DE2651976C2 - Bedampfungsvorrichtung und ihre Anwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedampfen von Gegenständen, in welcher die Gegenstände während des Bedampfens eine Umlaufbewegung um eine Dampfquelle und gleichzeitig eine Rotationsbewegung ausführen, und eine Anwendung dieser Vorrichtung.

Beim Bedampfen von Gegenständen mit unregelmäßigen Oberflächen sind bereits viele Versuche unternommen worden, um zu erreichen, daß die Gegenstände mit einer einheitliche Schicht überzogen werdea Beim Bedampfen von Halbleiterscheiben hat es sich herausgestellt, daß es wesentlich zu der Bildung einer einheitlichen Schicht beiträgt, wenn die Halbleiterscheiben eine kombinierte Bewegung ausführea Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 35 98 083 eine Bedampfungsvorrichtung beschrieben, in welcher drei überlagerte Drehbewegungen vorgesehen sind und bei welcher die Mittelachsen der zu bedampfende Plättchen schräg zu der Achse der Dampfquelle stehen. Eine derartige Vorrichtung arbeitet zwar besser als solche mit nur einer einfachen Drehbewegung oder mit zwei überlagerten Drehbewegungen, es ist jedoch schwierig wenn nicht unmöglich, bei bestimmten Oberflächen, insbesondere solchen mit Vertiefungen, Vorsprüngen oder Unterschneidungen, eine gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen. Zur Überwindung der Schwierigkeiten beim Bedecken der Bodenflächen von Vertiefungen, wie sie beispielsweise bei geätzten Öffnungen in Halbleiterscheiben auftreten, ist eine Vorrichtung geeignet, die im US-Patent 38 53 091 beschrieben ist Bei dieser Vorrichtung findet eine kombinierte Rotationsbewegung in einer Ebene statt, um den gewünschten Überzug auf der Oberfläche zu erreichen. Aber auch bei dieser Vorrichtung ist es jedoch so, daß bestimmte Teile des zu bedampfenden Gegenstandes, z. B. der Mittelpunkt eines Halbleiterplättchens, der Dampfquelle häufiger oder weniger häufig gegenüberliegen als andere Teile, z. B. der Umfang eines Halbleiterplättchens. Wenn z. B. eine Scheibe um ihre eigene Achse und ferner um eine zweite, dazu senkrechte Achse rotiert und die Dampfquelle außerhalb der ersten Achse, jedoch in Richtung der zweiten Achse liegt, wird stets auf dem der Dampfquelle am nächsten gelegenen Teil der Scheibe mehr Material abgelagert als auf der gegenüberliegenden Seite. Im zentralen Bereich um die ersten Achse wird jedoch stets die gleiche Menge Material abgelagert Daraus ergibt sich eine pyramidenförmige Struktur der abgelagerten Schicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedampfungsvorrichtung anzugeben, bei welcher durch eine komplexe Bewegung der zu bedampfenden Gegenstände ein

gleichförmiger Überzug, auch bei Vertiefungen und Unterschneidungen, erreicht wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß oberhalb einer, eine oder mehrere Dampfquellen enthaltenden Ebene eine die Dampfquellen ringförmig umschließende Kurvenführung angeordnet ist, auf der sich umlaufende Paletten mit Aufnahmen für die zu bedampfenden Gegenstände abrollen, und daß die Erhebungen und Vertiefungen der Kurvenführung derart angeordnet sind, daß die Paletten im Dampfstrom eine hin- und hergehende Bewegung ausführen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen enthalten sowie eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung, die darin besteht, daß die Aufnahmen der Gegenstände drehbar auf den Paletten gelagert sind und mittels eines Zahnkranzes, der mit einem fest mit der Palettenachse verbundenen Zahnrad kämmt, durch die Rotation der Palette um ihre eigenen Achsen drehbar sind.

Es hat sich gezeigt, daß eine größere Einheitlichkeit des Überzugs erreicht wird und daß die Mitte der Halb-

leiterscheiben nicht stärker bedeckt wird als die Randbereiche, wenn die Halbleiterscheiben während des Umlaufens um die Dampfquellen, der Rotation der Paletten und eventuell der Drehung um die eigene Achse auch noch eine hin- und hergehende Bewegung ausführen.

Die Erfindung wird anhand von durch die Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Bedampfungsvorrichtung in schaubildlicher Ansicht, teilweise geschnitten, F i g. 2 die Vorrichtung in Draufsicht,

F i g. 3 einen eine Palette enthaltenden Teil der Vorrichtung in Seitenansicht, vergrößert dargestellt,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der linie 4-4 in F i g. 3,

Fig.5 einen eine Palette enthaltenden Teil der Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform, ebenfalls in Seitenansicht und vergrößert dargestellt, F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in F i g. 5,

F i g. 7 eine Aufnahme für Halbleiterscheiben enthaltenden Ausschnitt der F i g. 6, und

Fig.8 einen Querschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7.

Die Bedsanpfungsvorrichtung ist in F i g. 1 mit 10 bezeichnet Sie enthält eine luftdichte Schraube 11, und ist, wie üblich, mit einem (nicht dargestellten) Unterdruckanschluß verbindbar.

Die Werkstücke, z. B. dünne Halbleiterscheiben 12, führen in der Vorrichtung eine Bewegung aus, die sich aus mindestens drei Einzelbewegungen zusammensetzt, von denen eine eine hin- und hergehende Bewegung ist, um maximale Gleichmäßigkeit des Überzugs und der Wärmegradienten quer zu den Halbleiterscheiben zu erreichen. Wie am besten aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, enthält die Vorrichtung eine Grundplatte 13, auf der mindestens eine Dampfquelle befestigt ist In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind becherförmige Dampfquellen 13/4,13£und 13C vorgesehen, die das zu verdampfende Material aufnehmen und die durch (nicht dargestellte) Mittel zur Verdampfung des Materials erhitzt werden. Die Dampfquellen sind in gleichmäßigen Winkelabständen am Umfang der Grundplatte 13 angeordnet und zwischen ihnen befinden sich Heizelemente 14Λ, 14flund 14C Diese Heizelemente sind ebenfalls am Rand der Grundplatte angeordnet um zu erreichen, daß ihre Wärmeströmung durch die Mittelachse der Grundplatte 13 nach oben zu den Halbleiterscheiben 12 führt Die Heizelemente bestehen vorzugsweise aus Quarz oder Wolfram und bewirken, daß die Halbleiterscheiben einer direkten Wärmestrahlung ausgesetzt werden. Um die Grundplatte 13 ist ein Ring 20 angeordnet, der unter dem Einfluß des Antriebs 19 eine Umlaufbewegung ausführt.

Zur Herstellung sowohl einer hin- und hergehenden als auch einer Rotationsbewegung der Halbleuerscheiben 12 mit mindestens drei Bewegungskomponenten sind die Halbleiterscheiben derart auf Paletten 30' befestigt, daß ihre Oberflächen nach innen in Richtung auf die Mittelachse der Grundplatte 13 und damit auf die Dampfquellen 13Λ bis 13C und die Heizelemente HA bis 14C zeigen. Die Paletten 30' sind, wie im folgenden beschrieben, so gelagert, daß sie sowohl eine Rotationsbewegung als auch eine hin- und hergehende Bewegung ausführen können. Dabei dreht sich jede Palette sowohl um ihre eigene Achse als auch um eine zweite Achse, die der Mittelachse der Grundplatte entspricht, wobei diese Achsen senkrecht zueinander liegen, und sie führt eine hin- und hergehende Bewegung aus in einer Ebene, die zu der Mittelachse der Grundplatte parallel liegt Die in den F i g. 1 und 2 vereinfacht dargestellten Paletten 30* entsprechen der Ausführungsform, die in den F i g. 5 bis 8 dargestellt ist Es sei nun angenommen, daß eine Palette 30 entsprechend der Darstellung in F i g. 3 verwendet werde. Wie aus den F i g. 1 bis 3 zu ersehen, ist auf der Grundplatte 13 eine ringförmige Kurvenführung 40 befestigt mit Erhebungen 41 und Vertieftungen 42, die bewirken, daß bei einer Drehung des Ringes 20 die Paletten eine hin- und hergehende Bewegung ausführea

ίο Auf dem Ring 20 sind in Abständen entlang des Kurvenringes 40 Haltevorrichtungen 50 befestigt In dem beschriebenen Beispiel ist jeweils eine Haltevorrichtung für jede Erhebung 41 und jede Vertiefung 42 des Kurvenringes 40 vorgesehea Die Haltevorrichtungen 50, die verschiedene Formen annehmen können bestehen, wie am besten aus F i g. 4 zu ersehen ist, in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einer Führung 51, die mittels der Schrauben 52 auf dem Ring 20 befestigt ist, und einem Schieber 53, der mittels der Rollenlager 54 in der Führung 51 gleitet Mit dem Schieber 53 ist die Achse 55 (F i g. 3) verbunden, welche die Achse der Palette 30 bildet Wie aus F i g. 3 am besten zu ersehen, ist die Palette 30 über ein Lager 31 mit der Achse 55 verbunden. Auf der Palette 30 ist außerdem die Rolle 43 angeordnet die mit der Kurvenführung 40 in Eingriff steht, derart, daß wenn der Ring 20 um die Grundplatte 13 umläuft, die Palette 30 ebenfalls rotiert und gleichzeitig eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, bei welcher die Rolle 53 über die Erhebungen 41 und Vertiefungen 42 der Kurvenführung gleitet Um einen sicheren Eingriff herzustellen, kann die Rolle 43 mit Stiften 44 versehen sein, die in Bohrungen 45 der Kurvenführung eingreifen.

Die Halbleiterplättchen 12 können mit der Palette auf verschiedene Weise verbunden sein. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, wie aus F i g. 3 zu ersehen, Aufnahmen 15 vorgesehen, die an ihrem Umfang in Abständen angeordnete Haken 16 aufweisen und die dazu dienen, die Halbleiterplättchen gegen den Rand 17 der Aufnahmen zu pressen. Dabei werden die Halbleiterplättchen 12 dem aus den Dampfquellen 13 entströmenden Dampf als auch der aus den Heizelementen 14 entstammenden Wärmestrahlung ausgesetzt
In manchen Fällen ist es erwünscht, zur Erzielung einer noch größeren Einheitlichkeit des Überzuges auf den Halbleiterplättchen eine weitere Bewegungskomponente der Halbleiterplättchen 12 einzuführen. Zu diesem Zweck sind, wie aus den F i g. 5 und 6 zu ersehen, Haltevorrichtungen 50' vorgesehen, die zunächst denjenigen der F i g. 4 entsprechen. Bei dieser Ausführungsform dreht sich jedoch nicht nur die Palette sondern auch jeder Halter eines Halbieiterplättchens. In diesen Haltevorrichtungen ist jeder Schieber 53' durch einen Abstandsbügel 60 mit einem Zahnrad 62 verbunden.

Die abgeänderte Palette 30' rotiert auf einer Achse 61, die in dem Zahnrad 62 und dem Bügel 60 gelagert ist und die mit der Rolle 43' verbunden ist Wenn somit die Rolle 43' entlang der Kurvenführung 40 abrollt, dreht sich die Palette 30', während das Zahnrad 62 fest bleibt Zur Erzeugung der Drehbewegung der einzelnen Halbleiterplättchen sind die Aufnahmen 65, wie aus den F i g. 6 bis 8 zu ersehen ist, mit einem Zahnkranz 66 versehtn, der mit dem feststehenden Zahnrad 62 im Eingriff steht. Die Aufnahmen sind auf den Paletten drehbar gelagert, so daß, wenn die Palette rotiert, die Aufnahmen 65 um das Zahnrad 62 umlaufen und sich dadurch um ihre eigene Achse drehen. Wie am besten aus F i g. 8 KU ersehen, weist jede Aufnahme 65 in ihrem un-

teren Teil einen einwärts gerichteten Rand 67 auf, sowie einen Plättchenhalter 68, der dazu dient ein HaIbleiterplättchen 12 gegen den Rand 67 zu pressen. Der Plättchenhalter 68 besteht aus einer Reihe von klammerartigen Haltern, die jeweils aus einem über den Rand 67 nach innen gebogenen Haken 69 bestehen, die das Halbleiterplättchen gegen den Rand 67 pressen. Die Haken 69 erstrecken sich durch den Rand 67 in das Innere der Aufnahme, wo sie in einem plattfederartigen Teil 70 enden. Eine Haltefeder 71, die mit der Klammer ίο verbunden ist, dient dazu, den plattfederartigen Teil 70 gegen die Wand der Aufnahme zu pressen und dadurch den Haken gegen den Rand des Halbleiterplättchens 12 zu drücken. Um ein Halbleiterplättchen von der Aufnahme abzunehmen, wird der plattfederartige Teil 70 von der Wand der Aufnahme weggedrückt. Die Aufnahme ist auf der Palette 30' über das Kugellager 72 gelagert, von dem der innere Lauf 72A die Wand der Aufnahme 65 aufnimmt, während der äußere Lauf 72B mit der Palette 30' verbunden ist.

ßei der in den Fig.5 bis 8 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung führen die halbleiterplättchen 12 eine aus vier Komponenten zusammengesetzte Bewegung aus. Die Halbleiterplättchen rotieren um die Mittelachse der Grundplatte 13 durch den Antrieb des Ringes 20, sie rotieren um die Mittelachse der Palette, indem die Rolle 43' auf der Kurvenführung abläuft, die Palette führt eine hin- und hergehende Bewegung aus entsprechend den Erhebungen und Vertiefungen der Kurvenführung 40 und die einzelnen Plättchenhalter 65 rotieren um ihre eieene Achse.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche.

1. Vorrichtung zum Bedampfen von Gegenständen, in welcher die Gegenstände während des Bedampfens eine Umlaufbswegung um eine Dampfquelle und gleichzeitig eine Rotationsbewegung ausfahren, dadurch gekennzeichnet,

daß oberhalb einer, eine oder mehrere Dampfquellen (13Λ, B, C) enthaltenden Ebene (13) eine die Dampfquellen ringförmig umschließende Kurvenführung (40) angeordnet ist, auf der sich umlaufende Paletten (30) mit Aufnahmen (15) für die zu bedampfenden Gegenstände (12) abrollen, und
daß die Erhebungen (41) und Vertiefungen (42) der Kurvenführung (40) derart angeordnet sind, daß die Paletten (30) im Dampfstrom eine hin- und hergehende Bewegung ausführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachsen (55) der Paletten (30) senkrecht zu der Drehachse der Umlaufbewegung (Antrieb 19) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß mehrere Dampfquellen (13.Λ, B, C) ringförmig und in gleichmäßigen Winkel abständen angeordnet sind, und

daß die Kurvenführung (40) in der Nähe der Dampfquellen Vertiefungen (42) und in den zwischen den Dampfquellen liegenden Bereichen Erhebungen (41) aufweist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dampfquellen Heizelemente (14A, B, C) angeordnet sind, deren Strahlung die Gegenstände beaufschlagt und die den Dampfstrom in Richtung der Umlaufachse lenken.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kurvenführung (40) in Eingriff stehenden Paletten (30) in einer Haltevorrichtung (50) auf Schiebern (53) gelagert sind, die in auf dem umlaufenden Ring (20) befestigten Führungen (51) gleiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenführung (40) eine Lauffläche mit in regelmäßigen Abständen angeordneten Bohrungen (45) aufweist, in welche mit den Paletten verbundene Stifträder (43, 44) eingreifen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (65) der Gegenstände (12) drehbar auf den Paletten (30') gelagert sind und mittels eines Zahnkranzes (66), der mit einem fest mit der Palettenachse (61) verbundenen Zahnrad (62) kämmt, durch die Rotation der Paletten (30') um ihre eigenen Achsen drehbar sind.

8. Anwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7 auf das Bedampfen von Halbleiterscheiben bei der Herstellung von integrierten Schaltungen.