ihr mit Hilfe einer schieberähnlichen Hebeeinrichtung gegenübergestellt wird, welche mit einer Kassette und
einer Fördereinrichtung zusammenarbeitet, welch letztere die Kassette längs einer waagerechten Bahn unterhalb des
Eingangs der Kammer bewegt. Die Kassette hält die Plättchen in ihrer senkrechten Stellung, und der Schieber bewegt
sich durch die Kassette hindurch, um die einzelnen Plättchen an ihrem Rand zu erfassen, sie anzuheben und
.sie der Tür mit der genannten Einrichtung gegenüberzustellen. Beim Schließen der Tür wird jeweils ein Plättchen
in die Kammern innerhalb des Trägers und der Kammer eingeführt; werden diese Arbeitsschritte im umgekehrten
Sinne durchgeführt, wird der Vorrichtung ein Plättchen entnommen,
das an einer Arbeitsstation mit Hilfe der Sprüheinrichtung
beschichtet worden ist. Hierbei sind beide Flächseiten des Plättchens für Behandlungseinrichtungen
zugänglich, so daß sie z.B. an einigen der Arbeitsstationen erhitzt oder abgekühlt werden können. In ordern Zeitpunkt
sind in der Kammer jeweils nur einige wenige Plättchen irgendeiner Gefahr ausgesetzt, und das Eindringen von Verunreinigungen
und Rückständen sowie Störungen bezüglich der Atmosphäre in der Kammer sind weitgehend ausgeschaltet.
Die Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf das Beschichten dünner Substrate durch Ablagern eines Beschichtungsmaterials im
Vakuum. Genauer gesagt betrifft die Erfindung die Metallisierung von Halbleiterplättchen sowie eine Vorrichtung zum
Metallisieren einzelner Plättchen in einem kontinuierlichen Arbeitsgang. Während des letzten Jahrzehnts haben sich die
Verfahren zum Herstellen von Halbleiterplättchen schnell
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weiterentwickelt. Die einzelnen Mikroschaltkreise wurden
fortschreitend verkleinert, so daß sich auf einem Plättchen mit bestimmten Abmessungen eine ständig größer werdende
Anzahl solcher Schaltkreise unterbringen läßt. Ferner kommen ständig Plättchen von größerem Durchmesser in Gebrauch.
Vor einigen Jahren waren Plättchen mit einem Durchmesser von etwa 50 mm in Gebrauch, und Plättchen mit.einem Durchmesser
von etwa 75 nun wurden als groß betrachtet. Neuerdings werden Plättchen mit einem Durchmesser von etwa
100 mm verwendet, und es wird angenommen, daß in einigen
Jahren Plättchen mit einem Durchmesser von etwa 125 mm verwendet werden. Die Verkleinerung der Abmessungen der
einzelnen Schaltkreise hat in Verbindung mit der Vergrößerung der Abmessungen der Plättchen zu einer erheblichen
Steigerung des wirtschaftlichen Wertes der einzelnen Plättehen geführt, und daher ist es neuerdings erforderlich,
die Behandlung und Metallisierung entsprechend zu verbessern.
Bei den meisten Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen
und Mikroschaltkreisen ist es erforderlich,
auf einem Halbleiterplättchen, auf dem sich die Mikroschaltkreise befinden, jeweils einen Metallüberzug von hoher
Qualität zu erzeugen. Ob ein solcher Überzug als Überzug vpn hoher Qualität betrachtet wird, richtet sich natürlich
nach der Ausbeute an brauchbaren Mikroschaltkreisen, die aus einem Plättchen hergestellt werden, sowie danach, ob
die Schaltkreise hohen militärischen oder industriellen Anforderungen entsprechen oder nur geringere Ansprüche
der Verbraucher und Bastler zu befriedigen brauchen. Zwar ist es schwierig, eine quantitative Aussage zu machen,
doch wird allgemein angenommen, daß die Qualität eines Metallüberzugs und damit sowohl die Ausbeute als auch
die Güte der fertigen Erzeugnisse eines Funktion der nachstehend genannten Faktoren ist: Gleichmäßigkeit der
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Überdeckung der obersten ebenen Hauptfläche des Plättchens (Uberdeckung in der Ebene), Ausmaß der Verunreinigung
des fertigen Überzugs, Ausmaß der durch Rückstände hervorgerufenen Defekte, Symmetrie und Homogenität, d.h.
die Vermeidung des Entstehens von Schichten sowie die Art der Verteilung der Verunreinigungen in dem Film, ferner
das Ausmaß .der Reproduzierbarkeit und Regelbarkeit, insbesondere der Temperaturen während des Beschichtungsvorgangs
sowie Überdeckung von Stufen, d.h. die Kontinuität und Gleichmäßigkeit des Überzugs nicht nur bei der
Hauptebene, sondern auch an den seitlichen und unteren Flächen bei Stufen, Rillen, Vertiefungen und erhabenen
Teilen, aus denen sich die Mikroschaltkreise zusammensetzen.
Manche dieser Forderungen lassen sich schwerer erfüllen, oder sie sind von kritischerer Bedeutung als andere, oder
es wird bis jetzt angenommen, daß zu ihrer Erzielung bestimmte spezialisierte Behandlungsschritte erforderlich
sind. Wegen der gegebenen geometrischen Verhältnisse hat es sich z.B. als besonders schwierig erwiesen, auch Stufen
mit einem Überzug zu bedecken. Die Seitenwände der Stufen und Rillen verlaufen gewöhnlich im rechten Winkel zur obersten
Fläche der Hauptebene des Plättchens, und sie können gegenüber dem Mittelpunkt des Plättchens sowohl nach innen
als auch nach außen gerichtet sein. Die Erzeugung eines Überzugs auf solchen Flächen, insbesondere den nach außen
gerichteten, bei gleichzeitiger Bedeckung der ebenen Flächen ist offensichtlich eine besonders schwierige Aufgabe;
jedoch ist die Überdeckung solcher Stufen von besonderer Bedeutung bezüglich der Qualität der gesamten Metallisierung.
Bis jetzt wird allgemein angenommen, daß es zur Erzielung der erforderlichen Gleichmäßigkeit der Überdeckung
der ebenen Flächen sowie der Stufen erforderlich ist, eine Relativbewegung zwischen dem Plättchen und der Sprüheinrichtung
während des BeschichtungsVorgangs herbeizuführen.
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Jedoch ergeben sich bei einer solchen Bewegung bestimmte Nachteile, insbesondere die erhöhte Gefahr des Entstehens
von Rückständen, z.B. durch Ablösen von Niederschlägen aus dem Beschichtungsmaterial bei verschiedenen inneren Teilen
der Vorrichtung als Folge der Bewegung, eine Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Plättchens
durch mechanische Stöße und Vibrationen sowie das Entstehen unsymmetrischer und nicht homogener Niederschläge auf
dem Plättchen; hierauf wird weiter unten näher eingegangen. Natürlich richtet sich das Ausmaß der Verunreinigung nach
der Aufrechterhaltung der Qualität der Unterdruck-Atmosphäre während des Beschichtens sowie nach der Konzentration der
Verunreinigungen im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Ablagerung.
Somit ist es ferner wichtig, für eine"ausreichende
Entgasung zum Entfernen von Gas und Dämpfen von__den Plättchen
und den zugehörigen Unterstützungen, die sich in der Beschichtungskammer befinden, zu sorgen.
Die Art und Weise, in der bis jetzt versucht wird, die Erzielung einer oder mehrerer der vorstehend genannten
Eigenschaften sicherzustellen und die Schwierigkeiten und
Beurteilungsgrundlagen in Verbindung mit den genannten
Kriterien der Qualität der Überzüge werden am besten deutlich, wenn man die beiden Hauptarten von Vorrichtungen
zum Aufdampfen im Vakuum betrachtet, die gegenwärtig in Gebrauch sind, um Plättchen zu metallisieren, nämlich die
chargenweise Behandlung und die Verwendung einer Beschikkungsschleuse. Zu einer typischen Anordnung zum Behandeln
von Chargen gehören eine Pumpstation, eine evakuierbare Glocke, ein Absperrventil zwischen der Pumpstation und der
Glocke, Beheizungslampen, eine oder mehrere Sprüheinrichtungen sowie Planetenbewegungen ausführende Vorrichtungen
zum Unterstützen der Halbleiterplättchen und zum Drehen derselben oberhalb einer oder mehrerer Sprüheinrichtungen.
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Am Beginn eines BeschichtungsVorgangs ist das Absperrventil
geschlossen, während die Glocke offen ist. Die Plättchen werden manuell Kassetten entnommen und in die
Unterstützungen eingesetzt, wobei eine Charge z.B. in einem typischen Fall 75 Plättchen mit einem Durchmesser
von etwa 75 mm umfaßt. Die Unterstützungen werden dann
in die Glocke eingebracht, die Glocke wird geschlossen, und das System wird evakuiert. Nachdem ein vorbestimmter
Basisdruck erreicht worden ist, werden die Plättchen dadurch weiter entgast, daß sie mit Hilfe von Heizlampen
Strahlungsenergie ausgesetzt werden. In manchen Fällen werden die Plättchen mittels eines Sprüh- und Ätzverfahrens
gereinigt, bevor mit der Beschichtung begonnen wird. Ein typischer Überzug besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
und wird auf das Plättchen aufgesprüht, um eine zur Herstellung "von Verbindungen dienende Metallisierung
herbeizuführen. Um die erforderliche Gleichmäßigkeit des Überzugs zu erzielen und die Stufen zu überdecken,
wird eine Relativbewegung dadurch herbeigeführt, daß die Planetenbewegungen ausführenden Unterstützungen gedreht
v/erden. Nach dem Beschichten wird eine Abkühlung des Plättchens und der Vorrichtung zugelassen, das Absperrventil
wird geschlossen, die Glocke wird zur Atmosphäre entlüftet, dann wird die Glocke geöffnet, die Untersetzungen werden
herausgenommen, und schließlich werden die Plättchen manuell in Kassetten überführt. Hiermit ist ein typischer Arbeitszyklus
abgeschlossen, dessen Dauer etwa 1 Stunde beträgt.
Zwar werden solche Chargensysteme gegenwärtig in großem Umfang bei der Metallisierung von Halbleiterplättchen angewendet,
doch ergeben sich hierbei gewisse Einschränkungen und Nachteile. Beispielsweise ergibt sich bezüglich der
relativ großen Plättchencharge natürlich die Gefahr eines teilweisen oder vollständigen Verlustes, wenn während des
Beschichtens eine Störung auftritt. Bei der manuellen Über-
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führung der Plättchen aus Kassetten in die Unterstützungen besteht eine erhebliche Gefahr einer Verunreinigung und/oder
mechanischen Beschädigung. Der Zutritt von Luft zu dem gesamten System innerhalb der Glocke beim Beschicken und
Entladen führt zu der Gefahr einer Verunreinigung, und außerdem werden die Vakuumpumpen in einem erheblichen Maßstab
durch die notwendige Entgasung beansprucht; die zu entgasenden Flächen der Plättchen allein entsprechen gewöhnlich
weniger als etwa 10% der gesamten mit Luft in Berührung kommenden Flächen, die entgast werden müssen. Es
ist erforderlich, für die Beschichtung einen großen Abstand von z.B. 150 - 360 mm zwischen der Sprüheinrichtung
und den Plättchen vorzusehen, damit es bei dem Chargen-
r system möglich ist, die zahlreichen Plättchen zu beschichten.
Dies führt zu niedrigen Beschichtungsgeschwindigkeiten,
"-die bei Sprüheinrichtungen z.B. bei 600 A/min liegen, so
daß eine größere Gefahr der Vergiftung der Filme durch eine Reaktion mit Hintergrundsgasen besteht, und daß
sich die Qualität des evakuierten Raums verringert. Zwar" wird die Entgasung der Plättchen und der mit Luft in Berührung
kommenden Flächen des Systems beschleunigt, wenn man diese Teile mit Hilfe von Heizlampen der Wirkung von
Strahlungsenergie aussetzt, doch da sich die Plättchen in
, nicht genau bestimmter thermischer Berührung mit den Unterstützungen
befinden, sind ihre Temperaturen nicht genau bestimmbar. Außerdem kann die Wärmequelle normalerweise
während des Betriebs der Sprüheinrichtung nicht betrieben
werden, so daß sich die Plättchen auf ungeregelte Weise abkühlen, nachdem sie durch eine Vorwärmung auf die gewünschte
Temperatur gebracht worden sind. Die Unmöglichkeit der Regelung der Plättchentemperatur während des Beschichtens
führt zu einer Begrenzung bezüglich bestimmter Merkmale des Films, die auf zuverlässige und reproduzierbare
Weise erzielt werden sollen. Natürlich kann die mechanische Bewegung der Unterstützungen, die zur Erzielung
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eines gleichmäßigen Überzugs und zur Überdeckung der Stufen erforderlich ist, dazu führen, daß sich Teilchen
des Beschichtungsmaterials ablösen, die sich innerhalb der Vorrichtung an anderen Stellen außerhalb der Plättchen
abgelagert haben, und daher können sich Rückstände auf den Plättchen ablagern, wodurch sich die Ausbeute
an einwandfreien Vorrichtungen verringert.
Zu einer typischen Beschickungsschleuse gehören, wie erwähnt, eine Pumpstation, eine evakuierbare Behandlungskaramer,
ein Absperrventil zwischen der Pumpstation und der Behandlungskammer, eine Heizstation, eine Sprüheinrichtung,
eine Beschickungsschleuse und eine Plattentransporteinrichtung. Am Beginn eines BeschichtungsVorgangs werden
Plättchen manuell einer Kassette entnommen und in eine Metallplatte eingesetzt, die z.B. eine Größe von 300 χ
mm hat, und die dann als Träger für die Plättchen dient, während diese die Beschickungsschleuse und die Behandlungskammer
durchlaufen. Nach dem Einführen in die Behandlungskammer über die Beschickungsschleuse werden die Platten
mit den Plättchen zu der Heizstation transportiert, wo sie mit Hilfe von Strahlungsenergie weiter entgast werden.
An der Heizstation kann eine zusätzliche Reinigung der Plättchen mit Hilfe eines Sprüh- und Ätzverfahrens erfolgen.
Um einen Metallfilm aufzubringen, wird die Platte mit den Plättchen relativ langsam an der Sprüheinrichtung vorbei
bewegt; bei letzterer kann es sich um eine ebene Einrichtung der Magnetron-Bauart handeln, bei der mit einem
rechteckigen Erosionsmuster gearbeitet wird, wobei die längere Abmessung des Erosionsmusters größer ist als die
Breite der Platte. Relativ hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten
von z.B. 13 000 A/min lassen sich erzielen, wenn man die Platte an der Sprüheinrichtung vorbei längs einer
Bahn bewegt, die in einem ,,Abstand von mehreren Zoll von
der Sprüheinrichtung verläuft. Nach der Beschichtung werden
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die Platte und die Plättchen in die Beschickungsschleuse zurückgeführt, um der Behandlungskammer entnommen und
dann wieder der Atmosphäre ausgesetzt zu werden. Hierauf werden die Plättchen erneut manuell entnommen und in eine
Kassette überführt. Hierdurch wird ein typischer Arbeitszyklus abgeschlossen, der gewöhnlich 10-15 Minuten in
Anspruch nimmt. Bei einer anderen Bauart einer Beschickungsschleuse werden die Plättchen von einer ringförmigen Platte
aufgenommen, die gegenüber der Sprüheinrichtung gedreht wird. Hierbei läuft jedes Plättchen mehrmals unter der
Sprüheinrichtung hindurch, bis sich ein Film von ausreichender ·Stärke aufgebaut hat.
Bei den vorstehend genannten Beschickungsschleusen lassen sich einige, jedoch nicht alle Nachteile des Chargensystems
vermeiden. In erster Linie ist die Tatsache von "Bedeutung, daß es die Benutzung einer Beschickungsschleuse ermöglicht,
auf einer Tragplatte angeordnete Plättchen in die Behandlungskammer einzuführen bzw. sie daraus zu entnehmen, ohne
daß der Druck in der Behandlungskammer bis auf den Druck der Atmosphäre gesteigert zu werden braucht. Dies führt zu
einer weitgehenden Verkleinerung der mit Luft in Berührung kommenden Flächen, die vor dem Aufbringen eines Überzugs
entgast werden müssen. Zwar ist es gelegentlich?erforderlich,
die Behandlungskammer zu öffnen und sie in Verbindung
mit der Atmosphäre zu bringen, damit sie gereinigt werden kann, bzw. um die Elektroden zu erneuern, doch sind hierbei
die Zeitabstände erheblich größer als bei Chargensystemen.
Ein weiterer wichtiger Faktor besteht darin, daß bei der Benutzung einer Beschickungsschleuse die Anzahl der Plättchen,
bei denen die Gefahr des Entstehens von Ausschuß besteht, erheblich kleiner ist als bei dem Chargensystem,
denn im ersteren Fall nimmt die Beschickungsschleuse z.B. 16 Plättchen von 75 mm Durchmesser auf, während bei dem
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Chargensystem jeweils gleichzeitig 75 Plättchen von 75 mm Durchmesser behandelt werden. Da die Zahl der jeweils in
die Beschickungsschleuse eingebrachten Plättchen im Vergleich zu dem Chargensystem erheblich kleiner ist, ist es
nicht erforderlich, einen ebenso großen Abstand zwischen der Sprüheinrichtung und den Plättchen vorzusehen wie bei
dem Chargensystem, so daß sich infolge des geringeren Abstandes zwischen der Sprüheinrichtung und den Plättchen
höhere Beschichtungsgeschwindigkeiten ergeben.
Dennoch ergeben sich beim Gebrauch einer Beschickungsschleuse zahlreiche Nachteile. Sowohl bei dem Chargensystem als auch
beim Gebrauch einer Beschickungsschleuse werden die Plättchen gewöhnlich manuell zwischen der Aufnahmeplatte und der
Kassette bewegt, so daß die Gefahr von Verunreinigungen und Beschädigungen besteht. Zwar ermöglicht es die_Beschickungsschleuse,
den Zutritt von Luft zu der Behandlungskammer zu
vermeiden, doch kommt die Platte zum Aufnehmen der Plättchen bei jedem Beschickungs- und EntnahmeVorgang mit Luft in
Berührung. Daher müssen ihre Flächen ebenfalls entgast werden, so daß sich in dieser Beziehung ein erheblich größerer
Aufwand ergibt, als wenn nur die Plättchen selbst entgast werden müßten. Ferner unterliegen auf der Platte zurückbleibende
Spritzer des Beschichtungsmaterials bei wiederholten
mechanischen Stößen und unter der Einwirkung von Luft Beanspruchungen, die zum Abblättern führen, so daß unerwünschte
Rückstände entstehen. Ebenso wie bei den Chargensystemen stehen die Plättchen nach wie vor in unbestimmter
thermischer Berührung mit ihrem Träger. Es ist nur eine
unzureichende Regelung der Plättchentemperatur während des Entgasens und während des Beschichtens möglich. Die Metallfilme
werden unsymmetrisch auf die Plättchen aufgebracht, da sich der auf den Plättchen niedergeschlagene Film je
nach der Lage der Plättchen auf der Tragplatte auf unterschiedliche Weise aufbaut, was sich jeweils danach richtet,
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ob das Plättchen weiter außen oder weiter innen, d.h. in einem größeren oder kleineren Abstand von der Sprüheinrichtung,
angeordnet ist. Eine Bewegung der Tragplatte während des Beschichtens zur Erzielung einer größeren Gleichmäßigkeit
und einer guten Überdeckung der Stufen führt zu einer Erhöhung der Gefahr des Entstehens von abgeblätterten
Rückständen und damit einer Verunreinigung der Plättchen. Bei bestimmten Systemen mit einer Beschickungsschleuse werden
die Symmetrie und die Homogenität der Überzüge ferner dadurch beeinträchtigt, daß die Plättchen mehrmals unter
der Sprüheinrichtung hindurchgeführt werden müssen. Hierbei wird der Metallfilm schichtweise erzeugt, da sich die
Beschichtungsgeschwindigkeit nahezu bis auf Null verringert, wenn die Plättchen in einem von der Sprüheinrichtung weiter
entfernten Bereich gedreht werden. Diese niedrigen Beschich- -tungsgeschwindigkeiten führen in solchen Bereichen zu einer
erhöhten Gefahr der Verunreinigung als Folge einer Aufnahme
von Hintergrundgasen durch den wachsenden Film sowie zu Ungleichmäßigkeiten bezüglich der Verteilung von Verunreinigungsstoffen,
die vorhanden sein können.
Obwohl eine Beschickungsschleuse jeweils eine erheblich
kleinere Anzahl von zu behandelnden Plättchen enthält als ein Chargensystem, bleibt immer noch die Gefährdung einer
erheblichen Anzahl von Plättchen erhalten. Im Hinblick hierauf würde es am zweckmäßigsten sein, die Plättchen
kontinuierlich einzeln nacheinander zu behandeln, doch ergibt sich hierbei ein großer Zeitaufwand für ein ausreichendes
Evakuieren der Schleuse während der Beschickung und Entnahme sowie für die Entgasung der Plättchen und ihrer
Unterstützungen· in Verbindung mit der Zeit, die benötigt wird, um jedes einzelne Plättchen ausreichend zu beschichten,
und daher wird dieses Verfahren der Einzelbehandlung bis jetzt im Vergleich zu Chargensystemen oder Beschikkungsschleusen
für eine große Anzahl von Plättchen für
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unzweckmäßig gehalten. Zur Vermeidung des Entstehens von Rückständen, die zu einer Verringerung der Ausbeute an
einwandfreien Mikroschaltkreisen führen, sowie zur Herabsetzung der Gefahr einer Beschädigung durch mechanische
Stöße und Vibrationen würde es ferner erheblich besser sein, wenn die Plättchen während des Beschichtens ortsfest
unterstützt werden. Wie erwähnt, hat es sich jedoch gezeigt, daß es hierbei nicht möglich ist, eine ausreichende Gleichmäßigkeit
der Beschichtung und der Überdeckung von Stufen zu erzielen, da es hierzu gewöhnlich erforderlich ist, eine
Relativbewegung zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen herbeizuführen. Schließlich bestand bis jetzt
kein Grund dafür, zu erwarten, daß sich die Reproduzierbarkeitjund
die Temperatur des BeschichtungsVorgangs bei der Einzelbehandlung von Plättchen besser beherrschen lassen
würde., als bei dem Charge ns ystem bzw. bei Benutzung einer Beschickungsschleuse zum Aufnehmen jeweils einer großen
Anzahl von Plättchen.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es im Vergleich zu bekannten
Vorrichtungen ermöglicht, Plättchen einzeln unter Einhaltung einer höheren Qualität zu beschichten, die es gestattet,
im Wege der Metallisierung Beschichtungen zu erzeugen, die erhöhten Anforderungen bezüglich der Überdeckung von Stufen,
der Gleichmäßigkeit, der Symmetrie, der Gleichmäßigkeit, der Vermeidung von Verunreinigungen, der Beschädigung durch
Rückstände und der Reproduzierbarkeit entspricht, sowie eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, Plättchen
einzeln mit hoher Geschwindigkeit zu beschichten, wobei sich eine verbesserte Überdeckung von Stufen und eine hohe
Gleichmäßigkeit erzielen lassen. Weiterhin soll ein verbessertes Beschickungsschleusensystem geschaffen werden,
das es ermöglicht, einzelne Plättchen mit hoher Geschwindigkeit zu beschichten, das es gestattet, Halbleiterplättchen
einzeln im Rahmen einer Fertigungsstraße zu beschichten, wobei sich eine erhöhte Qualität einschließlich der
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Gleichmäßigkeit und der Überdeckung von Stufen erzielen läßt. Weiterhin soll die Anzahl der Plättchen verringert
werden, die während der Verarbeitung jeweils gleichzeitig einer Gefährdung ausgesetzt sind. Gemäß der Erfindung soll
eine Metallisierung oder eine andere im Vakuum erfolgende Behandlung einzelner Plättchen im Wege der Serienfertigung
ermöglicht werden, wobei gleichzeitig mehrere Arbeitsstationen mit einzelnen Plättchen zusammenarbeiten. Hierbei
soll .der Aufwand für die Entgasung ebenso verringert werden wie jede Störung der Unterdruck-Atmosphäre in einer
Behandlungsschleuse beim Einführen von zu behandelnden Plättchen.
Zu den weiteren Aufgaben gehört die Verbesserung der Ausbeute an Mikroschaltkreisen, die aus einem Plättchen
hergestellt werden können, durch die möglichst weitgehende Vermeidung der Erzeugung von Rückständen, der mechanischen
Beschädigung und der Verunreinigung. Ferner solT-eine Beschickungsschleuse
geschaffen werden, die es ermöglicht, die Plättchen zwischen verschiedenen Arbeitsstationen zu
transportieren, sie in einem Vakuum ausgesetzte Bereiche zu überführen und sie daraus zu entnehmen, ohne daß z.B.
plattenähnliche Unterstützungen für die Plättchen benötigt werden. In Verbindung hiermit soll ein System mit einer
Beschickungsschleuse der genannten Art geschaffen werden, bei dem sich die Verwendung plattenähnlicher Unterstützungen
für die Plättchen erübrigt, wobei das Eindringen und Entnehmen von Plättchen möglich ist, während gerade andere
Plättchen einer Behandlung unterzogen werden. Außerdem soll das erfindungsgemäße System mit Einrichtungen kompatibel
sein, bei denen Plättchen aus Kassetten entnommen und automatisch gehandhabt werden. Auch soll sich eine verbesserte
Regelung, insbesondere der Temperatur der Plättchen, während des gesamten Verlaufs der Behandlung erzielen
lassen. Schließlich soll ein im Rahmen einer Fertigungsstraße benutzbares System geschaffen werden, das im
Vergleich zu bekannten Systemen Verbesserungen bezüglich
der Zuverlässigkeit, der leichten Wartung und der bequemen Benutzung bietet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung
einer Vorrichtung zum Beschichten einzelner Plättchen gelöst, zu der eine ringförmige Sprüheinrichtung gehört,
von welcher das Beschichtungsmaterial abgegeben wird, und
die einen größeren Durchmesser hat als eines der Plättchen; ferner ist eine Einrichtung vorhanden, die dazu dient, jeweils
ein einzelnes Plättchen ortsfest gegenüber der Sprüheinrichtung zu unterstützen, wobei der Abstand dazwischen
kleiner ist als der Durchmesser der Sprüheinrichtung; weiterhin ist eine Einrichtung vorhanden, die es ermöglicht,
die Sprüheinrichtung und das Plättchen in einer Argonatmospäre zu halten, deren Druck bis zu 20 Mikrometer Hg beträgt
(1 Mikrometer = 10~3 mm/Hg = 1 Millitorr = 0,133 Pa),
während das Plättchen beschichtet wird. Auf diese Weise läßt sich auf dem Plättchen ein Überzug von hoher Qualität
bei guter Gleichmäßigkeit unter geringem Zeitaufwand erzeugen, ohne daß eine Relativbewegung zwischen dem Plättchen
und der Materialquelle erforderlich ist, wobei sich daher eine einfachere Konstruktion ergibt, und wobei sich
die Gefahr der Erzeugung von Rückständen verringert.
Die Aufgabe der Erfindung ist ferner durch die Schaffung einer Vorrichtung gelöst, die es ermöglicht, einzelne Plättchen
innerhalb kürzester Zeit wiederholt mit einem Uberzugsmaterial zu besprühen, und die sich in Verbindung mit einer
Vakuumkammer benutzen laßt, um ständig eine geregelte Unterdruck-Atmosphäre
aufrechtzuerhalten. Zu der Vorrichtung gehört eine innenliegende Plättchenunterstützung, die in der
Kammer unmittelbar innerhalb ihres Eingangs angeordnet ist und eine Einrichtung aufweist, die es ermöglicht, jeweils
ein einzelnes Plättchen an seinem Rand lösbar und elastisch zu erfassen, so daß ein Plättchen unmittelbar während des
Einführens aufgenommen wird, und daß ein sofortiges Freigeben und Entnehmen nach dem Abschluß der Beschichtung
möglich ist. Weiterhin ist in der Kammer eine Sprüheinrich-
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tung angeordnet, zu der eine Kathode von runder Umrißform
gehört, welche das Beschichtungsmaterial abgibt und auf
das Plättchen in Form eines Musters aufbringt, das einer verteilten ringförmigen Quelle entspricht. Diese Quelle hat
einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Plättchens, und ihr Abstand von dem Plättchen ist kleiner
als ihr Durchmesser. Durch die Plättchenunterstützung wird das Plättchen während des Beschichtens ortsfest in seiner
Lage gehalten. Schließlich weist die Vorrichtung eine Beschickungsschleuse auf, zu der ein bewegbares Element gehört,
das in der Kammer angeordnet ist und dazu dient, die Plättchenunterstützung gegenüber dem verbleibenden Teil des
Innenraums der Kammer abzudichten, wenn die Tür des Eingangs
„,geöffnet wird, um das Plättchen und die Unterstützung gegenüber
der Umgebung der Kammer zu isolieren, während ein
-^Plättchen eingeführt bzw. entnommen wird. Auf diese Weise
lassen sich einzelne Plättchen wiederholt beschichten, wobei Störungen bezüglich der Atmosphäre in der Kammer
durch außerhalb der Kammer angeordnete Plättchenunterstützungen ebenso vermieden werden wie das Entstehen von
Verunreinigungen; der Rauminhalt der Beschickungsschleuse wird auf ein Minimum verringert, und es ergeben sich Verbesserungen bezüglich der Dauer der Behandlung eines Plättchens
.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung dient weiterhin die Schaffung einer Vorrichtung, die es ermöglicht, einzelne
Plättchen kontinuierlich in einer geregelten Unterdruck-Atmosphäre zu behandeln, wobei die Vorrichtung eine Vakuumkammer
aufweist, bei der eine erste Viand mit einer ersten Öffnung versehen ist, ferner eine Tür zum Verschließen dieser
Öffnung, mindestens eine Plättchenbehandlungseinrichtung die in eine Wand der Kammer eingebaut ist und mindestens
eine in einem Abstand von der ersten Öffnung angeordnete
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erste Behandlungsstation in der Kammer bildet, sowie eine
bewegbare Unterstützung innerhalb der Kammer, die zwischen der ersten Öffnung und der Behandlungsstation bewegbar ist.
Die Unterstützung weist mindestens zwei Öffnungen auf, zwischen denen ein erster Abstand vorhanden ist, damit sich
die Öffnungen jeweils auf die erwähnte erste Öffnung bzw. die Behandlungsstation ausrichten lassen. Im Bereich jeder
Öffnung der Unterstützung sind Klammern angeordnet, die es ermöglichen, jeweils ein Plättchen elastisch und lösbar zu
erfassen. Ferner gehört zu der Vorrichtung eine in der Kammer angeordnete Einrichtung, die dazu dient, jeweils eine
der öffnungen der Unterstützung zu schließen, wenn diese öffnung auf die erste öffnung der Kammer ausgerichtet ist;
die Schließeinrichtung bildet- zusammen mit der Kammer eine
Beschickungsschleuse von kleinem Rauminhalt, bei der die Öffnung gegenüber der Kammer-usrschloasen wird, wenn die
Kammertür geöffnet wird, um ein Plättchen in Eingriff mit den Klammern zu bringen oder es daraus zu entnehmen. Auf
diese Weise ist es möglich, einzelne Plättchen kontinuierlich nacheinander in die Vakuumkammer einzubringen, wobei
die darin vorhandene geregelte Atmosphäre nur in einem minimalen Ausmaß gestört wird, und die Plättchen an der
Behandlungsstation einzeln zu behandeln, während das Einbringen
bzw. Entnehmen eines .anderen Plättchens an der Beschickungsschleuse stattfindet, ohne daß von einer äußeren
Plättchenunterstützung Gebrauch gemacht wird, deren Verwendung zur einer erheblichen Vergrößerung der Gasbelastung
führen würde; außerdem würde sich die Gefahr einer Verunreinigung vergrößern. Außerdem wird der Rauminhalt der
Schleuse auf dem Wert gehalten, der dem absolut minimalen Raumbedarf eines einzigen Plättchens entspricht; auch hierdurch
wird der Aufwand zum Evakuieren der Schleuse und der Kammer verringert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die bewegbare
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Unterstutzung als scheibenähnliche übergabeplatte ausgebildet
sein, die um ihre Achse drehbar ist, wobei mehrere PiattchenbehandlungsStationen symmetrisch in Abständen um
die Achse herum verteilt sind. Zusätzlich zu den Sprühstationen können Heiz- oder Kühlstationen vorhanden sein,
und die benötigte Wärme kann z.B. der Seite des Plättchens zugeführt werden, die von der Sprüheinrichtung abgewandt
ist, denn die Klammern unterstützen das Plättchen nur an seinem Rand, so daß beide Flachseiten für eine Behandlung
zugänglich sind. Die Plättchenübergabeplatte dreht sich vorzugsweise in einer senkrechten Ebene, um eine Ansammlung
von Rückständen auf den Plättchen möglichst zu vermeiden. Ist die Vorrichtung vollständig beschickt, ergibt
sich eine Begrenzung der Anzahl von Plättchen,-die jeweils gleichzeitig einer Gefährdung ausgesetzt sind, -auf die
von der Platte aufgenommenen Plättchen, und es~~-ist möglich,
verschiedene Behandlungsschritte gleichzeitig durchzuführen, z.B. das Beschichten eines Plättchens bei gleichzeitiger
Erwärmung eines anderen Plättchens und während der Entnahme bzw. Einbringung weiterer Plättchen. Die
Verwendung innenliegender Klammern zum Unterstützen der Plättchen ermöglicht es in Verbindung mit der Beschickungsschleuse
von geringer Bauhöhe und der Einzelbehandlung der Plättchen, die Beschickungs- und Entnahmevorgänge unter
Einschluß einer automatischen Beschickung zu vereinfachen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Hebeeinrichtung
mit einem senkrecht bewegbaren plattenähnlichen Schieber vorhanden, die dazu dient, jeweils ein Plättchen
an seinem Rand zu erfassen, es anzuheben und es in unmittelbarer Nähe des Kammereingangs anzuordnen. Eine der Tür der
Kammer zugeordnete, mit Unterdruck arbeitende Einrichtung erfaßt dann das Plättchen an seiner Rückseite, um es gegen
die Klammern vorzuschieben, während die Tür geschlossen wird, so daß die Beschickung der Schleuse gleichzeitig mit
ihrer Abdichtung erfolgt. Weitere Einzelheiten eines voll-
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Ab-
automatischen Systems zum Beschicken der Vakuumbehandlungskammer unter Benutzung einer durch eine Fördereinrichtung
angetriebenen Kassette, die mehrere Plättchen enthält, welche beschichtet werden sollen, sind der Patentanmeldung V1 P529 D
(U.S. Serial No. 1O6 342) zu entnehmen, in der ein Plättchentransportsystem
beschrieben ist. Entsprechend sind weitere Einzelheiten bezüglich der Einrichtung zum elastischen Unterstützen
der Plättchen in der Vakuumkammer und der zugehörigen Einrichtungen, die dazu dienen, die Plättchen in bzw.
außer Eingriff mit den Unterstützungen in der Kammer zu bringen, der Patentanmeldung V1 P527 D (U.S. Serial No.
106 179) zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise weggebrochen gezeichnete Schrägansicht . der Vorderseite einer vollständigen erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Beschichten von Plättchen unter Einschluß der zylindrischen Hauptbehandlungskammer,
der Türanordnung am Eingang der zu der Kammer gehörenden Beschickungsschleuse, der vier
weiteren ArbeitsStationen der Behandlungskammer sowie
Teilen der Einrichtung zum Einbringen und Entnehmen einer Plättchen enthaltenden Kassette;
Fig. 2 eine teilweise weggebrochen gezeichnete vergrößerte Schrägansicht der Behandlungskammer nach Fig. 1,
aus der Einzelheiten der Beschickungsschleuse und der Sprühstation ersichtlich sind;
Fig. 3 eine Schrägansicht der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung
nach Fig. 1, die erkennen läßt, auf welche Weise sie mit Kassetten zusammenarbeitet, die
stehend angeordnete Plättchen enthält, wobei ferner
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Einzelheiten der Türbaugruppe der Behandlungskammer
erkennbar sind sowie die Art und Weise, auf welche Plättchen zwischen einer Kassette und der Beschikkungsschleuse
der Kammer bewegt werden;
Fig. 4 einen vergrößerten Axialschnitt der Tür und der Beschickungsschleuse nach Fig. 1 bis 3, aus dem
ersichtlich ist, auf welche Weise mit Hilfe der Türbaugruppe jeweils ein Plättchen in die Beschickungsschleuse
überführt wird, und auf welche Weise die Schleuse gegenüber den verbleibenden Teilen des Innenraums der Behandlungskammer abgedichtet
wird;
Fig. 5 einen Fig. 4 ähnelnden Axialschnitt, der die relative Lage der Teile der Beschickungsschleuse nach
dem Abschluß des Eindringens eines Plättchens erkennen läßt;
Fig. 6 einen Fig. 4 und 5. ähnelnden Axialschnitt, der die Anordnung des Plättchens und der Teile der Beschickungsschleuse
kurz nach dem Entnehmen eines Plättchens aus der inneren Plättchenunterstützung und vor dem Öffnen der Tür bzw. kurz vor dem Einbringen
eines Plättchens in die innere Unterstützung unmittelbar nach dem Schließen der Tür erkennen läßt
Fig. 7 einen weiter vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 1, in dem eine in der Kammer nach
Fig. 1 angeordnete Plättchenbeheizungsstation dargestellt
ist;
Fig. 8 einen weiter vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 1, in dem eine in der Plättchenbehandlungskammer
nach Fig. 1 angeordnete Plättchen-
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kühlstation dargestellt ist;
Fig. 9 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 1, in dem die in der Kammer nach Fig. 1 und
2 dargestellte Station zum Besprühen von Plättchen dargestellt ist;
Fig. 10 einen vereinfachten Axialschnitt, in dem insbesondere das Plättchen und die Auffangeinrichtung nach
Fig. 9 dargestellt sind, um die räumliche Beziehung, die relative Anordnung und die Abmessungen dieser
Teile deutlicher erkennbar zu machen;
Fig. 11 eine grafische Darstellung der Gleichmäßigkeit der Dicke -des Niederschlags, der auf der ebenen Hauptfläche
des Plättchens mit Hilfe der Sprüheinrichtung nach Fig. 9 und 10 erzeugt wird, in Abhängigkeit
von der radialen Lage des betrachteten Punktes auf dem Plättchen bei verschiedenen Abständen zwischen
dem Plättchen und der Sprüheinrichtung;
Fig. 12 eine Fig. 11 ähnelnde grafische Darstellung, die
jedoch nur für einen bestimmten Abstand zwischen einem Plättchen und der Sprüheinrichtung gilt, wobei
eine Kurve für einen Argondruck von 2 um Hg und die andere Kurve für einen Argondruck von 10 tun
gilt;
Fig. 13 eine grafische Darstellung des Bedeckungsgrades
der Seitenwände von Rillen innerhalb der Plättchenoberfläche in Abhängigkeit von der radialen Lage
des betrachteten Punktes auf dem Plättchen, wobei die Darstellung für gegenüber dem Mittelpunkt des
Plättchens nach außen gerichtete Seitenwände und für nach innen gerichtete Seitenwände und einen
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.■/es..
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Abstand vor. etwa 100 mm zwischen der Sprüheinrichtung
und dem Plättchen gilt, und wobei die eine Kurve einem Argqndruck von 10 um Hg -und die
andere Kurve einem Argondruck von 3 AunHg zugeordnet
ist;
Fig. 14 eine Fig. 13 ähnelnde grafische Darstellung, die für einen Abstand von etwa 75 mm zwischen der Sprüheinrichtung
und dem Plättchen gilt; und
Fig. 15 eine grafische Darstellung der Gleichmäßigkeit der
Überdeckung einer ebenen Fläche in Abhängigkeit vom Druck der Argonatmosphäre, wobei die eine Kurve für
einen radialen Abstand vom Mittelpunkt von etwa 38 mm und die andere Kurve für einen radialen Abstand
von etwa 50 mm gilt. """"—-
Zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Beschichten von Plättchen gehört eine allgemein zylindrische Vakuum-Behandlungskammer
10 mit fünf Arbeitsstationen, von denen eine mit einer Beschickungsschleuse 12 und eine andere mit
einer Beschichtungsstation 14 versehen ist. V/eitere in der
Kammer 10 angeordnete Teile der Beschichtungseinrichtung
sind in Fig. 2 zu erkennen, wo auch ein Plättchen 15 in der Schleuse 12 und ein weiteres Plättchen in der Beschichtungsstation
14 dargestellt ist. Zu den weiteren Teilen gehören eine Druckplatte 16, eine Plättchentragplatte 18
und mit weiteren Einzelheiten in Fig. 3 dargestellte Klammern-Baugruppen 20, mitte.3.5 welcher jeweils ein Plättchen
innerhalb der Plättchentragplatte 18 unterstützt wird. Die Türbaugruppe 22, mittels welcher die Eingangsöffnung
23 der Kammer 10 verschlossen wird, und die mit den soeben genannten Teilen zusammenarbeitet, um die Beschickungsschleuse 12 zu bilden, vervollständigt die Hauptteile der
Behandlungskammer. Diese Teile sind zusammen mit einer Baugruppe 24 zum Beschicken und Entleeren einer Kassette
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so wie den verschiedenen HilfsVakuumpumpen 25 zum Evakuieren
der Kammer und der Schleuse sowie den benötigten Steuereinrichtungen sämtlich auf raumsparende Weise in einem
Gehäuse 26 untergebracht.
Zu der Vorrichtung gehören zweckmäßig mehrere zusätzlich zu der Beschickungsschleuse 12 und der Beschichtungsstation
14 vorgesehene Arbeitsstationen, insbesondere eine Plättchenerhitzungsstation
28, eine Hilfsstation 29 und eine Plättchenkühlstation 130. Alle fünf Arbeitsstationen sind
um die Mittelachse 36 der Vakuumkammer herum angeordnet und in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt. Jedoch
könnte man auch anstelle von fünf Stationen eine größere oder kleinere Anzahl von Stationen vorsehen. Weiterhin sind
mindestens zwei pneumatische Stößel 30 und 31 vorhanden,
die gemäß Fig. 2 dazu dienen, die Druckplatte 16 und die Plättchentragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer 10
anzupressen; schließlich ist eine Einrichtung 35 vorhanden, die dazu dient, die Plättchentragplatte 18 anzutreiben,
die eine kreisrunde Form und nahezu den gleichen Durchmesser wie die Vorderwand 32 hat, so daß diese Platte um die
Mittelachse 36 der Vakuumbehandlungskammer gedreht werden
kann.
Allgemein gesprochen werden die Plättchen einzeln mit Hilfe der Türbaugruppe 22 der Beschickungsschleuse 12 gegenübergestellt
und hierbei innerhalb der Plättchentragplatte 18 angeordnet. Danach wird das Plättchen nacheinander
jeder der Arbeitsstationen zugeführt, wo es erhitzt wird, um die Entgasung abzuschließen, bzw. wo es gegebenenfalls
mit Hilfe eines Sprüh- und Ätzverfahrens gereinigt wird, um dann beschichtet, ggf. mit einem zweiten Überzug versehen,
abgekühlt und schließlich wieder in die Schleuse 12 überführt zu werden, wo es mit Hilfe der Türbaugruppe
22 der Plättchentragplatte 18 entnommen wird. Zwar wird
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SA-
bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit einer Drehbewegung und mehreren Behandlungsstationen gearbeitet,
doch könnte man die Arbeitsschritte unter Benutzung der Beschickungsschleuse und die Beschichtungsvorgänge ebenso
gut auch bei einer Vorrichtung mit einer einzigen Station oder zwei Stationen durchführen, und es wäre auch möglich,
auf eine Drehbewegung zu verzichten und die Stationen längs einer geraden Linie anzuordnen.
Betrachtet man nunmehr im einzelnen den Weg eines neu zugeführten Plättchens, ist zu erkennen, daß der Beschickungsschleuse 12, die von einem Plättchen 15 durchlaufen werden
muß, um in den evakuierten Teil der Kammer zu gelangen, die größte Bedeutung zukommt. Die Wirkungsweise der bewegbaren
Teile der Schleuse 12 ist insbesondere aus Fig. 4 bis 6 ersichtlich. Wie erwähnt, gehören zu der Schleuse
mehrere zu einem Stapel vereinigte Elemente, die zwischen der geschlossenen Tür der Kammer und der Vorderwand der
Behandlungskammer sowie der ihre Arbeitsstellung einnehmenden
Druckplatte angeordnet sind. Die Beschickungsschleuse
umschließt eine kreisrunde Öffnung 37 der Plättchentragplatte 18, die innerhalb der Kammer kurz hinter dem Kammereingang
23 angeordnet ist, der zu der Schleuse 12 gehört, wobei sich die Platte 18 allgemein parallel zu der Wand
32 und der in der Kammer hinter der Platte 18 angeordneten Druckplatte 16 erstreckt. Das Plättchen 15 wird auf eine
noch zu erläuternde Weise eingeführt und innerhalb der Schleuse sowie der Plattenbaugruppe festgehalten. Bei der
geregelten Unterdruck-Atmosphäre, die in der Kammer 10 vorhanden sein kann, wenn eine bestimmte Behandlung eines
Plättchens erforderlich ist, kann es sich z.B. um eine Argonatmosphäre oder ein anderes inertes Gas handeln, das
unter einem Druck von bis zu 20 uinHg steht und beim Beschichten
der Plättchen verwendet wird. Da die Kammer somit evakuiert ist, muß der Bereich der Schleuse gegenüber
den verbleibenden Teilen der Kammer stets dann abgedichtet
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sein, wenn die Tür 22 geöffnet wird, um den Unterdruck
aufrechtzuerhalten. Die Druckplatte 16 dient dazu, den Bereich der Schleuse gegenüber dem Innenraum der Kammer
zu isolieren, und außerdem erfüllt sie verschiedene weitere Aufgaben in Verbindung mit anderen Arbeitsstationen;
hierauf wird im folgenden näher eingegangen. Die in die hintere Platte der Behandlungskammer eingebauten pneumatischen
Stößel 30 und 31 dienen dazu, die Druckplatte und die Tragplatte an die Vorderwand 32 der Kammer anzupressen,
wobei der pneumatische Stößel 30 in konzentrischer Lage
mit der Beschickungssohleuse 12 zusammenarbeitet, um die
Schleuse abzudichten. Die Druckplatte 16 und die Vorderwand 32 der Kammer sind mit O-Ringen 38 versehen, die konzentrisch
mitrdem Kammereingang 23 angeordnet sind und eine Vakuumabdichtung
der zu einem Stapel vereinigten Teile der Schleuse bewirken. Die Kammertürbaugruppe 22, die in ihrer geschlossenen
Stellung mit abdichtender Wirkung mit der Außenfläche der Kammervorderwand 32 zusammenarbeitet, ist ebenfalls
mit einem O-Ring 39 versehen, um den Unterdruck aufrechtzuerhalten;
die Beschickungsschleuse wird somit dadurch vervollständigt, daß der O-Ring 39 den Kammereingang 23 gegenüber
der Atmosphäre abdichtet. Fig. 4 und 5 zeigen die vollständige Beschickungsschleuse, wobei sich die Druckplatte
16 in ihrer vorgeschobenen vorderen Stellung befindet, während die Druckplatte 18 an der Kammerwand 32
anliegt, um die öffnung 37 zu verschließen; die Tür 22 ist geschlossen, um den Kammereingang 23 abzudichten und die
Schleuse am Rand der öffnung 37 abzuschließen, wobei die Schleuse nur die Abmessungen hat, die erforderlich sind,
um die Unterbringung eines einzelnen Plättchens zu ermöglichen. Es ist ersichtlich, daß somit eine Schleuse von
ungewöhnlich geringer Bauhöhe und kleinem Rauminhalt vorhanden ist, die durch eine minimale Anzahl von Bauteilen
gebildet ist und jeweils ein Plättchen 15 aufnimmt. Bezüglich weiterer Einzelheiten der Beschickungsschleuse sei
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auf die weiter oben genannte Patentanmeldung verwiesen,
in der ein Plättchentransportsystem beschrieben ist. Fig. 5 zeigt die Druckplatte 16 im zurückgezogenen Zustand
bzw. in ihrer Ruhestellung, wobei bereits ein Plättchen von der Tragplatte 18 innerhalb der Kammer aufgenommen
worden ist.
Mit dieser Beschickungsschleuse von geringer Bauhöhe arbeitet eine Plättchentragplatte 18 zusammen, die gemäß Fig. 2
mehrere kreisrunde öffnungen 37 aufweist, die bezüglich ihrer Anzahl und Abstände den Arbeitsstationen in der
Kammer 10 entsprechen. Die öffnungen 37 haben einen größeren Durchmesser als die Plättchen, sie sind in gleichmäßigen
Umfangsabständen verteilt, und sie sind in gleich großen radialen Abständen von der Mittelachse 36 der Behandlungskammer
angeordnet. Die schon erwähnten Arbeitsstationen sind entsprechend verteilt, so daß dann, wenn irgendeine
der Öffnungen der Plättchentragplatte 18 auf eine beliebige Arbeitsstation in der Behandlungskammer ausgerichtet ist,
die übrigen Öffnungen entsprechend auf die anderen Arbeitsstationen
ausgerichtet sind. Wenn ein Plättchen von jeder der öffnungen der Tragplatte 18 aufgenommen worden ist,
können somit sämtliche Plättchen gleichzeitig an den verschiedenen Arbeitsstationen gleichzeitig einer Behandlung
unterzogen werden. Auf diese Weise wird jeweils an einer bestimmten Station ein einzelnes Plättchen behandelt, doch
gleichzeitig können mehrere weitere Plättchen an den übrigen Arbeitsstationen eine Behandlung erfahren. Während mit
Hilfe der Schleuse 12 ein Plättchen entnommen und/oder eingeführt wird, kann somit ein anderes Plättchen an einer
Beschichtungsstation 14 beschichtet werden, während ein
weiteres Plättchen an der Heizstation 26 erhitzt werden kann. Der Antrieb 35 für die Tragplatte 18 wird intermittierend
betätigt, um die Tragplatte jeweils bis zur nächsten
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Arbeitsstation zu drehen, so daß die Plättchen nacheinander
allen BehandlungsStationen zugeführt werden, wobei sich
die Tragplatte entgegen dem Uhrzeigersinne dreht, "bis jeweils
ein bestimmtes Plättchen zu der Beschickungsschleuse zurückgeführt wird, der es dann entnommen werden kann.
Während ein Plättchen von einer Arbeitsstation zur nächsten transportiert wird, ist es wichtig, das Plättchen mit Hilfe
der Tragplatte 18 so zu unterstützen, daß während dieser Bewegung keine mechanischen Beschädigungen möglich sind,
und daß das Plättchen gegen mechanische Stöße, Vibrationen und Reibung geschützt wird. Um dies zu ermöglichen, hat
die öffnung 38 der Tragplatte 18 einen solchen Durchmesser, daß sich innerhalb dieser öffnung sowohl ein Plättchen als
auch mehrere Klammerbaugruppen 20 unterbringen lassen, wobei diese Teile parallel zu der Tragplatte und innerhalb
ihres Profils angeordnet sind, um das Plättchen zu schützen. Die Verwendung der eine geringe Bauhöhe aufweisenden, mit
dem Rand eines Plättchens zusammenarbeitenden Klammern ist ferner deshalb von Bedeutung, weil sie die Schaffung einer
Schleuse 12 von geringer Bauhöhe ermöglicht, wobei das Plättchen innerhalb der Tragplatte 18 von seinem Rand her
elastisch in aufrechter Stellung unterstützt wird. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer solchen Anordnung
von Klammern zum Erfassen des Randes eines Plättchens ist in Fig. 4 bis 8 dargestellt; weitere Einzelheiten sind
der weiter oben genannten Patentanmeldung zu entnehmen, die eine Plättchenunterstützungsbaugruppe betrifft. Es sind
insgesamt vier Klammerbaugruppen 20 innerhalb eines zugehörigen Halterings 41 angeordnet, der lösbar mit der scheibenähnlichen
kreisrunden Plätbchentragplatte 42 verbunden und jeweils konzentrisch mit der zugehörigen Plattenöffnung
37 verbunden ist, um einen Bestandteil der vollständigen Plättchentragplatte 18 zu bilden. Hierbei sind die vier
Klammerbaugruppen 20 in Abständen über den Umfang jeder
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der kreisrunden öffnungen 37 verteilt. Die Halteringe 41
haben einen U-förmigen Querschnitt und weisen jeweils Plansche 46 und 47 auf, die sich längs des äußeren bzw. inneren
Randes erstrecken, wobei die Klammerbaugruppen 20 zwischen den Flanschen vertieft angeordnet sind. Zwar wird es vorgezogen,
innerhalb jeder Öffnung 37 vier Klammerbaugruppen
zu verwenden, doch könnte man auch nur drei oder mehr als vier Klammern vorsehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß
ein Satz von vier Klammern zuverlässiger arbeitet als drei Klammern.
Gemäß Fig. 3 bis 8 gehören zu jeder Klammerbaugruppe 20 ein Klotz 50 von allgemein rechteckiger Querschnittsform,
der aus einem Isoliermaterial bestehen kann, wenn z.B. ein Sprüh-Ätz-Vorgang durchgeführt werden soll, bei dem
eine elektrische Isolierung des Plättchens erwünscht ist, sowie eine langgestreckte federnde Klammer 53, die fest um
den Klotz 50 herumgelegt ist. Jede Klammer 53 weist an ihrem von dem Klotz abgewandten Ende einen kreisbogenförmig
gekrümmten Fingerabschnitt 55 auf, dessen Krümmungsradius so gewählt ist, daß er mit dem Rand eines Plättchens zusammenarbeiten
kann. Von dem Klotz 50 weg erstreckt sich ein flacher Abschnitt 56 in einer Ebene, die der Ebene der
Plattenöffnung 37 benachbart ist und parallel dazu verläuft. Gegenüber dem flachen Abschnitt 56 ist ein weiterer Abschnitt
57 in Richtung auf die Ebene der Öffnung 37 unter einem stumpfen Winkel abgewinkelt. Bei dieser Anordnung
der Klammern sind mehrere gekrümmte Fingerabschnitte 55 über den Umfang eines Kreises verteilt, dessen Durchmesser
etwas kleiner ist als derjenige eines typischen Plättchens 15, wobei auch die Klammern innerhalb der Ebene der Plättchentragplatte
42 angeordnet sind.
Um ein Plättchen in die Schleuse 12 einzuführen, kann man das Plättchen mit der Hand an seinem Rand oder seiner Rück-
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seite erfassen und es in Eingriff mit den Klammern 20 bringen. Hierbei wird jedoch in einem gewissen Ausmaß
Reibung auf das Plättchen ausgeübt, wenn dieses in Berührung mit den flachen Abschnitten 56 der Klammern kommt,
damit die Klammern etwas aufgespreizt werden, so daß sich
das Plättchen von den Fingerabschnitten 55 aufnehmen läßt. Damit ein Plättchen eingesetzt werden kann, ohne einer
Reibung ausgesetzt zu werden, müssen die Klammern zunächst etwas aufgespreizt werden, und danach kann man sie gegen
den Rand des Plättchens zurückfedern lassen, nachdem das Plättchen von der Schleuse 12 aufgenommen worden ist.
Zwar ist es möglich, das Plättchen manuell einzuführen und hierbei die Klammern aufzuspreizen, doch ist es bei
weitem vorzuziehen, Jede Handberührung zu vermeiden und hierdurch die Gefahr von Beschädigungen, Fehlern und Verunreinigungen
auszuschließen. Die Kammertürbaugruppe 22
trägt ein Unterdruck-Spannfutter 60, das gleichachsig mit der Tür angeordnet ist und nahe seinem Umfang mehrere Klammerbetätigungseinrichtungen
62 aufweist. Diese Teile bilden zusammen mit der Baugruppe 24 mit einer zum Beschicken und
Entnehmen dienenden Kassette eine automatisierte Beschikkungs- und Entnahmeeinrichtung für die Schleuse 12, bei
der $ede manuelle Berührung der Plättchen vermieden und
der BeschickungsVorgang automatisiert wird.
Gemäß Fig. 1 und 3 ist die Kammertürbaugruppe 22 mit der Vorderwand 32 der Kammer 10 durch ein kräftiges Gelenk 63
mit senkrechter Schwenkachse verbunden, so daß die Tür auf bekannte Weise geöffnet und geschlossen werden kann,
um sich nach Bedarf in die gezeigte vollständig geöffnete Stellung bringen zu lassen, bei der die Tür und ihre Innenfläche
64 eine senkrechte Lage einnehmen und sich im rechten Winkel zur Ebene des Kammereingangs 23 und der Tragplatte
18 erstrecken. Das Unterdruck-Spannfutter 60, das sich längs der Achse der Tür erstreckt, so daß sein aktives Ende einen
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Bestandteil der Innenfläche 64 der Tür bildet, arbeitet mit einem gegenüber der Innenfläche der Tür stehend angeordneten
Plättchen dadurch zusammen, daß es das Plättchen beim Schliessen
der Tür mit einem Druck beaufschlagt, woraufhin das Spannfutter in axialer Richtung gegenüber der Innenfläche
der Tür in der in Fig. 4 gezeigten Weise ausgefahren wird, um das Plättchen in Eingriff mit den Klammern 20 zu bringen«
Hierauf wird das Spannfutter wieder eingefahren, so daß das Plättchen 15 in der Kammer durch die Klammern festgehalten
wird, um einer Behandlung unterzogen zu werden; um das Plättchen zu den verschiedenen ArbeitsStationen zu bringen, wird
die Tragplatte 18 entsprechend gedreht. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Plättchen in seiner senkrechten
Stellung der Innenfläche 64 der Tür 22 auf eine noch zu erläuternde Weise mit Hilfe der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung
24 gegenübergestellt. · -""
Es sei bemerkt,'daß sich die Anordnung der Beschickungsschleuse, der Plättchentragplatte und der Türbaugruppe nicht
auf eine stehende Anordnung beschränkt, daß es sich hierbei jedoch um eine bevorzugte Anordnung handelt, die dazu beiträgt,
zu verhindern, daß sich Rückstände oder Fremdkörper auf irgendwelchen Flächen des Plättchens ablagern. Die Klammerbaugruppen,
die Tragplatte und die Beschickungsschleuse nach der Erfindung würden ebenso wie sämtliche ArbeitsStationen
auch dann einwandfrei arbeiten, wenn sie liegend angeordnet wären. Zwar ist die Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung
24 nur bei Kassetten verwendbar, in denen die Plättchen stehend angeordnet sind, doch könnte man die Türbaugruppe 22
ebenso gut auch so ausbilden, daß die Plättchen in einer waagerechten Ebene in die Schleuse eingeführt werden, wobei
sie jedoch stehend angeordnet sind; zu diesem Zweck wäre es nur erforderlich, die betreffenden Teile auf entsprechende
Weise in die Kammerwand einzubauen.
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Vie erwähnt, ist es vorzuziehen, zu vermeiden, daß die Plättchen 15 jeweils dadurch in die Klammern 20 der Beschickungsschleuse
eingeführt werden, daß man das Plättchen gegen die abgewinkelten Abschnitte 57 der Klammern
drückt. Um ein Plättchen so einzuführen, daß es keiner Reibung ausgesetzt wird, ist es erforderlich, zunächst die
Klammern etwas aufzuspreizen, woraufhin man sie nach dem Einführen des Plättchens in die Schleuse gegen den Rand
des Plättchens zurückfedern läßt. Dies geschieht automatisch, wenn das Plättchen mit Hilfe des Spannfutters 60
eingeführt wird, und zwar durch die vier Klammerbetätigungseinrichtungen 62, die in die Tür 22 eingebaut sind. Jede
der Einrichtungen 62 ist so angeordnet, daß sie in Fluchtung mit einer zugehörigen Klammerbaugruppe 20 steht, wenn
die Tür geschlossen ist. Wie aus dem unteren Teil von Fig. 2 ersichtlich, gehört, zu jeder Klammerbetätigungseinrichtung
62 ein pneumatischer Zylinder mit einem Betätigungsstift 66, der mit Hilfe des Zylinders axial nach
innen und außen bewegt werden kann und mit Dichtungen versehen ist. Jeder der Stifte 66 steht in Fluchtung mit einem
der flachen Klammerabschnitte 56, wenn die Tür 22 geschlossen
ist. Die Stifte 66 werden kurz nach dem Einführen eines Plättchens bzw. vor der Entnahme nach innen vorgeschoben.
Sobald ein Stift 66 eine Druckkraft auf einen flachen Klammerabschnitt 56 ausübt, wird die Klammer betätigt, um den
Fingerabschnitt 55 nach hinten und außen zu schwenken, so daß sämtliche Klammern freigegeben werden, um das Einsetzen
bzw. Entnehmen eines Plättchens zu erleichtern, ohne daß das Plättchen Reibungskräften ausgesetzt wird.
Beim Entnehmen eines Plättchens nach dem Abschluß seiner Behandlung werden diese Arbeitsschritte im entgegengesetzten
Sinne durchgeführt, wobei das Spannfutter 60 erneut ausgefahren wird, um die Rückseite des Plättchens mit einem
Unterdruck zu beaufschlagen und das Plättchen zu erfassen,
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• 53-
wobei die Klammerbetätigungseinrichtungen ebenfalls zur
Wirkung gebracht werden, um die Klammern freizugeben, woraufhin die Tür 22 geöffnet wird, während das Spannfutter das
Plättchen auf der Innenfläche der Tür mit Hilfe des Unterdrucks festhält, bis das Plättchen mit Hilfe der Einrichtung
24 eingesetzt bzw. entnommen worden ist.
Ist die Tür 22 vollständig geöffnet, kann sie ein Plättchen
aufnehmen, das in die Schleuse 12 überführt werden soll) oder die Tür ist soeben geöffnet worden, um der Schleuse
ein fertiges Plättchen zu entnehmen, das dann von dem Spannfutter 60 abgegeben v/erden muß. Um jeweils ein Plättchen der
Tür 22 gegenüberzustellen, damit es eingesetzt bzw. entnommen werden kann, ist die Einrichtung 24 mit einer Kassette
vorhanden, zu der eine Plättchenhebeeinrichtung 68 und eine Kassettenfördereinrichtung 69 gehören. Unterhalb des
Kammereingangs 23 und zu beiden Seiten desselben erstreckt
sich die an der Kammerwand 32 befestigte Fördereinrichtung 69, die dazu dient, Plättchen enthaltende Kassetten 70
gemäß Fig. 3 von der rechten Seite des Kammereingangs aus nach links und an dem Eingang vorbei zu bewegen. Die damit
zusammenarbeitende Plättchenhebeeinrichtung 68 dient dazu, die Plättchen 15 einzeln den von der Fördereinrichtung 69
mitgeführten Kassetten zu entnehmen, sie nach oben zu bewegen und sie der Arbeitsseite des Spannfutters 60 an der
Innenfläche 64 der Tür 22 gegenüberzustellen bzw. die Plättchen nach dem Abschluß ihrer Behandlung von der Tür aus
nach unten zu·bewegen.
Zu der Fördereinrichtung 69 gehören zwei durch einen Querabstand getrennte parallele Schienen 72 und 73, die sich
waagerecht entlang der Vorderseite der Behandlungskammer
10 erstrecken. Diese Schienen dienen zum Unterstützen und Bewegen der Kassetten 70, und ihr Querabstand ist so gewählt,
daß die Seitenwänder der Kassetten die-Schienen
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übergreifen, so daß die Kassetten entlang den Schienen durch die Fördereinrichtung bewegt werden können. Zum
Antreiben der Kassetten dient eine Kette 75 mit verschiedenen Führungen und Zahnradanordnungen, die sich längs der
Schiene 72 bewegt. Die Kette ist in gleichmäßigen Abständen mit Führungsstiften 76 versehen, die jeweils mit einem
dazu passenden Ausschnitt am unteren Rand der Kassettenwand 77-nahe der Schiene 72 zusammenarbeiten. Somit wird
die Kassette veranlaßt, sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Kette in Richtung auf die Hebeeinrichtung 68
zu bzw. von ihr weg zu bewegen. Als Antriebseinrichtung für
die Kette 75 ist ein Schrittmotor 80 vorhanden, der es ermöglicht, die Bewegung der Kassetten genau zu steuern, so
daß jedes einzelne Plättchen in einer Kassette so angeordnet werden kann, daß mit ihm die Hebeeinrichtung 68 zusammenarbeitet.
Mit dem Schrittmotor 80 ist ein Speicher bekannter Art zur Steuerung der Hebeeinrichtung 68 verbunden; in diesem
ist die Lage jedes Plättchens in der Kassette gespeichert. Obwohl mehrere weitere Plättchen in die Behandlungskammer 10 eingeführt worden sein können und die Kassette
entsprechend nacheinander mehrere Stellungen eingenommen hat, nachdem ein erstes Plättchen aufgenommen worden ist,
ist es daher beim Austreten des fertiggestellten ersten Plättchens möglich, den Schrittmotor umzusteuern und ihn
zu veranlassen, die erforderliche Anzahl von Schritten auszuführen, damit das fertige Plättchen wieder in seine ursprüngliche
Lage gebracht wird, woraufhin der Schrittmotor wieder seine ursprüngliche Stellung einnimmt, um dann die
Beschickung fortzusetzen.
Jede Kassette 70 enthält mehrere Plättchen 15, die stehend und gleichachsig in Abständen angeordnet sind; die Kassetten
sind sowohl an der Oberseite als auch über einen erheblichen Teil ihrer Unterseite offen, so daß die Plättchen
von oben und unten her zugänglich sind. Die Plättchen müssen so in die Vorrichtung eingebracht werden, daß ihre
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vorderen Flächen, auf denen die Rillen, Stufen und andere Teile der Mikroschaltkreise angeordnet sind, von der Innenfläche
64 der geöffneten Tür 22 abgewandt sind, während die hinteren Flächen der Plättchen der Tür zugewandt sind.
Hierdurch wird gewährleistet, daß dann, wenn das Spannfutter 60 ein Plättchen erfaßt, keine Berührung mit der
Vorderseite stattfindet, auf der sich die empfindlichen Mikroschaltkreise befinden, und daß jedes Plättchen beim
Einführen in die Schleuse 12 genau die richtige Lage einnimmt, damit es in der gewünschten Weise mit der betreffenden
Behandlungseinrichtung in der Kammer 10 zusammenarbeitet.
Die Hebeeinrichtung 68 ist unterhalb des Kammereingangs
23 auf dessen linker Seite angeordnet und besteht aus einer oberen Führungsplatte 82, einem plattenähnlichen Schieber
83 und einem mit dem unteren Ende des Schiebers gekuppelter Betätigungszylinder 84. Der Schieber 83 ist so geführt, da£
er sich nach oben und unten längs einer senkrechten Bahn bewegen kann, welche die Fördereinrichtung 69 zwischen den
Schienen 72 und 73 kreuzt, damit man die Plättchen der Innenfläche 64 der Tür 22 zuführen kann. Ein Führungsschlitz
85 der Führungsplatte 82 kurz unterhalb der Innenfläche der geöffneten Tür bildet die oberste Führung für
den Schieber 83, und ein stehend angeordnetes Führungsteil 86 erstreckt sich unterhalb der Fördereinrichtung zu dem
Betätigungszylinder 84, um den Schieber 83 längs seiner
senkrechten Bahn zu führen. Die Breite des Schieber« 83 ist kleiner als der Querabstand zwischen den Schienen
und 73 und auch kleiner als der Abstand zv/ischen den Hauptwänden jeder Kassette 70, welche die Schienen 72 und 73
übergreift. Außerdem ist die Dicke des Schiebers 83 kleiner als der Abstand zwischen je zwei einander in einer
Kassette 70 benachbarten Plättchen.
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Der Schieber 83 weist an seinem oberen Ende eine kreisbogenförmig
gekrümmte Kante 87 auf, die zur Krümmung eines Plättchens paßt und mit einer Nut versehen ist, deren
Breite ausreicht, um ein Plättchen aufzunehmen und das Plättchen mit Hilfe seines Randes zu unterstützen. Somit
kann sich der Schieber 83 der Hebeeinrichtung zwischen den Führungsschienen 72 und 73 hindurch im rechten Winkel zu
der Fördereinrichtung und einer Kassette bewegen, nachdem der Schrittmotor 80 und der Kettentrieb 75 ein in einer
Kassette enthaltenes Plättchen in Fluchtung mit der Bahn des Schiebers 83 gebracht hat. Gemäß Fig. 3 sind die Kassetten
70 so ausgebildet, daß die Plättchen von unten her zugänglich sind und sich der Schieber 83 vollständig durch
die Kassette hindurch bewegen kann. Nachdem der Schrittmotor 80 und die Kette 75 ein in einer Kassette befindliches
Plättchen in Fluchtung mit der Bahn des Schiebers 83 gebracht haben, wird der Schieber zwischen den Schienen der
Fördereinrichtung hindurch nach oben bewegt, damit das Plättchen von der Nut am oberen Ende 87 des Plättchens aufgenommen
wird; nunmehr wird das Plättchen nach oben bewegt, bis es eine konzentrische Lage mit der unmittelbar benachbarten
Innenfläche 64 der geöffneten Kammertür 22 einnimmt. Da die Plättchen stehend angeordnet sind, trägt die Schwerkraft
dazu bei, die Plättchen auf schonende Weise, jedoch zuverlässig in der Nut am oberen Ende 87 des Schiebers festzuhalten.
Eine Berührung mit der empfindlichen Vorderseite des Plättchens, auf der sich die empfindlichen Mikroschaltkreise
befinden, wird daher praktisch vollständig vermieden, was im Gegensatz zu Anordnungen steht, bei denen eine automatische
Handhabung der Plättchen erfolgt, während diese eine waagerechte Lage einnehmen. Auf diese Weise wird die
Gefahr einer Beschädigung oder eines Zerkratzens der Plättchen erheblich verringert.
Sobald das Plättchen an der Tür 22 eintrifft, erfaßt das Spannfutter 60 das Plättchen durch Aufbringen von Unterdruck
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auf seine Rückseite; dann wird der Schieber 83 in dem Führungsschlitz 85 und durch die Kassette 70 hindurch
nach unten bewegt, bis er sich wieder unterhalb der Fördereinrichtung
69 befindet. Nunmehr wird die Tür 22 geschlossen, wobei das Plättchen durch das Spannfutter 60
festgehalten wird, um das Plättchen in die Schleuse 12 einzuführen, wobei der Kammereingang 23 gleichzeitig in
der beschriebenen Weise geschlossen wird, woraufhin die Behandlung in der Kammer 10 erfolgen kann. Bevor die Behandlung
des Plättchens 15 abgeschlossen ist, können weitere Plättchen in die übrigen Öffnungen 37 der Tragplatte
18 eingeführt werden; zu diesem Zweck bewirken der Schrittmotor und die Antriebskette, daß die Kassette um einen
Schritt bewegt wird, um das nächste Plättchen über dem Schieber 83 anzuordnen, der dann nach oben bewegt wird,
um dieses Plättchen nach oben zu bewegen und es gegenüber der geöffneten Tür anzuordnen, deren Spannfutter dann das
Plättchen erfaßt, um es in die Beschickungsschleuse zu überführen. Nach dem Abschluß der Behandlung des ursprünglichen
Plättchens 15 f das nacheinander sämtlichen Arbeitsstationen zugeführt worden ist, befindet sich das Plättchen
wieder an der Schleuse 12, woraufhin das Spannfutter 60 wieder gegen die Rückseite des Plättchens ausgefahren
wird, während die Tür 22 noch geschlossen ist; gleichzeitig bewirken die Klammerbetätigungseinrichtungen 62, daß die
Klammern 20 niedergedrückt werden, um sie außer Eingriff mit dem Plättchen zu bringen, damit dieses mit Hilfe des
Spannfutters entnommen werden kann, woraufhin die Tür geöffnet wird und das Plättchen wieder über der Bahn des
Schiebers 83 angeordnet ist. In der Zwischenzeit bewegen der Schrittmotor 80 und die Kette 75 die Kassette 70 zurück,
so daß das seine ursprüngliche Position einnehmende Plättchen 15 über der Bahn des Schiebers 83 angeordnet
wird. Hierauf bewegt sich der Schieber zwischen den Führungsschienen 72 und 73 und durch den Führungsschlitz 85
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nach oben, um das Plättchen 15 an dem unteren Teil seines Randes zu erfassen, woraufhin das Spannfutter 60 das Plättchen
freigibt, damit der Schieber 83 das Plättchen nach unten bewegen und wieder in seine ursprüngliche Lage in
der Kassette bringen kann. Hierauf wird die Kassette in der Vorwärtsrichtung bewegt, damit das nächste Plättchen
behandelt werden kann.
Vor dem Anheben der einzelnen Plättchen mit Hilfe der Hebeeinrichtung 68 und vor dem Einbringen in die Beschickungsschleuse
ist es erwünscht, dafür zu sorgen, daß alle Plättchen auf eine bestimmte Weise so orientiert
werden, daß die normalerweise vorhandenen Führungsanflächungen
91, die sich jeweils längs einer Sehne jedes Plättchens erstrecken, eine solche Lage einnehmen, daß sie sich
im untersten Teil der Kassette befinden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß alle Plättchen gegenüber den Behandlungseinrichtungen
in der Kammer 10 die gleiche Lage einnehmen. Wird dafür gesorgt, daß die Führungsanflächungen
in eine vorbestimmte Lage gebracht werden, besteht außerdem Gewähr dafür, daß die Klammern 20 der Tragplatte 18 einwandfrei
arbeiten und nicht zufällig eine Anflächung eines Plättchens anstelle eines Teils des kreisbogenförmigen
Randes erfassen. Um eine solche gleichmäßige Orientierung zu gewährleisten, sind gemäß Fig. 3 zwei parallele Rollen
90 vorhanden, die sich zwischen den Führungsschienen 72 und 73 und parallel zu ihnen erstrecken. Die Rollen 90
sind in der Bahn der Kassetten 70 kurz vor der Hebeeinrichtung 68 angeordnet, so daß die Orientierung der Plättchen
abgeschlossen wird, bevor die Plättchen zu der Hebeeinrichtung gelangen. Nachdem eine Kassette über den Rollen 90
angeordnet worden ist, werden die Rollen angehoben und in entgegengesetzten Richtungen gedreht, d.h. die eine im
Uhrzeigersinne und die andere entgegen dem Uhrzeigersinne,
wobei sie in leichter Berührung mit den kreisrunden Rändern
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der Plättchen stehen. Durch die Berührung mit den umlaufenden Rollen 90 werden die Plättchen in den Kassetten gedreht,
bis sich die Führungsanflächungen 91 sämtlicher Plättchen jeweils tangential zu den umlaufenden Rollen
erstrecken, woraufhin die Berührung mit den Rollen aufgehoben wird; jetzt sind sämtliche Plättchen so angeordnet,
daß die Anflächungen 91 nach unten weisen und in Fluchtung
miteinander stehen; schließlich werden die Rollen 90 nach unten zurückgezogen.
Wie erwähnt, wird die Druckplatte 16 immer dann an die Tragplatte 18 und die Kammerwand 32 angepreßt, wenn die
Tür 22 geöffnet ist, um den evakuierten Innenraum der Kammer gegenüber der Atmosphäre abzusperren.-Fig. 4 und
5 zeigen mit weiteren Einzelheiten die relative Anordnung der Druckplatte und der Tragplatte, wobei aus~-^Fig. 4 die
Vereinigung der die Schleuse 12 bildenden Teile zu einem Stapel ersichtlich ist, während man in Fig. 5 die relative
Anordnung dieser Teile für den Fall erkennt, daß sich die Druckplatte in ihrer zurückgezogenen Stellung befindet.
In Fig. 4 befindet sich das Spannfutter 60 in seiner ausgefahrenen Stellung, bei der ein Plättchen 15 von den Klammern
20 aufgenommen worden ist, wobei die Stifte 66 der Klammerbetätigungseinrichtungen
62 teilweise vorgeschoben sind, nachdem sie die Klammern aufgespreizt haben; in Fig. 5
ist das Spannfutter 60 ebenso eingefahren wie die Stifte der Betätigungseinrichtungen, und das Plättchen wird jetzt
in der Tragplatte 18 zuverlässig festgehalten. Nachdem die Druckplatte 16 zurückgezogen worden ist, kann das Plättchen
jetzt durch eine Drehbewegung zur nächsten Behandlungsstation
gebracht werden. In Fig. 6 befindet sich das Spannfutter 60 ebenfalls in seiner zurückgezogenen Stellung,
doch ist der Unterdruck weiterhin wirksam, und das Plättchen 15 liegt jetzt an der Innenfläche 64 der Kammertür 22
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an. Hierbei handelt es sich natürlich um die Stellung der Teile der Beschickungsschleuse und des Plättchens
kurz nach dem Entnehmen des Plättchens aus den Klammern 20 und vor der Entnahme aus der Beschickungsschleuse;
alternativ handelt es sich um die Stellung der genannten Teile kurz nach dem Schließen der Tür, bevor das Spannfutter
das Plättchen in seine Lage in der Öffnung 37 der Tragplatte gebracht hat. Die Stifte 66 der Klammerbetätigungseinrichtungen
62 stehen in Berührung mit den Klammern, bevor diese niedergedrückt werden, um sie aufzuspreizen,
damit sie ein Plättchen aufnehmen können.
Nach dem Beschicken der Schleuse mit einem Plättchen 15 wird die Schleuse während eines Arbeitszyklus, der erheblich
weniger als eine Minute in Anspruch nimmt, vorbereitend auf einen Unterdruck evakuiert, bei dem die Evakuierung
immer noch erheblich geringer ist als diejenige der Kammer, wobei jedoch die Atmosphäre in der Kammer nicht erheblich
gestört wird, wenn die Druckplatte gemäß Fig. 5 zurückgezogen und das Plättchen 15 zur nächsten Arbeitsstation gedreht
wird. Dies läßt sich auf zweckmäßige Weise innerhalb einer solchen kurzen Zeit nicht nur deshalb durchführen,
weil die Beschickungsschleuse im Vergleich zu der Kammer einen sehr kleinen Rauminhalt hat, der im wesentlichen nur
auszureichen braucht, um ein Plättchen aufzunehmen, sondern auch deshalb, weil der Aufwand für die Entgasung im wesentlichen
nur durch die Flächen des Plättchens bestimmt wird, da keine Hilfsunterstützungen benutzt werden, die außerhalb
der Schleuse betätigt werden müssen, und da in jedem Fall die Oberfläche der das Plättchen in der Kammer unterstützenden
Klammern im Vergleich zu den Flächen des Plättchens relativ klein ist. Dies steht im Gegensatz zu bekannten
Vorrichtungen, bei denen Platten und andere äußere Unterstützungen in die Beschickungsschleuse eingeführt werden
müssen, wobei diese Einrichtungen eine erhebliche Ober-
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fläche haben, die zu einer erheblichen Vergrößerung des Aufwandes für das Evakuieren führt. Natürlich trägt der
Verzicht auf die Verwendung solcher von außen her einzuführenden Unterstützungen erheblich zu einer Verringerung
der Gefahr einer Verunreinigung bei. Ferner ist zu bemerken,
daß sich sogar noch günstigere Bedingungen ergeben, wenn das Plättchen nacheinander verschiedenen Arbeitsstationen
zugeführt wird, denn derjenige Teil der Druckplatte im Bereich der Beschickungsschleuse, welcher der Atmosphäre
oder der Umgebung der Schleuse ausgesetzt wird, wo die Atmosphäre vorzugsweise aus trockenem Stickstoff besteht,
wird nicht zusammen mit dem Plättchen gedreht, sondern er verbleibt innerhalb der Beschickungsstation, er kommt
niaht in die Nähe der übrigen Stationen, und außerdem ist
er während des BeschichtungsVorgangs gegenüber der Kammer abgedichtet.
Während ein Plättchen der Beschickungsschleuse 12 zugeführt bzw. entnommen wird, befindet sich gemäß Fig. 4 die
Druckplatte in ihrer vorderen Arbeitsstellung, so daß die Tragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer angepreßt
wird; entsprechend preßt die Druckplatte das Plättchen an den übrigen Stationen gegen entsprechende Teile dieser
Stationen. Beispielsweise ist an der Plättchenerhitzungsstation 28, d.h. der nächsten Station jenseits der Beschickungsstation
12, gemäß Fig. 7 eine Heizeinrichtung 92 vorhanden, die die Entgasung fördert. Zu der Heizeinrichtung
92 gehört eine zylindrische Unterstützung 93, die einen etwas kleineren Durchmesser hat als die Plättchen
und als Heizelement 94 eine keramische Scheibe aufweist, in die ein Widerstandsdraht so eingebettet ist, daß
sich die Außenfläche der Scheibe auf regelbare Weise erhitzen läßt, so daß ihre gesamte ebene Fläche auf .eine im
wesentlichen gleichmäßige Temperatur gebracht wird. Die Plättchenheizeinrichtung 92 ist auf der Vorderwand 32 der
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Behandlungskanuner unter dichtem Abschluß in einer Öffnung
so angeordnet, daß die beheizte Fläche des Heizelements 94 etwas gegenüber der Ebene der Vorderwand 32 vorspringt.
Ist die Druckplatte 16 entlastet, ist sie in einem solchen Abstand von der Vorderwand der Kammer angeordnet, daß sich
die Heizfläche nicht in unmittelbarer Nähe der Tragplatte 18 bzw. eines von ihr aufgenommenen Plättchens befindet.
Nimmt jedoch die Druckplatte 16 ihre vordere Arbeitsstellung ein, wird die Tragplatte 42 an die Vorderwand 32 der
Kammer angepreßt, so daß sich ein sehr geringer Abstand zwischen der Heizfläche und dem an der Heizstation angeordneten
Plättchen ergibt, wobei jedoch gemäß Fig. 7 keine Berührung mit der Heizfläche stattfindet.
In einer Unterdruck-Atmosphäre wird Wärme in erster Linie durch Strahlung übertragen. Siliziumplättchen mit einer
P-Dotierung, die bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen in großem Umfang verwendet werden, sind für
Infrarotstrahlung ziemlich durchlässig. Daher ist die Geschwindigkeit der Erhöhung der Plättchentemperatur so
gering, daß es nicht möglich ist, eine höhere Entgasungsgeschwindigkeit
während des kurzen EntgasungsVorgangs zu erzielen, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlich
ist. Da sich die Plättchen nicht bewegen, während sie sich an der Heizstation 28 befinden, ist es zweckmäßig,
den Übergang von Wärme von dem Heizelement 94 zu dem Plättchen 15 durch die Verwendung eines Gases als
Wärmeträger zu beschleunigen. Zu diesem Zweck wird gemäß Fig. 7 durch eine zentral angeordnete Rohrleitung 114
ein Teil des Argongases, das für den Betrieb der Sprüheinrichtung
verwendet wird, unmittelbar in den Raum zwischen dem Heizelement 94 und dem Plättchen 15 einzuführen.
Die Übertragung von Wärme wird dadurch bewirkt, daß Argonatome abwechselnd auf heiße und kalte Flächen auftreffen.
Um eine ausreichende Wärmeübertragung zu gewährleisten, ist es erforderlich, das Argon der Heizstation 28 unter
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einem Druck im Bereich von etwa 100 - 1000 uniHg zuzuführen s
der somit um eine bis zwei Größenordnungen höher.ist als der normale Druck des Argons in der Hauptkammer, der etwa
10 jumHg beträgt.
Zu der Plättchenheizeinrichtung 92 gehört ferner eine Stützplatte 98, an der gemäß Fig. 7 die zylindrische Unterstützung
93 befestigt ist. Zwischen der Stützplatte 98 und der Kammerwand 32 ist ein O-Ring 115 zum Aufrechterhalten des Unterdrucks
angeordnet. Um eine Verschlechterung der Dichtungseigenschaften
des O-Rings 115 als Folge einer Überhitzung durch das Heizelement 9k zu vermeiden, sind Rohrleitungen
96 und 97 vorhanden, die in die Stützplatte 98 eingebaut sind und dazu dienen, ein Kühlmittel durch die Stützplatte
hindurchzuleiten, um diese Platte zu kühlen und den O-Ring 115 gegen eine Überhitzung zu schützen.
In manchen Anwendungsfällen ist es erwünscht, die Plättchen
an der Heizstation mit Hilfe eines Hochfrequenz-Sprüh- und -Ätzverfahrens zu erhitzen und zu reinigen, wobei Verfahren
bekannter Art angewendet werden. Um ein solches Verfahren während der kurzen Zykluszeit durchzuführen, die bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung eingehalten werden muß, kann
die Zufuhr von Hochfrequenzenergie dazu führen, daß die Temperatur des Plättchens auf einen unerwünschten oder
zu hohen Wert ansteigt. Dieses Problem kann wiederum weitgehend durch die Verwendung eines Gases als Wärmeträger
gelöst werden, wobei in diesem Fall Wärme aus dem Plättchen abgeführt und einem gekühlten Bereich zugeführt wird.
Eine geeignete Plättchenkühleinrichtung 118 ist in Fig. 8 dargestellt; hierzu gehört ein zylindrisches Bauteil 119
zum Abführen von Wärme, das auf einer Stützplatte 120 angeordnet ist. Zwischen der Stützplatte 120 und der Kammerwand
32 ist ein O-Ring 121 zum Halten des Unterdrucks angeordnet.
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Um die Temperatur des Wärmeabführungsteils 119 auf einem
hinreichend niedrigen Wert zu halten, sind Rohrleitungen 128 und 129 vorhanden, die sich durch die Stützplatte 120
zu dem Bauteil 119 erstrecken, damit es möglich ist, ein Kühlmittel zirkulieren zu lassen, wodurch die Temperatur
auf dem gewünschten Wert gehalten wird. Das Wärmeabführungsteil 119 hat eine ebene Fläche 125, die in einem kleinen
Abstand von dem Plättchen 15, d.h. außer Berührung mit diesem, angeordnet ist, wenn sich die Druckplatte 16 in
ihrer vorderen Arbeitsstellung befindet. Gemäß Fig. 8 ist
eine zentral angeordnete Rohrleitung 126 vorhanden, die es ermöglicht, einen gewissen Teil des Argongases, das
für den Betrieb der Sprüheinrichtung benötigt wird, unmittelbar in den Raum zwischen dem Bauteil 119 und dem
Plättchen 15 einzuleiten. Durch das Einführen von Argongas wird die Abkühlungsgeschwindigkeit gesteigert, da eine
größere Wärmemenge von dem Plättchen 15 zu dem Bauteil 119
abgeführt wird, und zwar ebenso wie der Wärmetransport von
dem Heizelement 94 zu dem Plättchen 15 an der Heizstation
28 gesteigert wird, wie es weiter oben anhand von Fig. 7 beschrieben ist.
Bei der nächsten Station, zu der das Plättchen transportiert wird, handelt es sich um die Beschichtungsstation
14, die auf der Rückwand 99 der Kammer angeordnet ist, und für welche die Druckplatte eine runde Öffnung aufweist,
damit es mit Hilfe der Sprüheinrichtung möglich ist, unmittelbar ein Plätteben zu beschichten, das mit Hilfe der
Tragplatte 18 der Beschichtungsstation gegenübergestellt worden ist. Ferner ist ein Verschluß 102 vorhanden, damit
das Beschichtungsmaterial während der Drehung der Tragplatte, und wenn sich an der Beschichtungsstation kein
Plättchen befindet, aufgefangen werden kann. Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen den Teilen der Beschichtungsstation
14. Fig. 9 zeigt die Teile kurz vor dem Augenblick, in dem
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die Druckplatte 16 in ihre vordere Stellung gebracht wird, um die Tragplatte 18 an die Vorderwand 32 der Kammer anzupressen.
Somit befindet sich das Plättchen während des Beschichtens im Vergleich zu seiner Ruhestellung nach
Fig. 9 in einem kleineren Abstand von der Vorderwand, so daß das Plättchen konzentrisch mit der Sprüheinrichtung
100 fest in seiner Lage gehalten wird.
Ein Hauptvorteil der Unterstützung des Plättchens mit Hilfe seines Randes und der Einzelbehandlung beim Beschichten
wird nunmehr ersichtlich. Bekanntlich führt die Anwendung des Sprühverfahrens, mittels dessen ein metallischer Überzug
auf die Vorderseite des Plättchens aufgebracht wird, zu einer weiteren Erhitzung des Plättchens, so daß eine
erhöhte Entgasung des Plättchens gerade im ungünstigsten Zeitpunkt erfolgt. Jedoch führt der kleine Abstand zwischen
der Sprüheinrichtung 100 und dem Plättchen 15, der die Erzielung einer hohen Beschichtungsgeschwindigkeit
von etwa 10 000 Ä/min ermöglicht, in Verbindung mit der Verringerung der Gefahr einer Verunreinigung durch die
Vermeidung der Verwendung äußerer Plättchenunterstützungen und wegen des Nichtvorhandenseins weiterer Plättchen, die
unmittelbar vor der Vorderseite des Plättchens zusätzliche Entgasungsprodukte abgeben, sowie mit der Tatsache, daß
die von der Rückseite abgegebenen Entgasungsprodukte mit großer Wahrscheinlichkeit auf die die Sprüheinrichtung umgebenden
Abschirmungsteile auftreffen, zu einer erheblichen
Verringerung der Konzentration der bei der Entgasung freiwerdenden Verunreinigungsstoffe, die sich auf der Vorderseite
des Plättchens ablagern könnten; dies steht im Gegensatz zu den bis jetzt bekannten Vorrichtungen. Bei
den älteren chargenweise arbeitenden Vorrichtungen sowie bei Beschickungsschleusen bekannter Art sind einander jeweils
mehrere Plättchen benachbart, die z.B. auf einer Tragplatte angeordnet sind, wobei die geometrischen Ver-
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-η-
hältnisse der Sprüheinrichtung und der Plättchen gewöhnlich
derart sind, daß sich die Plättchen nicht einzeln abschirmen lassen, um zu bewirken, daß sich die Verunreinigungen
mit dem Beschichtungsmaterial vereinigen statt sich auf der Oberfläche der Plättchen abzulagern.
Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß .die Metallisierung
^edes einzelnen Plättchens durchgeführt wird, während
sich das Plättchen in einer senkrechten Lage befindet, wobei das Plättchen keine Bewegung ausführt. Es liegt auf
der Hand, daß dann, wenn irgendwelche Rückstände oder teilchenfö'rmiges
Material in der Vorrichtung vorhanden sind, die Gefahr, daß solche Stoffe auf einer senkrechten Plättchenfläche
zur Ruhe kommen, erheblich geringer ist als bei einem liegend angeordneten Plättchen. Die Tatsache,
daß während_des MetallisierungsVorgangs in der Kammer
keinerlei Bewegung stattfindet, bedeutet, daß keine Stöße oder Vibrationen auftreten, die zum Entstehen von Rückständen
führen könnten, z.B. durch das Ablösen von Metallisierungsmaterial,
das auf Plättchentragkonstruktionen, Abschirmungen und andere ähnliche Flächen gelangt ist. Ferner
wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Beanspruchung solcher Ablagerungen von Beschichtungsmaterial
auf Abschirmungen und anderen inneren Teilen der Kammer dadurch weiter verringert, daß ein wiederholter Zutritt
von Luft vermieden wird, daß sich die mechanischen Beanspruchungen dadurch verringern, daß es nicht erforderlich
ist, Bewegungen zu unterbrechen, sowie dadurch, daß man mit einer kleineren Anzahl bewegbarer Bauteile auskommt.
Die sehr kleine Abmessungen aufweisenden Klammerbaugruppen 20, welche das Plättchen unterstützen, werden während des
normalen Betriebs nicht der Berührung mit Luft ausgesetzt, denn in der Beschickungsschleuse ist normalerweise eine
Atmosphäre aus trockenem Stickstoff vorhanden, d.h. Feuchtigkeit enthaltende Luft wird ferngehalten.
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Der geringe Abstand zwischen dem Plättchen und der Sprüheinrichtung
sowie das Fehlen jeder Bewegung des Plättchens bieten weitere Vorteile bezüglich der erwünschten Eigenschaften
und der Homogenität der aufgebrachten Filme. Die örtliche Beschichtungsgeschwindigkeit an einem bestimmten
Punkt auf der Plättchenoberfläche richtet sich nach dem Abstand vom Mittelpunkt und nach der Topografie
der Fläche, d.h. danach, ob die Fläche an dem betreffenden Punkt eben ist, oder ob es sich um eine Seitenwand
oder den Boden einer Stufe oder Rille handelt, oder ob die betreffende Seitenwand nach innen oder außen gerichtet
ist; hierauf wird im folgenden näher eingegangen. Da sich das Plättchen gegenüber der Sprüheinrichtung nicht
bewegt, spielt sich die Beschichtung an jedem Punkt mit einer konstanten Geschwindigkeit ab, d.h. wenn man annimmt,
daß .,der Sprüheinrichtung je Zeiteinheit eine-Jionstante
Energiemenge zugeführt wird, ergibt sich eine gleichbleibende Beschichtungsgeschwindigkeit. Daher ist die Dicke
des Niederschlags an verschiedenen Punkten von unterschiedlicher Topografie radialsymmetrisch zu einer gemeinsamen
Achse, auf der die Sprüheinrichtung und das Plättchen konzentrisch angeordnet sind.
Wie erwähnt, richtet sich der Grad der Verunreinigung des Überzugs nach den relativen Geschwindigkeiten, mit denen
auf die Plättchenoberfläche die Moleküle der eine Verunreinigung bewirkenden Hintergrundgase, z.B. Sauerstoff, sowie
Atome des versprühten Beschichtungsmaterials, z.B. Aluminium eintreffen. Wenn die Teildrücke der eine Verunreinigung
bewirkenden Hintergrundgase während der Beschichtung· mit konstanter Geschwindigkeit konstant bleiben, ergibt sich
eine homogene örtliche Verunreinigung des Überzugs über dessen gesamte Dicke.
Im Gegensatz hierzu läßt sich dies bei den bekannten Be-
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schickungsschleusen nicht erreichen, bei denen eine Bewegung
des Plättchens gegenüber der Sprüheinrichtung zu Beschichtungsgeschwindigkeiten führt, die während der
Beschichtungszeit variieren. Dies führt dann zu Ungleichmäßigkeiten bezüglich der Verunreinigung des Überzugs
während des Wachstums des Films, wodurch wiederum die Ausbeute an einwandfreien Halbleitervorrichtungen verringert
wird, die sich aus einem Plättchen herstellen lassen. Bei den bekannten Vorrichtungen, bei denen die
Plättchen mehrmals an der Sprüheinrichtung vorbeigeführt werden, wird der Metallfilm schichtweise erzeugt, und dies
führt wiederum zu einer unerwünschten Schichtung bei dem Verunreinigungsprofil.
Gemäß Fig. 9 weist die Sprüheinrichtung 100 auf ihrer Abgabeseite ein ringförmiges Bauteil 112 auf, das in
Fig. 9 nur mit gestrichelten Linien angedeutet ist, dessen Einzelheiten dagegen aus der Querschnittsdarstellung
in Fig. 10 ersichtlich sind. Eine solche Sprüheinrichtung ist z.B. in der US-PS 4 100 055 beschrieben. Solche Sprüheinrichtungen
werden von der Varian Associates, Inc. unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "S-Gun" auf den Markt
gebracht. Bei solchen Sprüheinrichtungen zum Erzeugen von Überzügen wird von einer magnetisch eingeschlossenen bzw.
zusammengehaltenen Gasentladung Gebrauch gemacht, und es ist erforderlich, eine einem Unterdruck ausgesetzte inerte
Gasatmosphäre zu verwenden, die z.B. aus Argon besteht. Ferner kann man anders Sprüheinrichtungen mit solchen
ringförmigen Fangelektroden verwenden, z.B. eine ebene Magnetronquelle.
Bei der Gasentladung entstehende positive Ionen treffen auf die Fangelektrode 112 der Sprüheinrichtung auf, die
aus dem Material besteht, aus dem ein Überzug erzeugt werden soll, z.B. aus Aluminium. Somit wird dieses Material
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• 1-5-
von dem Bauteil 112 aus nach außen abgesprüht. Der Sprühvorgang
wird in der Unterdruck-Atmosphäre in der Vakuumkammer 10 durchgeführt, in der das vorherrschende Gas
normalerweise Argon ist, das unter einem sehr niedrigen Druck zugeführt wird, um die Gasentladung aufrechtzuerhalten.
Der Druck des Argons, der erforderlich ist, um die Entladung aufrechtzuerhalten, liegt gewöhnlich im Bereich
von 2 - 20 umHg, und, wie nachstehend erläutert, hat es
sich gezeigt, daß die Qualität des Überzugs durch den Gasdruck beeinflußt wird. Es hat sich gezeigt, daß es sich
bei dem zur Unterhaltung der Entladung benötigten Argon zweckmäßig um einen Teil des Argons handeln kann, das
den verschiedenen Plättchenbehandlungsstationen zugeführt wird, wie es weiter oben in Verbindung mit der Plättchenheizstation
28 und der PlättchenkUhleinrichtung 118 beschrieben worden ist.
Gemäß Fig. 9 und 10 kann man die Sprüheinrichtung oder Quelle 100 als ringförmige Quelle mit einem Innendurchmesser
und einem Außendurchmesser sowie einem die beiden Durchmesser verbindenden Profil betrachten, das umgekehrt
kegelförmig ist und einen mittleren Kegelwinkel von etwa 30° aufweist. Es sei bemerkt, daß es sich bei dem Ausdruck
"kegelförmig" um eine Annäherung handelt, denn in der Praxis wird das Profil des Bauteils 112 während seiner
Lebensdauer in einem erheblichen Ausmaß erodiert. Fig. zeigt in einer Überlagerung sowohl ein typisches Profil
eines neuen Bauteils 112 als auch das Profil des gleichen Bauteils am Ende seiner nu£±>aren Lebensdauer. Außerdem
sind zahlreiche Abänderungen des Profils möglich, wie es z.B. in der US-PS 4 100 055 beschrieben ist; weiterhin
gibt es bestimmte brauchbare ringförmige Materialquellen,
z.B. solche in Form eines ebenen Magnetrons, die nicht ein solches allgemein konisches Profil besitzen.
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Trotz dieser Erosion wird ein erheblicher Teil des von dem Bauteil 112 abgegebenen Materials immer noch nach
innen in Richtung auf die Achse der Quelle bewegt, und zwar auch dann, wenn das Ende ihrer Lebensdauer nahezu
erreicht ist. Außerdem wird eine gewisse Materialmenge, die aus den stärker erodierten tieferen Teilen des Bauteils
stammt, und die nach außen abgegeben wird, in der Praxis von den erodierten Seitenflächen aufgefangen, von
denen aus das Material erneut allgemein nach innen abgesprüht werden kann. Trotz dieser Erosion kann man daher
feststellen, daß die Anordnung als ringförmige Quelle arbeitet und praktisch die Form eines umgekehrten Kegels
hat. Es wird angenommen, daß diese Gestalt zu einem höheren Wirkungsgrad bezüglich der Ausnutzung des abgesprühten
Materials im Vergleich zu einer ebenen Abgabefläche führt. Es wird angenommen, daß dies seine Ursache darin hat, daß
ein größerer Teil des abgesprühten Materials wegen der konischen Form allgemein nach innen bewegt wird, so daß
ein größerer Teil auf dem Plättchen niedergeschlagen wird, statt nutzlos auf die Abschirmung zu gelangen.
Gemäß Fig. 9 wird das Plättchen 15 konzentrisch mit der Sprüheinrichtung 100 und parallel dazu festgehalten, während
der Überzug erzeugt wird, wobei das Plättchen innerhalb der relativ dünnen Tragplatte 18 mit Hilfe der Klammern
20 elastisch unterstützt wird. Diese Beziehungen werden im folgenden anhand der schematischen Darstellung in Fig. 10
näher betrachtet, die dazu beiträgt, den wirksamen Abstand χ zwischen dem Bauteil 112 und dem Plättchen, den wirksamen
Quellendurchmesser D_ und den radialen Abstand r vom Mittelpunkt des Plättchens aus zu definieren. Beim Definieren
dieser Größen ist es zweckmäßig, eine effektive Ebene Ρσ zu identifizieren, wie sie am Ende der Lebensdauer des
Bauteils 112 vorhanden ist, wobei die oberhalb und unterhalb dieser Ebene erodierten Materialmengen gleich groß
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Ferner ist es zweckmäßig, den wirksamen Quellendurchmesser Όα so zu definieren, daß am Ende der Lebensdauer des
Bauteils 112 die außerhalb dieses Durchmessers erodierte Materialmenge gleich der innerhalb dieses Durchmessers
erodierten Materialmenge ist. Somit stellt χ analytisch den Abstand zwischen dem Plättchen und der Ebene P_ dar.
Bei einer typischen Sprüheinrichtung 100, wie sie im Handel erhältlich ist, kann der tatsächliche Außendurchmesser
etwa 130 mm und der tatsächliche Innendurchmesser etwa 54 mm und die Höhe gemäß Fig. 10 etwa 22 mm betragen.
Bei dem dargestellten Erosionsmuster beträgt somit der effektive Durchmesser D_ etwa 117 mm. Ferner ist ersiehtlieh,
daß die wirksame Ebene P0 der Sprüheinrichtung um
etwa 12,7 mm tiefer liegt als die Oberkante der noch nicht erodierten Elektrode.
Es hat sich nunmehr überraschenderweise gezeigt, daß das Beschichten von Halbleiterplättchen unter Erzielung einer
sehr guten Gleichmäßigkeit in einer Ebene und einer hervorragenden Überdeckung von Stufen möglich ist, wenn das
Plättchen während des Beschichtens gegenüber der Sprüheinrichtung 100 in Ruhe bleibt, und daß sich dies innerhalb
einer relativ kurzen Beschichtungszeit von etwa
einer Minute erreichen läßt, wenn bestimmte geometrische und räumliche Beziehungen eingehalten werden, und wenn
ein geeignetes inertes Gas vorhanden ist, das unter einem geeigneten Druck steht. Diese Vorbedingungen für die Erzielung
einer sehr hohen Gleichmäßigkeit und einer hervorragenden Überdeckung von Stufen sowie die Verbesserungen,
die sich durch Einhaltung der richtigen Größen erreichen lassen, sind in Fig. 11 bis 15 grafisch dargestellt.
Es sei bemerkt, daß der Ausdruck "Gleichmäßigkeit in der nachstehenden Beschreibung und den zugehörigen
Figuren das Verhältnis zwischen der Dicke des Überzugs an einem bestimmten Punkt innerhalb der Fläche und der
Dicke am Mittelpunkt des Plättchens bezeichnet. Mit anderen
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Worten, die Gleichmäßigkeit wird als Einheit bezüglich
des Mittelpunktes des Plättchens angegeben.
Fig. 11 und 12 zeigen die Gleichmäßigkeit der Dicke des Überzugs auf der obersten Hauptebene des Plättchens 15
als Funktion des radialen Abstandes r des betrachteten Punktes in Zoll vom Mittelpunkt des Plättchens, wobei die
Gleichmäßigkeit ein in der erwähnten Weise normalisiertes relatives Maß ist. Fig. 11 zeigt vier Kurven, die für einen
Abstand zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen von 50 bzw. 75 bzw. 100 mm gelten. Die Argonatmosphäre in
der Kammer steht hierbei unter einem Druck von 3 >AHg.
In Fig. 12 gelten die beiden Gleichmäßigkeitskurven für einen Abstand χ zwischen der Sprüheinrichtung und dem
Plättchen von 100 mm, doch gilt die eine Kurve für einen Druck der Argonatmosphäre von 2 mHg, während die andere
Kurve für einen Druck der Argonatmosphäre von 10 umHg gilt.
Fig. 11 zeigt die überraschende Tatsache, daß die Gleichmäßigkeit des Überzugs innerhalb der ebenen Fläche des
Plättchens 15 sehr gut ist, und zwar selbst dann, wenn
keine Relativbewegung zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen stattfindet, solange der wirksame Durchmesser
D3 der Sprüheinrichtung größer ist als der Durchmesser
Dw des Plättchens. Genauer gesagt ist gemäß Fig. T1 die
Gleichmäßigkeit der Uberdeckung der ebenen Fläche besser als ±15%, solange χ annähernd im Bereich von 0,4 D3 bis
1,1 D3 liegt, wenn χ eine Strecke von 50 -125 mm bezeichnet
und D_ die Größe 117 mm hat, und solange der größte Plättchendurchmesser D,tinov kleiner ist als etwa 0,9 D_
(oder als ein Wert von r, der gleich dem halben Plättchendurchmesser ist, d.h. etwa 53 mm bei einem wirksamen
Durchmesser Dg der Quelle von 117 mm.
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Innerhalb der vorstehenden Grenzen ergeben sich sogar noch bessere Toleranzen innerhalb bestimmter Bereiche des
Plättchendurchmessers. Beispielsweise ist innerhalb des Bereichs von Verhältnissen zwischen dem Plättchendurchmesser
und dem Quellendurchmesser von bis zu etwa 0,65 bzw. bei einem radialen Abstand r von bis zu 38 mm die Gleichmäßigkeit
besser als. ίδ%. Mit anderen Worten, innerhalb
eines Plättchendurchmessers von 75 mm und bei einem wirksamen Quellendurchmesser von 117 nun sowie unter der Annahme
eines Drucks der Argonatmosphäre von 3 mHg ist die Gleichmäßigkeit
in der Ebene besser als ±8%, und zwar ohne Rücksicht darauf, welcher Abstand χ zwischen der Quelle
und dem Plättchen innerhalb des Bereichs von 0,4 - 1,1 D_ gewählt wird. Wenn man den Abstand χ zwischen der Quelle
und dem Plättchen auf den Bereich von etwa 0,4 bis 0,9 Dc
beschränkt, wobei χ zwischen 50 und 100 mm liegt und Dg
etwa 117 mm beträgt, wird die Gleichmäßigkeit in einer Ebene gemäß Fig. 11 weiter auf einen Wert gesteigert, der
besser ist als ±5%.
Die vorstehenden Zahlenwerte für die Gleichmäßigkeit in einer Ebene werden durch den Druck der Argonatmosphäre
beeinflußt, in der die Beschichtung durchgeführt wird, doch gelten trotzdem die genannten überraschenden Ergebnisse
bezüglich der Gleichmäßigkeit. Zur Veranschaulichung des Einflusses des Drucks zeigt Fig. 12, was sich
beispielsweise bei einem Abstand χ von 100 mm zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen und einem Außendurchmesser
der Sprüheinrichtung von 125 mm abspielt, wobei der wirksame Quellendurchmesser D_ die Größe von
117 mm hat, für zv/ei verschiedene Bedingungen, und zwar einen Druck der Argonatmosphäre von 2 umHg und einen Druck
von 10 uniHg. Es ist ersichtlich, daß bei einem Argondruck
von 2 LimHg eine Gleichmäßigkeit von ±10% bis zu einem maximalen
Plättchendurchmesser von etwa 109 mm bzw. einem radialen Abstand r von etwa 56 mm erzielt wird. Erhöht man
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IT'
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* ö U ·
den Argondruck auf 10 uaHg, wird der maximale Durchmesser,
bis zu dem die gleiche Gleichmäßigkeit von ±10% erreicht
wird, um etwa 16% auf etwa 91 mm verringert, wobei ein radialer Abstand r von etwa 46 mm vorhanden ist. Alternativ
ist zu erkennen, daß bei einem Plättchendurchmesser von 75 mm die Gleichmäßigkeit bei einem Argondruck von
2 mHg etwa ±h% beträgt, und daß sich bei einem Argondruck
von 10 yU^Hg eine Gleichmäßigkeit von etwa ±7% ergibt; in
beiden Fällen handelt es sich für zahlreiche Halbleiterplättchen um hervorragende Ergebnisse.
Fig. 15 ist eine weitere Darstellung des Einflusses des Drucks der Argonatmosphäre. In Fig. 15 ist für einen Abstand
von 100 mm zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen die Gleichmäßigkeit der Überdeckung einer ebenen
Fläche als Funktion des Argondrucks bei zwei radialen Abständen r von 38 bzw. 50 mm dargestellt. Wie erwartet,
zeigt der radial am weitesten innen liegende Punkt die höchste Gleichmäßigkeit, doch ergeben sich ähnliche Unterschiede
innerhalb des Bereichs der Argondrücke. Es ist ersichtlich, daß zwischen Druckwerten von O und 5 wmHg clie
Änderung bei beiden radialen Abständen am schnellsten erfolgt. Zwischen etwa 5 und 15 λ» Hg ändert sich jedoch die
Gleichmäßigkeit nur sehr wenig, und zwar in beiden Fällen nur in der Größenordnung von einigen Prozent. Somit ist
ersichtlich, daß die Gleichmäßigkeit bei einer ebenen Fläche für Änderungen des Argondrucks zwischen 5 und 15
yumHg nicht sehr empfindlich ist; hierbei handelt es sich um eine überraschende Tatsache, die Bedeutung gewinnt, wenn
die Überdeckung von Stufen optimiert werden soll, die in einem erheblich größeren Ausmaß durch Änderungen des Argondrucks
beeinflußt wird, wie es im folgenden näher erläutert ist.
Soll ein in 3eder Beziehung befriedigender Überzug erzeugt
werden, ist es wichtig, daß die Seitenv/ände von Rillen und
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-54-• SA-
Stufen innerhalb der ebenen Hauptfläche des Plättchens 15 einen Überzug von ausreichender Stärke erhalten.
Unter den Seitenwänden sind Fl-ächen zu verstehen, die allgemein im rechten Winkel zur ebenen Hauptfläche des
Plättchens verlaufen. Der Grad der Überdeckung von Stufen läßt sich nur schwer vorschreiben und messen. Die Hersteller
von Halbleitervorrichtungen benutzen in erster Linie Abtastelektronenmikroskope als Hilfsmittel zur
wenigstens subjektiven Abschätzung der Überdeckung von Stufen in bestimmten Anwendungsfällen.
Bis jetzt hat die Erfahrung ergeben, daß es notwendig ist, eine Relativbewegung zwischen den Plättchen und der
Sprüheinrichtung herbeizuführen, damit eine ausreichende Gleichmäßigkeit und Überdeckung von Stufen erreicht wird.
In einer neueren Arbeit von I.A. Blech, D.B. Fräser und S.E. Haszko, "Optimization of Al step coverage through
computer simulation and electron microscopy", J. Vac. Sei. Technol. 15, S. 13-19 (Januar-Februar 1970) wird
über eine hervorragende Übereinstimmung zwischen Computersimulationen des Aufbringens von Metallfilmen und mit Hilf«
von Abtastelektronenmikroskopen hergestellten Lichtbildern berichtet, die die Überdeckung von Stufen zeigen, wenn
ein Elektronenstrahlverdampfer in Verbindung mit einer Planetenbewegungen ausführenden Vorrichtung benutzt wird,
wobei eine Beschichtung von nicht erhitzten Substraten erfolgt. Zwar handelt es sich bei der gemäß dem Bericht
verwendeten Quelle um eine thermische Verdampfungsquelle
mit kleiner Oberfläche, während bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine ringförmige Sprüheinrichtung 100 verwendet
wird, und die erfindungsgemäße Quelle ist ortsfest und
in einem kleinen Abstand von dem Plättchen angeordnet, doch sind in dem Bericht betrachteten geometrischen Verhältnisse
ziemlich aufschlußreich. Zwar müßte die Beschichtung verschiedener Flächen mit Hilfe der erfindungs-
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gemäßen Sprüheinrichtung erheblich besser sein als bei einer zentral angeordneten Quelle mit kleiner Oberfläche
entsprechend dem Bericht, doch zeigen die Gesichtspunkte, die in dem genannten Bericht geprüft werden, daß bei Plättchenabmessungen
von praktischem Interesse im Vergleich zum Durchmesser der ringförmigen Sprüheinrichtung eine
Abschirmung auftreten würde, die ausreicht, um die Möglichkeit der Erzielung einer ausreichenden Überdeckung
von Stufen innerhalb des größten Teils eines Plättchens ernsthaft zu bezweifeln. Überraschenderweise läßt sich
jedoch gemäß der Erfindung eine sehr gute Überdeckung von Stufen erzielen. Zwar führen viele der Einzelheiten, die
vorstehend anhand von Fig. 11 und 12 beschrieben worden sind, und bei denen sich eine gute Gleichmäßigkeit bezüglich
der Überdeckung ebener Flächen ergibt, auch zu einer guten Überdeckung von Stufen, doch war es möglich, bestimmte
Bereiche und Werte des Abstandes zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen sowie bezüglich des
Verhältnisses zwischen den Durchmessern des Plättchens und der Sprüheinrichtung zu identifizieren, die eine noch
bessere Überdeckung gewährleisten; Entsprechendes gilt für bestimmte Bereiche und Werte des Drucks der Argonatmosphäre
in der Beschichtungsvorrichtung.
Fig. 13 und 14 tragen dazu bei, diese optimalen Parameter
zu ermitteln, wobei die Messungen bezüglich der Dicke der Überdeckung von Seitenwänden als Funktion des radialen Abstandes
r vom Mittelpunkt des Plättchens aufgetragen sind. Alle Angaben für jedeiradialen Abstand sind auf die Dicke
des Niederschlags bezogen, der in dem betreffenden radialen Abstand in einer ebenen Fläche entsteht. Es sei bemerkt,
daß die waagerechte Achse jeder grafischen Darstellung Werte zeigt, die auf beiden Seiten der senkrechten Achse
liegen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß physikalisch
betrachtet eine bestimmte Rille eines Plättchens Seiten-
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- 30A7441
wände haben kann, die sowohl dem Mittelpunkt des Plättchens zugewandt als auch an dem Mittelpunkt abgewandt
sind. Es ist nicht überraschend, daß die nach außen weisenden Flächen im allgemeinen einen erheblich dünneren
Überzug erhalten als die nach innen gerichteten Flächen, obwohl beide Flächen den gleichen radialen Abstand r
vom Mittelpunkt des Plättchens haben. Diese Tatsache spiegelt sich in Fig. 13 und 14 wider, so daß die Darstellung
auf der linken Seite der senkrechten Achse radialen Abständen von Seitenwänden entspricht, die nach
außen gerichtet sind, während der rechte Teil der Darstellung für Seitenwände gilt, die nach innen gerichtet
sind. Ferner ist. zu bemerken, daß in senkrechter Richtung die Uberdeckung der Seitenwände als Prozentsatz der Überdeckung
einer ebenen Fläche dargestellt ist. Beide grafischen Darstellungen zeigen jeweils eine Kurve für einen
Argondruck von 3 «JnHg bzw. von 10 unHg, wobei Fig. 13
für einen Abstand χ von 100 mm zwischen der Sprüheinrichtung und dem Substrat und Fig. 14 für einen Abstand χ
von 75 mm gilt.
Wie die Kurven ohne weiteres erkennen lassen, besteht ein weiteres unerwartetes Ergebnis darin, daß die Überdeckung
der Seitenwände bei den nach außen gerichteten Flächen, bei denen stets größere Schwierigkeiten auftreten, in
einem sehr weitgehenden Ausmaß verbessert wird, wenn man den Druck der Argonatmosphäre von 3 auf 10 umHg erhöht.
Dies gilt für einen Bereich von Abständen zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen in dem Fall, daß dieser
Abstand etwa 75 bzw. etwa 100 mm beträgt. Gemäß Fig.14,
wo ein Abstand χ von 75 ram vorhanden ist, wird die Überdeckung der Seitenwände z.B. von weniger als k% auf nahezu
12% in einem radialen Abstand von 50 mm gesteigert, was dem Rand eines Plättchens mit einem Durchmesser von 100 mm
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entspricht, sowie von 15% auf 20% am Rand eines Plättchens
von 75 mm Durchmesser. Gemäß Fig. 13, d.h. wenn
ein Abstand χ von 100 mm vorhanden ist, wird die Überdeckung der Seitenflächen am Rand eines Plättchens von
75 mm Durchmesser von etwa 9% auf etwa 1756 verbessert.
Wiederum ist ersichtlich, daß die gleichen allgemeinen Abstände zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen
und die gleichen Beziehungen zwischen dem Plättchen und der Sprüheinrichtung, bei denen sich gezeigt hat, daß
sich eine gute Überdeckung ebener Flächen ergibt, auch zu einer guten Überdeckung der Seitenflächen führen, insbesondere
wenn ausreichende Sorgfalt darauf verwendet wird, die günstige Wirkung eines erhöhten Drucks .der
Argonatmosphäre bezüglich einer-Verbesserung der Überdeckung der nach außen bzw. innen gerichteten Seitenflächen
innerhalb eines Bereichs zu-berücksichtigen, innerhalb
dessen keine schwerwiegende Verschlechterung der Gleichmäßigkeit der Überdeckujjng einer ebenen Fläche
eintritt.
Innerhalb dieser allgemeinen Parameter sind noch speziellere Bereiche vorhanden, die bezüglich der Erzielung
einer optimalen Uberdeckung von Seitenwänden von Interesse sind. Insbesondere bei Abständen χ zwischen der
Sprüheinrichtung und dem Plättchen von 0,4 bis 0,9 Dg (d.h. von 50 - 100 mm unter der Annahme eines wirksamen
Quellendurchmessers D_ von 117 mm) und bei Plättchendurchmessen!
bis zu etwa 0,7 Dg (bzw. bis zu Dw = 81 mm,
unter der Annahme eines wirksamen Quellendurchmessers D0
von 117 mm) läßt sich in einer ebenen Fläche nicht nur eine Gleichmäßigkeit des Niederschlags erzielen, die besser
ist als ±10%, sondern auch die Mindestüberdeckung von
Seitenwänden beträgt mindestens 10% der überdeckung bei
ebenen Flächen oder darüber, solange der Druck der Argon-
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f COPY
• es-
atmosphäre in der Nähe von 10 um Hg gehalten wird. Bestimmte
Bereiche innerhalb der vorstehenden Grenzen erweisen sich als noch vorteilhafter. Gemäß Fig. 13 und 14
beträgt bei einem Abstand χ zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen von 75 mm die Überdeckung von Seitenflächen
mindestens 20% der Überdeckung einer ebenen Fläche bis zum Rand eines Plättchens von 75 mm Durchmesser, während
bei χ = 100 m die Überdeckung von Seitenflächen unter sonst gleichen Bedingungen mindestens 17% beträgt.
Aus den vorstehenden Angaben läßt sich für einen Argondruck von 10 uraHg während des Beschichtens und bei Abständen
χ zwischen der Sprüheinrichtung und dem Substrat im Bereich von 0,4 - 0,9 D_ die nachstehende Tabelle zusammenstellen:
- -
Tabelle I
Gleichmäßigkeit bei Mindestüber- Größter Durchmesser
ebenen Flächen deckung von von Halbleiterplätt-
Seitenwänden chen oder anderen
Substraten (Dwmax)
Besser als +20% - D,JL„ = 107 mm = 0,9
wmax '
Besser als +10% Über 10% D,mov = 81 mm = 0,7
wmax
Ähnliche Ergebnisse lassen sich bei Plättchen mit einem
Durchmesser von 100 bzw. 125 mm erzielen. Beispielsweise muß zur Erzielung einer Gleichmäßigkeit von über +10% und
einer Überdeckung von Seitenwänden über 10% der wirksame Durchmesser Dß der Sprüheinrichtung mindestens 145 mm bei
Plättchen von 100 mm Durchmesser bzw. mindestens 180 mm bei Plättchen mit 125 mm Durchmesser betragen. Natürlich
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, 8S-
ist es auch möglich, Plättchen mit einem Durchmesser von 75 bzw. 100 mm unter Verwendung von Sprüheinrichtungen zu
zu beschichten, die für Plättchen von 125 mm Durchmesser bestimmt sind. Bei einem ununterbrochenen Fertigungsablauf
kann es jedoch im Hinblick auf eine wirtschaftliche Ausnutzung des Materials der Sprüheinrichtungen zweckmäßig
sein, Sprüheinrichtungen zu verwenden, deren Abmessungen dem Durchmesser der betreffenden optimal angepaßt sind.
Es wird angenommen, daß ein Teil der beobachteten Verbesserungen bezüglich der Uberdeckung von Seitenflächen bei
zunehmendem Druck der Argonatmosphäre darauf zurückzuführen ist, daß Kollisionen zwischen den versprühten Metallatomen
und den Atomen des Argongases stattfinden, die in dem Raum zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen
vorhanden sind. Zerstäubte Atome werden somit durch eine "Gasstreuung" um Ecken und über Kanten hinweg bewegt, so
daß sie in Bereiche gelangen, die durch eine Schattenwirkung gegen eine Beschichtung entlang der Sichtlinie geschützt
werden. Mit Hilfe eines Abtastelektronenmikroskops hergestellte Bilder zeigen tatsächlich, daß die Werte für
die Uberdeckung von Stufen, die sich bei einem Argondruck von 10 unHg erzielen lassen, erheblich besser sind als
die bei einem Argondruck von 3 WwHg erzielbaren.
Ferner ist bekannt (siehe z.B. die weiter oben genannte Arbeit von Blech u.a.), daß sich die Überdeckung von Stufen
verbessern läßt, indem die Substrate während des Beschichtens mit Aluminium auf Temperaturen in der Größenordnung
von 3000C erhitzt. Diese günstige Wirkung ergibt sich aus
der erhöhten Beweglichkeit der Aluminitunatome während des Filmwachstums bei erhöhten Temperaturen. Bei dem kleinen
Abstand zwischen der Sprüheinrichtung und dem Plättchen,
mit dem gemäß der Erfindung gearbeitet wird, und da sich
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weder die Sprüheinrichtung noch das Plättchen während des Beschichtens bewegt, werden hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten
erzielt, und bei einem Wert von 10 000 A/min wird eine erhebliche Wärmemenge erzeugt. Beispielsweise
hat die Kondensationswärme von Aluminium zuzüglich der kinetischen
Energie der zerstäubten Atome, die zur Oberfläche eines Plättchens gelangen, bei dieser Beschichtungsgeschwindigkeit
annähernd einen Wert von 0,2 W/cm . Die hierbei eintretende Temperaturerhöhung eines typischen Haltleiterplättchens
während einer Beschichtungszeit von 1 min kann
bis zu 2000C betragen. Somit kann eine solche Erhöhung der
Plättchentemperatur während des Beschichtens bei einem Abstand und bei ortsfester Anordnung der Sprüheinrichtung
und des Plättchens in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu einer Wanderung von Aluminium beitragen, die in einem solchen Ausmaß stattfindet, daß sie sich bezüglich der
Uberdeckung von Stufen günstig auswirkt. Die zusätzliche Zufuhr von Wärme kann zu einer noch weiteren Verbesserung
der Uberdeckung von Stufen führen. Jedoch war es bis jetzt nicht möglich, eine gleichmäßige Erhitzung von zu beschichtenden
Plättchen auf genau regelbare Weise zu erreichen und möglichst große Vorteile zu erzielen. Bei den bekannten
Vorrichtungen stehen die Plättchen in einer unbestimmten thermischen Berührung mit der Plättchentragkonstruktion.
Eine enge Kopplung zwischen dem Plättchen und der Sprüheinrichtung ist bis jetzt die Ausnahme und nicht etwa die
Regel, und bei einem einzelnen Plättchen werden keine sehr hohen Beschichtungsgeschwindigkeiten erreicht. Die Regelung
der Plättchentemperaturen während der Behandlung l&ßt . ' .
bis jetzt viel zu wünschen übrig.
Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen werden die Plättchen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Einzelbehandlung
unterzogen. Außerdem werden die Plättchen fest in
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COPV
ihrer Lage gehalten, während sie sich an den verschiedenen Behandlungsstationen befinden, und mit Ausnahme der mit
der Beschickungsschleuse versehenen Station werden sie in einem kleinen Abstand davon unterstützt. Da die Plättchen
jeweils mit Hilfe ihres Randes unterstützt werden, sind außerdem beide Flachseiten jedes Plättchens für eine Behandlung
zugänglich. Ein Vorteil dieser Merkmale besteht darin, daß es jetzt möglich ist, eine Einrichtung wie die
in Fig. 7 bei 92 dargestellte vorzusehen, um die Temperatur der einzelnen Plättchen an jeder Behandlungsstation
zu regeln. Insbesondere wird eine Temperaturregelung gemäß der Erfindung in der vorstehend beschriebenen Weise mit
Hilfe eines Wärmetransports durch ein Gas erreicht, wie es
bezüglich der Plättchenheizstation 28 und der Plättchenkühleinrichtung
118 beschrieben worden ist. Diese Maßnahmen ermöglichen es, die Probleme zu vermeiden," die sich beim
Erhitzen bzw. Abkühlen eines Plättchens in einer evakuierten Kammer ergeben, und zwar dadurch, daß ein Teil des
Argongases, von dem in jedem Fall eine bestimmte Menge für den Betrieb der Sprüheinrichtung benötigt wird, in den
Raum hinter der Rückseite des Plättchens eingeleitet wird, wie es weiter oben beschrieben ist. Solche Einrichtungen
zum Beheizen oder Abkühlen der Plättchen können auch an anderen Stellen benutzt werden, z.B. an der eigentlichen
Beschichtungsstation. Es ist bekannt, daß nicht nur die Uberdeckung von Stufen, sondern auch verschiedene Filmeigenschaften,
z.B. das Reflexionsvermögen, der Widerstand und der Kontaktwiderstand, durch die Plättchentemperatur
während der Behandlung beeinflußt werden. Zur gleichmäßigen und reproduzierbaren Erzielung eines bestimmten Satzes
von erwünschten Filmeigenschaften ist es erforderlich, daß sich die Plättchentemperaturen während des gesamten
Behandlungszyklus auf reproduzierbare Weise regeln lassen.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden gemäß der Erfindung Maßnahmen angegeben, die es ermöglichen, ständig
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r COPV
und auf reproduzierbare Weise einen bestimmten Satz von erwünschten Filmeigenschaften einschließlich der überdeckung
von Stufen dadurch zu erreichen, daß die Temperatur jedes Plättchens während des gesamten Behandlungszyklus
geregelt wird.
Gemäß Fig. 1 handelt es sich bei der nächsten Station, der das Plättchen 15 zugeführt wird, um eine zweite Beschichtungsstation
128. In manchen Fällen müssen auf dem Plättchen 15 nacheinander zwei verschiedene Metalle niedergeschlagen
werden; das erste Metall wird an der ersten Beschichtungsstation 14 und das zweite Metall an der zweiten
Beschichtungsstation 128 aufgebracht. Wird nur ein
einziges Metall verwendet, wird die zweite Beschichtungsstation 128 nicht in Betrieb gesetzt. Alternativ kann man
die Station 128 verwenden, um die Menge des versprühten Materials zu verdoppeln, so daß sich eine Verdoppelung
der Lebensdauer der ringförmigen Sprühelektroden 112
ergibt. Es ist möglich, bei-de Beschichtungsstationen
gleichzeitig zu betreiben, wobei z.B. jede Station jeweils mit der halben normalen Beschichtungsgeschwindigkeit
arbeitet. Alternativ kann man natürlich auch nur eine Beschichtungsstation allein benutzen, z.B. bis das
Ende der Lebensdauer der Sprühelektrode erreicht ist, woraufhin die andere Beschichtungsstation in Betrieb genommen
wird.
Bei der nächsten Station, der das Plättchen 15 zugeführt wird, handelt es sich um die Abkühlungsstation 130. Wenn
die Temperatur des Plättchens nicht zu·.hoch ist, wenn es zu der Abkühlungsstation gelangt, kann die normale Abstrahlung
von Wärme ausreichen, um die Temperatur des Plättchens so weit herabzusetzen, daß das Plättchen am
Ende der Abkühlung der Vakuumkammer gefahrlos entnommen
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werden kann. Läßt sich eine ausreichende Abkühlung durch Wärmeabstrahlung allein nicht erreichen, kann man
die Plättchenkühleinrichtung 118 nach Fig. 8 benutzen, wie es weiter oben bezüglich des Abkühlens von Plättchen
an der Heizstation während des Hochfrequenz-Sprühvorgangs beschrieben ist. Auch in diesem Fall kann die Benutzung
von Wärmeleitung bei der Kühlstation 130 einen
wichtigen. Beitrag dazu leisten, daß sich eine kurze Behandlungsdauer ergibt, wie es bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung erforderlich ist.
Bei der letzten Station, zu der das Plättchen 15 gebracht wird, handelt es sich um die Beschickungsschleuse 12,
der das fertige Plättchen entnommen wird, um mit Hilfe der Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung 24 wieder dem
gleichen Schlitz der Kassette 70 zugeführt zu werden, dem das Plättchen ursprünglich entnommen wurde. Dieser Vorgang
ist weiter oben mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
Zu der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gehören mehrere BehandlungsStationen zum Beheizen,
Beschichten, Kühlen und dgl. sowie eine Plättchentragplatte 18, mittels welcher die Plättchen einzeln nacheinander
den verschiedenen Stationen zugeführt werden. Der Grundgedanke, die Plättchen jeweils einzeln zu behandeln
und jedes Plättchen ortsfest in einem kleinen Abstand von der Sprüheinrichtung anzuordnen, bietet zahlreiche
Vorteile.
Für bestimmte Anwendungsfälle sieht die Erfindung eine
alternative Ausführungsform vor, bei welcher das Plättchen
oder ein anderes Substrat während der Behandlung in fester Verbindung mit der Tür der Behandlungsschleuse bleibt, so
daß auf die Verwendung einer Plättchentragplatte verzichtet werden kann. Ein Schieberventil auf der einem hohen
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Vakuum ausgesetzten Seite der Schleuse stellt eine Verbindung zwischen dem Plättchen und der Sprüheinrichtung
her. Zu einem typischen Arbeitszyklus können z.B. die folgenden Schritte gehören:
Einbringen eines Plättchens, Erhitzen des Plättchens (oder
alternativ Durchführung eines Hochfrequenzsprühvorgangs), Beschichten des Plättchens mittels einer Sprüheinrichtung,
Abkühlen des Plättchens und schließlich Entnahme des Plättchens. Hierbei könnte man auf vorteilhafte Weise von der
Abfuhr von Wärme mit Hilfe von Gas Gebrauch machen, um die Erhitzung oder Abkühlung zu beschleunigen und die
Plattehentemperatür während des Beschichtens zu regeln.
Zwar fehlt dieser abgeänderten Ausführungsform zum Teil
die Vielseitigkeit und die hohe Produktionsgeschwindigkeit,
die sich bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform erreichen
lassen, doch bietet sie verschiedene vorteilhafte Merkmale, denn sie ist von einfacher Konstruktion, sie
arbeitet zuverlässig, die Plättchen brauchen innerhalb der evakuierten Kammer nicht evakuiert zu werden, und in
Jedem Augenblick ist jeweils nur ein Plättchen einer Gefährdung ausgesetzt, womit in dieser Beziehung ein Miniraum
erreicht ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung wird
das Plättchen 15 der Innenfläche der Kammertür 22 in senkrechter Lage gegenübergestellt, um von dem Unterdruck-Spannfutter
60 erfaßt zu werden. Das Spannfutter 60 und die Klammerbetätigungseinrichtungen 62 sind in die Kammertür 22
eingebaut. Bei der Kammertür 22 handelt es sich um die äußere Tür der Beschickungsschleuse 12.
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, die Beschickungsund Entnahmeeinrichtung für die Plättchen getrennt von der
Einrichtung zum Abdichten des evakuierten Raums anzuordnen.
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•aa·
Bei einer weiteren Ausführungsform wird daher die Beschickungs-
und Entnahmeeinrichtung nach dem Einbringen eines Plättchens in die Tragplatte 18 zurückgezogen,
woraufhin eine zusätzliche, mittels O-Ringen abgedichtete
Tür in ihre Arbeitsstellung gebracht wird, um die Beschickungsschleuse auf der Außenseite abzudichten.
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