DE4228573C1

DE4228573C1 - Process and equipment for thin film deposition by pulsed laser, - with thermal screening of the receptor surface between opening times and reheating of the substrate to the given film growth temperature

Info

Publication number: DE4228573C1
Application number: DE4228573A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Neuhaus; Herbert Prof Dr Freyhardt; Alexander Prof Usoskin
Original assignee: ZENTRUM fur FUNKTIONSWERKSTOF
Current assignee: Bruker HTS GmbH
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2012-08-28

Abstract

Thin film deposition process by pulsed laser ablation, in which thin films are deposited on a substrate surface (receptor surface) heated to a given temperature, esp. for the production of superconducting crystalline films. The receptor surface is subjected to at least several deposition pulses, each for a period greater than the pulse duration but less than the cooling time to the lowest permissible film growth temperature (opening time) and the receptor surface is thermally screened between opening times for a duration sufficient to raise the substrate to the give film growth temperature again (heat screening time). USE/ADVANTAGE - For thin film deposition, esp. the production of superconducting films. The invention improves on existing methods in respect of the reproducibility and physical parameters of thin films.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrates unter Verwendung einer gepulsten Quelle, die durch Niederschlagspulse Stoffe auf der auf eine bestimmte Tempera tur aufgeheizten Substratoberfläche (Rezeptorfläche) in Form dünner Schichten niederschlägt, insbesondere zur Herstellung von supraleitenden kristallinen Filmschichten.The invention relates to a method for coating a Substrate using a pulsed source generated by Precipitation pulses substances on the at a certain tempera heated substrate surface (receptor surface) in the form precipitates thin layers, especially for manufacturing of superconducting crystalline film layers.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung dünner Schichten, mit einem gepulsten Laser, einem Target, zumindest einem Substrat, einem Substratheizer und einer Tar get und Substrat umschließenden Vakuumkammer.The invention further relates to a device for generating thin layers, with a pulsed laser, a target, at least one substrate, a substrate heater and a tar get and substrate enclosing vacuum chamber.

Die Technik, mit gepulstem Laserniederschlag dünne Schichten zu erzeugen, wird seit langem eingesetzt und spielt neuerdings eine wichtige Rolle bei der Herstellung von hochtemperatursu praleitenden (HTSL) Schichten.The technology, thin layers with pulsed laser precipitation producing has been used for a long time and is now playing an important role in the production of high temperature su praliding (HTSL) layers.

Bei allen bisher bekanntgewordenen Verfahren [siehe z. B. 1 bis 3 der zum Stand der Technik beigefügten Literaturüber sicht] wird das Substrat bis zu einer vorgegebenen Temperatur aufgeheizt, worauf dann der Niederschlag dünner Schichten auf der ständig freien Rezeptorfläche des Substrates erfolgt.In all of the previously known methods [see e.g. B. 1 to 3 of the literature accompanying the prior art view] the substrate up to a predetermined temperature heated, whereupon the precipitation of thin layers the constantly free receptor surface of the substrate.

Die zur Durchführung dieser Verfahren üblicherweise verwende ten Vorrichtungen umfassen einen gepulsten Laser, ein Target, sowie ein mit einem Substratheizer verbundenes Substrat, wobei zur Verbesserung des thermischen Kontakts zwischen Substrat und Substratheizer üblicherweise Leitsilber eingesetzt wird [1, 3] und die Aufheizung des Substrats mittels Wärmeleitung erfolgt. Bisweilen erfolgt auch eine Bewegung des Substrates zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der Dicke einer dünnen Filmschicht auf der Rezeptorfläche [1, 3].Usually use to perform these procedures devices include a pulsed laser, a target, and a substrate connected to a substrate heater, wherein to improve the thermal contact between the substrate and substrate heater is usually used conductive silver [1, 3] and the heating of the substrate by means of heat conduction he follows. Sometimes the substrate also moves to improve the uniformity of the thickness of a thin Film layer on the receptor surface [1, 3].

Der wesentliche Nachteil des eingangs erläuterten Verfahrens sowie der eingangs beschriebenen Vorrichtung liegt in der schlechten Qualität und Reproduzierbarkeit der hergestellten Filmschichten. Es konnte festgestellt werden, daß dieser Qua litätsmangel in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß die Aufrechterhaltung einer konstanten Heiztemperatur nicht auch zu einer konstanten Temperatur der wachsenden Oberfläche des Substrates führt. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, daß bei höheren Temperaturen (z. B. 600 bis 800°C), wie sie insbesondere bei der Niederschlagung von HTSL-Schichten einge setzt werden, in den Heizvorrichtungen die Ausbreitung von In frarotstrahlung sowohl vom Heizer als auch von der wachsenden Schicht eine besondere Rolle spielt. Aufgrund dieser Änderung des Grau-Koeffizienten und der Infrarotreflexion der Film schicht während ihres Wachsens erfährt die wachsende Ober fläche eine Temperaturänderung. Der gleiche Nachteil dieses Verfahrens bzw. dieser Vorrichtung wird ebenfalls hervorgeru fen durch Unzuverlässigkeit und Nichtreproduzierbarkeit des thermischen Kontaktes zwischen Substrat und Heizer. Dies ist leicht erkennbar aus der Differenz der "optimalen" Wachstums temperaturen (650 bis 800°C), wie sie für Y-Ba-Cu-O-Film schichten von verschiedenen Anwendern verschiedener Vorrich tungen für die Substratheizung vorgegeben wird [1-5]. Diese Art der Substrataufheizung führt auch zu ungleichmäßigen phy sikalischen Oberflächenparametern infolge der ungleichmäßigen Temperaturverteilung über die wachsende Filmschicht.The main disadvantage of the method explained at the beginning and the device described in the introduction is in the poor quality and reproducibility of the manufactured Film layers. It was found that this Qua lack of quality is primarily due to the fact that not maintaining a constant heating temperature also at a constant temperature of the growing surface of the substrate leads. The reason for this is to be seen in that at higher temperatures (e.g. 600 to 800 ° C) as they especially when depositing HTSL layers the spread of In in the heaters infrared radiation from both the heater and the growing one Layer plays a special role. Because of this change of the gray coefficient and the infrared reflection of the film the growing waiter experiences layer as it grows surface a temperature change. The same disadvantage of this Method or this device is also highlighted due to the unreliability and non-reproducibility of the thermal contact between substrate and heater. This is easily recognizable from the difference of "optimal" growth temperatures (650 to 800 ° C), as for Y-Ba-Cu-O film layers of different users of different devices is specified for substrate heating [1-5]. This The type of substrate heating also leads to uneven phy sical surface parameters due to the uneven Temperature distribution over the growing film layer.

Nachteilig ist ferner die begrenzte Einsatzmöglichkeit des eingangs beschriebenen Verfahrens bzw. der erläuterten Vor richtung, die es nicht zulassen, auf einem sich bewegenden großen oder auch endlosen Substrat, z. B. einem Bandstreifen, eine Niederschlagsschicht zu erzeugen, da keine Möglichkeit gegeben ist, einen sicheren thermischen Kontakt zwischen Sub strat und Heizer aufrechtzuerhalten.Another disadvantage is the limited use of the method described at the beginning or the previously explained direction that do not allow it on a moving large or endless substrate, e.g. B. a strip of tape, to create a precipitation layer, since no possibility is given a safe thermal contact between sub strat and heater maintain.

Die DE-PS 41 02 380 offenbart ein Verfahren zur Schichther stellung, insbesondere von Hochtemperatur-Supraleiter-Schich ten mittels gepulster Ablation, insbesondere Laser- oder Pseudofunken-Ablation. Dabei wird auf die Substratoberfläche bzw. die dort aufwachsende Schicht eine Laserheizstrahlung gerichtet, die aus Laser-Heizpulsen einer Pulslänge im µs- Bereich besteht, die zeitlich derart bezüglich der Ablations pulse abgestimmt werden, daß sie eine vorübergehende Erwär mung der Substratoberfläche bzw. der aufwachsenden Schicht bewirken, wenn die durch einen Ablationspuls ablatierten Teilchen gerade dort abgeschieden sind, denen aus dieser vor übergehenden Erwärmung Energie zur Ausbildung einer gewünsch ten Kristallstruktur verliehen wird. Dabei kann zur Erzeugung der Heizpulse ein gepulster CO₂-Laser verwendet werden. Ins besondere bei Substanzen, bei denen die Zeit zur Ausbildung der Kristallstruktur relativ lange dauert, können ein oder mehrere zusätzliche Heizpulse nach der Abscheidung der Teil chen auf das Substrat gerichtet werden.DE-PS 41 02 380 discloses a method for layer production, in particular of high-temperature superconductor layers by means of pulsed ablation, in particular laser or pseudo-spark ablation. In this case, a laser heating radiation is directed onto the substrate surface or the layer growing there, which consists of laser heating pulses with a pulse length in the microsecond range, which are timed with respect to the ablation pulse in such a way that they temporarily heat the substrate surface or the growing one Effect layer if the particles ablated by an ablation pulse are deposited there, which are given energy from this before temporary heating to form a desired crystal structure. A pulsed CO ₂ laser can be used to generate the heating pulses. In particular for substances in which the time to form the crystal structure takes a relatively long time, one or more additional heating pulses can be directed onto the substrate after the deposition of the particles.

In einer Weiterentwicklung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann zunächst ein sehr dünner Film von maximal wenigen µm abgeschieden werden, worauf dann die Abscheidung für eine vorbestimmte Zeit unterbrochen wird, während der sich die jeweilige Kristallstruktur in gewünschtem Maße ausbilden kann. Die herzustellende Schicht wird bis zur ge wünschten Gesamtdicke entweder in einem Abscheidungsschritt oder unter entsprechender Wiederholung der genannten Schritte aufgebracht. Dabei können auch während der unter brochenen Abscheidung Heizpulse auf den dünnen Film gerich tet werden.In a further development of the one described above The process can initially be a very thin film of maximum a few µm, then the deposition is interrupted for a predetermined time during which the respective crystal structure to the desired extent can train. The layer to be produced is up to ge desired total thickness either in one deposition step or by repeating the above accordingly Steps applied. You can also do this during the Broken deposition of heating pulses on the thin film be tested.

Bei diesem vorbekannten Verfahren wird auf ein in einer Beschichtungskammer angeordnetes Target ein gepulster La serstrahl für die Ablation gerichtet. Dem Target gegenüber liegend ist ein zu beschichtendes Substrat angeordnet, das mittels einer Heizeinrichtung beheizbar ist. Zusätzlich zu dieser Ablation wird die Substratoberfläche bzw. die auf wachsende Schicht mittels kurzer Heizpulse kurzzeitig über eine relativ niedrige mittlere Temperatur aufgeheizt, die von der Heizung vorgegeben wird. Diese Heizpulse sind zeit lich mit den Ablationspulsen koordiniert. Mittels einer Maske kann die Schicht während der Deposition in situ strukturiert werden. Aufgrund der Maske entstehen dann un terschiedliche Kristallstrukturen in der planaren Schicht.In this previously known method, one in one Coating chamber arranged target a pulsed La directed for ablation. Towards the target a substrate to be coated is arranged horizontally can be heated by means of a heating device. In addition to this ablation becomes the substrate surface or the growing layer briefly over with short heating pulses heated up to a relatively low mean temperature is specified by the heating. These heating pulses are time coordinated with the ablation pulses. By means of a The layer can be masked in situ during deposition be structured. Because of the mask un arise Different crystal structures in the planar layer.

Durch dieses Verfahren soll die mittlere Substrattemperatur auf Werte unter 500°C eingestellt werden. Die Heizpulse erhitzen dann das Substrat kurzzeitig auf Werte von 650 bis 800°C.By this method the mean substrate temperature is said to be can be set to values below 500 ° C. The heating pulses then briefly heat the substrate to values from 650 to 800 ° C.

Mit diesem vorbekannten Verfahren werden somit hinsichtlich des Substrats Temperaturschwankungen zwischen 150 und 300°C erzeugt mit dem erklärten Ziel, eine herabgesetzte Durch schnittstemperatur zu erreichen, da der stöchiometrisch richtige Einbau von Sauerstoff erst unterhalb von 500°C erfolgt. Zudem soll sich dieses vorbekannte Verfahren be sonders eignen für die Abscheidung bestimmter Stoffe auf temperaturempfindlichen Substraten.With this previously known method, therefore, regarding temperature fluctuations between 150 and 300 ° C generates a reduced through with the stated goal to reach cutting temperature because of the stoichiometric proper installation of oxygen only below 500 ° C he follows. In addition, this known method is said to be are particularly suitable for the deposition of certain substances temperature sensitive substrates.

Darüber hinaus weist das vorbekannte Verfahren eine inhe rente Quelle nicht steuerbarer Temperaturabweichung in der Filmschicht während ihres Wachstums auf. Dies ergibt sich aus der mehr als zweimal erfolgenden merklichen Veränderung des Infrarot-Reflexionskoeffizienten der wachsenden Film schicht. Die von der Laserheizstrahlung erzeugten Heizpulse müssen merklich unterschiedlich sein einerseits bei noch sauberer Substratoberfläche und andererseits bei der Kri stallisationskernbildung beim Schichtwachstum oder aber dann, wenn die Schicht unter Einwirkung der Laserstrahlung ihre Transparenz verliert. Der Zusammenhang zwischen Infra rot-Reflexionskoeffizienten und Schichtdicke hängt von einer Vielzahl struktureller und elektronischer Parameter des Schichtwachstums ab, so daß es in der Praxis unmöglich ist, unter Berücksichtigung dieser Gegebenheiten eine zu treffende Korrektur der Laserenergie zu erzeugen.In addition, the previously known method is inherent pension source of uncontrollable temperature deviation in the Film layer as it grows. This follows from the noticeable change occurring more than twice of the infrared reflection coefficient of the growing film layer. The heating pulses generated by the laser heating radiation have to be noticeably different on the one hand at still clean substrate surface and on the other hand with the Kri core formation during layer growth or then when the layer is exposed to laser radiation loses its transparency. The connection between infra red reflection coefficient and layer thickness depends on a variety of structural and electronic parameters of layer growth, making it impossible in practice is, considering these circumstances, one too to produce an appropriate correction of the laser energy.

Weitere Nachteile des vorbekannten Verfahrens ergeben sich aus der hier angewendeten konventionellen Methode hinsicht lich der permanenten thermischen Aufheizung des Substrates durch direkten thermischen Kontakt zwischen Substrat und Heizer. Dieses Aufheizverfahren führt zu einer instabilen und nicht produzierbaren Temperatur sowie zu einer un gleichmäßigen Temperatur über die Schichtoberfläche.There are further disadvantages of the previously known method from the conventional method used here Lich the permanent thermal heating of the substrate through direct thermal contact between substrate and Stoker. This heating process leads to an unstable and non-producible temperature as well as an un uniform temperature over the layer surface.

Die DE-OS 38 00 680 offenbart ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Beschichten eines Substrates unter Einsatz eines La serstrahls, der auf ein Target gerichtet ist. Das Substrat und das Target befinden sich innerhalb einer Vakuumkammer. Zur Einkoppelung des Laserstrahls in die Vakuumkammer wird zum Schutz des optischen Fensters eine Gaswolke vorgeschla gen, die insbesondere durch eine mit einer Düse versehene Kammer eingegrenzt wird. Die Gaswolke verhindert einen Nie derschlag auf der Innenseite des optischen Einkoppelungsfen sters und beugt so einer Zerstörung des Fensters durch Über hitzung vor.DE-OS 38 00 680 discloses a method and a device device for coating a substrate using a La serstrahls, which is aimed at a target. The substrate and the target are inside a vacuum chamber. For coupling the laser beam into the vacuum chamber Propose a gas cloud to protect the optical window gene, in particular by a nozzle Chamber is narrowed. The gas cloud prevents you from never impact on the inside of the optical coupling window sters and thus prevents the window from being destroyed by over heating before.

Die US-PS 5 015,492 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zur Erzeugung dünner Schichten auf einem Substrat, mit einem ge pulsten Laser, einem Target, einem Substrat, einem Substrat heizer und einer target- und substratumschließenden Vakuum kammer. Vor der Rezeptorfläche ist eine Lochwandung ortsfest angeordnet.U.S. Patent 5,015,492 also discloses an apparatus for Generation of thin layers on a substrate, with a ge pulsed lasers, a target, a substrate, a substrate heater and a target and substrate surrounding vacuum chamber. A perforated wall in front of the receptor surface is stationary arranged.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren sowie die eingangs beschriebene Vor richtung so zu verbessern, daß sich mit ihnen dünne Schichten verbesserter Reproduzierbarkeit und verbesserter physikali scher Parameter sowie kristalliner Perfektion niederschlagen lassen.The invention is therefore based on the object at the outset described method as well as the above described to improve the direction so that they can be covered with thin layers improved reproducibility and improved physi parameters and crystalline perfection to let.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rezeptorflä che zumindest einigen Niederschlagspulsen nur über jeweils eine Zeitdauer ausgesetzt wird, die größer ist als die Dauer eines Niederschlagspulses aber der Abkühlzeit der Substrat temperatur auf die tiefstzulässige Schichtwachstumstemperatur (Öffnungszeit), und daß die Rezeptorfläche zwischen den Öff nungszeiten thermisch abgeschirmt wird über einen Zeitraum, der ausreicht, die Substrattemperatur wieder auf die vorgege bene Schichtwachstumstemperatur anzuheben (Wärmeschirmzeit).Based on the method described at the beginning, this is Object achieved according to the invention in that the receptor che at least some precipitation pulses only over each exposed to a period of time greater than the period a precipitation pulse but the cooling time of the substrate temperature to the lowest permissible layer growth temperature (Opening time), and that the receptor area between the opening times are thermally shielded over a period of time, that is sufficient to return the substrate temperature to the previous one increase the layer growth temperature (heat shield time).

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:Starting from the device described above, the the above object according to the invention by the following Features solved:

a) Der Substratheizer weist eine die dem Target abgewandte Seite des Substrats beaufschlagende rückseitige Heiz einrichung sowie einen die dem Target zugewandte Rezep torfläche des Substrats beaufschlagenden Wärmeschirm auf;a) The substrate heater has one facing away from the target Back heating applied to the side of the substrate facility and a recipe facing the target gate surface of the substrate acting heat shield on;
b) ein Antrieb zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Substrat und Wärmeschirm derart, daß der Wärmeschirm die Rezeptorfläche gegenüber dem Target zeitweise abschirmt und zeitweise freigibt;b) a drive for generating a relative movement between Substrate and heat shield such that the heat shield the Temporarily shields the receptor surface from the target and temporarily releases;
c) eine Synchronisiereinrichtung ist mit dem Laser sowie dem Antrieb verbunden zur Erzeugung einer Zeitkorrelati on zwischen den Laserpulsen und der genannten Relativbe wegung.c) a synchronizer is with the laser as well connected to the drive to generate a time correlation on between the laser pulses and the Relativbe movement.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt somit im Einsatz gleichförmiger und sich nahezu im Gleichgewicht befindlicher Bedingungen für die Substraterwärmung. Diese Bedingungen wer den in erster Linie erreicht durch einen weitgehend abge schlossenen Hohlraum zur Aufnahme des Substrats sowie durch dessen zeitweise Wärmeabschirmung. Unter diesen Bedingungen besteht keine Abhängigkeit mehr zwischen der Temperatur des mit dem Film versehenen Substrats weder von dem Graukoeffizi enten noch von dem Infrarot-Reflexionskoeffizienten der wach senden Filmschicht. Da diese Temperatur leicht bezogen werden kann auf die Oberflächentemperatur des Heizerinnenraumes, ist eine einfache und genaue Steuerung der Substrattemperatur mög lich durch Messungen der Heizertemperatur oder Steuerung der Heizerleistung. In diesem Zusammenhang ist ferner vorteilhaft, daß kein direkter thermischer Kontakt zwischen Substrat und Heizer mehr erforderlich ist.A major advantage of the invention is thus in use more uniform and almost in balance Conditions for substrate heating. These conditions who which primarily achieved through a largely abge closed cavity for receiving the substrate as well its temporary heat shield. Under these conditions there is no longer any dependency between the temperature of the film-coated substrate neither from the Graukoeffizi ducks still from the infrared reflection coefficient of the awake send film layer. Because this temperature can be easily obtained can depend on the surface temperature of the interior of the heater simple and precise control of the substrate temperature possible Lich by measuring the heater temperature or controlling the Heater output. In this context, it is also advantageous that no direct thermal contact between the substrate and Heater is more needed.

Ein wesentliches erfindungsgemäßes Merkmal liegt auch darin, daß die erfindungsgemäß definierte Öffnungszeit wesentlich kürzer ist als die erfindungsgemäß definierte Wärmeschirmzeit. Dieses Erfordernis ist bei der Erzeugung eines gepulsten La serniederschlags leicht zu erfüllen, da die Dauer jedes Nie derschlagspulses üblicherweise 10 Microsekunden nicht über schreitet [6], während die Zeit zwischen den Niederschlags pulsen mehr als 10 Millisekunden beträgt [1-4]. Dies ermög licht eine Relation R zwischen Öffnungs- und Wärmeschirmzeit in der Größenordnung von R = 0,001, was im Prinzip die Voraus setzung für die Erreichung extrem niedriger Temperaturschwan kungen DeltaT der Substrattemperatur gegenüber der Temperatur der im Gleichgewicht stehenden Heizung schafft. Die theoreti schen Schätzungen für diese Temperaturschwankung liegen bei R = 0,001 für ein SrTiO₃-Substrat mit einer Dicke von 0,5 mm und einer Temperatur von 800°C bei DeltaT = 0.02°C und liegt so mit wesentlich unter der üblichen Temperatursteuerabweichung von plus minus 5°C.An essential feature of the invention is that the opening time defined according to the invention is significantly shorter than the heat shielding time defined according to the invention. This requirement is easily met when generating a pulsed laser precipitation, since the duration of each precipitation pulse usually does not exceed 10 microseconds [6], while the time between the precipitation pulses is more than 10 milliseconds [1-4]. This enables a relationship R between the opening and heat shielding times in the order of R = 0.001, which in principle creates the prerequisite for achieving extremely low temperature fluctuations DeltaT of the substrate temperature compared to the temperature of the heating in equilibrium. The theoretical estimates for this temperature fluctuation are R = 0.001 for a SrTiO ₃ substrate with a thickness of 0.5 mm and a temperature of 800 ° C at DeltaT = 0.02 ° C, which is significantly less than the usual temperature control deviation of plus minus 5 ° C.

Um auch streifenförmige Substrate unbegrenzter Länge mit dün nen Filmschichten versehen zu können, ist erfindungsgemäß ein zweiter Antrieb zweckmäßig, der ein endlos ausgebildetes Sub strat zwischen einer rückwärtigen Heizeinrichtung und einem beweglichen, vorzugsweise drehbaren Wärmeschirm hindurchzieht.To even strip-shaped substrates of unlimited length with thin To be able to provide a film layer is, according to the invention, a expedient second drive, which is an endless sub strat between a rear heater and one movable, preferably rotatable heat shield pulls through.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further features of the invention are the subject of the Unteran sayings and are combined with other advantages of Invention explained in more detail using exemplary embodiments.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausfüh rungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing are some examples which serve as examples tion forms of the invention are shown schematically. Show it:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung eines gepulsten Laserniederschlags mit einem Drehantrieb für das Substrat; Figure 1 shows a device for generating a pulsed laser precipitation with a rotary drive for the substrate.

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine abgewandelte Ausfüh rungsform für einen Substratheizer in einer Dar stellung gemäß Fig. 1; Fig. 2 on an enlarged scale a modified Ausfüh approximate shape for a substrate heater in a Dar position shown in FIG. 1;

Fig. 3 die Darstellung gemäß Fig. 2 in Draufsicht und Fig. 3 shows the representation of FIG. 2 in plan view and

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Dar stellung gemäß Fig. 1. Fig. 4 shows a modified embodiment in a Dar position of FIG. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen gepulsten Laser 1, ein Target 2 sowie zwei Substrate 3, die auf einem Substrathalter 4 in Form einer Drehscheibe befestigt sind, die von einem elektrischen Motor 5 über eine Antriebswelle 6 dreh bar ist. Der Substrathalter 4 ist im Innenraum 7 eines statio när ausgebildeten Substratheizers 8 angeordnet, der an eine Energiequelle 9 angeschlossen ist und ein mit dem Target 2 fluchtendes Fenster 10 aufweist, an dem jedes Substrat 3 mit seiner dem Target 2 zugewandten Rezeptorfläche 3a bei Drehung des Substrathalters 4 vorbeigeführt wird.The device shown in Fig. 1 comprises a pulsed laser 1 , a target 2 and two substrates 3 , which are attached to a substrate holder 4 in the form of a turntable, which is rotatable by an electric motor 5 via a drive shaft 6 bar. The substrate holder 4 is arranged in the interior 7 of a statio narily designed substrate heater 8 , which is connected to an energy source 9 and has a window 10 aligned with the target 2 , on which each substrate 3 with its target 2 facing receptor surface 3 a when the Substrate holder 4 is passed.

Target 2 sowie Substratheizer 8 mit Substrathalter 4 sind in einer Vakuumkammer 11 angeordnet, die einen Auslaß 12 zum Ab pumpen, einen Einlaß 13 zur Befüllung der Vakuumkammer mit niedrigem Sauerstoffdruck und ein Quarzfenster 14 zum Eintritt des beim Laser 1 austretenden und durch eine Linse 15 geleite ten Laserstrahls 16 aufweist.Target 2 and substrate heater 8 with substrate holder 4 are arranged in a vacuum chamber 11 , which pump an outlet 12 from, an inlet 13 for filling the vacuum chamber with low oxygen pressure and a quartz window 14 for the entry of the laser 1 emerging and passed through a lens 15 th laser beam 16 has.

Der Substratheizer weist eine rückseitige, in Fig. 1 nicht näher dargestellte Heizeinrichtung zur Beaufschlagung der dem Target 2 abgewandten Seite des Substrats 3 sowie einen die dem Target 2 zugewandte Rezeptorfläche 3a des Substrats 3 beauf schlagenden Wärmeschirm 17 auf. Durch Drehung des Substrathal ters 4 werden die auf ihm befestigten Substrate 3 mit ihrer Rezeptorfläche 3a jeweils nur einigen Niederschlagspulsen über jeweils eine Zeitdauer ausgesetzt, die größer ist als die Dau er eines Niederschlagspulses aber der Abkühlzeit der Sub strattemperatur auf die tiefstzulässige Schichtwachstumstempe ratur (Öffnungszeit). Zwischen den Öffnungszeiten wird die Re zeptorfläche 3a von dem Wärmeschirm 17 thermisch abgeschirmt über einen Zeitraum, der ausreicht, die Substrattemperatur wieder auf die vorgegebene Schichtwachstumstemperatur anzuhe ben (Wärmeschirmzeit).The substrate heater has a rear heating device, not shown in FIG. 1, for acting on the side of the substrate 3 facing away from the target 2, and a heat shield 17 which acts on the receptor surface 3 a of the substrate 3 facing the target 2 . By rotating the Substrathal ters 4, the mounted on it substrates are each respectively subjected to 3 with its receptor surface 3a only some precipitate pulses over a period of time that is greater than the Dau he a precipitation pulse but strattemperatur temperature of the cooling time of the sub to the tiefstzulässige layer growth Tempe (opening time ). Between the opening times which Re is zeptorfläche 3 a of the heat shield 17 thermally shielded over a period of time sufficient, the substrate temperature again anzuhe to the predetermined film growth temperature ben (heat shield time).

Zur Erzeugung einer Zeitkorrelation zwischen den Laserpulsen und der genannten Öffnungs- bzw. Wärmeschirmzeit ist eine Syn chronisiereinrichtung vorgesehen, die mit dem Laser 1 sowie dem Antrieb 5, 6 für den Substrathalter 4 verbunden ist. Diese Synchronisiereinrichtung umfaßt eine drehfest mit der An triebswelle 6 verbundene Lochscheibe 18 mit zumindest einer Lichtdurchtrittsöffnung 19, die beim Drehen der Antriebswelle 6 in einen von einer Emitterdiode 20 auf eine Fotodiode 21 ge richteten Lichtstrahl 22 gelangt. Die Fotodiode 21 formt das von der Emitterdiode 20 erhaltene Lichtsignal um in ein elek trisches Signal, mit dem eine elektronische Einheit 23 beauf schlagt wird, die zur Lasersynchronisierung eine Reihe von Pulsen erzeugt und elektrisch verbunden ist mit den beiden Dioden 20, 21 und dem Laser 1.To generate a time correlation between the laser pulses and the mentioned opening or heat shielding time, a synchronization device is provided, which is connected to the laser 1 and the drive 5 , 6 for the substrate holder 4 . This synchronizing device comprises a rotationally fixed to the drive shaft 6 connected to perforated disc 18 with at least one light passage opening 19 , which passes when rotating the drive shaft 6 in a ge from an emitter diode 20 to a photodiode 21 directed light beam 22 . The photodiode 21 forms the light signal obtained from the emitter diode 20 into an elec trical signal with which an electronic unit 23 is struck, which generates a series of pulses for laser synchronization and is electrically connected to the two diodes 20 , 21 and the laser 1st

Gemäß Fig. 2 kann der Substratheizer 8 zweiteilig ausgebildet sein und sich aus einer oberen Topfscheibe 24 und einem unte ren Boden 25 zusammensetzen. Dadurch läßt sich der Substrat heizer zur Substratbeschickung bzw. -entnahme öffnen. Beide Teile 24, 25 bestehen aus Metall und sind mit einer Heizein richtung versehen, die aus elektrisch beheizten Drähten 26 be steht, die von der Innenseite in die Teile 24, 25 eingebettet sind. Der Substratheizer ist allseitig umschlossen von insge samt sechs einzelnen Wärmeschirmen 27-32 zur Verminderung der thermischen Verluste des Substratheizers. Sowohl die obere Topfscheibe 24 des Substratheizers als auch die Wärmeschirme 30, 31 und 32 weisen ein mit dem Target 2 fluchtendes Fenster 10 auf, unter dem der Substrathalter 14 mit dem die beiden Substrate 3 aufnehmenden Ringbereich vorbeidreht.Referring to FIG. 2, the substrate heater may be formed in two parts 8 and are composed of an upper cup wheel 24 and a bottom 25 unte ren. This allows the substrate heater to be opened for loading or removing the substrate. Both parts 24 , 25 are made of metal and are provided with a heating device, which consists of electrically heated wires 26 , which are embedded in the parts 24 , 25 from the inside. The substrate heater is enclosed on all sides of IMP EXP including six individual heat shields 27-32 to reduce the thermal losses of the substrate heater. Both the upper cup disk 24 of the substrate heater and the heat shields 30 , 31 and 32 have a window 10 aligned with the target 2 , under which the substrate holder 14 with the ring area accommodating the two substrates 3 rotates past.

Gemäß Fig. 3 kann die Form des Fensters 10 von zwei radialen Linien sowie von einem äußeren und einem inneren Kreisbogen begrenzt werden, deren Radien r_a und r_i ihren Mittelpunkt auf der Drehachse 33 der Antriebswelle 6 des Substrathalters 4 ha ben. Diese Form des Fensters führt für jeden Punkt der Rezep toroberfläche des Substrats zu einer gleichmäßig langen Expo sitionsdauer, somit zu gleichmäßigeren Temperaturbedingungen (gleichmäßig kleinen Temperaturschwankungen innerhalb der To leranzgrenze) während der Rotation des Substrats und ermög licht damit eine zusätzliche Verbesserung der Präzision der Temperaturkonstanz. Es ist auch möglich, eine zusätzliche Kor rektur der radialen Temperaturverteilung dadurch zu erreichen, daß an Stelle der radialen Linien andere, geeignet geformte Kurven zur Begrenzung des Fensters zur Anwendung kommen. Ins gesamt sind die Abmessungen des Fensters 10 nur geringfügig größer als die des Substrats 3.Referring to FIG. 3, the shape of the window 10 by two radial lines, as well as an outer and an inner circular arc can be limited, the radii r _a and r _i ben its center on the rotation axis 33 of the drive shaft 6 of the substrate holder 4 ha. This shape of the window leads to a uniformly long exposure time for every point of the substrate's receptor surface, thus to more uniform temperature conditions (uniformly small temperature fluctuations within the tolerance limit) during the rotation of the substrate and thus enables an additional improvement in the precision of the temperature constancy. It is also possible to achieve an additional correction of the radial temperature distribution by using other, suitably shaped curves for delimiting the window instead of the radial lines. Overall, the dimensions of the window 10 are only slightly larger than those of the substrate 3 .

Zur Erzeugung eines gepulsten Laserniederschlags in Form dün ner Schichten werden die Laserstrahlen 16 über die Linse 15 und durch das Quarzfenster 14 auf das Target 2 geleitet, wo sie unter Vakuum aus dem Target durch Verdampfen Stoffe ab tragen und zwar in Form von Niederschlagspulsen (gepulste ion- molekulare Ablationskeule). Der Niederschlag dieses ion-mole kularen Flusses erfolgt auf der Rezeptorfläche 3a des Sub strates 3, das über den Substratheizer 8 auf eine erhöhte Tem peratur von 780°C aufgeheizt wurde. Während des Nieder schlagsvorgangs weisen die Substrate 3 mit ihrem Substrathal ter 4 eine Drehfrequenz von etwa 5 Hz auf. Diese Rotation führt zu einer Abschirmung der Rezeptorfläche 3a jedes Sub strates 3 im Innenraum 8 des Substratheizers über einen Zeit raum von t_s = 180 ms. Dies ist genau die Zeit, die erforderlich ist, die Substrattemperatur wieder auf die vorgegebene Schichtwachstumstemperatur anzuheben (Wärmeschirmzeit). Die Öffnungszeit, die sich aus der Rotationsgeschwindigkeit und der Umfangslänge des Fensters 10 ergibt, beträgt t_e = 20 ms. Diese Zeitspanne übersteigt wesentlich die Dauer der Nieder schlagpulse (0.01 ms). Die Amplitude der Temperaturoszillatio nen des Substrates als Folge des Temperaturabfalls während der Öffnungszeit ist nicht größer als DeltaT = 0.4°C (gemäß durchgeführten Messungen) und liegt somit erheblich niedriger als der übliche in einer Größenordnung von 5°C liegende Tem peraturabfall. Die Niederschlagspulse werden synchronisiert mit Frequenz und Phase der Substratrotation derart, daß die Zeit der Niederschlagspulse übereinstimmt mit der Öffnungszeit für die gesamte Rezeptorfläche 3a jedes Substrates 3. To generate a pulsed laser precipitate in the form of thin layers, the laser beams 16 are passed through the lens 15 and through the quartz window 14 to the target 2 , where they remove substances from the target by evaporation in the form of precipitation pulses (pulsed ion - molecular ablation lobe). The precipitate of this ion-mole-molecular flow takes place on the receptor surface 3 a of the sub strates 3 which has been heated by the substrate heater 8 to an elevated tem perature of 780 ° C. During the precipitation process, the substrates 3 with their substrate holder 4 have a rotational frequency of approximately 5 Hz. This rotation leads to a shielding of the receptor surface 3 a of each sub strates 3 in the interior 8 of the substrate heater over a period of t _s = 180 ms. This is exactly the time required to raise the substrate temperature back to the specified layer growth temperature (heat shielding time). The opening time, which results from the rotational speed and the circumferential length of the window 10 , is t _e = 20 ms. This period significantly exceeds the duration of the precipitation pulses (0.01 ms). The amplitude of the temperature oscillations of the substrate as a result of the temperature drop during the opening time is not greater than DeltaT = 0.4 ° C (according to measurements carried out) and is therefore considerably lower than the usual temperature drop of around 5 ° C. The precipitation pulses are synchronized with the frequency and phase of the substrate rotation in such a way that the time of the precipitation pulses corresponds to the opening time for the entire receptor surface 3 a of each substrate 3 .

Mit Hilfe eines derartigen Verfahrens bzw. unter Einsatz der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wurde eine Reihe von HTSC-Filmschichten einer supraleitenden Keramik YBa₂Cu₃O_7-x auf SrTiO₃-Substrat der Abmessung 10 × 5 × 1 mm hergestellt. Ver wendet wurde ein XP 2020 Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 308 nm und 2 J Pulsenergie. Das Verfahren wurde durchge führt unter einem Sauerstoffdruck von 0,6 mbar. Die Temperatur im Substratheizer-Innenraum mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 2,5 mm wurde mit Hilfe elektrischer Energie bei etwa 90 W gehalten.With the aid of such a method or using the device described above, a series of HTSC film layers of a superconducting ceramic YBa ₂ Cu ₃ O _7-x on SrTiO ₃ substrate measuring 10 × 5 × 1 mm were produced. An XP 2020 excimer laser with a wavelength of 308 nm and 2 J pulse energy was used. The process was carried out under an oxygen pressure of 0.6 mbar. The temperature in the substrate heater interior with a diameter of 50 mm and a height of 2.5 mm was kept at about 90 W with the aid of electrical energy.

Alle nach diesem Verfahren hergestellten HTSL-Filmschichten waren reproduzierbar c-achsig orientiert mit hoher kristalli ner Genauigkeit. Die Filmschichten ergaben perfekte supralei tende Parameter T_c = 90K und DeltaT_c = 1K.All HTSL film layers produced by this process were reproducibly oriented c-axis with high crystalline accuracy. The film layers gave perfect superconducting parameters T _c = 90K and DeltaT _c = 1K.

Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens sowie der Vorrichtung gemäß der Erfindung liegt in dem hohen Grad der Reproduzier barkeit von Filmparametern im Vergleich mit anderen Verfahren zur Erwärmung des Substrates. Zum Beispiel ermöglicht das er findungsgemäße Verfahren im Vergleich zu dem weitverbreiteten Verfahren [1,3], bei dem zur Verbesserung des thermischen Kontaktes Leitsilber eingesetzt wird, eine Verbesserung der Reproduzierbarkeit des Sprungpunktes bei Supraleitern um den Faktor 10 sowie eine Aufrechterhaltung der Sprungtemperatur der HTSL-Filmschichten mit einer Genauigkeit von etwa 0,1 K.A major advantage of the method and the device according to the invention lies in the high degree of reproducibility availability of film parameters in comparison with other processes for heating the substrate. For example, he makes it possible method according to the invention compared to the widespread Method [1,3] in which to improve the thermal Contact silver is used, an improvement in Reproducibility of the jump point for superconductors around the Factor 10 and maintaining the jump temperature of the HTSL film layers with an accuracy of approximately 0.1 K.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Vorrichtung zur Erzeugung ei nes gepulsten Laserniederschlags. Das Substrat ist hier als endloser Bandstreifen 34 ausgebildet, der von einem zusätzli chen, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Antrieb über zwei Umlenkrollen 35 mit linearer Bewegung gezogen wird. Der Substratheizer 8 setzt sich zusammen aus einer stationär aus gebildeten rückwärtigen Heizeinrichtung 36 zur Wärmebeauf schlagung der Rückseite des Bandstreifens 34 sowie aus einem drehbaren Wärmeschirm 37, der eine eingebaute elektrische Heizeinrichtung 38 aufweist und von einem Drehantrieb beauf schlagt wird, der sich wiederum aus einem elektrischen Motor 5 und einer Antriebswelle 6 zusammensetzt. Letztere ist mit ei nem Kollektor 39 bestückt, der die Heizeinrichtung 38 mit elektrischem Strom von einer Stromquelle 40 versorgt. Fig. 4 shows a modified device for generating egg nes pulsed laser precipitation. The substrate is formed here as an endless band strip 34 which is pulled by an additional drive, not shown in the drawing, via two deflection rollers 35 with linear movement. The substrate heater 8 is composed of a stationary rear heating device 36 for applying heat to the back of the strip 34 and a rotatable heating screen 37 , which has a built-in electric heating device 38 and is struck by a rotary drive, which in turn consists of an electric one Motor 5 and a drive shaft 6 is composed. The latter is equipped with a collector 39 , which supplies the heating device 38 with electrical current from a current source 40 .

Im übrigen entspricht die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Otherwise , the device shown in FIG. 4 corresponds to the embodiment according to FIG. 1.

Während des Beschichtungsvorganges rotiert der mit dem Fenster 10 versehene Wärmeschirm 37 und öffnet somit die Rezeptorflä che des Bandstreifens 34 gegenüber dem Target 2 bzw. schirmt die Rezeptorfläche gegenüber dem Target 2 ab. Die Nieder schlagspulse werden mit Frequenz und Phase der Schirmrotation so synchronisiert, daß die Zeit der Niederschlagspulse über einstimmt mit der Öffnungszeit für die gesamte Breite des das Substrat bildenden Bandstreifens 34. Während des Niederschlags wird der Bandstreifen 34 langsam mit konstanter Geschwindig keit zwischen der rückwärtigen Heizeinrichtung 36 und dem Wär meschirm 37 hindurchgezogen, um eine gleichförmige Film schichtdicke auf seiner dem Target 2 zugewandten Oberfläche zu erhalten. Mit dieser Vorrichtung läßt sich daher ein endloses Substrat beschichten. During the coating process, the heat shield 37 provided with the window 10 rotates and thus opens the receptor surface of the strip 34 against the target 2 or shields the receptor surface against the target 2 . The precipitation pulses are synchronized with the frequency and phase of the screen rotation so that the time of the precipitation pulses coincides with the opening time for the entire width of the strip 34 forming the substrate. During the rain, the tape strip 34 is slowly pulled at a constant speed between the rear heating device 36 and the heat shield 37 in order to obtain a uniform film layer thickness on its surface facing the target 2 . An endless substrate can therefore be coated with this device.

LiteraturübersichtLiterature overview

1. X.D.Wu, R.E.Muenhausen, S.Foltyn, R.S.Estler, R.C.Dye, C.Flamme, N.S.Nogar, A.R.Garcia, J.Martin and J.Tesmer. Effect of deposition rate on properties of YBa₂ Cu₃O_7- _δ superconducting thin films. Appl. Phys. Lett. 56(15), 9. April 1990, p. 1481-1483.1. XDWu, REMuenhausen, S.Foltyn, RSEstler, RCDye, C.Flamme, NSNogar, ARGarcia, J.Martin and J.Tesmer. Effect of deposition rate on properties of YBa ₂ Cu ₃ O _7- _δ superconducting thin films. Appl. Phys. Lett. 56 (15), April 9, 1990, p. 1481-1483.

2. A.Cohen, P.Allenspacher, M.M.Brieger, I.Jeuk and H.Opower. Beam target interaction during growth of YBa₂ Cu₃O_7-x by the laser ablation technique. Appl. Phys. Lett. 59(17), 21 October 1991, p. 2186-2188.2. A.Cohen, P.Allenspacher, MMBrieger, I.Jeuk and H.Opower. Beam target interaction during growth of YBa ₂ Cu ₃ O _7-x by the laser ablation technique. Appl. Phys. Lett. 59 (17), October 21, 1991, p. 2186-2188.

3. M.F.Davis, J.Wosik, K.Forster, S.C.Deshmukh, H.R.Rampersad, S.Shah, P.Siemsen, J.C.Wolfe, D.J.Economou. Deposition of high quality YBa₂Cu₃O_7- _δ thin films over large areas by pulsed laser ablation with substrate scanning. J. Appl. Phys. 69(10), 15 may 1991, p. 7182-7188.3. MFDavis, J.Wosik, K.Forster, SCDeshmukh, HRRampersad, S.Shah, P.Siemsen, JCWolfe, DJEconomou. Deposition of high quality YBa ₂ Cu ₃ O _7- _δ thin films over large areas by pulsed laser ablation with substrate scanning. J. Appl. Phys. 69 (10), 15 may 1991, p. 7182-7188.

4. Hirohiko Izumi, Katsumi Ohata, Takashi Sawada, Tadataka Morishita and Shoji Tanaka. Deposition pressure effects on the laser Plume of YBa₂Cu₃O_7- _δ. Japanese Journal of Applied Physics. Vol.30, N 9A, September, 1991, p. 1956-1958.4. Hirohiko Izumi, Katsumi Ohata, Takashi Sawada, Tadataka Morishita and Shoji Tanaka. Deposition pressure effects on the laser plume of YBa ₂ Cu ₃ O _7- _δ . Japanese Journal of Applied Physics. Vol.30, N 9A, September, 1991, p. 1956-1958.

5. D.S.Misra and S.B.Palmer. Laser ablated thin films of Y₁Ba₂Cu₃O_7- _δ: the nature and origin of the particulates. Physica C 176 (1991), p.43-46.5. DSMisra and SBPalmer. Laser ablated thin films of Y ₁ Ba ₂ Cu ₃ O _7- _δ : the nature and origin of the particulates. Physica C 176 (1991), p.43-46.

6. Rajiv K. Singh and J.Narayan. Pulsed-laser evaporation technique for deposition of thin films: Physics and theoretical model. Phys. Rev. B, 1 May 1990, Vol. 41, N 13, p.8843-8859.6. Rajiv K. Singh and J.Narayan. Pulsed laser evaporation technique for deposition of thin films: Physics and theoretical model. Phys. Rev. B, 1 May 1990, vol. 41, N 13, p.8843-8859.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten eines Substrates unter Verwen dung einer gepulsten Quelle, die durch Niederschlagspul se Stoffe auf der auf eine bestimmte Temperatur auf ge heizten Substratoberfläche (Rezeptorfläche) in Form dün ner Schichten niederschlägt, insbesondere zur Herstel lung von supraleitenden kristallinen Filmschichten, da durch gekennzeichnet, daß die Rezeptorfläche zumindest einigen Niederschlagspulsen nur über jeweils eine Zeit dauer ausgesetzt wird, die größer ist als die Dauer ei nes Niederschlagspulses aber der Abkühlzeit der Sub strattemperatur auf die tiefstzulässige Schichtwachstum stemperatur (Öffnungszeit), und daß die Rezeptorfläche zwischen den Öffnungszeiten thermisch abgeschirmt wird über einen Zeitraum, der ausreicht, die Substrattempera tur wieder auf die vorgegebene Schichtwachstumstempera tur anzuheben (Wärmeschirmzeit).1. A method for coating a substrate using a pulsed source, which precipitates substances by precipitation on the surface heated to a certain temperature on the substrate surface (receptor surface) in the form of thin layers, in particular for the production of superconducting crystalline film layers, because of characterized in that the receptor surface is exposed to at least some precipitation pulses only for a period of time which is greater than the duration of a precipitation pulse but the cooling time of the substrate temperature to the lowest permissible layer growth temperature (opening time), and that the receptor surface is thermally shielded between the opening times over a period of time sufficient to raise the substrate temperature back to the specified layer growth temperature (heat shielding time).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Öffnungs- und Wärmeschirmzeiten das Sub strat eine periodische Bewegung ausführt, mit deren Fre quenz und Phase zumindest einige der Niederschlagspulse synchronisiert werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that to form the opening and heat shield times the sub strat carries out a periodic movement, with the Fre frequency and phase at least some of the precipitation pulses be synchronized.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung der Öffnungs- und Wärmeschirmzeiten zu mindest ein Wärmeschirm oder Teile des Heizers eine pe riodische Bewegung ausführen, mit deren Frequenz und Phase zumindest einige der Niederschlagspulse synchroni siert werden.3. The method according to claim 1, characterized in that to realize the opening and heat shield times at least one heating screen or parts of the heater a pe perform periodic movement, with their frequency and Phase synchroni at least some of the precipitation pulses be settled.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Bewegung eine Rotation ist.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in net that the movement is a rotation.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein ganzzahliges Verhältnis zwischen der Frequenz der Niederschlagspulse und der Bewegungsfrequenz.5. The method according to claim 2, 3 or 4, characterized by an integer ratio between the frequency the precipitation pulses and the movement frequency.

6. Vorrichtung zur Erzeugung dünner Schichten auf einem Substrat, mit einem gepulsten Laser (1), einem Target (2), zumindest einem Substrat (3; 34), einem Substrathei zer (8) und einer Target (2) und Substrat (3; 34) um schließenden Vakuumkammer (11), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Substratheizer (8) weist eine die dem Target (2) abgewandte Seite des Substrats (3; 34) beaufschlagende rückseitige Heizeinrichtung (25; 36) sowie einen die dem Target (2) zugewandte Rezeptorfläche (3a) des Substrats (3; 34) beaufschlagenden Wärmeschirm (17; 26-32; 37) auf;
b) ein Antrieb (5, 6) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Substrat (3; 34) und Wärmeschirm (17; 26-32; 37) derart, daß der Wärmeschirm die Rezeptorfläche (3a) gegenüber dem Target (3) zeitweise abschirmt und zeitweise freigibt;
c) eine Synchronisiereinrichtung (18-23) ist mit dem La ser (1) sowie dem Antrieb (5, 6) verbunden zur Erzeu gung einer Zeitkorrelation zwischen den Laserpulsen und der genannten Relativbewegung.

6. Device for producing thin layers on a substrate, with a pulsed laser ( 1 ), a target ( 2 ), at least one substrate ( 3 ; 34 ), a substrate heater ( 8 ) and a target ( 2 ) and substrate ( 3 ; 34 ) around closing vacuum chamber ( 11 ), in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by the following features:

a) The substrate heater (8) has a corresponding to the target (2) side facing away from the substrate (3; 34) acting on rear-side heater (25; 36) and a the said target (2) facing receptor surface (3 a) of the substrate (3 ; 34 ) acting heat shield ( 17 ; 26 - 32 ; 37 );
b) a drive ( 5 , 6 ) for generating a relative movement between the substrate ( 3 ; 34 ) and the heat shield ( 17 ; 26 - 32 ; 37 ) such that the heat shield temporarily shields the receptor surface ( 3 a) from the target ( 3 ) and temporarily releases;
c) a synchronizer (18 - 23) is connected to the La ser (1) and the drive (5, 6 connected) for the generation of a supply time correlation between the laser pulses and said relative movement.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratheizer (8) stationär ausgebildet ist und ei nen Innenraum (7) zur Aufnahme des Substrats (3) und im Wärmeschirm (17; 26-32) ein mit dem Target (2) fluchten des Fenster (10) aufweist, an dem das Substrat (3) mit seiner Rezeptorfläche (3a) von dem genannten Antrieb (5, 6) gesteuert vorbeigeführt wird (Fig. 1-3).7. The device according to claim 6, characterized in that the substrate heater ( 8 ) is stationary and egg nen interior ( 7 ) for receiving the substrate ( 3 ) and in the heat shield ( 17 ; 26 - 32 ) with the target ( 2 ) Alignment of the window ( 10 ) past which the substrate ( 3 ) with its receptor surface ( 3 a) is guided by the drive ( 5 , 6 ) mentioned ( Fig. 1-3).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenraum (7) des Substratheizers (8) als Sub strathalter (4) eine von dem Antrieb (5, 6) beaufschlagte Drehscheibe angeordnet ist, die mit einem ein oder meh rere Substrate (3) aufnehmenden Ringbereich unter dem Fenster (10) vorbeidreht (Fig. 1-3).8. The device according to claim 7, characterized in that in the interior ( 7 ) of the substrate heater ( 8 ) as a sub strathalter ( 4 ) is arranged a turntable acted upon by the drive ( 5 , 6 ) with one or more substrates ( 3 ) receiving ring area under the window ( 10 ) past ( Fig. 1-3).

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Heizeinrichtung (36) stationär ausgebil det und zumindest ein bewegbarer, von dem Antrieb (5, 6) beaufschlagter Wärmeschirm (37) vorgesehen ist (Fig. 4).9. The device according to claim 6, characterized in that the rear heating device ( 36 ) stationary ausgebil det and at least one movable, by the drive ( 5 , 6 ) acted upon heat shield ( 37 ) is provided ( Fig. 4).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Wärmeschirm (37) als von dem Antrieb (5, 6) beaufschlagte Drehscheibe ausgebildet ist, die ein Fen ster (10) aufweist, das in einer die Pulsverbindung zwi schen Target (2) und Substrat (34) schneidenden Kreis bahn umläuft (Fig. 4).10. The device according to claim 9, characterized in that the movable heat shield ( 37 ) is designed as a turntable acted upon by the drive ( 5 , 6 ), which has a fen ster ( 10 ) which in a pulse connection between the target's ( 2 ) and substrate ( 34 ) intersecting circular orbit ( Fig. 4).

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der zumindest eine bewegbare Wärmeschirm (37) eine zusätzliche Heizeinrichtung (38) aufweist (Fig. 4). 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the at least one movable heat screen ( 37 ) has an additional heating device ( 38 ) ( Fig. 4).

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen zweiten Antrieb, der ein endlos ausgebilde tes Substrat (34) zwischen der rückwärtigen Heizeinrich tung (36) und dem bewegbaren Wärmeschirm (37) hindurch zieht (Fig. 4).12. The apparatus of claim 9, 10 or 11, characterized by a second drive which pulls an endlessly formed substrate ( 34 ) between the rear heating device ( 36 ) and the movable heat shield ( 37 ) ( Fig. 4).