Oxidische Dünnschichten sind moderne Funktionswerkstoffe der Elektronik und Elektrotechnik. Dabei handelt es sich um chemische Verbindungen von meist mehreren me- tallischen Elementen mit Sauerstoff. Je nach Zusammensetzung ergeben sich Hochtempera- tur-Supraleiter, Ferroelektrika, magnetoresistive Schichten oder Ferromagnetika.

Beispiele für Anwendungen der Dünnschichten aus Hochtemperatur-Supraleitern sind Magnetfeldsensoren (SQUIDs) mit zugehörigem Transformator, Antennen für Kernreso- nanztomographie und Kernresonanz-Analyse, Filter und Antennen im Mikrowellenbereich für Mobilfunk und Satelliltenfunk, Strombegrenzer in der Energietechnik, beschichtete Bänder als Leiter für Magnetspulen und zur Energieübertragung u. v. a. m.

Ferroelektrische oxidische Dünnschichten werden z. B. als nichtflüchtige Schreib-Le- sespeicher (RAM) und zur permanenten Abstimmung von Mikrowellenfiltern eingesetzt, ma- gnetoresistive Schichten als Leseköpfe für Computer-Festplatten, und ferromagnetische Dünnschichten allgemein für magnetische Speichermedien und auch für Mikrowellenkompo- nenten.

Für die meisten Anwendungen werden Dünnschichten mit gro er Fläche benötigt.

Aber auch kleinere Bauelemente können auf gro er Fläche in gro er Stückzahl gleichzeitig produziert werden, so da ein wirtschaftlicher Vorteil entsteht. Ein industrielles Produktions- verfahren mu daher in der Lage sein, gro e Flächen mit gleichmä iger reproduzierbarer Qua- lität zu beschichten.

Für kleine und mittlere Flächen bis ca. 75 mm (etwa 3 Zoll) Durchmesser gibt es eine Reihe von geeigneten Verfahren und Vorrichtungen. Die wichtigsten sind Katodenzerstäu- bung (Sputtern), Laser-Ablation, Chemische Abscheidung aus metallorganischen Verbindun- gen (MOCVD) und Ko-Verdampfen der Metalle in Sauerstoffatmosphäre. Von dem letzteren soll zunächst das aus der Praxis bekannte Grundprinzip des thermischen Verdampfens unter Bezugnahme auf die Prinzipdarstellung in der Fig. 2 beschrieben werden.

Hier werden in einer Vakuumanlage die metallischen Elemente einzeln verdampft, wobei die jeweiligen Abscheideraten so geregelt werden, da die gewünschte Zusammenset- zung der Dünnschicht erreicht wird. Gleichzeitig mit den Metallatomen wird der auf dem Substrat aufwachsenden Dünnschicht Sauerstoff zugeführt, so da das Oxid gebildet wird. Bei genügendem Abstand der Verdampfungsquellen zum Substrat wird die Beschichtungsrate

auch auf gro en Flächen homogen. Als Quellen kommen Elektronenstrahlverdampfer, Knud- sen-Zellen und direkt durch Stromdurchgang geheizte Aufdampfschiffchen in Frage.

Geheizte Aufdampfschiffchen haben den Vorteil, da sich ihre Verdampfungsraten stabil regeln lassen und da sie unempfindlich gegen den in der Anlage stets vorhandenen Sauerstoff sind. Zudem sind die kleinen Abmessungen direkt geheizter Aufdampfschiffchen ein gro er Vorteil, da sie erlauben, die Quellen besonders eng nebeneinander anzuordnen. Da- durch wird erreicht, da beispielsweise drei Metalle nahezu aus demselben Punkt verdampft werden. Dann kann die Richtcharakteristik der Quellen nur zu geringen Gradienten der Zu- sammensetzung führen, wodurch sich eine hinreichend homogene Qualität der Schicht auch über gro e Flächen ergibt.

Da die Beschichtung in der Regel bei erhöhter Temperatur erfolgt (300 bis 800 "C), befindet sich hier das Substrat in einem senkrecht gestellten, kleinen Rohrofen, der eine indi- rekte Heizung durch Wärmestrahlung erlaubt. In diesen Ofen wird der Sauerstoff eingeleitet.

Der Sauerstoffdruck im Ofen ist ca. 20 mal höher als in der übrigen Kammer, da diese ständig abgepumpt wird. Dies erlaubt ausreichende Oxidation des Substrats und trotzdem geradlinige Ausbreitung der Metallatome ohne wesentliche Streuung.

Die hier beschriebene Grundversion eignet sich jedoch nicht für gro e Flächen, da der Rohrofen nicht beliebig vergrö ert werden kann. Wird sein Durchmesser vergrö ert, so wächst auch die Flugstrecke der Metallatome durch das dichtere Sauerstoffgas vor dem Substrat. Daher erfahren die Metallatome so starke Streuung, da die Abscheiderate druckab- hängig wird und nicht mehr mit genügender Präzision geregelt werden kann. Es wurden in der Praxis nur Flächen bis 3 x 3 cm2 hergestellt, wobei bereits Abstriche hinsichtlich der Qualität zu machen waren.

Daher wurde in der Praxis eine rotierende Anordnung bekannt, bei der die Auf- dampfzone und die Oxidationszone räumlich getrennt sind. Dieses Drehteller-Prinzip ist in der Fig. 3 skizziert. Das oder die Substrat(e) werden auf einem sich drehenden Teller angeord- net, der wieder durch Wärmestrahlung beheizt wird. Die Achse des Drehtellers wird durch ei- ne Drehdurchführung nach au en geführt und von einem Motor angetrieben, der sich an Luft befindet.

Auf der Unterseite des Drehtellers wird eine Platte angeschraubt, auf der die Substra- te liegen. Die Platte hält die Substrate (Wafer) nur an deren Rand und lä t die übrige Wafer- fläche frei, so da diese von unten bedampft werden kann. Durch die Rotation mit ca. 300 bis 600 U/min. wird der Wafer bereits nach der Bedampfung mit ca. 1 Atomlage weiterbewegt in eine Tasche; in die Sauerstoff zugeführt wird. Dort wird diese Atomlage oxidiert, und es bil- det sich die gewünschte Verbindung.

Die Sauerstofftasche sollte möglichst ideal abgedichtet sein, um eine möglichst gro e Druckdifferenz zum übrigen Rezipienten zu gewährleisten. Da bei den hohen Temperaturen

keine Dichtungsmaterialien verwendet werden können, und eine materielle Dichtung au er- dem durch Abrieb die aufwachsende Schicht stark verunreinigen würde, wird anstelle einer Dichtung ein kontrollierter Strömungswiderstand verwendet, der durch den Spalt zwischen dem sich drehenden Teller und dem Rand der feststehenden Sauerstofftasche gebildet wird.

Der Strömungswiderstand wächst mit der Länge des Spalts und umgekehrt proportio- nal zum Quadrat seiner Breite. Es ist daher besonders wichtig, den Spalt möglichst eng zu hal- ten. Dem sind Grenzen gesetzt durch die Mechanik, die bei grö eren Durchmessern kritischer wird. Daher erlaubt ein Drehteller mit Mittelachse nur die Beschichtung von Flächen mit bis zu 10 cm Durchmesser.

Diese Begrenzung rührt daher, da die Mittelachse durch Wärmeleitung stark miter- wärmt wird und sich durch Wärmeausdehnung verlängert und verzieht. Die Verlängerung führt dazu, da sich der Spalt temperaturabhängig verengt. Dies lä t sich für eine gewünschte Temperatur im Prinzip dadurch kompensieren, indem der Spalt bei Zimmertemperatur zu weit eingestellt wird. Jedoch ist diese Prozedur mühsam und gelingt nur näherungsweise. Eine nicht zu vermeidende Schwierigkeit ist aber, da die Achse sich gleichzeitig auch verzieht.

Dies führt dazu, da der Drehteller nicht mehr parallel zur Sauerstofftasche justiert ist und zu streifen beginnt. Durch das Streifen bildet sich Abrieb, der bei den hohen Temperaturen zu- sammensintert und sich ablagert. Dadurch wird das Streifen rasch verstärkt, bis der Drehteller völlig zum Stillstand kommt. Je grö er der Durchmesser des Tellers, desto kleinere Verbie- gungen der Achse reichen aus, um diesen Proze auszulösen. Daher sind Drehteller, die durch eine Mittelachse gehaltert werden, nur bis ca. 10 cm Durchmesser praktikabel.

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn- schichten zu schaffen, bei der die genannten Schwierigkeiten vermieden und mit der Bedamp- fungsflächen von 20 cm Durchmesser und darüber ermöglicht werden.

Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn schichten nach dem Anspruch 1 erreicht.

Eine erfindungsgemä e Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten ent- hält demgemä eine Vakuumkammer, in der eine Sauerstoffkammer mit einer Öffnung und ein letztere überdeckender drehbarer Substrathalter angeordnet sind. Zur drehbaren Anord- nung des Substrathalters ist eine Drehhalterung vorgesehen, die in einem Umfangsbereich des Substrathalters angreift. Dadurch ist die gesamte Fläche des Substrathalters frei für die Auf- nahme eines Substrats oder mehrerer Substrate und nicht durch die Antriebsachse gestört. Fer- ner ermöglicht diese Art der Umfangshalterung in vorteilhafter Weise einen ruhigeren und ge- naueren Lauf der Drehung des Substrathalters insbesondere gegenüber der Sauerstoffkammer.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, da Temperatureinflüsse auf die Dreh- halterung und deren Antrieb minimiert werden können. Die Erfindung geht somit über den Stand der Technik hinaus, indem sie die Mechanik durch geeignete Ma nahmen verbessert.

Gemä einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, da die Dreh- halterung eine Einstellung der Neigung des Substrathalters gegenüber und/oder des Abstandes des Substrathalters von der Öffnung der Sauerstoffkammer zulä t. Dadurch können der Lauf der Drehung des Substrathalters und der Abstand des Substrathalters von der Öffnung der Sauerstoffkammer optimiert werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der Erfindung enthält die Drehhalterung einzelne voneinander beabstandete Dreharme, insbesondere drei oder mehr Dreharme, und diesen zugeordnete Abhängstreben, die im Umfangsbereich des Substrathalters angreifen und die Dreharme mit dem Substrathalter verbinden. Die Dreharme können vorzugsweise recht- eck- oder parallelogrammartig ausgebildet sein. Ferner können die Dreharme bevorzugt mit- tels Zwischenteilen, z.B. Unterlegscheiben oder allgemein Keramikbauteilen, mit einem er- höhten Wärmeübergangswiderstand mit den Abhängstreben verbunden sein. Damit hat die Wärmeausdehnung dieser Komponenten in den einzelnen Realisierungsversionen jeweils ge- ringste Auswirkungen auf ein Verziehen und Schlagen des Substrathalters im Betrieb. Au er- dem wird durch diese Ausgestaltungen die Beschickung des Substrathalters wesentlich er- leichtert.

Eine Verstellbarkeit des Substrathalters gegenüber der Sauerstoffkammer kann vor- teilhaft dadurch realisiert werden, da zumindest ein Dreharm und bevorzugt alle Dreharme insbesondere zum Verstellen des Abstandes des Substrathalters von der Öffnung der Sauer- stoffkammer justierbar ist bzw. sind, und da zur Justierung des wenigstens einen Dreharms vorzugsweise eine Stellvorrichtung zur bevorzugt elastischen Deformation der ggf. rechteck- oder parallelogrammartigen Ausgestaltung des Dreharms vorgesehen ist. Diese Ausführungen vereinen eine einfache, gute und differenzierte Einstellbarkeit des Substrathalters mit mög- lichst geringer Wärmeleitung der Drehhalterung.

Beispielsweise kann ein Dreharm dadurch in rechteckartiger Ausgestaltung herge- stellt werden, indem eine Rechteckplatte entsprechend ausgefräst wird. Damit werden gleich- zeitig eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine ausreichende Stabilität bei geringen bewegten Massen erreicht. Die Querschnitte der verbleibenden Bereiche in Form der rechteckartigen Ausgestaltung können möglichst klein gehalten werden. Eine ggf. vorhandene Einstellbarkeit der Dreharme wird dadurch erleichtert, da im Bereich der oder nahe den Ecken der Recht- eck- oder allgemein Parallelogrammform der Dreharme schwachstellenartige Einschnitte ent- halten sind, die eine Parallelogrammverformung begünstigen und in vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Wärmeübertragung erschweren.

Eine Stellvorrichtung zum Verstellen des Substrathalters gegenüber der Sauer- stoffkammer kann z.B. bezogen auf eine Rechteckform der Dreharme dazu schräg gestellte Schraubenbolzen in jedem einstellbaren Dreharm enthalten. Die beiden Schraubenbolzen wer- den durch eine Muffe mit Innengewinde zusammengehalten. Die Bolzen haben je ein anderes

Gewinde, wie beispielsweise ein Rechtsgewinde bei einem Bolzen und eine Linksgewinde beim anderen Bolzen, oder Gewinde mit unterschiedlichen Steigungen oder mit unterschiedli- chem Gewindehub. Die Muffe weist entsprechend passende Innengewinde auf, so da die Verstellung der Muffe eine Kontraktion oder Streckung der Anordnung und damit eine z.B.

elastische Deformation des Dreharms in der Form eines Parallelogramms bewirkt. Dies führt zu einem Absenken oder Anheben der Abhängstreben der Drehhalterung. Damit kann der Substrathalter genau eben in Bezug auf eine durch ein Lager der Drehhalterung bestimmte Ebene und somit auf die durch das Lager der Drehhalterung bestimmte Achse eingestellt wer- den. Durch diese Einstellmöglichkeit kann ferner der Abstand oder die Spaltbreite zwischen dem Substrathalter und der Sauerstofftasche einfach und optimal eingestellt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, da die Sauer- stoffkammer mittels vorzugsweise justierbarer Haltestreben positioniert ist, die hinsichtlich der Abhängstreben der Drehhalterung zumindest weitgehend parallel verlaufen und auf einem geringfügig grö eren Kreisumfang liegen, und da vorzugsweise ferner die Abhängstreben der Drehhalterung und die Haltestreben der Sauerstoffkammer dasselbe Material enthalten oder aus demselben Material bestehen und/oder dieselben oder ähnliche Querschnitte aufwei- sen. Damit wird eine weitgehende gegenseitige Kompensation der Wärmeausdehnung der Ab- hängstreben und der Haltestreben und eine geringste Änderung der Spaltweite zwischen der Sauerstoffkammer oder -tasche und dem Substrathalter erreicht.

Somit kann generell alleine oder in Kombination auch die Sauerstofftasche oder -kammer gegenüber dem Substrathalter justiert werden, indem die entsprechenden Haltestre- ben z.B. mittels ihrer Befestigungsschrauben justiert werden. Mit Vorteil können die Befesti- gungsschrauben der Haltestreben mit Tellerfedern oder anderen federnden Elementen ela- stisch gekontert sein. Durch diese Justierbarkeit kann erstens die Sauerstoffkammer genau eben in Bezug auf eine durch ein Lager der Drehhalterung bestimmte Ebene und somit auf die durch das Lager der Drehhalterung bestimmte Achse und zweitens die Spaltbreite zwischen der Sauerstoffkammer und dem Substrathalter eingestellt werden.

Zur weiteren Verminderung der Wärmeleitung über die Abhängstreben und die Hal- testreben können letztere einen minimalen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise können die- se Streben durch Blechstreifen gebildet sein, die durch ihre Geometrie den weiteren Vorteil haben, da sie bei entsprechender Stellung der Drehhalterung sehr dicht beieinander liegen können und sich so hinsichtlich ihrer Temperaturausdehnung weitgehend gleich verhalten.

Neben der guten Aufrechterhaltung des zwischen der Sauerstoffkammer und dem Substrathal- ter eingestellten Abstandes ergibt sich hierbei auch eine gute Wärmeisolation der in einer Vor- richtung zur Herstellung von Dünnschichten üblichen hei en Zone. Dies hat wiederum u.a.

zur Folge, da eine geringere Heizleistung erforderlich ist und sich die gesamte Vorrichtung,

die auch als Aufdampfanlage bezeichnet werden kann, oder einzelne Baugruppen und Kom- ponenten davon weniger erwärmt bzw. Erwärmen.

In weiterer vorteilhafter Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, da der Substrathalter einen Ring enthält, in den wenigstens eine Trägerscheibe einlegbar ist, die zum haltenden Aufnehmen von zumindest einem Substrat ausgelegt ist. Gemä einer Ausgestal- tung der Erfindung besteht der Substrathalter somit aus einem Ring, in dessen Umfangsbe- reich die Drehhalterung und genauer ggf. deren Abhängstreben angreift bzw. angreifen, und einer in den Ring eingelegten Scheibe, die ihrerseits Ausfräsungen zur Aufnahme von Substraten enthält. Dabei kann die Trägerscheibe besonders vorteilhaft aus Keramik bestehen.

Durch eine solche Anordnung können ggf. sogar mehrere Substrate gleichzeitig und sehr ein- fach in den Substrathalter eingesetzt und daraus entnommen werden, indem die Trägerscheibe zusammen mit allen darauf oder darin liegenden Substraten gehandhabt wird. Damit kann eine Automatisierung der Beschickung des Substrathalters erzielt werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Drehhalterung an einer feststehenden Achse drehbar gelagert sein, wobei weiterhin die feststehende Achse vorzugsweise gekühlt und insbesondere wassergekühlt sein kann. Ferner kann die Lagerung der Drehhalterung des Substrathalters bevorzugt nahe bei letzterem liegen. Dadurch ergibt sich eine gute Kühlung des Lagers, wie beispielsweise einer Kugellagerung, zur Drehlagerung der Drehhalterung sowie eine erhöhte Stabilität des Aufbaus. Im Falle der Verwendung einer Kugellagerung kann diese durch mehrere einzelne Kugellager gebildet sein, die dann vorzugs- weise zur weiteren Stabilitätserhöhung gegeneinander verspannt sein können.

Ein weiterer Schutz der Lagerung der Drehhalterung an der feststehenden Achse kann mit Vorteil dadurch erreicht werden, da an der feststehenden Achse ein zwischen der Lagerung der Drehhalterung des Substrathalters und dem Substrathalter ein Wärmeschild an- geordnet und vorzugsweise integral mit der feststehenden Achse ausgebildet ist, und/oder da die feststehende Achse und ggf. das Wärmeschild zumindest im wesentlichen aus einem gut wärmeleitenden Material besteht bzw. bestehen. Diese Ausgestaltungsmöglichkeiten können dadurch ergänzt werden, da das Wärmeschild einen an die Kühlung der feststehenden Achse angeschlossenen Kühlkörper und/oder eine Mehrzahl von lamellenartigen oder folienartigen Strahlungsschilde enthält, wobei letztere ggf. zwischen dem Kühlkörper und dem Substrathal- ter liegen. Auf diese Weise wird eine einfache und wirksame weitergehende Temperaturab- schirmung und ggf. Kühlung des Lagers der Drehhalterung gegenüber dem in der sog. hei en Zone der Anordnung liegenden Substrat erreicht. Dies wirkt sich positiv auf die Erhaltung des Abstandes zwischen der Sauerstoffkammer und dem Substrathalter und auf die Aufrechterhal- tung eines optimalen Laufs und einer gleichbleibenden Ausrichtung der Drehhalterung aus.

Die Strahlungsschilde lassen sich durch einen Stapel aus Folien besonders unaufwendig reali- sieren. Eine andere Bauart sind über Stege gegeneinander abgestützte dünne Bleche o.ä.

Um auf der gesamten zu bedampfenden Fläche eine möglichst homogene Temperatur zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Wärmeschild und dem Substrathalter eine Oberseitenheizung vorgesehen ist. Diese kann vorteilhafterweise durch die feststehende Achse hindurch betriebsmä ig versorgt werden. Beispielsweise können elektrische Zuleitungen durch Bohrungen in der Achse ggf. neben einem Kanal oder Kanälen der Wasserkühlung zur Oberseitenheizung geführt werden.

Weiterhin kann zum Erreichen einer möglichst homogene Temperatur auf der gesam- ten zu bedampfenden Fläche um den Umfangsverlauf des Substrathalters eine Umfangshei- zung und/oder vorgesehen sein, da die Sauerstoffkammer insbesondere mittels einer an deren dem Substrathalter abgewandten Seite angeordneten Unterseitenheizung geheizt wird. Dem- selben Zweck kann weiterhin dienen, da im Bereich des Substrathalters au erhalb der Sauer- stoffkammer eine Aufdampfzone gebildet ist, die durch einen zum Substrathalter hin gerichte- ten Aufdampfkamin begrenzt ist, und da bevorzugt eine Kaminheizung zum Heizen des Auf- dampfkamins vorgesehen ist und/oder für den Substrathalter auf seiner dem Aufdampfkamin zugewandten Seite in seinem au erhalb des Aufdampfkamins liegenden Bereich eine Unter- seitenheizung angeordnet ist. Durch Kombination der einzelnen Heizungen kann erreicht wer- den, da diese den gesamten Substrathalter einschlie en, um Hohlraumstrahlung anzunähern.

Dadurch wird in optimaler Weise eine homogene Temperatur auf der gesamten bedampften Fläche gewährleistet.

Ähnlich der Abschirmung der Oberseitenheizung durch das Wärmeschild gegen Wärmeabstrahlung vom Substrathalter weg, können auch die Umfangsheizung und/oder die Unterseitenheizung auf ihren dem Substrathalter abgewandten Seiten und/oder die Kaminhei- zung auf ihrer dem Aufdampfkamin abgewandten Seite thermisch abgeschirmt sein.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung befa t sich mit der Bauweise der Heizun- gen. Demnach können die Oberseitenheizung, die Umfangsheizung, die Unterseitenheizung und/oder die Kaminheizung je ggf. insbesondere dicht liegende Mantelheizleiter enthalten, die vorzugsweise durch mechanische Verbindungsmittel und besonders bevorzugt unverlötet an Heizleiterträgern angebracht sind. Es ist von Vorteil, wenn alle Heizflächen möglichst dicht mit Mantelheizleitern belegt sind. Dadurch ergibt sich eine gro e abstrahlende Heizerfläche.

Für eine gegebene oder erforderliche Strahlungsleistung ergibt sich so eine möglichst niedrige Temperatur der Heizer. Dadurch kommt es zu einem entsprechend geringen Abdampfen von Verunreinigungen, was wiederum eine bessere Qualität der herzustellenden Dünnschichten zu Folge hat. Au erdem wird die Lebensdauer der Heizleiter dadurch verlängert. Durch Befesti- gung der Mantelheizleiter ohne Hartlöten o.ä. durch beispielsweise Anbinden mit einem dün- nen Edelstahldraht wird in vorteilhafter Weise ein Abdampfen von Verunreinigungen aus dem Lot vermieden. Ferner treten weniger mechanische Spannungen beim Erwärmen und Abküh-

len der Heizelemente auf, was u.a. wiederum die Lebensdauer der Heizleiter verlängert. Die- sen Aspekte kommt auch eigenständige erfinderische Bedeutung zu.

Beim Bedampfen von Substraten wird i.d.R. keine exakt gleichbleibende Schichtdik- ke erreicht. Die Schichtdicke ist unmittelbar über den Bedampfungsquellen am grö ten und nimmt bezogen auf die Drehbewegung des Substrats in Radialrichtung einwärts und auswärts ab. Vor allem bei kleineren bedampften Flächen ist dieser Effekt für die Verwendbarkeit der hergestellten Dünnschichten kaum von Bedeutung. Um so grö er aber die zu bedampfende Fläche ist, sei es auf einem einzigen gro en Substrat oder gleichzeitig auf einer Mehrzahl von kleineren Substraten, um so mehr wirkt sich dieser Effekt jedoch qualitätsmindernd auf die Dünnschicht aus. Um dem entgegenzuwirken ist gemä einem weiteren Gesichtspunkt der Er- findung, dem auch eigenständige Bedeutung beizumessen ist, vorgesehen, da im Bereich des Substrathalters au erhalb der Sauerstoffkammer eine Aufdampfzone in Form eines Kreisseg- mentes gebildet und vorzugsweise durch eine Ausschnittssegmentblende begrenzt ist, die ins- besondere längs der radial verlaufenden Segmentseiten konkav nach innerhalb der Aufdampf- zone eingezogen ist. Dadurch wird die Wirkzeit der Bedampfung auf Grund der Drehung des Substrats über den Radius des Substrathalters so beeinflu t, da unmittelbar über den Be- dampfungsquellen eine geringere Aufdampfzeit zur Verfügung steht gegenüber dem Fall, da die radial verlaufenden Segmentseiten linear verlaufen. Dies hat zur Folgen, da die aufge- dampfte Schichtdicke gleichmä iger ist.

Eine weitere Gestaltungsvariante der Erfindung mit auch eigenständig erfinderischer Bedeutung besteht darin, da zum Antrieb der Drehhalterung ein Motor innerhalb der Vaku- umkammer angeordnet ist, der insbesondere ggf. im Bereich der Lagerung der Drehhalterung an der feststehenden Achse antriebsmä ig mit der Drehhalterung gekoppelt ist, und da vor- zugsweise eine metallische Transmission, die z.B. eine Schraubenfeder und Schnurräder, eine Kette mit Kettenrädern und/oder ein Zahngetriebe enthält, zur antriebsmä igen Kopplung des Motors und der Drehhalterung vorgesehen ist. Einerseits wird dadurch die kurze Lebensdauer einer verschlei intensiven Durchführung von Antriebsübertragungsmitteln, wie beispielsweise einer Vakuumdrehdurchführung, von einem au erhalb der Vakuumkammer angeordneten Motors zur Drehhalterung vermieden. Andererseits ermöglicht diese Bauart, da der Motor samt Antriebsmitteln mit der Drehhalterung als Baueinheit ausgeführt wird, die z.B. zum Zweck von Service- und Einstellarbeiten leicht auszubauen ist, so da diese Arbeiten wesent- lich erleichtert werden.

Der Motor innerhalb der Vakuumkammer oder allgemein innerhalb der Aufdampfan- lage kann mit einer Kühlmanschette versehen sein, die beispielsweise wassergekühlt ist. Die Gestaltung der Transmission aus metallischen Teilen, wie z.B. einer Schraubenfeder und Schnurrädern, einer Kette mit Kettenrädern und/oder einem Zahngetriebe, vermeidet die Ge- fahr einer thermischen Zersetzung dieser Teile. Die Verwendung von Teilen aus anderen Ma-

terialien, die keine derartige Temperaturfestigkeit oder -beständigkeit aufweisen, würde zu Verunreinigungen infolge von Verbrennung derartiger Materialien und damit auch zur Funkti- onsunfähigkeit des Antriebs führen.

Eine weitere Erleichterung von Service- und Einstellarbeiten kann dadurch erreicht werden, da in der Vakuumkammer Schubladenschienen angeordnet sind, auf denen einzelne innerhalb der Vakuumkammer liegende Baugruppen der Vorrichtung insbesondere ganz oder teilweise nach au erhalb der Vakuumkammer verschiebbar sind.

Vorzugsweise bestehen einzelne Komponenten insbesondere in geheizten Zonen der Vorrichtung ganz oder teilweise aus Edelstahl, Hochtemperaturstahl, wie z.B. Inconel, und/o- der Keramik und/oder da die Drehhalterung und/oder der Substrathalter ganz oder teilweise aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmeausdehnung. Insbeson- dere die Ausführung einiger oder aller Teile aus Keramik hat eine noch bessere Ma haltigkeit und damit eine noch geringer einstellbare Spaltbreite zwischen der Sauerstoffkammer und dem Substrathalter bzw. dem Substrat zur Folge. Letzteres führt zu einem geringeren Sauer- stoffflu durch den entsprechenden Spalt, so da nur eine geringere Pumpleistung erforderlich ist und/oder ein noch grö erer Substrathalter verwendet werden kann, um noch grö ere Substrate oder eine grö ere Anzahl gleichzeitig zu bedampfender Substrate behandeln zu kön- nen.

Bei einer anderen vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung mit ebenfalls selbstän- diger erfinderischer Bedeutung ist vorgesehen, da wenigstens eine Aufdampfvorrichtung, insbesondere ein Aufdampfschiffchen enthalten ist, die bzw. das au erhalb der Sauer- stoffkammer liegend und ggf. dem Aufdampfkamin zugeordnet auf einer Kreislinie angeord- net ist, deren Radius zumindest ungefähr und bevorzugt genau die Hälfte des Radius des Substrathalters oder ggf. der Trägerscheibe mi t und deren Mittelpunkt mit der Achse des Substrathalters ausgerichtet ist, und da vorzugsweise eine Mehrzahl von Aufdampfvorrich- tungen bzw. Aufdampfschiffchen vorgesehen ist, die auf der Kreislinie dicht beieinander an- geordnet sind. Dadurch wird die Schichtdicke gleichmä ig und Konzentrationsgradienten bei Dünnschichten, die mehrere Metallkomponenten enthalten, werden vermieden.

Ferner kann eine Mehrzahl von Aufdampfvorrichtungen, insbesondere Aufdampf- schiffchen, und eine relativ dazu bewegliche Elektronenstrahlkanone vorgesehen sein. Bei dieser Ausführung ist die Elektronenstrahlkanone bevorzugt so in der Aufdampfanlage mon- tiert, da sie über die Aufdampfschiffchen bewegt werden kann. Dadurch können in-situ Puf- ferschichten und Deckschichten hergestellt werden, was beispielsweise für Mikrowellenfilter wichtig ist.

Eine bevorzugte einstellbare Grö e des Abstandes des Substrathalters von der Öff- nung der Sauerstoffkammer im Betrieb der Vorrichtung beträgt als 0,3 mm.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen. Weiterhin können darüber hinausge- hende Merkmale aus dem Stand der Technik, wie er zu Beginn dieser Beschreibung darge- stellt ist, mit den vorstehend und in den Ansprüchen beschriebenen Ausführungen kombiniert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah- me auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, in der: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch einige wesentliche Komponenten einer Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten zeigt, Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Grundversion zum thermisch reaktiven Dampfen aus Schiffchen darstellt, Fig. 3 eine Drehtelleranordnung einer Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn- schichten nach dem Stand der Technik mit Mittelachse schematisch verdeutlicht, Fig. 4a - c Draufsichten auf verschiedene Ausführungen von Trägerscheiben mit ei ii- gesetzten Substraten sind, Fig. 5 eine Konstruktionszeichnung der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung der Vor- richtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten in einer Draufsichtsansicht ist, Fig. 6 eine Konstruktionszeichnung der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vor- richtung zur Herstellung oxidischer Dünn schichten in einer Schnittansicht gemä der Linie VI - VI in der Fig. 5 ist, Fig. 7 eine teilweise schematische Darstellung der Achse und der Dreharme der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten in einer Draufsichtsansicht zeigt, Fig. 8 a eine Seitenansicht einer Haltestrebe der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten darstellt, Fig. 8 b eine Seitenansicht eine Abhängstrebe der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn schichten darstellt, Fig. 8 c eine Querschnittsansicht eines Dreharms der in der Fig. 5 gezeigten Ausfüh- rung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn schichten ist, Fig. 9 a - b Konstruktionszeichnungen einer Deckplatte mit Anbauteilen der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn schichten in Draufsicht sowie im auseinandergezogenen Schnitt und mit Einzeldarstellungen der Haltestre- be sind, Fig. 10 a - b eine Querschnittsansicht und eine teilweise Draufsicht auf die Achse und den Kühlkörper des Wärmeschildes der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrich- tung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten zeigen,

Fig. 10 c weitere Einzelheiten der Achse und des Kühlkörpers des Wärmeschildes der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünn- schichten in einer schematischen geschnittenen Teilansicht verdeutlicht, Fig. 11 a eine auseinandergezogene Darstellung einer Schnittansicht durch die Achse, einen Dreharm und eine Abhängstrebe der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten ist, Fig. 11 b eine auseinandergezogene Darstellung einer Draufsicht auf die Achse, einen Dreharm und eine Ausführung einer Abhängstrebe der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten zeigt, Fig. 11 c eine Prinzipskizze einer Stellvorrichtung zum Justieren des in den Fig. 11 a und b gezeigten Dreharms verdeutlicht, Fig. 12 a - b eine Draufsicht auf bzw. eine Schnittansicht durch eine Abschlu platte mit einer Sauerstoffkammer und einem Aufdampfzonensegmentausschnitt der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten darstellt, Fig. 13 a - beine Draufsicht auf bzw. eine Schnittansicht durch eine Heizerplatte der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten zeigt, Fig. 14 a - b eine Draufsicht auf bzw. eine Schnittansicht durch eine zur Fig. 4 a ana- loge Ausführung einer Trägerscheibe, die auch als Drehteller zu bezeichnen ist, für drei 4"-Wafer der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten verdeutlicht, und Fig. 15 a - b eine Draufsicht auf bzw. eine Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh- rung einer Trägerscheibe für einen Wafer der in der Fig. 5 gezeigten Ausführung der Vorrich- tung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten sind.

In den einzelnen Darstellungen und Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche sowie gleich oder ähnlich wirkende Teile durchgehend mit denselben Bezugszeichen verse- hen. Dadurch und durch die Darstellungen selbst sind einzelne Merkmale für den Fachmann erkennbar, auch wenn sie nicht oder nicht zu jeder der Figuren im einzelnen beschrieben sind.

Die Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten enthält eine Vakuum- kammer 1, wie sie der Prinzipdarstellung in der Fig. 2 zu entnehmen ist. Dort ist im oberen Teil der Vakuumkammer 1 auch ein Heizofen 2 mit Heizdrähten 3 zum Heizen eines Substrats 4 gezeigt. im unteren Teil der Vakuumkammer 1, die über einen Absaugausla 5 mit einer Pumpe (nicht dargestellt) verbunden ist, befindet sich ein Verdampfer 6 mit einer Auf- dampfsteuerung 7. Der Verdampfer 6 enthält bei dem gezeigten Beispiel drei Aufdampfvor- richtungen 8 in Form von Aufdampfschiffchen 9, von denen je eines zum Verdampfen von Y, Ba und Cu vorgesehen ist. Die Aufdampfsteuerung 7 steuert den Betrieb der Aufdampfvor- richtungen 8 in Abhängigkeit von Ratenmessern 10, die idealerweise für jedes Aufdampf-

schiffchen 9 getrennt vorhanden sind, auch wenn in der hier behandelten Prinzipskizze nur zwei davon gezeigt sind. Damit jeder Ratenmesser 10 möglichst nur die Verdampfungsrate von einem Aufdampfschiffchen 9 und somit von einem Material erfa t, können, wie dies in der Fig. 2 angedeutet ist, jedem Ratenmesser 10 ein Kollimator 11 zugeordnet sind.

Unmittelbar unterhalb des das Substrat 4 optimalerweise zumindest im wesentlichen umgebenden Heizofens 2 ist ein Verschlu 12 angeordnet, um das Aufdampfen von aus den Aufdampfschiffchen 9 verdampften Material auf das Substrat definiert beginnen und beenden zu können.

Die vorstehend beschriebenen Komponenten sind ggf. mit den weiteren in der Be- schreibungseinleitung angegebenen Merkmalen und Spezifikationen grundsätzlich auch bei einer Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten gemä der vorliegenden Erfin- dung vorhanden.

Wie schon in der Einleitung dieser Beschreibung im Zusammenhang mit der Fig. 2 angegeben wurde, wird beim Stand der Technik, wie er durch die Fig. 2 schematisch wieder- gegeben wird, beispielsweise während des Verdampfungsvorgangs andauernd Sauerstoff zur Bedampfungsfläche des Substrats 4 zugeführt, um mit dem aufgedampften Metall permanent Oxid zu bilden. Alternativ war es bekannt, das Substrat 4 an einem Drehteller 13 zu halten und durch dessen Rotation wechselweise dem Metalldampf und dem Sauerstoff in einer Sau- erstoffkammer 14 auszusetzen, wie es anhand der Fig. 3 beschrieben wurde.

Basierend auf dem zweiteren Prinzip und unter Bezugnahme nunmehr auf die Fig. 1 enthält die Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten gemä der vorliegenden Erfindung neben oder statt den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Komponenten einen Substrat- halter 15, der so angeordnet ist, da er eine Öffnung 16 einer Sauerstoffkammer 14 mit zu- mindest einer Sauerstoffzuführung 17 überdeckt. Der Substrathalter 15, der auch als Drehtel- ler bezeichnet werden kann, ist kreisförmig und befindet sich oberhalb einer ebenfalls kreis- förmigen Abschlu platte 18, die in den Fig. 12 a und b gesondert dargestellt ist.

Wie insbesondere der Fig. 12 b zu entnehmen ist, ist die Sauerstoffkammer 14 direkt in der Abschlu platte 18 ausgebildet und hat eine kreissegmentartige Form, die jedoch nicht bis zum Mittelpunkt des durch die Abschlu platte 18 bestimmten Kreises reicht, wie in der Fig. 12 b zu erkennen ist. Weiterhin enthält die Abschlu platte 18 einen kreissegmentförmi- gen Durchbruch, der als Ausschnittssegmentblende 19 fungiert, die im Gegensatz zur Sauer- stoffkammer 14 jedoch bis zum Mittelpunkt des durch die Abschlu platte 18 bestimmten Kreises reicht. Die Sauerstoffkammer 14 und die Ausschnittssegmentblende 19 sind in dem durch die Abschlu platte 18 bestimmten Kreis symmetrisch angeordnet und erstrecken sich jeweils z.B. über 140 ".

Eine nicht gesondert dargestellte Variante der Ausschnittssegmentblende 19 ist der- gestalt, da ihr Mittelpunkt auf der Achse des Substrathalters 15 liegt und sie insbesondere

längs der radial verlaufenden Segmentseiten konkav nach innerhalb der Aufdampfzone einge- zogen ist. Durch die Einwärtskrümmung der radial verlaufenden Segmentseiten der Aus- schnittssegmentblende 19 wird die Wirkzeit der Bedampfung so gesteuert, da möglichst kei- ne höhere Schichtdicke im Bereich der Mitte des Radius der Ausschnittssegmentblende 19 er- zeugt wird, da hier zum Ausgleich einer höheren Metalldampfkonzentration für die Metallato- me nur eine kürzere Zeit zum Niederschlagen auf dem Substrat zur Verfügung steht. Durch die genaue Formgebung der radial verlaufenden Segmentseiten der Ausschnittssegmentblende 19 kann die aufgedampfte Schichtdicke über den gesamten Radius des Substrathalters, wenig- stens soweit er von der Ausschnittssegmentblende 19 freigegeben ist, zumindest im wesentli- chen konstant gehalten werden. Falls es erwünscht ist, kann aber auch ein bestimmtes Dicken- profil durch diese Ma nahme erzielt werden, wozu lediglich die Form der Ausschnittsseg- mentblende 19 entsprechend gewählt werden braucht.

Die Sauerstoffkammer 14 und die Ausschnittssegmentblende 19 sind auch in der Fig.

1 zu erkennen, der ferner zu entnehmen ist, da der Substrathalter 15 eine Trägerscheibe 20 hält, in die beispielsweise durch geeignete Ausfräsungen 21 (siehe z.B. Fig. 14 a, b und 15 a, b) Substrate 4 eingelegt sind. Zum Positionieren und Drehen des Substrathalters 15 ist eine Drehhalterung vorgesehen, die allgemein mit 22 bezeichnet ist und im wesentlichen drei Dreharme 23 und letztere mit dem Rand oder allgemein Umfangsbereich 24 des Substrathal- ters 15 verbindende Abhängstreben 25 enthält. Dies bedeutet, da die Drehhalterung 22 im Gegensatz zum in der Fig. 3 dargestellten Stand der Technik im Umfangsbereich 24 des Substrathalters 15 angreift. Die Drehhalterung 22 bzw. ihre Teile und insbesondere die Ab- hängstreben 25 bestehen zumindest im wesentlichen aus einem Material mit schlechter Wär- meleitung und einer möglichst geringen Wärmeausdehnung. So hat die Wärmeausdehnung geringste Auswirkungen auf Verziehen und Schlagen des Substrathalters 15 während seiner Drehung. Au erdem wird die Beschickung des Halters 15 mit Substraten 4 durch die Zwi- schenräume oder Abstände der Abhängstreben 25 wesentlich erleichtert.

Der Substrathalter 15 besteht aus einem Ring 26 mit eingelegter Trägerscheibe 20, die ihrerseits die Substrate 4 in Ausfräsungen 21 hält (siehe z.B. Fig. 14 a, bund 15 a, b), wie oben bereits erwähnt wurde. Dadurch können alle Substrate 4 gleichzeitig und sehr einfach seitlich eingesetzt oder entnommen werden. Dies ermöglicht auch eine Automatisierung der Beschickung mit Substraten 4. Beispiele möglicher Ausgestaltungen der Ausfräsungen 21 sind neben den Darstellungen in den Fig. 14 a, bund 15 a, b auch den Fig. 4 a - c zu entneh- men, wobei in letzteren auch eingelegte Substrate 4 dargestellt sind. Die Fig. 14 a, b und 15 a, b lassen darüber hinaus erkennen, da sowohl die Trägerscheibe 20 an ihrem Au enumfangs- rand, als auch die Ausfräsungen 21 an ihren Innenumfangsränder Schultern 27 bzw. 28 enthal- ten. Darüber stützen sich die Trägerscheibe 20 auf dem Ring 26 und die Substrate 4 auf der Trägerscheibe 20 ab. Es ist aber nicht unbedingt erforderlich, da die Trägerscheibe 20 an ih-

rem Au enumfangsrand eine Schulterausbildung 27 hat. Alternativ oder zusätzlich kann bei- spielsweise (auch) der Ring 26 des Substrathalters 15 am Innenumfangsrand über eine Schul- ter 29 verfügen (siehe Fig. 1).

Die Aufhängung der Sauerstofftasche oder -kammer 14 erfolgt bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung in ähnlicher Weise, wie die des Substrathalters 15. D.h., da für die Sauerstoffkammer 14 ebenfalls drei Haltestreben 30 aus demselben Material wie die Ab- hängstreben 25 vorgesehen und diesen radial möglichst nahe benachbart angeordnet sind. Da- durch wird eine weitgehende gegenseitige Kompensation der Wärmeausdehnung der Ab- hängstreben 25 und der Haltestreben 30 erreicht, was zu einer geringstmöglichen Änderung der Spaltweite zwischen der Sauerstoffkammer 14 und dem Substrathalter 15 führt. Diesen Spalt möglichst klein zu halten ist deshalb erforderlich, da die mit Sauerstoff gefüllte oder ge- spülte Sauerstoffkammer 14 gegenüber dem übrigen Raum der Vakuumkammer abgedichtet werden mu , was nur durch die Schlitzdichtung bei möglichst geringem Abstand zwischen der Sauerstoffkammer 14 bzw. deren Öffnung 16 und dem Substrathalter 15 samt ggf. Träger- scheibe 20 und jedenfalls Substrat 4 gewährleistet ist.

Grundsätzlich können auch andere und jeweils verschiedene Anzahlen von Ab- hängstreben 25 und Haltestreben 30 vorgesehen sein, jedoch ist die hier behandelte Version mit jeweils drei Abhängstreben 25 und Haltestreben 30 besonders vorteilhaft und daher bevor- zugt.

Wenn vorstehend von der Positionierung der Sauerstoffkammer 14 die Rede war, so ist damit im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführung die Positionierung der Ab- schlu platte 18 gemeint, an deren Umfangsrand die Haltestreben 30 mit einem Ende angrei- fen. Das jeweils andere Ende der Haltestreben 30 ist über Schrauben 31 und ggf. Federmittel 32, wie beispielsweise Tellerfedern, an einer Deckplatte 33 einstellbar befestigt, die gesondert und mit weiteren Anbauteilen, auf die später eingegangen wird, in den Fig. 9 a und b gezeigt ist. Die Haltestreben 30 sind ferner in den Fig. 7, 8a und 9b gezeigt. Weitere Darstellungen der Abhängstreben 25 sind in den Fig. 7, 8b, 1 la und 11 b enthalten.

Die Abhängstreben 25 und Haltestreben 30 haben jeweils einen möglichst geringen Querschnitt zur weiteren Verminderung der Wärmeleitung. Eine Ausführung der Abhängstre- ben 25 und Haltestreben 30 z.B. als Blechstreifen ergibt eine möglichst schmale Lücke zwi- schen Wärmeschilden 34, die den Raum um das Substrat soweit möglich vollständig umge- ben. Dadurch wird eine gute Wärmeisolation der hei en Zone innerhalb der Wärmeschilde 34, wo analog dem Stand der Technik ein Heizofen 2 um das Substrat 4 herum aufgebaut ist, und eine geringere erforderliche Heizleistung sowie weniger Erwärmung der Aufdampfanlage ge- genüber einem Zustand, bei dem zwischen einzelnen Wärmeschilden 34 gro e Lücken beste- hen.

Die Dreharme 23 bestehen bei der vorliegenden Ausführungsform aus rechteckig ausgefrästen Platten, d.h. sie haben die Form eines leeren Rechtecks. Die Seiten dieses Recht- ecks haben jeweils einen möglichst geringen Querschnitt, was ebenfalls zur Reduktion der Wärmeleitung der Drehhalterung 22 beiträgt. Zwischen den Abhängstreben 25 und den Dreharmen 23 können sich noch Zwischenteile 35 mit besonders niedrigem Wärmeübergang befinden. Beispiele hierfür sind Untelagscheiben, Keramikteile usw.

Die Drehhalterung 22 ist mittels der Dreharme 23 über Kugellager 36 auf einer was- sergekühlter feststehender Achse 37 drehgelagert. Durch einen kurzen Abstand zwischen dem Substrathalter 15 und den gekühlten Kugellagern 36, von denen im gezeigten Beispiel zwei vorhanden sind, wird eine erhöhte Stabilität erreicht. Die Kugellager 36 sind spielfrei gegen- einander verspannt.

Der Wärmeübergangswiderstand zwischen den Armen 23 des Karussells oder der Drehhalterung 22, die direkt an den Kugellagern 36 angreifen, und der Abhängung des Substrathalters 15 kann durch die vorerwähnten Zwischenteile 35 erhöht werden (z.B. durch Keramikbauteile), um ein Aufheizen der Kugellager über die Arme zu reduzieren.

Die Sauerstoffkammer oder -tasche 14 wird durch die Befestigungsschrauben 31 der Haltestreben 30 justiert. Die Befestigungsschrauben 31 werden, wie bereits weiter oben ange- geben, durch die Tellerfedern 32 oder andere federnde Elemente elastisch gekontert. Durch diese Justierung kann erstens die Sauerstoffkammer 14 genau eben in Bezug auf die durch die Kugellager 36 definierte Achse oder Ebene eingestellt werden und zweitens die Spaltbreite zwischen der Sauerstoffkammer 14 und dem Substrathalter 15 auf einen optimalen Wert ein- gestellt werden.

Am unteren Ende der Achse 37 befindet sich ein Wärmeschild 34, das einen Kühl- körper 38 enthält, der zusammen mit der Achse 37 aus einem Stück gefertigt ist, und zwar aus gut wärmeleitendem Material. Dadurch wird der Kühlkörper 38 ebenfalls durch das Kühlwas- ser der Achse 37 gekühlt. Der Kühlkörper 38 des Wärmeschildes 34 schützt zusammen mit ei- nem ebenfalls zu letzterem gehörenden zusätzlichen Stapel aus Folien 39 die Kugellager 36 vor der Wärmestrahlung von Heizeinrichtungen 40, die den beim Stand der Technik beschrie- benen Heizofen 2 bilden. Das hier besprochene Wärmeschild 34 sorgt für eine temperaturmä- ige Abschirmung der Kugellager 36 und der wassergekühlten feststehenden Achse 37.

Detaildarstellungen der feststehenden Achse 37 und des Kühlkörpers 38 sind in den Fig. 10 a - c gezeigt, wo der Kühlwasserkanal 41 und zwei Durchführungen 42 für Zuleitun- gen 43 (siehe Fig. 1) zu den Heizeinrichtungen 40 zu erkennen ist. Die dadurch hohle Achse 37 ist durch-einen Deckel 44 verschlossen, der mittels Schrauben (nicht dargestellt) durch hierfür vorgesehene Gewindebohrungen 45 an der hohlen Achse 37 befestigt werden kann.

Die Ausgestaltung des Kühlwasserkanals 41 kann in Abweichung von der dargestellten Versi- on verschiedene Formen und Führungen aufweisen. Insbesondere können mehrere Kühlwas-

serkanäle 41 in der Achse 37 und auch in dem Kühlkörper 38 enthalten sein oder auch au en daran angebracht sein.

Das Wärmeschild 34 an der Achse 37 befindet sich in dem zylindrischen Raum, der durch die Dreharme 23, die Abhängstreben 25 und den Substrathalter 15 begrenzt wird. An der Unterseite dieses Wärmeschildes 34, also zum Substrathalter 15 hin, befindet sich als Be- standteil der Heizeinrichtungen 40 eine Oberseitenheizung 46. Diese enthält eine Heizplatte 47, auf der Mantelheizleiter 48 möglichst dicht angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine gro- e abstrahlende Heizerfläche und somit für eine gegebene Strahlungsleistung eine möglichst niedere Temperatur der Heizleiter 48. Dies führt zu einem geringeren Abdampfen von Verun- reinigungen, d.h. zu einer besseren Qualität der herzustellenden Dünnschichten. Au erdem hat die möglichst niedrige Temperatur der Mantelheizleiter 48 deren längere Lebensdauer zur Folge.

Wie besonders gut an der Fig. 1 zu erkennen ist, enthalten die Heizeinrichtungen 40 ferner eine Umfangsheizung 49, die die Drehhalterung 22 im Bereich des Substrathalters 15 und au erhalb der Haltestreben 30 umgibt, jedoch innerhalb des entsprechenden, bereits im Zusammenhang mit der Lücke zwischen den Haltestreben 30 und den Abhängstreben 25 an- gegebenen Wärmeschildes 34 angeordnet ist, das die durch die Heizeinrichtungen 40 gebilde- te hei e Zone auch hier umfangsmä ig abschlie t. Auch unterhalb des Substrathalters 15 ist eine Unterseitenheizung 50 angebracht, die die gesamte Fläche der Abschlu platte 18 mit Ausnahme der Ausschnittssegmentblende 19 bedeckt. Die mit der Unterseitenheizung 50 be- deckte Fläche ist zum übrigen Raum hin wiederum mittels eines Wärmeschildes 34 abge- schirmt. Auch die Umfangsheizung 49 und die Unterseitenheizung 50 enthalten Heizplatten 47, auf denen Mantelheizleiter 48 aus denselben Gründen und mit denselben Vorteilen wie bei der Oberseitenheizung 46 möglichst dicht angeordnet sind.

Die Heizungen 46, 49 und 50 schlie en den Proben- oder Substrathalter 15 von allen Seiten ein, um eine Hohlraumstrahlung anzunähern. Dazu ist ferner im Bereich der Aus- schnittssegmentblende 19 ein Kamin 51 vorgesehen, der den Weg des von den Aufdampf- schiffchen 9 verdampften Materials zum Substrat 4 begrenzt. Der Kamin 51 ist an seiner Au- enseite, d.h. der dem Metalldampfweg abgewandten Seite ebenfalls mit einer Kaminheizung 52 versehen, die wiederum dicht gelegte Mantelheizleiter 48 enthält. Damit kann auf der gan- zen zu bedampfenden Fläche des Substrates 4 eine möglichst homogene Temperatur gewähr- leistet werden.

Die Mantelheizleiter 48 sind ohne Hartlöten an den Heizplatten 47 bzw. eventuell di- rekt auf der Au enseite des Kamins 51 z.B. durch Anbinden mit einem dünnem Edel- stahldraht befestigt. Diese Anbringungsart vermeidet abdampfende Verunreinigungen aus ei- nem Lot, führt zu weniger mechanischen Spannungen beim Erwärmen und Abkühlen und so- mit zu einer längeren Lebensdauer der Heizerelemente. Die Stromzuführung zu den Bestand-

teilen der Heizeinrichtung 40 wird dadurch ermöglicht, da die Zuleitungen 43 in der Achse 37 für die Kugellager 38 geführt werden. Die Zuleitungen 43 befinden sich in Bohrungen oder Durchführungen 42 der Achse 37 neben dem Kanal oder den Kanälen 41 der Wasserkühlung.

Der Substrathalter 15 wird durch Stellvorrichtungen 53, die den Dreharmen 23 zuge- ordnet sind, justiert. Bei der gezeigten Ausführung (siehe Fig. 1, 7, 11 a und insbesondere 11 c) wird jede Stellvorrichtung 53 durch zwei hinsichtlich der Rechteckform der Dreharme 23 schräg (annähernd diagonal) gestellte Schraubenbolzen 54 und eine für diese gemeinsame Muffe 55 gebildet. Die beiden Schraubenbolzen 54 werden durch die Muffe 55 mit einem Schraubinnengewinde zusammengehalten. Die Bolzen 54 und die Muffe 55 haben rechts/links-Gewinde oder Differentialgewinde mit unterschiedlichem Gewindehub. Die Ver- stellung der Muffe 55 bewirkt somit eine Kontraktion oder Streckung der Anordnung und da- mit eine elastische Deformation des Dreharms 23 in die Form eines Parallelogramms. Dies führt zu einer Anhebung oder Absenkung der Abhängstreben 25. Damit kann der Substrathal- ter 15 genau eben in Bezug auf die durch die Kugellager 36 definierte Achse oder Ebene ein- gestellt werden. Auch durch diese Einstellmöglichkeit kann die Spaltbreite zwischen der Sau- erstoffkammer 14 und dem Substrathalter 15 auf einen optimalen Wert eingestellt werden.

Einerseits zur Erleichterung der Deformation der Dreharme 23 und andererseits für eine möglichst geringe Wärmeübertragung enthalten die Dreharme 23 nahe ihren Ecken Ein- schnitte 56.

Ein Motor 57 zum Antrieb des Drehtellers oder des Substrathalters 15 über die ku- gelgelagerte Drehhalterung 22 ist innerhalb der Aufdampfanlage, d.h. innerhalb der Vakuum- kammer 1 angeordnet und mit einer wassergekühlten Manschette (in den Schemadarstellun- gen nicht sichtbar) versehen. Dadurch wird eine Drehdurchführung, die i.d.R. nur eine kurze Lebensdauer hat, vermieden. Neben der Kühlung des Motors 57 mit einer wassergekühlten Manschette tragen die entsprechenden Wärmeschilde 34 zur Vermeidung einer Überhitzung des Motors 57 bei.

Ferner sind durch den Wegfall einer Drehdurchführung durch eine Wand der Vaku- umkammer 1, die beispielsweise ein Box-Coater sein kann, der Drehteller oder Substrathalter 15 und der Motor 57 als kompakte Einheit leicht auszubauen, was Erleichterungen z.B. bei Service- und Einstellarbeiten zur Folge hat. Wenn, was in der Zeichnung nicht gesondert dar- gestellt, dem Fachmann aber ohne weiteres klar ist, zumindest Baueinheiten auf Schubladen- schienen aus dem Gesamtgerät bzw. der Vakuumkammer 1 herausziehbar installiert sind, wird der Service weiter erleichtert.

Die Kraftübertragung zwischen dem Motor 57 und der kugelgelagerten Drehhalte- rung 22 und somit dem Substrathalter 15 erfolgt durch eine Transmission 58 aus Metall, wie z.B. eine Schraubenfeder 59 mit Schnurrädern 60, eine Kette mit Kettenrädern oder ein Zahn- radgetriebe. Dadurch besteht keine Gefahr einer thermischen Zersetzung der Transmission 58.

Eine metallische Transmission 58 mit beispielsweise einer Metallspiralfeder 59, die über Schnurräder 60 läuft, kann bei Stillstand der Drehhalterung 22 nicht durch die von den Hei- zeinrichtungen 40 ausgehende Hitze beschädigt, wie z.B. verbrannt werden, was zur Verunrei- nigung des Filmmaterials führen würde.

Materialien, die in der hei en Zone, d.h. innerhalb der Heizungen 46, 49 und 50 so- wie ggf. 52 verwendet werden, sind Edelstahl oder spezieller Hochtemperaturstahl (z.B. Inco- nel). Alternativ können einige oder alle Teile des Gesamtgerätes aus Keramik ausgeführt sein.

Dadurch können eine noch bessere Ma haltigkeit und insbesondere eine noch geringere Spalt- breite zwischen dem Substrathalter 15 und der Sauerstoffkammer 14 sowie eine höhere Hochtemperaturformstabilität und noch geringere Toleranzen realisiert werden. Dies hat wie- derum einen noch geringeren Sauerstoffflu , eine geringere erforderliche Pumpleistung und die Möglichkeit zur Verwendung noch grö erer Substrathalter 15 zur Folge.

Wegen der Einfachheit der Vorgabe nicht gesondert dargestellt ist die Anordnung der Aufdampfschiffchen 9 unterhalb des Drehtellers oder Substrathalters 15 im Bereich der Aus- schnittssegmentblende 19. Die Anordnung der Aufdampfschiffchen 9 ist nämlich bei der vor- liegenden Ausführung derart, da ihre Mittelpunkte einen Kreis bilden, dessen Radius zumin- dest annähernd halb so gro wie der des Substrathalters 15 oder der Trägerscheibe 20 ist und dessen Mittelpunkt sich senkrecht unterhalb des Mittelpunkts des Substrathalters 15 befindet.

Genauer ist der Durchmesser des Anordnungskreisbogens der Aufdampfschiffchen 9 bei der vorliegenden Ausführung möglichst genau halb so gro , wie der Radius, der der Ausschnitts- segmentblende 19 zu Grunde liegt. Dadurch werden Konzentrationsgradienten bei Dünn- schichten, die mehrere Metallkomponenten enthalten vermieden.

Um in-situ Pufferschichten und Deckschichten herstellen zu können, die beispiels- weise für Mikrowellenfilter wichtig sind, ist eine Elektronenstrahlkanone beweglich in der Aufdampfanlage montiert, so da sie über die Aufdampfschiffchen 9 bewegt werden kann.

Auch eine Darstellung hiervon ist wegen der Einfachheit der Ma gabe für den Fachmann ent- behrlich.

Die Stabilität der Schlitzdichtung erlaubt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das bereits in der Praxis erprobt wurde, selbst bei gro em Durchmesser des Substrathalters 15, Schlitzweiten zwischen letzterem und der Sauerstoffkammer 14 unter 0,3 mm und damit Druckgradienten von 1000:1 bei sehr ökonomischer Pumpleistung.

Besonders durch die Kombination der verstellbar Abhängung der Sauerstofftasche oder -kammer 14 von der kalten Deckplatte 33 her mit den verstellbaren Dreharmen 23, die z.B. die weiter oben beschriebenen Stellvorrichtungen 53 und die durch die Einschnitte 56 in den Ecken der Rechteckform der Dreharme 23 gebildeten Schwachstellen enthalten, erlaubt eine besonders gute, einfache und optimale Einstellung der Schlitzweite zwischen dem Substrathalter 15 und der Sauerstoffkammer 14. Durch diese Verstellbarkeit wird ferner eine

Einstellung des Rotationsmittelpunktes und der Parallelität des Substrathalters 15 zur Sauer- stoffkammer 14 ermöglicht. Diese Einstellungen bleiben auch bei Temperaturänderungen weitgehend stabil, wenn die Abhängung der Sauerstofftasche 14 und des Substrathalters 15 durch Material mit derselben Wärmeausdehnung erfolgt. Damit wird eine Verstellung der Schlitzweite zumindest weitgehend vermieden.

Die Heizung des Substrats oder der Substrate 4 erfolgt durch fixierte Heizungen 46, 49 und 50 sowie ggf. 52, d.h. unterhalb der kalten Deckplatte 33 zusätzlich von dieser abge- schirmt durch Strahlungs- oder Wärmeschilde 34, Heizwicklungen um die Sauerstoffkammer und einen Umfangsheizer über den Umfangsrand des Substrathalters 15, was zu einer nahezu geschlossenen Ofengeometrie führt und eine homogene Temperatur über die gesamte zu be- dampfende Fläche gewährleistet. Strahlungsverluste können allenfalls nur durch die Auf- dampfzone auftreten und werden dort durch die Kaminheizung minimiert. Die Abschirmble- che oder Wärmeschilde 34 verringern Wärmeverluste aus der hei en Zone, so da die Lei- stungsaufnahme der Heizeinrichtungen 40 auf ein Minimum beschränkt werden kann.

Das Heizfilament (Thermocoax) ist in dieser Anordnung durch einen Metalldraht an Ort und Stelle fixiert und nicht hartgelötet, da durch letzteres auf die Dauer durch Zersetzung und Abdampfen eine Verunreinigung des Filmmaterials erfolgen würde.

Weitere Einzelheiten der vorstehend behandelten Ausführungsbeispiels der Vorrich- tung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten sind den weiteren Abbildungen der Zeichnung zu entnehmen, soweit nicht ohnehin bereits darauf eingegangen wurde.

Die Figuren 5, 6, 7, 9a und 9b zeigen in verschiedenen Ansichten weitere Details der verschiedenen Komponenten. Insbesondere ist diesen Konstruktionszeichnungen zu entneh- men, wie der Motor 57 bei der vorliegenden Ausführung über Zwischenplatten 61, 62 an der Deckplatte 33 befestigt ist.

Die Figuren 8a, 8b, 8c, 11 a und 11 b geben weiteren Aufschlu über die Formen von Dreharm 23 (im Querschnitt), Abhängstrebe 25 und Haltestrebe 30 sowie deren Befestigungs- varianten aneinander bzw. an der Achse 37.

In den Fig. 13 a und b ist die Heizplatte 47 der Oberseitenheizung 46 dargestellt. Da- bei ist ebenso wie in der Abbildung der Fig. 10 a bzw. in Zusammenschau mit dieser ver- ständlich, da diese Heizplatte 47 über Schrauben (nicht dargestellt) mit dem Kühlkörper 38 des entsprechenden Wärmeschildes 34 an der Achse 37 verbunden ist, und zwar durch die in den jeweiligen Figuren eingezeichneten Bohrungen. Diese Art der Befestigung der Heizplatte 47 an dem gekühlten Kühlkörpcr 38 sorgt für eine möglichst geringe Wärmeübertragung von der Heizplatte 47 auf den Kühl körper 38.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die im Zusammenhang mit konkreten Aus- führungsbeispielen angegebene Beschreibung beschränkt, die lediglich exemplarisch zu ver- stehen ist.

Insbesondere ist im Rahmen der Erfindung wesentlich, da bei einer Vorrichtung zur Herstellung oxidischer Dünnschichten, mit einer Vakuumkammer, in der eine Sauerstoffkam- mer mit einer Öffnung und ein letztere überdeckender drehbarer Substrathalter angeordnet sind, zur drehbaren Anordnung des Substrathalters eine Drehhalterung vorgesehen ist, die in einem Umfangsbereich des Substrathalters angreift. Hierbei können verschiedene Ein stellt möglichkeiten der Drehhalterung, des Substrathalters und der Sauerstoffkammer bzw. deren Öffnung vorgesehen werden, ohne über die Erfindung hinauszugehen. Die Erfindung ist ferner nicht auf die Bauart des Substrathalters beschränkt, die in den Figuren dargestellt und entspre- chend beschrieben ist. Es können auch andere Formen, Aufnahmekapazitäten und Mechani- ken z.B. zum Wenden der Substrate zum Einsatz kommen. Die Anordnungen und Gestaltun- gen von Wärmeschilden und Heizungen sind nicht abschlie end wiedergegeben und daher auch nicht beschränkend zu verstehen.

Die Anordnung des Motors innerhalb der Vakuumkammer alleine und in Verbindung mit einer metallischen Transmission führt zu eigenständigen Vorteilen und ist daher ggf. auch losgelöst von der Verbindung des Substrathalters von der Drehhalterung zu sehen. Dies gilt auch für die Anordnung der wenigstens einen Aufdampfvorrichtung, die Gestaltung der Aus- schnittssegmentblende, die Ausführung der Achse für die Drehhalterung, insbesondere in Ver- bindung mit dem Kühlkörper, und den Kamin, vorzugsweise einschlie lich seiner Kaminhei- zung.

Die bei der Beschreibung des Standes des Technik angegeben, bereits daraus bekann- ten Merkmale stellen ferner auch Merkmale der vorliegenden Erfindung dar, sofern sie nicht den erfindungsgemä en Ausgestaltungen widersprechen oder deren Ausgestaltungen erkenn- bar nicht im Erfindungsbereich ersetzen können.

Der volle Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche sowie durch den gesamten Offenbarungsgehalt der vorliegenden Beschreibung, wie er sich dem Fachmann offenbart, oh- ne Beschränkung auf konkrete Ausführungsvarianten bestimmt.