DE4341173A1 - Ablagern unterschiedlicher Materialien auf einem Substrat - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft das Ablagern unterschiedlicher Ma­ terialien auf einem Substrat, zum Beispiel zum Zweck des Her­ stellens von optischen Viertelwellenlängen-Plättchen-Refle­ toren hoher Qualität, wie es beispielsweise bei der Her­ stellung von Ringlaser-Gyroskopen erforderlich ist.

Eine bekannte Methode dafür wird in einem Aufsatz mit dem Ti­ tel "Advances in Low-Energy Ion Beam Technology" von W. Laznovsky, veröffentlicht in dem Journal "Vacuum Technolo­ gy", August 1975, beschrieben. Die in diesem Aufsatz be­ schriebene Methode verwendet eine Ionenquelle vom Kaufman- Typ, welche einen Strahl niederenergetischer Argonionen auf ein "Target" richtet, das aus der Substanz hergestellt ist, die auf einem Substrat abzulagern ist. Der Effekt ist, daß Teilchen des Targetmaterials abgelöst oder gesputtert wer­ den, welche dann auf dem Substrat abgelagert werden, um eine dünne Schicht zu bilden. Wenn es gewünscht ist, abwechselnde Schichten unterschiedlicher Materialien herzustellen, wie es zum Beispiel erforderlich ist, wenn optische Viertelwellen­ längen-Plättchen-Reflektoren oder -Filter hergestellt wer­ den, ist es notwendig, die Targets zu wechseln, und der zu­ vor erwähnte Aufsatz betrachtet ein System, das drei solche Targets einsetzt, die untereinander ausgetauscht werden können.

Ein Nachteil früher vorgeschlagener Systeme wie beispielswei­ se des oben beschriebenen Systems ist, daß während des Inter­ valls zwischen der Ablagerung jeder Schicht das Substrat mit Verunreinigungen überzogen werden kann. Diese können ent­ fernt werden, indem Ionen niedriger Energie von einer se­ kundären Ionenkanone verwendet werden, doch erhöht dies die Komplexität des Geräts und seines Betriebs.

Ein weiteres Problem ist, daß die für die Ablagerung eines Materials erforderliche Umgebung für die Ablagerung eines anderen Materials nicht ideal sein könnte. In der GB-Patent­ beschreibung 2 020 701 B wird vorgeschlagen, daß der Druck des Niedrigvakuumgases im Inneren der Kammer, wobei das Gas absichtlich eingeführt wird, um die Stöchiometrie des abgela­ gerten Materials zu steuern, zwischen den Ablagerungsprozes­ sen der unterschiedlichen Materialien verändert werden sollte. Die Notwendigkeit, solche Einstellungen durchzufüh­ ren, erhöht jedoch die Komplexität und die Zeit, die zwi­ schen dem Ablagern der unterschiedlichen Schichten erforder­ lich ist, und wo eine große Anzahl von Schichten auf einer großen Anzahl von Substraten abzulagern ist, kann der Prozeß sehr zeitraubend und kostspielig werden. Experimente, die Systeme verwenden, wie sie beschrieben worden sind, haben gezeigt, daß sie unzuverlässig dahingehend sind, daß die Qualität der resultierenden Produkte in einem Ausmaß inkon­ sistent gewesen ist, der es erforderlich machen könnte, daß ein signifikanter Anteil von ihnen zu verwerfen ist, falls er für eine Verwendung in Ringlaser-Gyroskopen wie zuvor er­ wähnt erforderlich ist.

Diese Erfindung schafft ein Gerät zum Ablagern unterschiedli­ cher Materialien auf ein Substrat in der Gegenwart einer reaktionsfähigen Substanz, um eine gewünschte Stöchiometrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen, und ist gekenn­ zeichnet durch Mittel zum Bewegen des Substrats (9) zwischen Bereichen, Mittel (3, 4) zum Ablagern der unterschiedlichen Materialien auf dem Substrat (9) in den jeweiligen Berei­ chen, Mittel (12 oder 19) zum Einführen einer reaktionsfähi­ gen Substanz in jeden Bereich, um das Material, während es in diesem Bereich abgelagert wird, der reaktionsfähigen Sub­ stanz auszusetzen, und Mittel (13, 14, 15 oder 19) zum Steuern des Grades solch einer Aussetzung in einem Bereich relativ zum anderen Bereich, um die gewünschte Stöchiometrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen.

Während es denkbar ist, daß die Erfindung in Prozessen wie beispielsweise der Dampfablagerung dünner Filme verwendet werden könnte, wird in Betracht gezogen, daß sie eine primä­ re Anwendung in Sputter-Ablagerungsprozessen finden wird.

Durch Einsetzen der Erfindung ist es möglich, Mehrfachschich­ ten abzulagern, während sichergestellt ist, daß die Bedingun­ gen am Substrat geeignet für die Ablagerung jeder Schicht sind. Darüber hinaus wird es unnötig, die Ausrüstung still­ zulegen, um Einstellungen zwischen den Schichtablagerungen durchzuführen, und eine große Anzahl von Substraten kann in einem im wesentlichen kontinuierlichen Prozeß bearbeitet werden.

Das abgelagerte Material kann der reaktionsfähigen Substanz auf zwei Arten ausgesetzt werden.

Die erste umfaßt das Steuern der Atmosphäre in den jeweili­ gen Bereichen. Geeigneterweise kann diese Steuerung durch Einführen eines reaktionsfähigen Gases in den Bereich und durch eine geeignete Anordnung einer den Druck des reaktions­ fähigen Gases innerhalb des Bereiches steuernden Vakuum­ vorrichtung erzielt werden.

Im Gegensatz zum Steuern der Atmosphäre in den unterschied­ lichen Bereichen kann ein Strahl reaktionsfähiger Teilchen auf das Material gerichtet werden, während es abgelagert wird. Vorzugsweise umfaßt das Mittel zum Vorsehen solch eines Strahles eine Ionenquelle und die reaktionsfähigen Teilchen umfassen Sauerstoffatome oder -ionen. Die Verwen­ dung dieser Methode ermöglicht eine größere zu erzielende Ab­ lagerungsrate, da (i) ein geringerer Hintergrunddruck reak­ tionsfähiger Teilchen in der Umgebung des Targets aufrechter­ halten werden kann, wodurch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, daß die Teilchen mit dem Target reagieren, und (ii) die reaktionsfähigen Teilchen in ihrem energiereichen Zustand leichter mit dem abgelagerten Material reagieren.

Die Kammer ist vorzugsweise durch eine oder mehrere Unter­ teilungen in die zuvor erwähnten verschiedenen Bereiche aufgeteilt. Mehr als eine Unterteilung wäre erforderlich, wenn mehr als zwei Targets verwendet werden, um mehr als zwei unterschiedliche Materialien abzulagern. Aufgrund des sehr niedrigen Drucks, der normalerweise bei diesem Typ von Ausrüstung eingesetzt wird, brauchen die Bereiche nicht voneinander im normalen Sinne abgedichtet werden. Eine geeignete Vakuumpumpe, die mit jedem Bereich verbunden ist, kann eine Druckdifferenz zwischen verbundenen Bereichen wirksam erzielen.

Die Verwendung eines Strahls reaktionsfähiger Teilchen ist für sich allein erfinderisch und somit wird gemäß einem wei­ teren Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Ablagern eines Materials auf einem Substrat geschaffen, welches umfaßt, daß ein Teilchenstrahl auf ein Target gerichtet wird, wodurch Teilchen eines Targetmaterials veranlaßt werden, auf das Sub­ strat zu emittiert zu werden, und daß ein Strahl reaktions­ fähiger Teilchen auf das abgelagerte Material gerichtet wird, um mit dem abgelagerten Material zu reagieren und so­ mit eine gewünschte Stöchiometrie zu erlangen.

Das Mittel zum Ablagern nimmt geeigneterweise die Form einer separaten Ionenstrahlquelle an, die jedem Bereich zugeordnet und so angeordnet ist, daß sie einen Strahl aus Ionen, vor­ zugsweise Argonionen, auf ein zugeordnetes Target in diesem Bereich richtet. Es kann wünschenswert sein, die Ionen zu neutralisieren, um einen Ladungsaufbau auf den Targets zu verhindern, und in dieser Beschreibung ist der Begriff "Ion" so zu interpretieren, daß er solche neutralisierten Ionen einschließt.

Es gibt jedoch andere Anordnungen, die verwendet werden könn­ ten. In einer Anordnung wird ein einzelner Ionenstrahl zwi­ schen den Bereichen derart aufgeteilt, daß jeder Teil des aufgeteilten Strahls auf ein zugeordnetes Target in den jeweiligen Bereichen auftrifft, um von ihm Teilchen abzulö­ sen, die nachfolgend auf den Substraten abgelagert werden. Das Aufteilen des Strahls kann durch Verwenden einer Strahl­ teilungsvorrichtung erzielt werden, die eine Ladung trägt, die gleich der Ladung ist, die durch die den Strahl bilden­ den Ionen getragen wird.

Das Mittel zum Aufteilen des Strahls kann eine einfache me­ chanische Unterteilung sein, die einem sekundären Zweck eines Trennens der zwei Bereiche dienen kann, die auf unter­ schiedlichen Drücken für die zuvor erklärten Zwecke gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Unterteilung ge­ laden sein, um Ionen des Strahls abzustoßen und dessen Tei­ lung zu unterstützen. In diesem Zusammenhang ist zu bemer­ ken, daß die Mittel zum Erzeugen des Ionenstrahls eine La­ dungsneutralisierungsvorrichtung einschließen können, um den Aufbau einer Ladung auf dem Target zu vermeiden, welche die Ionen abstoßen würde. Mit einem neutralisierten Strahl wäre eine elektrostatische Teilung des Strahls undurchführbar und andere Aufteilungsmittel müßten eingesetzt werden.

Das Mittel zum Bewegen des Substrats zwischen den Bereichen liegt vorzugsweise in Form eines sich drehenden Trägers vor, dessen Drehung die Substrate von einem Bereich zum anderen trägt. Es ist günstig, individuelle Substrathalter einzu­ setzen, die auf dem Träger angebracht sind, und eine Einrich­ tung kann vorgesehen sein, um jeden Halter relativ zum Trä­ ger auf eine Weise zu drehen oder anderweitig zu bewegen, um sicherzustellen, daß das auf den Substraten abgelagerte Ma­ terial auf eine gleichförmige Weise abgelagert wird. Eine Drehbewegung des Trägers ist nicht wesentlich und in anderen Ausführungsformen der Erfindung wäre es möglich, für eine Form einer linearen Bewegung zu sorgen, um die Substrate von einem Bereich zum anderen zu bewegen.

Das Mittel zum Bewegen des Substrats zwischen den Bereichen hat vorzugsweise den Effekt, daß die Substrate relativ zu einer Umhüllung bewegt werden, die einen Teil des Geräts bildet, jedoch kann es auch möglich sein, die "Bereiche" zu bewegen, z. B. durch Drehen oder Bewegen der Unterteilung.

Wo ein sich drehender Träger verwendet wird und es gewünscht ist, das Gerät in einem kontinuierlichen Prozeß zu betrei­ ben, kann es notwendig sein, eine Art von Abschirmung oder eine andere Steuerungsvorrichtung einzusetzen, um eine Mate­ rialablagerung auf dem Substrat zu verhindern, wie es erfor­ derlich ist, um das gewünschte Verhältnis unterschiedlicher abgelagerter Materialien zu erlangen.

Ein besonderer Nutzen, der durch Einsetzen der Erfindung ge­ wonnen werden kann, ist, da es auf diese Weise einfach wird, die unterschiedlichen Materialien ohne die Notwendigkeit zu zeitraubenden Wechselprozessen abwechselnd abzulagern, daß eine abgestufte Struktur zwischen den Schichten hergestellt werden kann, indem das Substrat auf eine kontinuierliche oder gepulste Weise zwischen den Bereichen bewegt wird, um einen Film variablen Brechungsindexes oder sich räumlich ändernden Brechungsindexes unter optimalen Bedingungen für die Struktur jedes Materials wirksam abzulagern.

Die abgestufte Struktur kann aus sich schnell abwechselnden Schichten bestehen. Falls die Wechsel sehr häufig bewirkt werden, können die Teilchen der Targetmaterialien alternativ als eine Mischung abgelagert werden, die gesteuert wird, um kontinuierlich zwischen Schichten dieser Materialien zu vari­ ieren. Während diese kontinuierlich variierende Brechungsin­ dex-Struktur als für eine Schnittstelle zwischen Schichten zum Beispiel eines Viertelwellenlängen-Plättchen-Spiegels nützlich betrachtet wird, können andere Umstände vorliegen, wo es nützlich ist, eine Struktur mit einem kontinuierlich variierenden Brechungsindex zu erzeugen.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Ablagern unter­ schiedlicher Materialien auf ein Substrat in der Gegenwart einer reaktionsfähigen Substanz, um eine gewünschte Stöchio­ metrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat zwischen Bereichen bewegt wird, daß unterschiedliche Materialien auf dem Sub­ strat in den jeweiligen Bereichen abgelagert werden, daß eine reaktionsfähige Substanz in jeden Bereich eingeführt wird, um das Material, während es in diesem Bereich abgela­ gert wird, der reaktionsfähigen Substanz auszusetzen, und daß der Grad solch einer Aussetzung in einem Bereich relativ zum anderen Bereich gesteuert wird, um die gewünschte Stöchiometrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen.

Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung mit unterschied­ lichen Materialien, die gemäß einem Verfahren abgelagert wer­ den, wie es im unmittelbar vorhergehenden Absatz beschrieben ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen horizontalen Querschnitt durch ein gemäß der Erfindung aufgebautes Gerät zum Ablagern abwechselnder Schichten aus zwei unterschiedlichen Materialien auf einem Substrat,

Fig. 1A eine schematische Darstellung des Steuerungs­ systems, das verwendet wird, um den Gasdruck innerhalb der zwei Bereiche aufrechtzuer­ halten,

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Linie I-I der Fig. 1,

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch die Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch ein weiteres gemäß der Erfindung aufgebautes Gerät, und

Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht ei­ nes weiteren gemäß der Erfindung aufgebauten Geräts, wobei dessen äußere Umhüllung ent­ fernt ist, um innere Komponenten zu zeigen.

In Fig. 1 ist eine Kammer 1 gezeigt, die von zwei Teilen 1A und 1B gebildet wird.

Die Kammer 1 ist durch eine Unterteilung 2 in zwei Bereiche unterteilt, und jedem Bereich ist eine Ionenquelle 3 zugeord­ net.

Jede Ionenquelle 3 ist angeordnet, um einen Strahl von Argon­ ionen, bezeichnet mit 3A innerhalb der Figur und als gestri­ chelte Linie angedeutet, auf eine im Stand der Technik be­ kannte Art und Weise auf ein zugeordnetes Target 4 zu rich­ ten. Teilchen des Targetmaterials werden durch die Argonio­ nen abgelöst und auf einen Träger 5 zu gerichtet.

Der Träger 5 ist in einer Welle 6 angebracht, die angeordnet ist, um durch einen Motor 7 angetrieben zu werden. Er trägt eine Anzahl von Haltern 8, von denen jeder so entworfen ist, daß er ein Substrat 9 hält, auf welches die Schichten durch Auftreffen gesputterter Teilchen des Targetmaterials auf diese Schichten bei hoher Energie abgelagert werden. Jeder Halter 8 ist mit einem kleinen Zahnrad 10 verbunden, dessen Zähne sich mit entsprechenden Zähnen eines großen Zahnrades 11 in Eingriff befinden, welches relativ zu den Wänden der Kammer 1 fixiert ist. Eine Drehung des Trägers 5 unter der Wirkung des Motors 7 veranlaßt die Halter 8, sich von einem Bereich zum anderen und dann wieder zurück auf eine kontinu­ ierliche Weise zu bewegen, um abwechselnde Schichten des jeweiligen Targetmaterials abzulagern. Die Drehung des Trägers 5 veranlaßt auch mittels des Eingriffs des großen Zahnrades 11 mit den Zahnrädern 10 die Halter 8, sich um ihre Achsen planetenartig wie in Fig. 2 angedeutet zu drehen, wodurch eine gleichförmige Ablagerung jeder Schicht sichergestellt ist.

Die zwei Bereiche der Kammer werden in einer gasförmigen Um­ gebung gehalten, die zum Erlangen der gewünschten Stöchio­ metrie in den unterschiedlichen Schichten geeignet ist. Bei der Herstellung optischer Komponenten wird SiO₂ oft als das Material mit einem niedrigen Brechungsindex und TiO₂ als das Material mit einem hohen Brechungsindex verwendet. Um diese Materialien abzulagern, werden Target aus Silizium bzw. Titan verwendet, wobei eine Sputter-Ablagerung in der Gegen­ wart einer Sauerstoffumgebung stattfindet, in der der Sauer­ stoffpartialdruck sorgfältig aufrechterhalten wird. Inner­ halb der gezeigten Ausführungsform wird Sauerstoff O₂ oder ein anderes reaktionsfähiges Gas durch einen Gaseinlaß 12 in die jeweiligen Bereiche eingeführt. Zusätzlich besitzt jeder Bereich auch eine zugeordnete Pumpe 13 und einen Gasdruck­ sensor 14. Es ist vorteilhaft, einen Gasdrucksensor 14 zu verwenden, der spezifisch für ein gegebenes Gas ist, da andere Gase, insbesondere Argon, von der Ionenstrahlquelle 3 vorhanden sein können.

Der Partialdruck der gasförmigen Umgebung innerhalb der Be­ reiche kann als Antwort auf die Sensoren 14 aufrechterhalten werden, indem eine Steuerungsvorrichtung 15 innerhalb eines Steuerungssystems wie in Fig. 1A angedeutet verwendet wird. Der Druck kann durch die Steuerungsvorrichtung 15 auf drei Arten gesteuert werden: (i) durch Regeln der Strömungsrate des Gases in den Bereich hinein durch den Einlaß 12 mittels eines Ventils 16, (ii) durch Regeln der Pumprate einer Pumpe 13, zum Beispiel durch Drosseln des Pumpeneinlasses mittels einer einstellbaren Irisblende 17 oder eines Diaphragmas, und (iii) durch eine Kombination der zuvor erwähnten Techniken.

Es ist auch möglich, Gas lediglich in einen Bereich einzu­ führen und die Pumpen 13 zu verwenden, um Gas zwischen dem Bereich zu ziehen, wodurch die gewünschten Partialdrücke innerhalb des Bereiches errichtet werden. In solch einer Anordnung brauchen die Bereiche nicht voneinander im norma­ len Sinne abgedichtet sein.

Wo eine kontinuierliche Bewegung des Trägers eingesetzt wird, kann es wünschenswert sein, eine Ablagerung des einen oder des anderen Targetmaterials zu unterdrücken, um sicher­ zustellen, daß die erforderliche Dicke jeder Schicht erhal­ ten wird, und zu diesem Zweck sind im Gerät bewegbare Ab­ schirmungen 18 enthalten. Innerhalb der Fig. 3 ist die be­ wegbare Abschirmung 18 in einer Position gezeigt, in der sie eine Ablagerung im rechten Bereich unterdrückt und heraus­ gezogen wird, um eine Ablagerung innerhalb des linken Berei­ ches der Kammer 1 zu erlauben. Die durch eine gestrichelte Linie umschlossenen und mit 18A bezeichneten Gebiete in Fig. 3 zeigen die andere Betriebsposition der Abschirmungen 18. Die Abschirmungen 18 können auch auf ein Anlaufen des Geräts hin eingesetzt werden, wo es wünschenswert sein kann, die Targets 4 anfangs zu säubern, um eine Verunreinigung von ihren Oberflächen zu entfernen.

Die Ablagerungsrate kann durch drei Mittel gesteuert werden: Die mittlere Ionenenergie, die Substratgeschwindigkeit und durch eine Verwendung bewegbarer Abschirmungen 18. Solch eine Steuerung stellt sicher, daß es leicht ist, abrupte Schnittstellen zwischen den Schichten und damit eine abrupte Änderung des Brechungsindexes herzustellen, wenn dies erforderlich ist. Außerdem ist es auch einfach, falls es erforderlich ist, abgestufte Brechungsindizes oder einen kontinuierlich variierenden Brechungsindex zwischen den Schichten herzustellen. Falls zum Beispiel eine abgestufte Schnittstelle zwischen den Schichten aus den Materialien A und B erforderlich ist, wird die erforderliche Dicke des Materials A zuerst abgelagert. Abwechselnde Schichten aus den Materialien B und A werden dann abgelagert, bei denen die Dicke der Schicht A allmählich abnimmt und die Dicke der Schicht B allmählich ansteigt. Solch ein abgestufter Bre­ chungsindex kann nur mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden, da abwechselnde Schichten leicht und schnell unter den optimalen Bedingungen für die Struktur jedes Materials abgelagert werden können. Falls die Dicken der Schichten in der abgestuften Struktur auf ein ausreichendes Maß reduziert sind, werden sie als Schichten ununterscheidbar, wobei die Teilchen der unterschiedlichen Materialien wirksam zusammen­ gemischt werden, um eine Schnittstelle eines kontinuierlich variierenden Brechungsindexes zu bilden.

Außerdem kann, während ein Film abgelagert wird, die Ionen­ quelle für das andere Target auf einem niedrigeren Bereit­ schaftsniveau betrieben werden, das ausreichend ist, um das Target in einem Zustand von "Bereitschaft" zu halten, ohne daß Material vom Target gesputtert wird.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Eine zweite Ionenquelle 19 in jedem Bereich ist angeordnet, um einen Strahl 19a von Atomen oder Ionen aus Sauerstoff O₂ (oder einem anderen reaktionsfähigen Material) auf die Substrate 9 zu richten, um mit dem Material zu reagieren, während es abgelagert wird, und die gewünschte Stöchiometrie zu erzielen. Eine größere Sputterablagerungs­ rate kann durch Vorsehen des Sauerstoffs auf diese Art und Weise aus zwei Gründen erzielt werden, (i) kann ein niedri­ gerer Hintergrundsauerstoffdruck in der Umgebung des Targets 4 aufrechterhalten werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Oxidierens des Targets reduziert wird, während sicher­ gestellt ist, daß die erforderliche Bedingung in der Umge­ bung des Substrats vorliegt, und (ii) sind die Sauerstoff­ atome energiereich und reagieren deshalb leichter mit dem abgelagerten Material. Da der Energiebereich der Sauerstoff­ ionen leicht gesteuert werden kann, kann darüber hinaus eine präzise Steuerung der Stöchiometrie erzielt werden.

Vorzugsweise ist die zweite Ionenquelle 19 von einem durch Radiofrequenz R.F. angeregten Typ, wie es im Stand der Tech­ nik bekannt ist. Dieser Quellentyp besitzt im Vergleich zur Quelle vom Kaufman-Typ eine größere Lebenserwartung, wenn er mit reaktionsfähigen Gasen wie beispielsweise Sauerstoff verwendet wird. Die zweiten Ionenquelle 19 kann auch geeig­ net verwendet werden, um die Substrate vor einer Ablagerung zu säubern, indem die Quelle 19 mit einem inerten Gas wie beispielsweise Argon versorgt wird.

Zusätzlich zum Vorsehen der reaktionsfähigen Teilchen in Form eines gerichteten Strahls kann wie zuvor beschrieben ein Hintergrundgas durch den Einlaß 12 eingeführt werden.

Die dargestellten Geräte sind lediglich Beispiele dafür, wie die vorliegende Erfindung ausgeführt sein kann. Obwohl es günstig ist, zwei separate Ionenstrahlquellen zu verwenden, sind sie kostspielig und es werden andere Anordnungen in Be­ tracht gezogen, in denen ein einzelner Ionenstrahl zwischen Bereichen derart aufgeteilt wird, daß jeder Teil des aufge­ teilten Strahls so gerichtet wird, daß er auf ein zugeordne­ tes Target im jeweiligen Bereich auftrifft. Eine solche An­ ordnung ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. Diese ist im we­ sentlichen ähnlich zur vorigen Ausführungsform, besitzt jedoch eine Unterteilung 2A, die durch zwei Targets 4A, 4B gebildet wird, die angeordnet sind, um wie gezeigt von einem Scheitelpunkt auseinanderzulaufen. Dieser Scheitelpunkt wird durch eine Kante 20 definiert. Die Kante 20 kann positiv geladen sein, um ein Aufteilen eines einzelnen Strahls 21 von Argonionen in zwei separate Strahlen 21A, 21B zu unter­ stützen, die auf jeweilige Targets 4A, 4B auftreffen.

In dieser Ausführungsform sind Substrate, von denen eines durch die Bezugsziffer 9A bezeichnet ist, um einen zylindri­ schen Träger 5A herum angebracht, der kontinuierlich gedreht wird, um die Substrate zwischen Bereichen zu bewegen, wo die unterschiedlichen Targetmaterialien (oder Verbindungen davon mit Sauerstoff oder einem anderen gasförmigen Material in der Kammer, nicht gezeigt) abgelagert werden. Eine geeignete Einrichtung zum Drehen individueller Substrate auf dem Träger kann mit eingeschlossen sein, genauso wie Abschirmun­ gen, die einen ähnlichen Effekt wie diejenigen haben, die bei 18 in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigt sind.

Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung haben den Vorteil, daß die Verwendung von zwei oder mehr Bereichen, in denen jeweilige Materialien abgelagert werden, eine schnelle­ re Ablagerungsrate ohne die Notwendigkeit zu zeitraubenden Wechselprozessen ermöglicht, welche eine Verunreinigung des abgelagerten Materials ergeben könnten. Da es lediglich ein Targetmaterial innerhalb jedes Bereiches gibt, können die Targets fixiert sein und eine Targetkühlung ist leicht zu erzielen. Es ist außerdem einfach, sicherzustellen, daß Streuionen von der Ionenquelle 3 nicht auf das ungesäuberte Targetmaterial auftreffen. Innerhalb jedes Bereiches muß ein Filmdickenmonitor, der verwendet werden kann, um die Dicke des abgelagerten Materials zu messen, lediglich für ein Material kalibriert werden.

Claims (18)

1. Gerät zum Ablagern unterschiedlicher Materialien auf ein Substrat in der Gegenwart einer reaktionsfähigen Sub­ stanz, um eine gewünschte Stöchiometrie in den abgelager­ ten Materialien zu erzeugen, gekennzeichnet durch Mittel zum Bewegen des Substrats (9) zwischen Bereichen, Mittel (3, 4) zum Ablagern der unterschiedlichen Materi­ alien auf dem Substrat (9) in den jeweiligen Bereichen, Mittel (12 oder 19) zum Einführen einer reaktionsfähigen Substanz in jeden Bereich, um das Material, während es in diesem Bereich abgelagert wird, der reaktionsfähigen Substanz auszusetzen, und Mittel (13, 14, 15 oder 19) zum Steuern des Grades solch einer Aussetzung in einem Bereich relativ zum anderen Bereich, um die gewünschte Stöchiometrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Aussetzen des Materials Mittel (12, 13, 14, 15) umfaßt, um die Atmosphäre in dem Bereich zu steuern.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Steuern der Atmosphäre Mittel (12), um ein reaktionsfähiges Gas einzuführen, und eine Eva­ kuierungsvorrichtung (13) umfaßt.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Aussetzen des Materials Mittel (19) umfaßt, um einen Strahl aus reaktionsfähigen Teilchen auf das Material zu richten, während es abgelagert wird.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Ablagern der unterschiedlichen Mate­ rialien Mittel (3) umfaßt, um einen Strahl aus Teilchen auf Targets (4) zu richten, die jeweiligen Bereichen zugeordnet sind, um Teilchen der Targets zu veranlassen, von dort auf das Substrat zu ausgestoßen zu werden.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zum Aufteilen eines von einer gemeinsamen Quelle gewonnenen Teilchenstrahls in Teile einschließt, so daß diese Teile auf zugeordnete Targets auftreffen.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Bewegen des Substrats einen Träger (5) umfaßt, der so entworfen ist, daß er sich auf solch eine Weise dreht, daß das Substrat zwischen Bereichen bewegt wird.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine bewegbare Abschirmung (18) einschließt, die angeordnet ist, um eine Ablagerung eines der unterschied­ lichen Materialien auf dem Substrat zu unterdrücken.

9. Ein Verfahren zum Ablagern unterschiedlicher Materialien auf ein Substrat in der Gegenwart einer reaktionsfähigen Substanz, um eine gewünschte Stöchiometrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat zwischen Bereichen bewegt wird, daß un­ terschiedliche Materialien auf dem Substrat in den jewei­ ligen Bereichen abgelagert werden, daß eine reaktionsfä­ hige Substanz in jeden Bereich eingeführt wird, um das Material der reaktionsfähigen Substanz auszusetzen, während es in diesem Bereich abgelagert wird, und daß der Grad solch einer Aussetzung in einem Bereich relativ zum anderen Bereich gesteuert wird, um die gewünschte Stöchiometrie in den abgelagerten Materialien zu erlangen.

10. Ein Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung solch einer Aussetzung durch Steuern der Atmosphäre in dem Bereich geschaffen wird.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Atmosphäre durch Einführen eines reaktionsfähigen Gases und Steuern seines Drucks geschaffen wird.

12. Ein Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung solch einer Aussetzung geschaffen wird, indem ein Strahl reaktionsfähiger Teilchen auf das Material gerichtet wird, während es abgelagert wird.

13. Ein Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Materialien abgelagert werden, indem ein Teilchenstrahl auf ein dem jeweiligen Bereich zugeordnetes Target gerichtet wird, wodurch Teilchen des Targetmaterials veranlaßt werden, auf das Substrat zu emittiert zu werden.

14. Ein Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt, daß ein einzelner Teilchenstrahl in Teile aufgeteilt wird, die auf zugeordnete Targets auftreffen.

15. Ein Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt, daß das Substrat zwischen Bereichen durch einen sich drehenden Träger bewegt wird.

16. Ein Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt, daß die Ablagerung wenigstens eines Mate­ rials durch eine bewegbare Abschirmung unterdrückt wird.

17. Eine Vorrichtung mit unterschiedlichen Materialien, die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16 abgelagert werden.

18. Ein Verfahren zum Ablagern eines Materials auf einem Substrat, welches umfaßt, daß ein Teilchenstrahl auf ein Target gerichtet wird, wodurch Teilchen des Targetmate­ rials veranlaßt werden, auf das Substrat zu emittiert zu werden, und daß ein Strahl reaktionsfähiger Teilchen auf das abgelagerte Material gerichtet wird, um mit dem abge­ lagerten Material zu reagieren und somit eine gewünschte Stöchiometrie zu erlangen.