DE3726006C2

DE3726006C2 -

Info

Publication number: DE3726006C2
Application number: DE3726006A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Harada; Takeshi Noguchi; Hiroshi Itami Hyogo Jp Mochizuki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-08-06
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1990-08-02
Also published as: US4867859A; JPH0763056B2; DE3726006A1; JPS6341013A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere mehrlagiger dünner Schichten, mit einer Kammer, in der ein Substrat zum Aufbringen der Schichten angeord net ist, mit einem Teilchengenerator in der Kammer, um eine Teilchenwolke zu erzeugen und daraus Schichten auf dem Substrat aufzubringen, und mit einer Stromversorgung für den Teilchen generator.

Herstellungsverfahren zur Herstellung dünner Schichten, insbeson dere mehrlagiger dünner Schichten, auf einem Substrat, sind ihrem Prinzip nach in den wissenschaftlichen Veröffentlichungen "Electrical Characteristics of TiN Contacts to N Silicon" von M. Wittmer et al., J. Appl. Phys. 52 (9), September 1981, und "TiN formed by Evaporation as a Diffusion Barrier between Alu minium and Silicon" von C. Y. Ting et al., J. Vac. Sci. Techn., 21 (1) Mai/Juni 1982, angedeutet. In diesen Veröffentlichungen sind auch Verwendungen derartiger Schichten angegeben.

Vorrichtungen zur Herstellung dünner Schichten gemäß der ein gangs genannten Gattung sind prinzipiell aus dem Stand der Tech nik bekannt.

Die DE-AS 26 01 066 beschreibt ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein Material in einem Tiegel erhitzt und verdampft wird, so daß seine Teilchen durch eine Düse austreten, von einer Be schleunigungselektrode beschleunigt werden und sich dann in Form von verschiedenen Schichten auf dem Substrat niederschla gen. Die Struktur der mehrlagigen Schichten (Schichtenstapel) kann dabei geändert werden durch unterschiedliche Beschleuni gungspotentiale, die an die Beschleunigungselektrode sowie Ano de und Kathode einer Elektrodenanordnung angelegt werden.

Obwohl der Teilchenstrahl bei dieser Anordnung mehrere hinter einandergeschaltete Reaktionskammern durchläuft, ist die Steue rung der Schichtbildung nur über unterschiedliche Beschleuni gungsspannungen oder den Austausch des Tiegels mit dem zu ver dampfenden Material möglich. Dies ist arbeitsaufwendig und macht es normalerweise erforderich, die gesamte Atmosphäre im Reak tionsraum auszutauschen, um saubere Verhältnisse zu erhalten. Eine gezielte und dosierbare Herstellung von mehrlagigen Dünn schichten (Schichtenstapel) unterschiedlicher Zusammensetzung ist ebensowenig möglich wie ein rasches Umschalten zwischen unter schiedlichen Materialien. Das wahlweise Zuschalten von weiteren, anderen Teilchen, um mit dem Teilchenstrahl reagieren zu können, ist weder vorgesehen noch möglich.

Eine vergleichbare Vorrichtung ist aus der EP-A-21 93 338 be kannt, die eine Reaktionskammer aufweist, in der von einer Quel le ein Teilchenstrahl erzeugt und einem Substrat als dünne Schicht zugeführt wird. Eine Beeinflussung der Reaktionsverhält nisse ist möglich durch eine querangeordnete Elektronenquelle, bestehend aus einem Heizdraht und einem positiv vorgespannten Fühler. Eine weitere Beeinflussung der Reaktionsverhältnisse ist gegeben über die Gaszuführung durch eine mit Ventil verse hene Zuleitung, über die sich Argon bzw. Reaktionsgas, gegebe nenfalls gemischt, zuführen lassen.

Mit der bekannten Vorrichtung kann zwar ein Schichtenstapel aus unterschiedlichen Lagen dünner Schichten hergestellt werden, jedoch arbeitet die Vorrichtung relativ träge, da die einmal in den Reaktionsraum eingeleiteten Gase noch eine Weile in dem Reaktionsraum vagabundieren, bis sie entweder auf der gegenüber liegenden Seite abgesaugt oder aber inzwischen auf dem Substrat niedergeschlagen werden.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist auch aus der US-PS 44 80 010 entnehmbar. Auch mit dieser Vorrichtung lassen sich die dünnen Schichten nur in einem gewissen Rahmen ändern, nämlich durch Einstellung der Potentialverhältnisse sowie der Zuführung von Gas in den Behandlungsraum. Das Einbringen von zusätzlichen reaktionsfähigen Teilchen und das rasche Zuschalten bzw. Ab schalten anderer reaktionsfähiger Teilchen ist weder vorgesehen noch möglich.

Den US-PS 46 24 859 und US-PS 44 51 499 sind ähnliche Vorrich tungen entnehmbar. Dabei wird ein auf thermischem Wege erzeug ter Teilchenstrahl nach seinem Austritt aus der Düse eines Tie gels im wesentlichen drei Einflüssen ausgesetzt, nämlich der Zuführung eines Gases in den Reaktionsraum, der Beschleunigung des Teilchenstrahls mit Beschleunigungselektroden sowie der Bil dung von Clusterionen durch eine entsprechende Ionisierungs kammer. Weiterhin kann eine Blende vor dem zu beschichtenden Substrat vorgesehen sein, um die Beschichtung gegebenfalls vollständig zu unterbrechen oder aber überhaupt zu ermöglichen. Insbesondere das Einbringen von zusätzlichen reaktionsfähigen Teilchen und das rasche Zuschalten bzw. Abschalten anderer reak tionsfähiger Teilchen ist auch bei diesen Vorrichtungen weder vorgesehen noch möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, mit der eine gezielte und dosierbare Herstellung von mehrlagigen Dünnschichten (Schichten stapel aus dünnen Schichten) möglich ist, deren Einzelschichten sich bei der Erzeugung in ihrer Zusammensetzung rasch steuern lassen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß die Kammer an eine zweite separate Kammer angrenzt und mit dieser über eine Öffnung in Verbindung steht, die sich in der Nähe der vom Teilchengenera tor erzeugten Teilchenwolke befindet, daß die zweite Kammer ei ne eigene und unabhängig vom Teilchengenerator der ersten Kam mer steuerbare Einrichtung zur Erzeugung von reaktionsfähigen Teilchen enthält, die durch die Öffnung in die erste Kammer ein treten und die mit den dort vorhandenen Teilchen reagieren und sich auf dem Substrat absetzen, und daß beide Kammern eigene und unabhängig voneinander steuerbare Einrichtungen zum Evaku ieren und Zuführen von Gasen aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind somit separate und unabhängig steuerbare Kammern vorgesehen, in denen jeweils die Teilchenerzeugungseinrichtungen, die Potentialverhältnisse, das Zuführen und Abpumpen von Gasen unabhängig voneinander gesteuert werden können, so daß die gewünschte rasche Steuerung der Zu sammensetzung von Dünnschichten möglich ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen mehrlagigen Dünnschichtenstapel herzustel len, der eine elementare Dünnschicht aufweist, die auf der Ober seite einer Dünnschicht aus einer chemischen Verbindung aus gebildet ist, ohne daß die Gefahr des Abschälens der elementa ren Dünnschicht besteht, die gegeben sein könnte, wenn die Dünnschicht längere Zeit im Vakuum einer evakuierten Kammer verbleiben mußte, bis die nächste Dünnschicht aufgebracht wird, was bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht passiert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Vorrichtung sowohl zur Hochfrequenz-Zerstäubung als auch für eine Vielzahl von anderen Verfahren zur Herstellung von Dünnschichten verwendet werden kann.

Bei den verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Teilchengenerator eine Zerstäubungseinrichtung, eine Ionenverdampferquelle, eine thermische Verdampferquelle, eine Ionenstrahlzerstäubungsein richtung, eine Ionenerzeugungsquelle mit Nachbeschleunigung, eine Clusterionenstrahl-Erzeugungsquelle oder eine Molekular strahl-Epitaxieeinrichtung aufweisen, während die steuerbare Einrichtung aus einer Hochfrequenzzerstäubungseinrichtung besteht.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vor gesehen, daß die steuerbare Einrichtung der zweiten Kammer eine gegenüberliegende Anordnung von Elektroden aufweist, die an eine Hochfrequenz-Spannungsversorgung angeschlossen sind und zwischen denen eine Hochfrequenzzerstäubung einer aus vorge gebenem Material bestehenden Elektrode erfolgt, wenn über eine steuerbare Zuführung ein Edelgas in die zweite Kammer einge leitet worden ist.

Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die erste und die zweite Kammer in einem einzigen Gehäuse ausgebildet sind, das mittels einer Trennwand mit Verbindungsöffnung in zwei Abteile unterteilt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungs form der Vorrichtung zur Herstellung von dünnen Schich ten gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Kammer eine Zerstäubungseinrichtung aufweist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungs form gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Kammer eine Ionenverdampferquelle aufweist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungs form gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Kammer eine thermische Verdampferquelle auf weist;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungs form gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Kammer eine Ionenstrahl-Zerstäubungseinrich tung aufweist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungs form gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Kammer eine Ionenerzeugungsquelle aufweist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengene rator der ersten Kammer eine Clusterionenstrahl-Erzeu gungsquelle aufweist; und in

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer siebenten Ausführungs form gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Kammer eine Molekularstrahl-Epitaxieeinrich tung aufweist.

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

In der ersten Reaktionskammer 2 ist ein Teilchengenerator mit einer Zerstäubungseinrichtung 12 ausgebildet. Die Zerstäubungs einrichtung 12 weist eine Anode 13 und eine Kathode 14 auf, die an eine Hochspannungs-Gleichspannungsversorgung 15 angeschlossen sind und die mit einem vorgegebenen Zwischenraum zwischenein ander einander gegenüberliegen. Die Anode 13 trägt ein Substrat 17, auf dem eine dünne Schicht (bzw. ein Schichtenstapel) auszubilden ist. Die Kathode 14, die als Target für Edelgasionen liegt, be steht aus einem Material, das ein Element in Form von Molekülen enthält, die in der auf dem Substrat 17 auszubildenden dünnen Schicht enthalten sein sollen. Bei der hier beschriebenen Aus führungsform besteht die Kathode 14 aus einem Material, das Titan enthält.

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

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird nachstehend für den Fall beschrieben, wo ein aus zwei Schichten bestehender Schichtenstapel auf einem Substrat 17 erzeugt wird, wobei der zweischichtige Schichtenstapel eine Schicht der chemischen Ver bindung in Form einer TiN-Schicht als untere Schicht und eine elementare Schicht in Form einer Ti-Schicht als obere Schicht aufweist, obwohl auch viele andere Arten von mehrschichtigen Schichtenstapel unter Verwendung dieser Ausführungsform her gestellt werden können.

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

Eine erste Teilchenwolke 16 wird zwischen den beiden Elektrode 13 und 14 in der ersten Reaktionskammer 2 erzeugt, und eine zwei te Teilchenwolke 23 wird zwischen den beiden Elektrode 19 und 20 in der zweiten Reaktionskammer 3 erzeugt. Die Edelgasionen in der zweiten Reaktionskammer 3 prallen auf die Kathode 20 und sorgen dafür, daß Silizium- und Stickstoffatome von dieser zerstäubt werden. Einige der zerstäubten Si-Atome werden sich auf der Anode 19 sammeln, während sie von den Edelgasionen ge streut werden, und ein Teil wird mit einigen der zerstäubten N-Atome reagieren, um SiN-Teilchen zu bilden, die sich eben falls auf der Anode 19 sammeln.

Viele der zerstäubten Stickstoffatome werden sich innerhalb des Bereiches der zweiten Teilchenwolke 23 zwischen den beiden Elek troden 19 und 20 aufhalten, von wo sie über die Öffnung 5 in die erste Reaktionskammer 2 gelangen werden und sich in der ersten Teilchenwolke 16 zwischen den beiden Elektroden 13 und 14 in der ersten Reaktionskammer 2 verteilen.

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

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

Somit besteht eine geringere Zeitverzögerung zwischen den Schrit ten zur Herstellung der TiN-Schicht und der Ti-Schicht, und die TiN-Schicht wird nicht wie bei einer herkömmlichen Vorrichtung in einem Vakuum freiliegend gelassen. Infolgedessen ist der Prozeß der Bildung eines Schichtenstapels aus dünnen Schichen schneller und einfacher, was zu einer erhöhten Produktivität führt, und die Stabilität der Grenzschicht oder Übergangsschicht zwischen der TiN-Schicht und der Ti-Schicht wird vergrößert, so daß kein Abschälen der Ti-Schicht auftritt.

Der zweite Teilchengenerator 18 ermöglicht es, daß die Menge an reaktionsfähigen Atomen, die der ersten Reaktionskammer 2 zugeführt werden, präzise gesteuert wird, so daß es möglich ist, eine dünne Schicht herzustellen, die nur eine geringe Men ge an reaktionsfähigen Atomen auf dem Substrat 17 enthält. Da außerdem die Öffnung 5 in der Trennwand 4 in der Nähe sowohl von der ersten Teilchenwolke 16 als auch der zweiten Teilchen wolke 23 angeordnet ist, kann eine kleine Menge der reaktions fähigen Atomen in wirksamer Weise in die Teilchenwolke 16 ein geleitet werden.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch un terscheidet, daß der Teilchengenerator in der ersten Reaktions kammer eine Ionenverdampferquelle 25 umfaßt. Eine Kathode 26, die ein Substrat 17 trägt, ist an eine Hochspannungs-Gleich spannungsversorgung 15 angeschlossen und liegt einem geerdeten Tiegel 27 gegenüber, der ein Dampfabscheidungsmaterial 29 ent hält. Der Tiegel 27 ist mit einer Heizung 28 ausgerüstet, um das Dampfabscheidungsmaterial 29 zu erhitzen. Während des Be triebes dieser Ausführungsform wird eine Teilchenwolke 16 zwi schen der Kathode und dem Tiegel 27 in der Nähe der Öffnung 5 erzeugt, und reaktionsfähige Gasatome aus der zweiten Reaktions kammer 3 treten in die Teilchenwolke 16 ein, vereinigen sich mit Atomen des Dampfabscheidungsmaterials 29 und bilden eine chemische Verbindung, die sich auf dem Substrat 17 in Form ei ner dünnen Schicht ansammelt und niederschlägt. Der Aufbau die ser Ausführungsform ist sonst der gleiche wie bei der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 1 und bietet die gleichen Möglichkeiten.

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der der erste Teilchengenerator eine thermische Verdampferquelle 30 aufweist, die innerhalb der ersten Reak tionskammer 2 untergebracht ist. Die thermische Verdampferquel le 30 umfaßt einen geerdeten Substrathalter 31, der ein Sub strat 17 trägt, einen Tiegel 27, der ein Dampfabscheidungsmate rial 29 enthält, sowie eine Heizung 28 zum Heizen des Tiegels 27. Bei dieser Ausführungsform braucht die erste Reaktionskam mer 2 nicht mit einem Einlaßventil für Edelgas ausgerüstet zu sein, im übrigen ist der Aufbau dieser Anordnung der gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wobei gleiche Wir kungen erzielt werden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung, die eine Ionenstrahl-Zerstäubungseinrichtung 40 als Bestandteil des Teilchengenerators in der ersten Reaktionskam mer 2 aufweist. Ein geerdeter Substrathalter 41, der ein Sub strat 17 trägt, und ein Target 42 der Ionenstrahl-Zerstäubungs einrichtung 40 sind in der ersten Reaktionskammer 2 angeordnet. Eine Ionenquelle 43 mit einer Ionenbildungskammer 44, die mit einem Edelgas-Einlaßventil 6 ausgerüstet ist, und mit einer Beschleunigungselektrode 45 zum Abziehen von Ionen ist außer halb der ersten Reaktionskammer 2 angebracht und steht mit deren Innenraum in Verbindung.

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

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

Fig. 5 zeigt schematisch eine fünfte Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Reaktionskam mer 2 eine Ionenerzeugungsquelle 50 aufweist. Die Ionenerzeu gungsquelle 50 besitzt eine eigentliche Ionenquelle 52, die außerhalb der ersten Reaktionskammer 2 angeordnet ist und eine Ionenbildungskammer 53 aufweist, die mit einem Edelgas-Einlaß ventil 6 und einer Beschleunigungselektrode 54 zum Abziehen der Ionen ausgerüstet ist.

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

Fig. 6 zeigt schematisch eine sechste Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der der Teilchengenerator der ersten Reaktions kammer 2 eine Clusterionenstrahl-Erzeugungsquelle 60 aufweist. Eine Kathode 61, die ein Substrat 17 trägt, ist mit einer Hochspannungs-Gleichspannungsversorgung 15 verbunden. Ein geerde ter Tiegel 62, der ein Dampfabscheidungsmaterial 64 enthält, ist mit einer Heizung 63 ausgerüstet, um das Dampfabscheidungs material 64 aufzuheizen und zu verdampfen. Ein Clusterionen strahl 65, der von dem Tiegel 62 erzeugt wird, tritt durch eine Öffnung 32 a des Tiegels 62 aus und durchläuft einen Elektronen schwarm 66, um einen Molekularstrahl 67 zu bilden.

Eine Teilchenwolke 16 bildet sich in der ersten Reaktionskam mer 2 zwischen dem Elektronenschwarm 66 und dem Substrat 17 aus, und eine Öffnung 5 ist in der Trennwand 4 in der Teil chenwolke 16 ausgebildet, so daß reaktionsfähige Gasatome aus der zweiten Reaktionskammer 3, die in die erste Reaktionskammer 2 eintreten, in die Teilchenwolke 16 eindringen werden. Der Auf bau dieser Ausführungsform ist sonst der gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, so daß gleiche Wirkungen erziel bar sind.

Fig. 7 zeigt schematisch eine siebente Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei der Teilchengenerator der ersten Reaktionskam mer eine Molekularstrahl-Epitaxieeinrichtung 70 aufweist. Die Molekular-Epitaxieeinrichtung 70 weist einen geerdeten Sub strathalter 71 auf, der ein Substrat 17 trägt. Ferner ist ein Tiegel 72 vorgesehen, der ein Dampfabscheidungsmaterial 74 ent hält und der mit einer Heizung 73 ausgerüstet ist. Ein Moleku larstrahl 75, der aus dem Dampfabscheidungsmaterial 74 austritt, wenn es erhitzt wird, passiert eine Öffnung 72 a des Tiegels 72 und ist auf das Substrat 17 gerichtet. Bei dieser Ausführungs form ist in der ersten Reaktionskammer 2 kein Einlaßventil 6 erforderlich, im übrigen ist der Aufbau dieser Anordnung in gleicher Weise getroffen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, so daß gleiche Wirkungen erzielt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung dünner Schichten, insbesondere mehrlagiger dünner Schichten,

- mit einer Kammer (2), in der ein Substrat (17) zum Aufbringen der Schichten angeordnet ist,
- mit einem Teilchengenerator (12, 25, 30, 40, 50, 60, 70) in der Kammer (2), um eine Teilchenwolke (16) zu erzeugen und daraus Schichten auf dem Substrat (17) aufzubringen,
- und mit einer Stromversorgung (15) für den Teilchengenerator,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammer (2) an eine zweite separate Kammer (3) an grenzt und mit dieser über eine Öffnung (5) in Verbindung steht, die sich in der Nähe der vom Teilchengenerator erzeugten Teilchenwolke (16) befindet,
daß die zweite Kammer (3) eine eigene und unabhängig vom Teilchengenerator der ersten Kammer (2) steuerbare Einrich tung (19-23) zur Erzeugung von reaktionsfähigen Teilchen enthält, die durch die Öffnung (5) in die erste Kammer (2) eintreten und die mit den dort vorhandenen Teilchen reagieren und sich auf dem Substrat (17) absetzen, und
daß beide Kammern (2, 3) eigene und unabhängig voneinander steuerbare Einrichtungen (6, 10; 7, 11) zum Evakuieren und Zuführen von Gasen aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchengenerator (12, 25, 30, 40, 50, 60, 70) eine Zerstäubereinrichtung (12), eine Ionenverdampferquelle (25), eine thermische Verdampferquelle (30), eine Ionenstrahlzer stäubungseinrichtung (40), eine Ionenerzeugungsquelle (50) mit Nachbeschleunigung, eine Clusterionenstrahl-Erzeugungs quelle (60) oder eine Molekularstrahl-Epitaxieeinrichtung (70) aufweist, während die steuerbare Einrichtung (19-23) aus einer Hochfrequenzzerstäubungseinrichtung (19-23) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Einrichtung (19-23) der zweiten Kammer (3) eine gegenüberliegende Anordnung von Elektroden (19, 20) aufweist, die an eine Hochfrequenz-Spannungsversorgung (21) angeschlossen sind und zwischen denen eine Hochfrequenzzer stäubung einer aus vorgegebenem Material bestehenden Elektrode erfolgt, wenn über eine steuerbare Zuführung (7) ein Edelgas in die zweite Kammer (3) eingeleitet worden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Kammer (2, 3) in einem einzigen Gehäuse (1) ausgebildet sind, das mittels einer Trennwand (4) mit Verbindungsöffnung (5) in zwei Abteile unterteilt ist.