DE4305748A1 - Vorrichtung zum Beschichten und/oder Ätzen von Substraten in einer Vakuumkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten und/oder Ätzen von Substraten in einer Vakuumkammer, mit einer Beschichtungsquelle, beispielsweise einer ein Target aufweisenden Kathode oder einer Ätzanode und einem gegenüber der Beschichtungsquelle bewegbaren Substrathalter und einer Stromversorgungseinrichtung.

Bekannt sind Vorrichtungen der in Frage stehenden Art (EP 0 084 970) bei denen die Substrate auf einem polygonen Körper angeordnet sind der um eine vertikale Achse schwenk­ bar am Deckel der Vakuumkammer gelagert ist. Eine derartige Anordnung des Substratträgers hat insbesondere den Nachteil, daß sich die Substrate nur unter Schwierigkeiten auf dem Substratträger befestigen bzw. von diesem entfernen lassen.

Bekannt ist auch ein Positionsgetriebe zum Winkelätzen von Substraten, insbesondere von Halbleiterscheiben (DD 2 25 451 A1), das in einer Vakuumkammer einer Trocken­ ätzanlage angeordnet und mit einem die Substrate haltenden Substratteller verbunden ist und den in einem Substrathalter integrierten Substratteller in eine im Hochvakuum befind­ liche Ätzposition von 0° bis 90° bewegt, wobei der Sub­ strathalter weitere Schleusungs- und Bearbeitungspositionen in linearer Bewegungsrichtung nacheinander einnimmt, wobei am nichtätzwinkelverstellbaren Teil des Substrathalters in einer Schwenkachse der schwenkbare Substratteller angebracht ist, wobei rechtwinklig zur Schwenkachse des Substrattellers eine Platte angeordnet ist, die eine Kurvenbahn enthält, wobei mit der Schwenkachse eine Element zur Übertragung einer Drehbewegung fest verbunden ist, das mit einem wei­ teren, am nichtätzwinkelverstellbaren Teil des Substrathal­ ters drehbar angeordneten Übertragungselement in getrieb­ licher Verbindung steht und das in einem Abstand zu seiner Drehachse ein Element besitzt, das in die Kurvenbahn der Platte eingreift, wobei die Kurvenbahn so gestaltet ist, daß der Substratteller beim Bewegen des Substrathalters im Bereich der Ätzposition in einem Winkel von 0° und 90° zur Ionenquellenachse geschwenkt wird, wobei der Mittelpunkt der Substratoberfläche in den verschiedensten Ätzstellungen ständig seine Lage im Ionenstrahl beibehält.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, außerordentlich kompliziert im Aufbau und damit sehr störanfällig zu sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Beschichten und/oder Ätzen von Sub­ straten zu schaffen, bei der der Substratträger im Inneren der Vakuumkammer so angeordnet und der Substratträger so ausgebildet ist, daß eine besonders bequeme Bedienung des Substratträgers möglich ist, wobei der eigentliche Behandlungsprozeß bei senkrecht stehenden Substratflächen erfolgen soll. Darüberhinaus soll die Gefahr einer Qualitätsminderung der beschichteten Flächen durch auf die Substrate rieselnde Flitter-Partikel vermieden werden. Schließlich soll die Kathoden- bzw. Anodenanordnung beson­ ders bequem zu warten sein, bzw. es soll der Austausch von Targets mühelos durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Substrathalter als ein im wesentlichen kreiszylindrischer Hohlkörper ausgeformt ist, dessen kreisscheibenförmige Stirnfläche mit einem Lagerzapfen versehen ist der in einem an der Seitenwand der Vakuumkammer angeordneten Lager um eine horizontale Achse drehbar gehalten ist, wobei an der Mantelfläche des Hohlkörpers Halterungen für die Arretierung der Substrate vorgesehen sind, die die zylindrische Mantel­ fläche des Hohlkörpers zumindest teilweise überdecken und wobei die Kathode und/oder die Ätzanode dem Substrathalter gegenüberliegend in einer Ebene angeordnet sind, die sich horizontal und in der Ebene der Rotationsachse des Sub­ strathalters erstreckt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den Patentan­ sprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.

Die Erfindung lädt die verschiedensten Ausführungsmöglich­ keiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen rein schematisch näher dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1 den Schnitt quer durch die Beschichtungsvor­ richtung mit geöffneter Gehäusetür und einem Substrathalter in der Service-Position,

Fig. 2 den Schnitt quer durch die Beschichtungsvorrich­ tung nach Fig. 1, jedoch mit geschlossener Ge­ häusetür,

Fig. 3 die Beschichtungsvorrichtung nach Fig. 1 mit in die Betrachtungsposition verschwenktem Substrathalter,

Fig. 4 den Schnitt quer durch die Beschichtungsvorrichtung nach Fig. 1, jedoch mit in eine untere Position verschwenktem Anodenblech,

Fig. 5 die Beschichtungsvorrichtung nach Fig. 1 in der Draufsicht und im Schnitt durch die Vakuumkammer, in einer Ebene oberhalb des Substrathalters und

Fig. 6 den Schnitt quer durch die Vorrichtung nach Fig. 1, wobei jedoch der Substrathalter in eine Position gedreht ist, die ein Beschichten der Substrate erlaubt.

Wie aus den Figuren ersichtlich, besteht die Vorrichtung zum Beschichten von Substraten im Wesentlichen aus einer von einer Tür 3 verschließbaren Vakuumkammer 4, deren Rückwand 5 mit Öffnungen 6, 6′ versehen ist, die mit den Saugstutzen von Vakuumpumpen 7, 7′ verbunden sind und einem trommelför­ migen, einen kreiszylindrischen Hohlkörper bildenden Sub­ strathalter 8 dessen beide Stirnwände 9, 9′ mit Zapfen 10, 10′ versehen sind die in Lagerschalen 11, 11′ ruhen, wobei der eine, über die eine Seitenwand 12 der Vakuumkammer 4 nach außen zu hervorstehende Zapfen 10, über Zahnräder 13, 14 mit einer motorischen Antriebseinheit 15 verbunden ist und einem Anodenblech (kastenförmige Anode) 16 des seinerseits um die Rotationsachse r schwenkbar auf den Zapfen 10, 10′ bzw. in den Lagerbüchsen 11, 11′ gelagert ist.

Dadurch, daß der Substrathalter 8 als kreiszylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Innenraum nur durch eine Längsbohrung im Lagerzapfen 10 mit dem die Vorrichtung um­ gebenden Raum in Verbindung steht, ist auch die Stromzu­ leitung eines Anpassungsnetzwerkes (nicht näher dargestellt) unmittelbar an den Substrathalter bzw. an die auf diesen angeordneten Substraten 2, 2′, . . . anbringbar, so daß in der in Fig. 2 dargestellten Position des Substrathalters 8 (nach dem Einlassen eines entsprechenden Prozeßgases in die Vaku­ umkammer 4 bzw. in den Raum zwischen dem Anodenblech 16 und dem Substrathalter 8) ein Ätzprozeß durchführbar ist.

Befindet sich der Substrathalter 8 in der in Fig. 6 darge­ stellten Position, dann stehen die Kathoden 17, 17′ mit ihren Targets 18, 18′ den Substraten 2, 2′, . . . unmittelbar gegenüber, so daß ein Sputter-Beschichtungsprozeß erfolgen kann. Die gewölbten Partien des Substrathalters 8 sind von den entsprechend diesen Wölbungen ausgeformten Blech zu­ schnitten 20, 20′ abgedeckt, die zusammen als Dunkelfeld­ abschirmung wirken und eine Beschichtung der gewölbten Partien des Hohlkörpers 8 verhindern.

Durch die horizontale Anordnung des Substratträgers 8 bzw. der Rotationsachse r wird wirkungsvoll verhindert, daß sich Flitter, der sich im Umfeld der Substrate (2, 2′, . . . ) oder der Blenden 20, 20′ gebildet hat, auf die Substrate gelangen und so die Güte der auf gesputterten Schicht verringern kann.

Es ist klar, daß mit Hilfe des Motors 15 der Substrathalter 8 in jede beliebige Position gedreht werden kann, so daß das Bestücken mit Substraten oder das Entfernen der Substrate 2, 2′, . . . vollkommen mühelos und in beliebiger Stellung er­ folgen kann.

Bezugszeichenliste

2, 2′, . . . Substrat
3 Kammertür
4 Vakuumkammer
5 Rückwand
6, 6 Öffnung
7, 7′ Vakuumpumpe
8 Substrathalter
9, 9′ Stirnwand
10, 10′ Zapfen
11, 11′ Lagerschale
12 Seitenwand
13 Zahnrad
14 Zahnrad
15 Antriebseinheit
16 Anodeskasten, Ätzanode, Anodenblech
17, 17′ Beschichtungsquelle, Kathode
18, 18′ Target
19, 19′ Halterung
20, 20′ Blechzuschnitt, Dunkelfeldabschirmung
21, 21′ Abflachung.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Beschichten und/oder Ätzen von Sub­ straten (2, 2′, . . . ) in einer Vakuumkammer (4), mit einer Beschichtungsquelle, beispielsweise einer ein Target (18, 18′) aufweisenden Kathode (17, 17′), einem gegenüber der Beschichtungsquelle bewegbaren Substrat­ halter (8) und einer Stromversorgungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (8) als ein im wesentlichen kreiszylindrischer Hohlkörper ausgeformt ist, dessen kreisscheibenförmige Stirnfläche mit einem Lagerzapfen (10, 10′) versehen ist, der in einem an der Seitenwand (12, 12′) der Vakuumkammer (4) angeordneten Lager (11, 11′) um eine horizontale Achse (r) drehbar gehalten ist, wobei an der Mantelfläche des Hohlkörpers Halterungen (19, 19′) für die Arretierung der Substrate (2, 2′) vorgesehen sind, die die zylindrische Mantel­ fläche des Hohlkörpers zumindest teilweise überdecken und wobei die Kathode (17, 17′) und/oder die Ätzanode (16) dem Substrathalter (8) gegenüberliegend in einer Ebene (E) angeordnet sind, die sich horizontal und etwa in der Ebene der Rotationsachse (r) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Partien der zylindrischen Außenwand des kreiszylin­ drischen Substrathalters (8) als sich zur Rotations­ achse (r) parallel-erstreckende Abflachungen (21, 21′) ausgebildet sind, wobei die Abflachungen mit Halte­ rungen (19, 19′) für Substrate (2, 2′, . . . ) versehen sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kreiszylindrisch ausgeformten Partien der Außenfläche des Substrathalters (8) von Blechzuschnitten (20, 20′) beabstandet umgeben sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als im wesentlichen kreiszylindrische Hohlkörper ausgeformte Substrathalter (8) um seine Rotationsachse (r) schwenkbar in zwei an einander gegenüberliegend angeordneten Wänden (12, 12′) der Vakuumkammer (4) an­ geordneten Lagerbohrungen oder Lagerschalen (11, 11′) gehalten ist, wobei die hierzu an den beiden Stirn­ wänden (9, 9′) des Substrathalters (8) vorgesehenen Lagerzapfen (10, 10′) Längsbohrungen aufweisen durch die das Innere des Substrathalters (8) mit dem die Vorrich­ tung umgebenden Luftraum verbunden ist, wobei die Zapfen (10, 10′) von Dichtungen umschlossen sind die diese gegenüber den Lagerschalen (11, 11′) in den Gehäusewänden (12, 12′) abdichten.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (17, 17′) der Beschichtungsquelle in einer Ebene ange­ ordnet ist, die sich etwa horizontal erstreckt und durch die Ebene der Rotationsachse (r) des kreiszylin­ drischen Hohlkörpers (8) verläuft.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (17, 17′) der Beschichtungsquelle an der Tür (3) der Vakuumkammer (4) fest angeordnet ist, wobei sich die Tür (3) in einer lotrechten und zur Rotationsachse (r) parallelen Ebene erstreckt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlkörper (8) zumindest teilweise in eine vorzugsweise kastenförmig ausgeformte oder als Hohlkörper ausgebil­ dete, an der Wand des Gehäuses gehaltene Anode (16) eintaucht und von den Wänden dieser Anode (16) gegen­ über dem Raum der Vakuumkammer (4) weitgehend abge­ schirmt ist.