto di riscaldamento (non rappresentato nella figura), un dispositivo di controllo della temperatura 5, una termocoppia 6 ed un fascio di raggi laser 7 il quale è generato in modo noto, da un generatore 7a. With reference to said figures, the multi-target apparatus object of the present invention is structured and sized so that it can be used in a growth chamber, of suitable dimensions, such as the one illustrated by way of example only in figure 1. In fact, in the substantially spherical chamber 1, which can be opened at one end and maintained under vacuum, windows F-F1-F2 etc. are obtained. o openings through which they are inserted: a target-holder 2 (both single and multiple), rotatably mounted by means of the shaft 2a of a stepping motor 3, a substrate holder 4, facing the target-holder 2 and associated with a a heating oven (not shown in the figure), a temperature control device 5, a thermocouple 6 and a laser beam 7 which is generated in a known way, by a generator 7a.

Detto fascio di raggi laser viene deviato, attraverso un diaframma 8, due specchi 9, una finestra di quarzo 10 ed una lente 11, in modo tale che la superficie del porta-laser (e quindi anche quella del materiale o bersaglio su essa ancorato) possa essere traslata o spostata in una direzione tale da formare sempre un angolo di 45° con la direzione (fissa) di arrivo del raggio laser 7; inoltre, l'albero di detto porta-target è messo in rotazione ad una velocità che può raggiungere i 120 giri/minuto. Said laser beam beam is deflected, through a diaphragm 8, two mirrors 9, a quartz window 10 and a lens 11, so that the surface of the laser holder (and therefore also that of the material or target anchored thereon) it can be translated or moved in a direction such as to always form an angle of 45 ° with the (fixed) direction of arrival of the laser beam 7; moreover, the shaft of said target holder is rotated at a speed that can reach 120 rpm.

L'apparecchiatura multi-target (e cioè a 16 target) oggetto del presente trovato viene inserita all'estremità interna dell'albero girevole 2a, e cioè al posto del porta-target 2 di cui alla figura 1; la sua struttura verrà in seguito descritta con riferimento alle figure 2 e 3. The multi-target (ie 16-target) apparatus according to the present invention is inserted at the inner end of the rotating shaft 2a, ie in the place of the target-holder 2 of Figure 1; its structure will be described hereinafter with reference to Figures 2 and 3.

Per il corretto funzionamento dell'apparecchiatura multi-target oggetto del trovato la camera di crescita 1 viene dotata, secondo il presente trovato, di una seconda termocoppia 6a e di uno schermo 12, montato girevole tramite una asta 12a e manovrabile dall'esterno, in modo da poter essere interposto fra bersaglio (target) e il substrato ricevente 4 (fig.l); ciò sarà meglio chiarito in seguito. For the correct operation of the multi-target apparatus according to the invention, the growth chamber 1 is equipped, according to the present invention, with a second thermocouple 6a and a screen 12, rotatably mounted by means of a rod 12a and maneuverable from the outside, in so that it can be interposed between the target and the receiving substrate 4 (Fig. 1); this will be clarified later.

Ciò premesso, l'apparecchiatura multi-target (a 16 target) è in sostanza costituita, come mostra la figura 2, da una struttura comprendente un corpo cavo di forma cubica, globalmente indicato con 13 nelle figure 2 e 3; su ognuna delle sue quattro facce a coppie contrapposte, indicate con 14-14a e 15-I5a, è montato girevole un supporto cilindrico 16-16a e 17-17a; ognuno di questi supporti sostiene quattro porta-target girevoli intorno al proprio asse; detti supporti sono indicati con 18-I8a e 19-19a sulla faccia 14 del corpo cubico 13, con 20-20a e 21-2la quelli emergenti dalla faccia 14a dello stesso cubo 13, con 22-22a e 23-23a quelli delle facce 15 dello stesso cubo e con 24-24a e 25-25a quelli della faccia opposta 15a. Having said this, the multi-target apparatus (with 16 targets) is essentially constituted, as shown in figure 2, by a structure comprising a hollow body of cubic shape, globally indicated with 13 in figures 2 and 3; on each of its four faces in opposite pairs, indicated with 14-14a and 15-15a, a cylindrical support 16-16a and 17-17a is rotatably mounted; each of these supports supports four target holders that rotate around its own axis; said supports are indicated with 18-18a and 19-19a on the face 14 of the cubic body 13, with 20-20a and 21-2a those emerging from the face 14a of the same cube 13, with 22-22a and 23-23a those of the faces 15 of the same cube and with 24-24a and 25-25a those of the opposite face 15a.

Pertanto, al corpo cubico sono associati 16 portatarget (quattro per ogni faccia), mentre le due facce prive di porta-target, indicate con 15b e I5c prevedono aperture passanti per il passaggio dell'albero del motore passo-passo (non rappresentato) e per il passaggio degli organi manipolatori, che saranno più chiaramente descritti qui di seguito. Therefore, 16 target holders (four for each face) are associated with the cubic body, while the two faces without the target holder, indicated with 15b and I5c, have through openings for the passage of the stepping motor shaft (not shown) and for the passage of the manipulators, which will be more clearly described below.

Infatti, come mostra chiaramente la figura 3, ogni porta-target 19, 19a, ecc. è costituito da un usuale target 26 in ceramica sinterizzata ed è montato su un alberino 27, girevole entro un supporto tubolare 27a, alla cui estremità inferiore è calettato un ingranaggio cilindrico 28. Indeed, as Figure 3 clearly shows, each target carrier 19, 19a, etc. it consists of a usual sintered ceramic target 26 and is mounted on a shaft 27, rotatable within a tubular support 27a, at the lower end of which a cylindrical gear 28 is keyed.

I quattro ingranaggi 28 dei quattro porta-target di ogni faccia del corpo cubico 13 sono montati in presa con un unico ingranaggio o pignone 29, solidale ad un albero di trasmissione 30 che riceve il moto, all'interno del corpo cubico 13, dall'albero 31 di un motore passo-passo (non rappresentato); l'albero motore 31 è posizionato trasversalmente ad ogni albero di trasmissione 30 (quattro alberi uguali); inoltre, sull'albero motore 31 è calettata una calotta ad ingranaggio conico 32 sempre in presa con un pignone conico 33 posto all'estremità (interna al cubo) di ogni albero di trasmissione 30. The four gears 28 of the four target-holders of each face of the cubic body 13 are mounted in engagement with a single gear or pinion 29, integral with a transmission shaft 30 which receives the motion, inside the cubic body 13, from the shaft 31 of a stepping motor (not shown); the drive shaft 31 is positioned transversely to each transmission shaft 30 (four identical shafts); moreover, a conical gear cap 32 is keyed onto the drive shaft 31, always in engagement with a bevel pinion 33 located at the end (inside the cube) of each transmission shaft 30.

L'albero motore 31, girevole sui cuscinetti 3la, presenta la propria estremità liberamente girevole entro una boccola 34 con cuscinetti, solidale alla parete interna della faccia 15C del corpo cubico 13. The motor shaft 31, rotatable on the bearings 31a, has its own freely rotatable end within a bush 34 with bearings, integral with the internal wall of the face 15C of the cubic body 13.

Inoltre, tutti i quattro alberi di trasmissione 30 sono guidati entro adatti supporti 35 ricavati nelle pareti del corpo cubico mentre all'interno dei supporti 16 e 16a ecc. di ogni gruppo di quattro porta-target, sono montati solidalmente dei supporti tubolari 27a entro i quali sono montati girevoli gli alberini 27 portatarget. Furthermore, all four transmission shafts 30 are guided within suitable supports 35 obtained in the walls of the cubic body while inside the supports 16 and 16a etc. of each group of four target-holders, tubular supports 27a are integrally mounted within which the target-carrying shafts 27 are rotatably mounted.

Ogni albero di trasmissione 30 è bloccato, contro gli spostamenti assiali, da dadi 36 serrati contro i cuscinetti di estremità 37 (fig.2-3). Each transmission shaft 30 is blocked, against axial displacements, by nuts 36 tightened against the end bearings 37 (fig. 2-3).

Pertanto, il motore passo-passo, ancorato alla parete della camera di crescita 1 (fig.l), con il suo albero 31 guidato dai cuscinetti 3la bloccati alla parete 15b del corpo cubico, può mettere in rotazione contemporanea i quattro alberi di trasmissione 30, tramite le coppie coniche 32-33, i quali a loro volta possono mettere in rotazione continua i 16 alberini 27 portatarget tramite i loro ingranaggi cilindrici 28 in presa con l'ingranaggio 29 coassialmente solidale ad ogni albero-di trasmissione 30. Therefore, the stepper motor, anchored to the wall of the growth chamber 1 (fig. 1), with its shaft 31 guided by the bearings 31a locked to the wall 15b of the cubic body, can simultaneously rotate the four transmission shafts 30 , by means of the bevel gears 32-33, which in turn can continuously rotate the 16 target-carrying shafts 27 by means of their cylindrical gears 28 in engagement with the gear 29 coaxially integral with each transmission shaft 30.

Alla parete 15C del corpo cubico 13, opposta a quella portante l'albero motore 31, sono associati due alberi coassiali 38 e 39, perpendicolari a detti alberi di trasmissione 30, i quali costituiscono i necessari manipolatori per consentire il posizionamento di ogni singolo target in zona focale-laser. Two coaxial shafts 38 and 39, perpendicular to said transmission shafts 30, are associated with the wall 15C of the cubic body 13, opposite to the one carrying the drive shaft 31, which constitute the necessary manipulators to allow the positioning of each single target in focal zone-laser.

Più precisamente, l'albero 38, direttamente collegato alla faccia 15C del corpo cubico, consente, a motore fermo, di posizionare, in successione, le singole facce porta-target in zona focale-laser entro la camera di crescita, mentre l'albero 39, coassialmente girevole all'esterno dell'albero 38 senza traslazione assiale, consente di far ruotare, in successione e intorno al rispettivo albero di trasmissione 30, i quattro portatarget di ogni faccia del corpo cubico nella posizione di zona focale laser. More precisely, the shaft 38, directly connected to the face 15C of the cubic body, allows, with the motor stopped, to position, in succession, the single target-holder faces in the focal-laser zone within the growth chamber, while the shaft 39, coaxially rotatable outside the shaft 38 without axial translation, allows the four target holders of each face of the cubic body to rotate, in succession and around the respective transmission shaft 30, in the laser focal zone position.

L'arresto degli alberini-manipolatori 38-39, dopo il posizionamento ripetibile, dei singoli porta-target di ogni faccia, viene assicurato da nottolini contrapposti a molle precaricate arrestabili entro incavi o simili (non rappresentati in figura 3), mentre la rotazione in successione dei singoli porta-target intorno all'albero 30 viene realizzata da una calotta 40, coassialmente associata all'albero 39, la cui dentatura periferica conica· 41 è posta stabilmente in presa con quattro corone a dentatura conica 42, coassialmente solidale ai quattro supporti cilindrici 16-I6a e 17-17a ciascuno dei quali, come già detto, supporta 4 porta-target. Sempre secondo il trovato, a detto corpo cubico 13 sono associati quattro schermi interponibili fra il substrato 4 (fig.l) e il bersaglio posizionata sui target ceramici, ciascuno dei quali, come mostra la figura 3, è costituito da un corpo laminare discoidale 43 provvisto di una apertura 43a in zona operativa e posizionato parallelamente al target; detta lamina è sostenuta da due astine 44 emergenti da una posizione laterale delle facce del corpo cubico 13. The stopping of the manipulator-shafts 38-39, after the repeatable positioning, of the single target-holders of each face, is ensured by pawls opposed to preloaded springs that can be stopped within recesses or the like (not shown in figure 3), while the rotation in the succession of the individual target-holders around the shaft 30 is achieved by a cap 40, coaxially associated with the shaft 39, whose conical peripheral toothing 41 is stably engaged with four conical toothed crowns 42, coaxially integral with the four supports cylindrical 16-16a and 17-17a each of which, as already mentioned, supports 4 target-holders. Still according to the invention, four screens are associated with said cubic body 13 between the substrate 4 (fig. 1) and the target positioned on the ceramic targets, each of which, as shown in figure 3, consists of a discoidal laminar body 43 provided with an opening 43a in the operative area and positioned parallel to the target; said lamina is supported by two rods 44 emerging from a lateral position of the faces of the cubic body 13.

A ciascun posta-target girevole 18-18a, 19-19a ecc. è associato un target 26 di forma circolare e di diametro variabile fra gli 8 e 20 min; detti porta-target sono costituiti da un corpo con alloggiamento per il target 26 e da una ghiera 26a di fissaggio del target stesso; così pure ogni porta-target 19-19a, 20-20a ecc. è realizzato amovibile e sostituibile. To each revolving target post 18-18a, 19-19a etc. associated is a target 26 of circular shape and of variable diameter between 8 and 20 min; said target-holders consist of a body with housing for the target 26 and of a ring nut 26a for fixing the target itself; as well as each target carrier 19-19a, 20-20a etc. it is made removable and replaceable.

Da quanto sopra esposto, l'apparecchiatura multi-target oggetto del presente trovato risulta essere un sistema compatto e semplice, il cui scopo principale è quello di permettere l'evaporazione e/o l '"ablazione" di diversi elementi, composti e leghe, al fine di ottenere eterostrutture, multistrati e sistemi completi (elettrodo/eterostruttura/elettrodo) senza interrompere il processo, realizzando di conseguenza un'evidente economia di tempo. In particolare, questo sistema multitarget, disponendo di 16 targets, consente un'elevata resa produttiva con il vantaggio di un ridotto ingombro volumetrico nei confronti di sistemi tradizionali. From the foregoing, the multi-target apparatus of the present invention is a compact and simple system, the main purpose of which is to allow the evaporation and / or "ablation" of various elements, compounds and alloys, at the same time. aim to obtain heterostructures, multilayers and complete systems (electrode / heterostructure / electrode) without interrupting the process, consequently realizing an evident saving of time. In particular, this multitarget system, having 16 targets, allows a high production yield with the advantage of a reduced volume compared to traditional systems.

Inoltre, esso è assemblabile a qualunque tipo di camera di crescita dal momento che è possibile utilizzare modalità di montaggio e flange universali. Furthermore, it can be assembled to any type of growth chamber since universal mounting methods and flanges can be used.

Comunque, nella realizzazione pratica, al trovato come descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti strutturalmente e funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito di protezione del trovato stesso. However, in the practical embodiment, structurally and functionally equivalent modifications and variations can be made to the invention as described and illustrated, without departing from the scope of protection of the invention itself.

Claims

CLAIMS 1. Multi-target apparatus for the growth of multilayer films and / or complex structures of various materials, usable within a usual growth chamber comprising a laser beam of a known type, an oven supporting a substrate for the deposition of the various films, ablated from the targets, a calibration thermocouple and at least one revolving target holder and with its surface positioned inclined at 45 ° with respect to the direction of the laser beam, characterized by the fact that it consists of sixteen identical target holders (18-18a ÷ 25- 25a), with parallel axes, distributed in number of four on each of the four faces (14-14a ÷ 15-15a) in opposing pairs of a box-like support body (13) of cubic shape, called target-holders (18-18a ÷ 25-25a) being placed in continuous rotation by means of a single stepping motor, positioned externally to one of the faces (15b) of the cubic body (13) without target holder, the rotation of each of said four target holders (18-18a ÷ 25-25a) of og ni face being made by means of gears (28-29) always engaged with a transmission shaft (30) parallel to the axes of the target-holder and perpendicularly connected to the shaft (31) of the motor by means of pairs of bevel gears (32-33) internal to said cubic body (13), two coaxial shafts (38-39) being also provided protruding from the face (15c) of the cubic body opposite to that crossed by said shaft (31) of the engine and perpendicular to said transmission shafts (30 ), one of which (38) is connected to the face of the cubic body (13) in order to allow the rotation of the cubic body necessary to position each of the four faces (14-14a ÷ 15-15a) in the focal zone. laser and the other (39) to allow the positioning of each single target-holder in the laser-focal zone, called two shafts (38-39) coaxial forming manipulators for repeatable and stable positioning by means of centering spring pawls or the like.

2. Multi-target apparatus according to claim 1, characterized in that said cubic box-like body (13), supporting said four groups, each of which with four target-holders (18-18a; 19-19a etc.), is positioned at the 'inside of a usual growth chamber (1) and is anchored to the edge of a window obtained in the body of the same chamber (1), so as to allow the surfaces of the targets (26) to be rotated and positioned, in succession, to 45 ° with respect to the fixed direction of the laser beam.

3. Multi-target apparatus according to claim 1, characterized in that a foil screen is associated with each group of four target holders (18-18a; 19-19a etc.), consisting of two rods (44) emerging laterally to each face of the cubic body, at the top of which there is a lamina (43), substantially disc-shaped with a hole (43a) for the passage of the laser-beam at each subsequent positioning of each target-holder (27-27a etc.) in focal position-laser.

4. Multi-target apparatus according to claim 1, characterized in that a second calibration thermocouple (6a) is associated with said growth chamber (1).

5. Multi-target apparatus according to claim 1, characterized in that said four rotatable transmission shafts (30) are guided through said four faces (14-14a and 15-15a) of the cubic body (13) and are locked, with possibility of rotation, at the top of the respective target holder supports (16-16a and 17-I7a) by means of tightening nuts.

6. Multi-target apparatus according to the preceding claims, characterized in that it is made for the purposes and uses specified above according to what has been described and illustrated.