DE2651976A1

DE2651976A1 - Bedampfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2651976A1
Application number: DE19762651976
Authority: DE
Inventors: Richard Gilbert Christensen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-11-15
Publication date: 1977-07-14
Also published as: FR2337207A1; US3983838A; GB1546388A; JPS5440474B2; FR2337207B1; JPS5285083A; IT1068486B; DE2651976C2; CA1093811A

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. .

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I Beim Bedampfen von Gegenständen mit unregelmäßigen Oberflächen j sind bereits viele Versuche unternommen worden, um zu erreichen, idaß die Gegenstände mit einer einheitlichen Schicht überzogen weriden. Beim Bedampfen von Halbleiterscheiben hat es sich herausge— !stellt, daß es wesentlich zu der Bildung einer einheitlichen Schiel· [beiträgt, wenn die Halbleiterscheiben eine kombinierte Bewegung 'ausführen. Beispielsweise ist in der US-Patenschrift 3 598 083 eine Bedampfungsvorrxchtung beschrieben, in welcher drei überlagerte Drehbewegungen vorgesehen sind und bei welcher die Mittel- !achsen der zu bedampfenden Plättchen schräg zu der Achse der JDampfquelle 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

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beispielsweise bei geätzten Öffnungen in Halbleiterscheiben auftreten, ist eine Vorrichtung geeignet/ die im US-Patent 3 853 091 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 erste Achse wird jedoch stets die gleiche Menge Material abgelagert. Daraus ergibt sich eine pyramidenförmige Struktur der abgelagerten Schicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedampfungsvorricntung 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 eingange 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 su 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 Bind vorteilhafte Auefuhrungsformen enthalten sowie eine vorteilhaft· Weiterbildung der Vorrichtung, die darin besteht, daß die Aufnahmen der Gegenstände drehbar auf den

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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 Halbleiterscheiben 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	zeigen:
Fig	. 1
Fig	. 2
Fig	. 3
Fig	. 4
Fig	. 5

die Bedampfungsvorrichtung in schaubildlicher Ansicht, teilweise geschnitten^

die Vorrichtung in Draufsicht,

einen eine Palette enthaltenden Teil der Vorrichtung in Seitenansicht, vergrößert dargestellt

einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3,

einen eine Palette enthaltenden Teil der Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform, ebenfalls in Seitenansicht und vergrößert dargestellt

einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,

^Fi9· 7 eine Aufnahme für Halbleiterscheiben enthaltenden

Ausschnitt der Fig. 6, und

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

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Die Bedampfungsvorrichtung ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet. Sie enthält eine luftdichte Haube 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 Einzel-* bewegungen 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 Fign. 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 13A, 13B 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 14A, 14B und 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. Dm die Grundplatte 13 ist ein Ring 20 angeordnet, der unter dem ,Einfluß des Antriebs 19 eine Umlauf bewegung ausführt.

Zur Herstellung sowohl einer hin- und hergehenden als auch einer Rotationsbewegung der Halbleiterscheiben 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 13A bis 13C und die Heizelemente 14A bis 14C zeigen. Die Paletten 30' sind, wie im folgenden beschrieben, so gelagert, laß sie sowohl eine Rotationsbewegung als auch eine hin- und hergehende Bewegung ausführen können. Dabei dreht sich jede Palette

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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 Fign. 1 und 2 vereinfacht dargestellten Paletten 30* entsprechen der Ausführungsform, die in den Fign. 5 bis 8 dargestellt ist. Es sei nun angenommen, daß eine Palette 30 entsprechend der Darstellung in Fig. 3 verwendet werde. Wie aus den Fign. 1 bis 3 zu ersehen, ist auf der Grundplatte 13 eine ringförmige Kurvenführung 40 befestigt mit Erhebungen 41 und Vertiefungen 42, die bewirken, daß bei einer Drehung des Ringes 20 die Paletten eine hin- und hergehende Bewegung ausführen.

Auf dem Ring 20 sind in Abständen entlang des Kurvenringes 40 IHaltevorrichtungen 50 befestigt. In dem beschriebenen Beispiel ist jeweils eine Haltevorrichtung für jede Erhebung 41 und jede Vertiefung 42 des Kurvenringes 40 vorgesehen. Die Haltevorrichtungen 50, die verschiedene Formen annehmen können bestehen, wie am besten aus Fig. 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 (Fig. 3) verbunden, welche die Achse der Palette 30 bildet. Wie aus Fig. 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 ver-

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schiedene Weise verbunden sein. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, wie aus Fig. 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 v/erden 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 Fign. 5 und 6 zu ersehen, Haltevorrichtungen 50' vorgesehen, die zunächst denjenigen der Fig. 4 entsprechen. Bei dieser Ausführungsform dreht sich jedoch nicht nur die Palette sondern auch jeder Halter eines Halbleiterplättchens. 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 Fign. 6 bis 8 zu ersehen ist, mit einem Zahnkranz 66 versehen, 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 Fig. 8 zu ersehen, weist jede Aufnahme !65 in ihrem unteren Teil einen einwärts gerichteten Rand 67 auf, sowie einen Plättchenhalter 68, der dazu dient ein Halblei-'terplättchen 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

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bestehen, die das Halblexterplattchen 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 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 Halblexterplattchen von der Aufnahme abzunehmen, wird der plattfederartige Teil 70 von der Wand der Aufnahme v/eggedrückt. 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.

Bei der in den Fign. 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 eigene Achse.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Bedampfen von Gegenständen, in welcher die Gegenstände während des Bedampfens eine Umlaufbewegung um eine Dampfquelle und gleichzeitig eine Rotationsbewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb einer, eine oder mehrere Dampfquellen (13A, 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 Anprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- ! zeichnet, daß mehrere Dampfquellen (13A, B, C) ringförmig \

und in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet sind, und | daß die Kurvenführung (40) in der Nähe der Dampf quellen Ver+- tiefungen (42) und in den zwischen den Dampfquellen liegen-¹ den 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

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ORlGJNAL INSPECTED

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 (30¹) um ihre eigenen Achsen drehbar sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Anwendung auf das Bedampfen von Halbleiterscheiben (12) bei der Herstellung von integrieten Schaltungen .

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